初中化学化学实验方案设计与评价解答题

面粉是制作美食的原材料。在发面团的过程中会生成酸而影响口味，为使食品更美味，可以加碱面处理。碱面的主要成分为碳酸钠（Na₂CO₃），为测定某品牌碱面中碳酸钠的质量分数，小金按照如图甲所示实验装置，利用碱面与盐酸反应生成二氧化碳气体的质量来计算碱面中碳酸钠的质量分数（杂质不与盐酸反应）。

完成下列问题：

（1）为完成碳酸钠质量分数的测定实验，气体发生装置应选择图乙中的　　装置（填字母）。

（2）小金各取11.0克碱面样品与一定量的稀盐酸进行三次实验，三次实验所采集的数据见表。合理选择表中数据并计算碱面中碳酸钠的质量分数；

实验次数	碱面样品质量/克	稀盐酸质量/克	二氧化碳质量/克
1	11.0	50.0	1.1
2	11.0	200.0	4.4
3	11.0	250.0	4.4

（3）按照图甲实验装置测定的CO₂气体质量，可能导致CO₂质量测定结果偏小的原因　　（写出一种即可）。

面粉是制作美食的原材料。在发面团的过程中会生成酸而影响口味，为使食品更美味，可以加碱面处理。碱面的主要成分为碳酸钠（Na₂CO₃），为测定某品牌碱面中碳酸钠的质量分数，小金按照如图甲所示实验装置，利用碱面与盐酸反应生成二氧化碳气体的质量来计算碱面中碳酸钠的质量分数（杂质不与盐酸反应）。

完成下列问题：

（1）为完成碳酸钠质量分数的测定实验，气体发生装置应选择图乙中的　　装置（填字母）。

（2）小金各取11.0克碱面样品与一定量的稀盐酸进行三次实验，三次实验所采集的数据见表。合理选择表中数据并计算碱面中碳酸钠的质量分数；

实验次数	碱面样品质量/克	稀盐酸质量/克	二氧化碳质量/克
1	11.0	50.0	1.1
2	11.0	200.0	4.4
3	11.0	250.0	4.4

（3）按照图甲实验装置测定的CO₂气体质量，可能导致CO₂质量测定结果偏小的原因　　（写出一种即可）。

某兴趣小组发现某块土地玉米长势不好，为探究其原因，开启了项目学习之旅。

[查阅资料]玉米适宜在pH为6.0～7.0的土壤中生长；植物生长需要多种营养元素，包括碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁等大量元素和其他微量元素。

[任务一]检测土壤的酸碱度并制定改良方案

（1）检测该地土壤的酸碱度

可选用的实验用品：精密pH试纸（可精确到0.1）、标准比色卡、pH计、其他自选

实验步骤	测量结果	实验结论
步骤一：将3份不同位置的土样，干燥后分别与自来水按2：5的质量比在不同的烧杯中混合，充分搅拌后静置；	试样一：pH＝4.2 试样二：pH＝4.4 试样三：pH＝4.5	该土壤pH＜6.0，不适合玉米生长
步骤二：　　。

反思与评价：该实验方法有一处不够严密，请指出并说明原因　　。

（2）探究熟石灰对土样酸碱性的改变情况

实验方法：取300g土样和　　g蒸馏水混合，向其中加入一定量熟石灰，充分搅拌后静置，用pH计测定清液的pH；

测量结果：清液的pH为12.1；

反思：若要使改良的土壤适合玉米生长，需控制加入熟石灰的量。

（3）熟石灰用量的测定

实验目的：研究使300g土样呈中性所需的熟石灰的质量

实验方法：　                  　。

（4）查阅资料，常用的酸性土壤改良剂有：生石灰、熟石灰、草木灰（主要成分K₂CO₃）、含钙的贝壳灰 （主要成分CaCO₃） ； 要使改良后土壤的pH约为7，也可加入稍过量的　　（从上述改良剂中选择）。

[任务二]分析土壤肥力

通过观察，该土地上玉米叶色略有发黄，且有倒伏现象；该小组同学建议施加适量含氮元素和钾元素的复合肥，如　　。

碳酸氢钠是面点膨松剂的主要成分之一。

小芳同学研究反应2NaHCO₃+H₂SO₄═Na₂SO₄+2H₂O+2CO₂↑中NaHCO₃与CO₂之间量的关系。

（1）理论计算：1.26g NaHCO₃粉末与足量稀硫酸反应，计算生成CO₂的质量（写出计算过程）。

（2）实验分析：小芳用右图装置进行实验，向盛有足量稀硫酸的锥形瓶中加入1.26g NaHCO₃粉末，完全反应至不再产生气泡。称取反应前后质量如下表，发现反应前后质量变化值　 　（填“大于”、“小于”或“等于”）生成CO₂质量的理论值，原因可能是　                                                                 。

