中考化学实验设计及实验方案的评价专题练习卷 7页

实验设计及实验方案的评价 1.上课时，老师演示了“过氧化氢制取氧气”的实验，可学生分组实验又是采用高锰酸钾制取氧气，小科对此产生了 疑问。老师解释说：“从某个角度分析，每一种制取氧气的方法都有其各自的特点和长处”。请你对这两种制取氧 气的方法进行分析比较，从三个不同角度说出它们的差异和优势。 【答案】 比较角度 差异 优势 过氧化氢制取氧气 高锰酸钾制取氧气 1 不需要加热 需要加热 前者节约能源或操作简便 2 相同质量的反应物制得 的氧气质量多 相同质量的反应物制得的 氧气质量少 前者节约资源（或氧原子利用率高） 3 产物除了水，没有废弃物 产物多种，较少被利用 前者有利于环境保护 4 反应结束后的催化剂容 易回收利用 反应结束后剩余物质回收 利用较难 前者节省成本 5 反应剧烈，气流不易控 制，混合液容易冲出容器 反应平稳，气流容易控制 后者更加安全 2.乙烯（C2H4)是一种可燃性气体。某同学用 40%的乙烯利和氢氧化钠固体，在常温下反应制取乙烯并探究其爆炸极 限（遇到火源就会发生爆炸的乙烯与空气的混合气体，其中乙烯的体积分数范围，用 a%—b%表示）。回答下列问 题： （1）下列仪器中，仪器 A 的名称是 。为了得到平稳的乙烯气流，连接乙烯的发生装置，除了橡胶塞、 导管外，还需要的仪器是 （填字母）。 （2）用排水法收集乙烯时，判断集气瓶内的水已全部排出的依据是 。 不能用排空气法收集乙烯的乙烯是 。 （3）用溶剂均为 VmL 的集气瓶收集乙烯与空气的混合气体进行实验。步骤如下： ①先如图 A 表示，收集一瓶乙烯体积分数为 50%的混合气体，点火不发生爆炸。 ②再如图 B、C 所示，分别收集气体并点火，前者发生爆炸，后者不爆炸。结合步骤①，得出 a%、b% 的范围，其中 b%的范围是： %— %。 ③按照中值法继续探究，可得到更准确的爆炸极限数据。 （4）乙烯利溶液酸性较强，如果皮肤上不小心沾上它，应立即用大量的水冲洗，再涂上 3%—5%的 （填字母）。 A．氢氧化钠溶液 B．硼酸溶液 C．碳酸氢钠溶液 D．醋酸溶液 【答案】（1）酒精灯 BD （2）观察到集气瓶口有大气泡往外冒出 乙烯的密度与空气的密度接近（3）25%—50% （4）C 3.实验室常用碳酸钙和稀盐酸反应制取二氧化碳。化学兴趣小组的同学们想探究反应后废液中溶质的成分，请你一 同参与探究并回答问题。 【提出问题】废液中的溶质是什么物质？ 【作出猜想】玉素甫同学认为：废液中溶质只有氯化钙； 阿依古丽同学认为：废液中含有的溶质是氯化钙和氯化氢 【查阅资料】氯化钙溶液呈中性。学科*网 【实验与结论】 （1）请写出实验室制取二氧化碳反应的化学方程式 。 【玉素甫同学做对比实验】 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量废液于试管中，滴入无色酚酞溶液。 溶液无色 废液中溶质只有氯化钙 猜想正确取少量氯化钙溶液于试管中，滴入无色酚酞溶液。 溶液无色 【实验评价】 （ 2 ） 你 认 为 玉 素 甫 同 学 的 实 验 （ 填 “ 能 ” 或 “ 不 能 ” ） 证 明 他 的 猜 想 ， 理 由 是 。 （3）如果你要证明阿依古丽同学的猜想是正确的，你选择 （填字母：A．紫色石蕊试液 B．氢氧化 钠溶液 C．稀盐酸）来代替酚酞试液，理由是 。 （4）若实验证明了阿依古丽同学的猜想是正确的，向废液中加入过量的 ，反应完成后过滤 就可得到只含氯化钙一种溶质的溶液。 【答案】（1）CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑；（2）不能；溶质中含有盐酸时，酚酞试液也不能变色；（3）A；酸 能够使紫色石蕊试液变红色；（4）碳酸钙 4.