初中化学化学实验方案设计与评价探究题

某学习小组对酸与碱发生中和反应进行探究，请你参与实验。

实验活动一：用酸碱指示剂探究酸与碱反应的过程。

【实验1】小组同学设计并进行如下实验。

实验编号	实验方法与操作	实验现象	解释与结论
①	取3mL溶质质量分数为4%的NaOH溶液于试管中，滴1、2滴酚酞溶液		加入稀盐酸后，NaOH溶液中 　　（填离子符号）浓度减小，进而证明酸与碱能发生反应。
②	向上述溶液逐渐滴入稀盐酸，振荡	溶液刚好褪色
③	向上述刚好褪色的溶液中再滴2滴溶质质量分数为4%的NaOH溶液，振荡后，再次滴入微量稀盐酸，振荡

（1）配制50g溶质质量分数为4%的NaOH溶液，所需水的质量是 　　g。

（2）向上述刚好褪色的溶液中加入 　　（填字母序号）也能达到实验目的。

A.MgCl ₂溶液

B.稀H ₂SO ₄

C.AgNO ₃溶液

D.Ba（OH） ₂溶液

实验活动二：用变色硅胶验证酸与碱反应生成了水。

【查阅资料】Ⅰ.变色硅胶吸水后由蓝色变为红色。

Ⅱ.无水醋酸与氢氧化钠反应生成醋酸钠和水。

【实验2】小组同学在老师的指导下，进行如图所示的三个实验。

【讨论与交流】

（3）证明无水醋酸与氢氧化钠反应有水生成的现象是 　　。小芳认为【实验2】不严密，还应补充的实验是 　　。

（4）实验过程中，观察到丙的U形管内液面左低右高，出现该现象的原因可能是无水醋酸与氢氧化钠反应时放热或 　　。

菱铁矿和赤铁矿一样，也是工业上冶炼铁的一种矿物。某种菱铁矿中铁元素的主要存在形式是碱式碳酸亚铁，为测定碱式碳酸亚铁[xFeCO₃•yFe（OH）₂•zH₂O]的组成，华雪同学在老师的指导下设计了如图实验装置：

【查阅资料】

a．碱式碳酸亚铁受热会完全分解生成FeO、CO₂和H₂O。

b．FeO是一种黑色粉末，它不稳定，在空气中加热，可被氧化成四氧化三铁。

c．石灰是NaOH及CaO的混合物，可以吸收CO₂和H₂O

【实验步骤】

（1）检查装置的　　后，准备称取3.40g碱式碳酸亚铁粉末放在装置B中，连接仪器。

（2）　　，鼓入一段时间空气，准确称量装置C、D、E的质量。

（3）关闭弹簧夹K，加热装置B至装置C中导管末端无气泡冒出，再打开弹簧夹K，缓缓通空气一段时间，这样操作的目的是　　。

（4）再次准确称量装置C、D、E的质量，所得数据如下

	装置C/g	装置D/g	装置E/g
加热前	200.00	180.00	180.00
加热后	200.36	180.88	180.00

（5）图，分析表中数据可知：3.40g碱式碳酸亚铁受热分解过程中生成H₂O的质量为　　g，CO₂的质量为　　g，装置E的作用是　　。

【实验结论】

在xFeCO₃•yFe（OH）₂•zH₂O中，氢原子与氧原子的个数之比为　　。

【实验反思】

（1）装置A的作用是　　。

（2）实验结束后，装置B中的残留固体可能全部是FeO．也可能全部是Fe₃O₄．还可能是　　。

（3）为了得到装置B中残留固体的组成，华雪同学称得装置B中残留固体质量为2.24g后，通过计算可知：残留固体的组成及各成分的质量为　　。

为探究分子的运动及影响分子运动速率的因素，某同学设计了以下三种实验方案，请回答有关问题

【实验方案一】如图1。

①观察到的实验现象是　　；

②该方案的不足之处是　　。（说出一点即可）

【实验方案二】如图2、图3。

图中无色透明塑料瓶的材质、大小、形状完全相同，瓶内用细线固定有用滤纸折叠成的大小和形状相同的小纸花，小纸花上都均匀喷有酚酞溶液，按照图4的操作方式分别用注射器向图2和图3的塑料瓶中同时注入5滴浓氨水，然后将针孔处密封，再将两个塑料瓶分别同时放入等体积的冷水和40℃的热水中。

①观察到的现象是　　；

②图2、图3采用对照实验的方法，变量只有一个，被控制的量有多个，请说出4个被控制的量　　。

③若图4中的小纸花上喷有　　，而注射器向瓶中注入的是浓盐酸，可以观察到小纸花的颜色从下至上变为红色。

【实验方案三】如图5

用长柄V形玻璃管进行实验，向左、右两端的V形玻璃管口分别同时滴入等量的浓氨水和浓盐酸，塞紧橡皮塞。

①过一会儿后，从图5中观察到有白烟产生且位置偏右，说明　　。

②图5中生成白烟的反应为化合反应，其化学方程式为　　。

【实验结论】上述实验证明：分子是不断运动的，且分子的运动速率与　　有关。（说出一点即可）

某化学活动小组在一次实验中进行了如图1所示实验，先向A中注入一定量氯化铁溶液。再注入一定量硫酸钠溶液，此过程中观察到的现象是（1） 　　。小组同学对无色溶液B产生了浓厚的兴趣，进行了进一步的探究活动。