反应前	反应后
NaHCO3/g	锥形瓶+稀硫酸/g	锥形瓶+反应后溶液/g
1.26	24.59	25.36

小苏打的主要成分是碳酸氢钠，其中往往含有少量的氯化钠，化学兴趣小组的同学要通过实验来测定某品牌小苏打样品中碳酸氢钠的质量分数。

（1）准确称取9.0g小苏打样品放入烧杯中，逐滴加入质量分数为5%的稀盐酸至恰好不再产生气泡为止，共消耗稀盐酸73.0g，烧杯中没有残留不溶物。计算样品中碳酸氢钠的质量分数。（写出计算过程）

（2）请你设计一个与上述实验原理和操作方法均不相同的实验，测定小苏打样品中碳酸氢钠的质量分数　　。

实验室用锌粒与足量稀硫酸反应，制取氢气并还原4.0g氧化铜，实验装置如图（装置气密性良好，夹持仪器省略）．

①仪器Ⅰ的名称　　，A中反应的化学方程式是　　．

②B中生石灰作　　剂；C中反应的化学方程式是　　；D中现象是　　．有关的化学方程式是　　．

③为确定实验结束后氧化铜是否已基本消耗完，请设计两种不同的方案填入下表．

	操作	判断依据	结论
方案一
方案二

实验室制取气体常用的发生装置如图所示，回答下列问题。

（1）小刚选择A装置作为制取氧气的发生装置，反应的化学方程式为　　，小明选择B装置也能作为制取氧气的发生装置，其理由是　　。与A装置相比，B装置具有的优点是　　。

（2）某实验小组的同学们在进行“二氧化碳的实验室制取和性质”的实验活动时，选取上述装置制取二氧化碳气体后，产生了许多废液。于是他们在课外兴趣小组活动时对废液的成分进行了如下探究：

[提出问题]废液的主要成分是什么？

[猜想与假设]小红的猜想：废液中只有CaCl₂；小丽的猜想：废液中还有HCl。

[查阅资料]CaCl₂溶液呈中性。

[设计与实验]①小红做了一组对比实验：取等质量的废液和CaCl₂溶液分别于两支试管中，各滴加2滴酚酞溶液后，发现溶液都不变色，认为自己的猜想是正确的。大家经过讨论，认为小红的猜想不正确，理由是　　。

②针对小丽的猜想，同学们进行了如下实验探究：

实验方案	一	二	三
实验操作
预期的现象	与标准比色卡对比pH＜7		白色沉淀
实验结论	废液中含有HCl	废液中含有HCl	废液中含有HCl，反应的化学方程式为　　。

③小牛对上述探究活动思考后，认为利用酸的化学性质还可以设计不同方案探究小丽的猜想：

操作步骤	预期的现象	实验结论
取适量废液于试管中，加入　　。		废液中含有HCl

[解释与结论]同学们根据以上实验，讨论得出废液的主要成分是CaCl₂和HCl。

[评价与反思]实验结束后，同学们对探究活动进行了如下反思：

①小强认为方案一中存在操作错误，错误的操作是　　。

②小敏认为方案三不足以证明废液中含有HCl，理由是　　。

③大家一致认为实验后的废液不能直接排放，理由是　　（写一点）。要想从废液中得到CaCl₂固体，可采用的方法是　　。

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：2KClO ₃ 2KCl+3O ₂↑）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   ②AgClO ₃易溶于水

甲同学分析实验过程，其中仅涉及两步化学反应：

2KClO ₃ 2KCl+3O ₂↑      KCl+AgNO ₃═AgCl↓+KNO ₃

推出两反应间存在KClO ₃→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KClO ₃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： 　　．

已知金属钴（Co）的活动性与铁相似，请预测氯化钴（CoCl₂）的化学性质，说明预测的依据，并设计实验验证。经查阅资料，钴的化合物相关性质如下：

物质	CoO	Co（OH）2	CoCl2	CoSO4	Co（NO3）2	CoCO3
在水中的溶解性	难溶于水的灰绿色固体	难溶于水的粉红色固体	易溶于水形成粉红色溶液	易溶于水形成粉红色溶液	易溶于水形成粉红色溶液	难溶于水的粉红色固体

限选试剂：CoCl₂溶液、（NH₄）₂CO₃溶液、Na₂SO₄溶液、AgNO₃溶液、NaOH溶液、稀硫酸、镁条、铜片。

预测	预测的依据	验证预测的实验操作与预期现象
①能够与含Ag^+的 可溶性盐反应	CoCl2 溶液中含Cl^﹣， AgCl难溶于水。	取少量CoCl2溶液于试管中，　 ，如果观察到　　，则预测成立。
②能够与　　 （填物质类别）反应		取少量CoCl2溶液于试管中，　　，如果观察到　　，则预测成立。
③能够与　　 （填物质类别）反应		取少量CoCl2溶液于试管中，　　，如果观察到　　，则预测成立。

