摘要:3.实验设计内容 概括地讲.设计一个实验通常包括以下几个方面内容: (1)根据命题要求.说明设计该实验的原理.画出实验装置图. (2)列出实验操作步骤.说明实验中应注意的事项. (3)观察.记录实验现象.分析实验结果(包括写出有关的化学方程式).得出正确的结论. 二.实验设计的思维模型
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I.某化学兴趣小组的同学进行Cl2、NH3的制备及性质检验等实验的流程和部分装置如图1:

①利用A、G装置设计一个简单的实验验证Cl2、Fe3+、I2的氧化性强弱为Cl2>Fe3+>I2(实验中不断地小心振荡G装置中的试管).请写出A中发生反应的离子方程式
②已知3Cl2+2NH3═6HCl+N2,当D的烧瓶中充满黄绿色气体后,关闭a、c打开b,D中的现象为
II.用如图2所示装置进行中和热测定实验,请回答下列问题:
①从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是
②使用补全仪器后的装置进行实验,取50mL 0.30mol/L H2SO4溶液与50mL 0.65mol/L NaOH溶液在小烧杯中进行中和反应,三次实验温度平均升高4.0℃.近似认为0.65mol/L NaOH溶液和0.30mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g?℃).通过计算可得中和热△H=
③实验中若用60mL0.30mol?L-1H2SO4溶液跟50mL0.65mol?L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热
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①利用A、G装置设计一个简单的实验验证Cl2、Fe3+、I2的氧化性强弱为Cl2>Fe3+>I2(实验中不断地小心振荡G装置中的试管).请写出A中发生反应的离子方程式
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
| ||
MnO2+4H++2Cl-
Mn2++Cl2↑+2H2O
,试剂M为
| ||
FeI2
FeI2
溶液,证明氧化性为Cl2>Fe3+>I2的实验现象是先观察到下层CCl4由无色变为紫红色,后看到上层溶液由浅绿色变为黄色
先观察到下层CCl4由无色变为紫红色,后看到上层溶液由浅绿色变为黄色
.②已知3Cl2+2NH3═6HCl+N2,当D的烧瓶中充满黄绿色气体后,关闭a、c打开b,D中的现象为
黄绿色气体消失,产生白烟
黄绿色气体消失,产生白烟
,反应一段时间后,关闭b打开c,观察到的现象为烧杯中的液体进入烧瓶中,形成喷泉
烧杯中的液体进入烧瓶中,形成喷泉
.II.用如图2所示装置进行中和热测定实验,请回答下列问题:
①从实验装置上看,图中缺少的一种玻璃仪器是
环形玻璃搅拌棒
环形玻璃搅拌棒
.②使用补全仪器后的装置进行实验,取50mL 0.30mol/L H2SO4溶液与50mL 0.65mol/L NaOH溶液在小烧杯中进行中和反应,三次实验温度平均升高4.0℃.近似认为0.65mol/L NaOH溶液和0.30mol/L硫酸溶液的密度都是1g/cm3,中和后生成溶液的比热容c=4.18J/(g?℃).通过计算可得中和热△H=
-55.7kJ?mol-1
-55.7kJ?mol-1
,③实验中若用60mL0.30mol?L-1H2SO4溶液跟50mL0.65mol?L-1NaOH溶液进行反应,与上述实验相比,所求中和热
相等
相等
(填“相等”、“不相等”);若用50mL0.60mol?L-1醋酸代替H2SO4溶液进行上述实验,测得反应前后温度的变化值会偏小
偏小
(填“偏大”、“偏小”、“不受影响”).N
N
处.若X为锌,开关K置于M处,该电化学防护法称为牺牲阳极的阴极保护法
牺牲阳极的阴极保护法
.(2)肼(N2H4)又称联氨,是一种可燃性液体,其燃烧热较大且燃烧产物对环境无污染,故可以用作火箭燃料.肼-空气燃料电池是一种碱性燃料电池,电解质溶液是20%-30%的KOH溶液.该电池放电时,通入肼的一极为
负
负
极,该极的电极反应式是N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O
N2H4+4OH--4e-=N2↑+4H2O
,电池工作一段时间后,电解质溶液的pH将减小
减小
(填“增大”、“减小”、“不变”).(3)碘被称为“智力元素”,科学合理地补充碘可防止碘缺乏病.碘酸钾(KIO3)是国家规定的食盐加碘剂,它的晶体为白色,可溶于水.碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘.以碘为原料,可通过电解制备碘酸钾.(阴、阳两极均用惰性电极,阴极室与阳极室用阳离子交换膜隔开)请回答下列问题:
①电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:3I2+6KOH═5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区.另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却.电解时,阳极上发生反应的电极反应式为
2I--2e-=I2
2I--2e-=I2
.②电解过程中,为确定电解是否完成,需检验电解液中是否有I-.请设计一个检验电解液中是否有I-的实验方案,并按要求填写下表.
要求:所需药品只能从下列试剂中选择,实验仪器及相关用品自选.