（7 分）某兴趣小组为验证质量守恒定律，做了镁条在空气中燃烧的实验。 （1）请写出镁条与氧气反应的化学方程式 。 （2）小明发现燃烧产物的质量大于反应物镁条的质量，认为这个反应不遵守质量守恒定律。 我 （“同意”或“不同意”）小明的观点，因为 。 （3）小红按下图装置改进实验，验证了质量守恒定律，却发现产物中还有少量黄色固体。[来源:学,科,网] 【提出问题】黄色固体是什么呢？ 【查阅资料】 ①氧化镁为白色固体 ②镁能与氮气反应生成黄色的氮化镁（Mg3N2）固体；③氮化镁可与水剧烈反应产生氨气，该气体能使湿润的 红色石蕊试纸变蓝。学科*网 【做出猜想】黄色固体为 Mg3N2 【实验探究】请设计实验，验证猜想 实验操作 实验现象及结论 【反思与交流】空气中 N2 的含量远大于 O2 的含量，而镁条在空气中燃烧生成的氧化镁却远多于氮化镁，为什么？ 请给出合理的解释 。 [注意：若答对第（4）小题奖励 4 分，化学试卷总分不超过 60 分。] （4）该兴趣小组又做了镁条与盐溶液反应的实验，发现均能产生 H2，实验现象如下： 实验序号 实验 1 实验 2 实验 3 与镁条反应的溶液 NH4Cl NaCl Na2SO4 H2O 实验现象 有大量气泡产生 有较多气泡产生 有少量气泡产生 气泡较少 加热后，实验现象 气泡明显增多， 可闻到氨味 气泡增多 气泡增多 气泡增多 上表中，用水进行实验的目的是 。 根据上表中的实验现象，请写出三条结论，并分析可能的原因（不分析原因，不得分） ① ② ③ 【答案】（1）2Mg + O2 2MgO（2）不同意；因为根据质量守恒定律可以知道参加反应的镁条和氧气的质量 的和等于生成的氧化镁的质量，所以生成的氧化镁的质量大于反应的镁条的质量。（3）实验操作：取少量的黄 色固体放入试管中并加入少量的水，然后在试管口放一张湿润的红色的石蕊试纸。实验现象：红色的石蕊试纸 变为蓝色。结论：该固体为 Mg3N2[反思与交流]：因为氮气的化学性质比氧气的化学性质稳定（4）对比作用； ①从镁条和水接触看：镁条能够和水反应产生氢氧化镁和氢气，因为镁的活动性很强，能够置换出水中的氢元 素②实验一说明镁条和水反应产生氢氧化镁，因为氯化铵会和碱反应产生氨气③镁条和水的反应加热后反应加 快，因为加热后气泡的速度加快，说明反应的速度受温度的影响。 5、一定条件下，CO 与 MgSO4 反应会生成三种氧化物。某兴趣小组用如下装置探究该反应。已知 SO2，CO2 均能使澄 清石灰水变浑浊。 （1）仪器 a 的名称是 。CaC2O4 中 C 的化合价是 。 （2）装置 A 中 CaC2O4 的分解会生成一种气体和一种相对分子质量为 100 的盐，则 A 中反应的反应化学方程 式为 。 （3）实验时观察到装置 C 中紫红色褪去，装置 E 中溶液变浑浊，则在 C 和 E 中反应的气体分别是 （4）装置 B 中反应的化学方程式是 。装置 D 的作用是 。 （5）该装置的明显不足之处是 。 【答案】（1）酒精灯；+3（2）CaC2O4= 加 = 热 == CaCO3+CO↑（3）SO2；CO2（4）CO+MgSO4 高 = 温 =CO2+MgO+SO2；彻底 除掉二氧化硫（5）没有尾气的处理 6、化学兴趣小组的同学为体验加热固体制取气体的操作步骤和方法，利用 6g 氯酸钾和 2g 二氧化锰的混合物加热 （化学反应方程式：2KClO3 2KCl+3O2↑）制取氧气。 （1）实验结束后，甲同学认为氯酸钾可能未分解完全，又设计进行了下面的实验： 实验 1：将实验加热后的残留物加水至充分溶解，过滤； 实验 2：向实验 1 的滤液中滴加硝酸银溶液至不再产生沉淀，过滤、干燥，称得沉淀质量为 5.74g 小资料：①二氧化锰不溶于水 ②AgClO3 易溶于水 甲同学分析实验过程，其中仅涉及两步化学反应： 2KClO3 2KCl+3O2↑ KCl+AgNO3═AgCl↓+KNO3 推出两反应间存在 KClO3→KCl→AgCl↓物质转化关系和质量比例关系。 请你利用上述关系，通过计算帮甲同学判断 KClO3 是否完全分解？（要求：简单写出计算过程、说明判 断依据，计算结果精确到 0.1） ； （2）乙同学对甲同学的方案提出质疑：认为通过称量加热后残留物质量，利用加热前后质量差进行计算，同 样达到甲同学的实验目的。你赞同乙同学的观点吗？说明理由： 【答案】（1）KClO3～KCl～AgCl，质量比为 122.5：74. 5：143.5；KClO3 没有完全分解（2）赞同；由质量守恒定 律，固体混合物减少的质量即为生成氧气的质量，由反应的化学方程式计算出参加反应的氯酸钾的质量 7、以下是老师引导学生探究“质量守恒定律”的教学片段，请你参与探究并帮忙填写空格（包括表中的空格）。 【提出问题】化学反应前后各物质的质量总和是否相等？ 【猜想与假设】猜想 1：不相等； 猜想 2：相等。 【实验探究】甲、乙两组同学用托盘天平分别称量反应前后物质的质量。 甲 组 乙 组 实验方案（反 应后略） [来源:] 实验现象 有气泡产生， 天平指针向右偏转 铁钉表面有红色物质析出， 溶液颜色发生改变， 天平指针没有偏转[来源:学# 科#网] 结论 猜想 1 正确 反应的化学方程式： 猜想 2 正确 【反思评价】究竟哪种猜想正确？通过讨论，同学们发现甲组中有气体溢出，导致指针向右偏转。得到启示：在探 究 化 学 反 应 前 后 各 物 质 的 质 量 总 和 是 否 相 等 时 ， 凡 是 有 气 体 生 成 或 参 加 的 反 应 一 定 要 在 中进行。 【优化装置】同学们对甲组左盘中的反应装置进行了如下三种改进，你认为最佳装置是 （填序号），从另外两种装置中任选一种指出其不足 。 A B C 【得出结论】同学们利用改进后的最佳装置进行再次探究，均得出猜想二正确。进一步分析发现，反应体系中器材 和未参加反应的物质的质量在反应前后保持不变， 最终得出结论是： 的各物质的质量总和等于反应后生成的各物质的质量 总和。 【解释应用】解释：化学反应前后，原子的种类、数目、质量均不变，所以质量守恒。 应用：某固体物质受热会发生分解反应，生成氧化铜、水和二氧化碳三种物质，则该固体物质一定由 种元素组成。 【答案】【实验探究】 Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+ CO2↑【反思评价】 密闭容器（或封闭体系等合理答案）【优 化装置】 B A 装置中反应产生气体，气球膨胀，浮力增大，导致称量结果不准或 C 装置中反应产生气体， 瓶内气压增大，可能导致瓶塞迸出（其它合理答案也可）。【得出结论】 参加化学反应（或参加反应）【解释 应用】 四（或 4 或 C、H、O、Cu 四）学科*网 8、为探究一瓶久置的氢氧化钠溶液（原溶质质量分数 16%）是否变质，同学们提出了多种方案，其中一种方案设 计如下： 【查阅资料】：氢氧化钠溶液与空气接触可能发生的反应： 2NaOH＋CO2 Na2CO3＋H2O Na2CO3＋CO2＋H2O 2NaHCO3 NaOH 与 NaHCO3 在溶液中发生反应： NaOH＋NaHCO3 Na2CO3＋H2O 【假设猜想】：1．该溶液未变质，溶质成分只有 NaOH 2．该溶液已变质，…… 【实验探究】：向一定质量的洁净烧杯中加入 m1 g 该氢氧化钠溶液，再加入溶质质量分数为 20%硫酸 m2 g（硫酸 足量），充分反应、冷却后称量。