氢氧化镍是某种混合动力汽车电池的一种材料。镍原子结构示意图为Ni

（1）镍原子最外层电子数是 　　；

（2）氢氧化镍的化学式为 　　，从组成上看，它属于 　　（选填"氧化物"、"酸"、"碱"、"盐"），预测该物质能与稀硫酸发生反应。

（3）按实验方案设计的路径，寻找两物质发生反应的证据。

查阅资料：①氢氧化镍：蓝绿色微溶于水的固体

②硫酸镍溶液呈绿色

③碳酸镍：浅绿色难溶于水的固体

路径	步骤	现象	结论
反应物角度	取少量氢氧化镍（新制）悬浊液于试管中，向其中滴加过量稀硫酸，振荡	①	氢氧化镍和稀硫酸反应的化学方程式 ④
生成物角度	②	③

硫酸氢钠（NaHSO₄）溶于水形成无色溶液，请预测其化学性质，说明预测的依据，并设计实验验证。限选试剂是：NaHSO₄溶液、BaCl₂溶液、FeSO₄溶液、Na₂CO₃溶液、NaOH溶液、稀盐酸、酚酞溶液、紫色石蕊溶液、镁条、碳粉、氧化铜

预测	预测的依据	验证预测的实验操作与预期现象
①能够与含Ba^2+的 盐反应		取少量NaHSO4溶液于试管中，滴入BaCl2溶液，如果观察到　　， 则预测成立
②能够与　　 （填物质类别）反应		，则预测成立。
③能够与　　 （填物质类别）反应		， 如果观察到　　，则预测成立。

有一种管道疏通剂，主要成分为铝粉和氢氧化钠混合粉末。工作原理是：利用铝和氢氧化钠遇水反应放出大量的热，加快氢氧化钠对毛发等淤积物的腐蚀，同时产生氢气增加管道内的气压，利于疏通。小柯利用如图装置测定疏通剂中铝的质量分数。

Ⅰ．取样品20g，倒入容积为200mL的锥形瓶中，然后在分液漏斗中加入水，置于电子天平上测出总质量m ₁。

Ⅱ．打开活塞，加入足量的水充分反应，直到没有固体剩余，静置一段时间，测出总质量m ₂。

Ⅲ．实验数据如下表：

反应前总质量m 1	反应后总质量m 2
371.84g	371.24g

回答下列问题：

（1）配平化学方程式：2Al+2NaOH+2H ₂O 　　NaAlO ₂+3H ₂↑

（2）根据化学方程式计算样品中铝的质量分数。

（3）以下情形会导致样品中铝的质量分数测量结果偏高的原因可能有 　　。

A．向锥形瓶中倒入样品时，撒出了部分粉末

B．在反应过程中有水蒸气逸出

C．没有等装置中氢气全部排尽就称量

为测定某市售碳酸钙药品中碳酸钙的质量分数（杂质为SiO₂，与稀盐酸不反应），某同学的方法是：将样品与稀盐酸反应，测定反应后生成的CO₂质量，再根据CO₂的质量求出样品中碳酸钙的质量，从而计算出样品中碳酸钙的质量分数．为测定生成CO₂的质量，他设计了如下实验方案（已知：无水氯化钙是常见的干燥剂）：

（1）按图组装好装置，检查装置气密性后，在分液漏斗中加入过量稀盐酸，并在干燥管中加入适量无水氯化钙样品，称得装置和药品的总质量为564.57g；

（2）在广口瓶中加入碳酸钙样品，称得装置和药品的总质量为574.57g；

（3）旋紧橡皮塞，打开分液漏斗旋塞，向广口瓶中滴加稀盐酸，使样品与稀盐酸完全反应；

（4）反应结束后，称得装置及装置内所有物质的总质量为570.57g

请根据上述实验回答下列问题：

（1）该方案测得样品中碳酸钙的质量分数是多少（写出解题过程，计算结果精确到0.1%）？

（2）该实验中用稀盐酸与碳酸钙样品反应，而不用浓盐酸与碳酸钙样品反应，其原因是　　．若实验中不用无水氯化钙干燥，则测得样品中碳酸钙的质量分数与上述实验计算结果相比　　（选填“偏小”或“不变”或“偏大”）．

工业上用闪锌矿（主要含ZnS，还含PbS等杂质）制备锌的流程如图1（部分产物略去）：

（1）X的化学式是　　，图1中用过量空气的目的是　 　。

（2）①～④中属于化合反应的是　　。

（3）Zn　 　（填“能”或“不能”）与PbCl₂溶被反应。

（4）写出反应③中生成ZnO的化学方程式　　。

（5）结合下表数据设计：从粗锌中分离出纯锌的方案是　　。

物质	Zn	Pb	C
沸点℃	907	1749	4827

（6）反应②中固体质量随反应时间的变化图示如图，计算产生Y的质量。（写出必要的计算过程）