试剂:淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸.
| 实验方法 | 实验现象及结论 |
(1)碘是
紫黑色
紫黑色
(填颜色)固体物质,实验室常用升华
升华
方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘.(2)电解前,先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液,溶解时发生反应:
3I2+6KOH=5KI+KIO3+3H2O,将该溶液加入阳极区.另将氢氧化钾溶液加入阴极区,电解槽用水冷却.电解时,阳极上发生反应的电极反应式为
2I--2e-=I2
2I--2e-=I2
;阴极上观察到的实验现象是有气泡产生
有气泡产生
.(3)电解过程中,为确定电解是否完成,需检验电解液中是否有I-.请设计一个检验电解液中是否有I-的实验方案,并按要求填写下表.
要求:所需药品只能从下列试剂中选择,实验仪器及相关用品自选.
试剂:淀粉溶液、碘化钾淀粉试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸.
| 实验方法 | 实验现象及结论 |
取少量阳极区电解液于试管中,加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉溶液,观察是否变蓝. 取少量阳极区电解液于试管中,加稀硫酸酸化后加入几滴淀粉溶液,观察是否变蓝. |
如果不变蓝,说明无I-.(如果变蓝,说明有I-) 如果不变蓝,说明无I-.(如果变蓝,说明有I-) |
步骤②的操作名称是
冷却结晶
冷却结晶
,步骤⑤的操作名称是干燥
干燥
.步骤④洗涤晶体的目的是洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质
洗去吸附在碘酸钾晶体上的氢氧化钾等杂质
.Br2和Fe3+的水溶液浓度较小时均呈现黄色,二者都具有较强的氧化性.某化学兴趣小组拟通过探究实验来比较二者氧化性的强弱.
实验操作:向足量的硫酸亚铁溶液中加入少量浓溴水,振荡.
实验现象:溶液由浅绿色变为黄色.
(1)提出假设:
甲同学认为氧化性:Br2>Fe3+,则反应的离子方程式为
乙同学认为氧化性:Fe3+>Br2,则使溶液呈黄色的物质是
(2)通过进一步实验可以检验甲和乙的结论谁对谁错,下列是设计的一些实验方案和预测:
①方案1是否合理
②方案2中,由于存在反应
③请另外设计一个合理方案,证明已经发生反应.将有关内容填入下表.
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实验操作:向足量的硫酸亚铁溶液中加入少量浓溴水,振荡.
实验现象:溶液由浅绿色变为黄色.
(1)提出假设:
甲同学认为氧化性:Br2>Fe3+,则反应的离子方程式为
Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+
Br2+2Fe2+=2Br-+2Fe3+
;乙同学认为氧化性:Fe3+>Br2,则使溶液呈黄色的物质是
Br2
Br2
(填化学式).(2)通过进一步实验可以检验甲和乙的结论谁对谁错,下列是设计的一些实验方案和预测:
| 方案 | 实验操作 | 预期现象及结论 |
| 1 | 取少量黄色溶液,加入NaOH溶液 | 若生成红褐色沉淀,则甲正确 |
| 2 | 取少量黄色溶液,加入淀粉KI溶液 | 若溶液变蓝色,则乙正确 |
| 3 | 取少量黄色溶液,加入苯溶液,振荡后静置 | 若上层溶液呈橙红色,则 乙 乙 正确 |
否
否
(填“是”或“否”).②方案2中,由于存在反应
2Fe3++2I-=I2+2Fe2+
2Fe3++2I-=I2+2Fe2+
(用离子方程式表示),所以预测结论不正确.③请另外设计一个合理方案,证明已经发生反应.将有关内容填入下表.
| 实验操作 | 预期现象及结论 |
取少量黄色溶液,滴入几滴KSCN溶液 取少量黄色溶液,滴入几滴KSCN溶液 |
若溶液变红色,则证明已经发生反应 若溶液变红色,则证明已经发生反应 |
红砖是用粘土高温烧结而成,因其颜色呈红色或红棕色而得名,常作建筑材料.
(1)根据红砖的颜色猜测其可能含有的成份是(填化学式)
(2)为了检验你的猜测是否正确,请设计一个实验方案,简要地写出各步操作过程以及最后的实验分析和结论.(实验用品任取,该实验分几步自已决定,不必写实验装置中的仪器安装)
实验步骤:①用铁锤敲碎红砖,取小块磨成粉末.②
实验分析结论:
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(1)根据红砖的颜色猜测其可能含有的成份是(填化学式)
Fe2O3
Fe2O3
(2)为了检验你的猜测是否正确,请设计一个实验方案,简要地写出各步操作过程以及最后的实验分析和结论.(实验用品任取,该实验分几步自已决定,不必写实验装置中的仪器安装)
实验步骤:①用铁锤敲碎红砖,取小块磨成粉末.②
将红砖粉末放入烧杯,加入适量稀盐酸,搅拌
将红砖粉末放入烧杯,加入适量稀盐酸,搅拌
③将混合液倒入过滤器过滤,④在滤液中滴入KSCN溶液
将混合液倒入过滤器过滤,④在滤液中滴入KSCN溶液
实验分析结论:
若溶液呈红色,证明红砖含有Fe2O3;若溶液不呈红色,说明红砖不含Fe2O3
若溶液呈红色,证明红砖含有Fe2O3;若溶液不呈红色,说明红砖不含Fe2O3
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