根据溶液总质量 m 判断该氢氧化钠溶液是否变质。试结合该方案， 回答下列 问题： （1）进行上述实验使用的称量仪器名称是 ，称量时，烧杯应放在该仪器的 盘。 （2）实验探究中，烧杯内溶液总质量 m 与氢氧化钠溶液是否变质的对应关系是：m＜（m1 ＋ m2）g， 猜想 成立；m＝（m1 ＋ m2）g，猜想 成立。 （3）补充完善猜想 2：如果该溶液部分变质，溶质的成分为 （填化学式，下同）；如果该溶液完全变质， 溶质成分可能为 Na2CO3 或 NaHCO3 或 。 【答案】（1）托盘天平；左 （2）2；1 （3）NaOH 和 Na2CO3 ；Na2CO3 和 NaHCO3 9、醋是中国传统的调味品，如图是市场上售卖的某一品牌白醋，标签说明：除了 3～5%醋酸（CH3COOH）和水之 外不含或极少含其他成分，请回答相应问题。 （1）白醋是 （填“纯净物”或“混合物”），醋酸分子中氢氧原子个数比为 。 （2）酿醋原理是在醋酸菌作用下乙醇（CH3CH2OH）与氧气反应，除生成醋酸外，还有另一产物，请写出该 反应的化学方程式 。 （3）已知：HNO3 是一元酸，H2SO4 是二元酸，某同学对白醋性质进行如下探究。 实验操作 实验现象 实验结论与解释 ①向白醋中滴入 观察到溶液变红 白醋显酸性 ②向镁粉中滴加白醋直至过量 白醋能与活泼金属反应 ③100g含醋酸3%的白醋恰好与 20g10%的 NaOH 溶液中和 / 醋酸为 元酸（填一、二等数字） ④将白醋滴加到碳酸钙表面 有少量气泡产生 反应的化学方程式是 【答案】（1）混合物 2：1 （2）CH3CH2OH+O2 CH3COOH+H2O （3）①紫色石蕊 ②有气泡 产生 ③ 一 ④CaCO3+2CH3COOH=（CH3COOH）2Ca+CO2↑+H2O 10、某化学兴趣小组在探究稀盐酸的化学性质时，做了如图一所示的三个实验。 图一 图二 （1）A 试管中的反应现象是 。 （2）C 试管中反应的化学方程式是 。 （3）实验结束后，小组同学将 B、C 两支试管中的废液同时倒入一个洁净的烧杯中（如图二所示），观察到先有 气泡产生，后有白色沉淀生成。同学们将烧杯内的物质进行过滤，对所得滤液的溶质成分进行探究。 【提出猜想】 甲同学猜想：有 NaCl 乙同学猜想：有 NaCl、CaCl2 丙同学猜想：有 NaCl、CaCl2、 HCl 你的猜想： 有 。 【交流讨论】 你认为 同学的猜想一定不正确，理由是 。 【设计实验】请设计实验证明你的猜想正确。 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量滤液于试管中，向其中 _________________。 我的猜想成立 滴加 。 【反思与总结】判断反应后溶液中溶质的成分，除要考虑生成物外，还需考虑 。 【答案】（1）铁片表面有气泡产生，溶液由无色逐渐变为浅绿色（2）Na2CO3 + 2HCl===2NaCl + H2O + CO2↑ （3）你的猜想：NaCl、Na2CO3 丙 理由是：白色沉淀是 CaCO3，能与盐酸反应，二者不 能共存（表述合理即可） 实验步骤 实验现象 实验结论 取少量滤液于试管中，向其中滴 加 无色酚酞试液 。 溶液变红 我的猜想成立 （或滴加紫色石蕊试液，实验现象为紫色石蕊试液变蓝；滴加稀盐酸等稀酸，实验现象为产生气泡；滴加 CaCl2 溶液、BaCl2 溶液、Ca(NO3)2 溶液、Ba(NO3)2 溶液、Ca(OH)2 溶液、Ba(OH)2 溶液，实验现象为产生白色沉淀等 合理即可，但要注意所加试剂与实验现象相对应。）反应物是否有剩余 （表述合理即可）