【提出问题】B中含的离子有什么？

【实验探究】

【评价交流】甲同学结论（2） 　　（填"正确"或"错误"）；乙同学的探究过程不正确，理由是（3） 　　。

【实验结论】结合上述实验最终确定B中含有（4） 　　（填离子符号），不含（5） 　　（填离子符号）。

【归纳总结】由甲、乙、丙同学实验对比得出，确定溶液中可能存在的不同离子是否存在的方法是：可根据待测离子与所加试剂反应（6） 　　。确定出存在的离子，同时推测出与（7） 　　。

在老师的指导下，小乐同学探究金属和盐溶液反应时，发现将钠放入MgCl ₂溶液中有气泡和白色沉淀产生。为了进一步探究，小乐同学将充分反应后的混合物过滤，得固体A和滤液B。

【查阅资料】

①钠与水反应生成氢氧化钠和氢气。

②MgCl ₂溶液呈酸性。

【分析与思考】

小乐同学根据所学知识对产生的气体和固体A进行判断；

（1）产生的气体是 　　（填序号）。

①CO ₂②H ₂③Cl ₂

（2）取A加入过量稀盐酸，A全部溶解，无气泡产生，则A的化学式是 　 。

【提出问题】滤液B中溶质的成分是什么？

猜想一：NaCl

猜想二：NaCl、MgCl ₂

猜想三：NaCl、NaOH

猜想四：NaCl、MgCl ₂、NaOH

小乐同学认为猜想 　　不成立，理由是 　　。

【实验探究】

实验操作	实验现象	实验结论
步骤一：取少量滤液B于试管中，滴加几滴无色酚酞，振荡，观察现象	溶液	猜想三不成立
步骤二：取少量滤液B于试管中，滴加适量NaOH溶液，振荡，观察现象	产生白色沉淀	猜想 　　成立

【结论】在金属活动性顺序里，钠不能将位于它后面的金属从该金属的盐溶液中置换出来。

【拓展】将钠与MgCl ₂固体隔绝空气加热到一定温度时，钠可以从MgCl ₂中置换出镁，该反应的化学方程式是 　　。

镁条在空气中久置表面会变黑，某小组同学设计并进行实验，探究镁条变黑的条件．

【查阅资料】常温下，亚硫酸钠（Na ₂SO ₃）可与O ₂发生化合反应．

【猜想与假设】常温下，镁条变黑可能与O ₂、CO ₂、水蒸气有关

【进行实验】通过控制与镁条接触的物质，利用如图装置（镁条长度为3cm，试管容积为20mL），分别进行下列5个实验，并持续观察20天．

编号	主要实验操作	实验现象
1	先充满用NaOH浓溶液洗涤过的空气再加入2mL浓硫酸	镁条始终无明显变化
2	加入2mLNaOH浓溶液	镁条始终无明显变化
3	先加入2mL浓硫酸再通入约4mLCO 2	镁条始终无明显变化
4	先加入4mL饱和Na 2SO 3溶液再充满CO 2	镁条始终无明显变化
5	先加入2mL蒸馏水再通入约4mLCO 2	镁条第3天开始变黑至第20天全部变黑

【解释与结论】

（1）实验1和2中，NaOH浓溶液的作用是      （用化学方程式表示）

（2）实验1的目的是 　                　

（3）实验3中，试管内的气体主要含有CO ₂、 　     　．

（4）得出"镁条变黑一定与CO ₂有关"结论，依据的两个实验是 　 　（填编号）

（5）由上述实验可推知，镁条变黑的条件是 　                　．

【反思与评价】

（6）在猜想与假设时，同学们认为镁条变黑与N ₂无关，其理由是 　               　

（7）欲进一步证明镁条表面的黑色物质中含有碳酸盐，所需要的试剂是 　              　．

兴趣小组获得两包制作"跳跳糖"的添加剂，一包是柠檬酸晶体，另一包是标注为钠盐的白色粉末。将少量柠檬酸和这种白色粉末溶于水，混合后产产生了使澄清石灰水变浑浊的气体。于是对白色粉末的化学成分进行了以下探究：

【提出猜想】猜想1．碳酸钠；猜想2．碳酸氢钠；猜想3．碳酸钠和碳酸氢钠

【查阅资料】①碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液均呈碱性；

②碳酸氢钠受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳；碳酸钠受热不分解

【实验探究】小月、小妮分别对有关猜想设计方案并进行实验：

	实验操作	实验现象	实验结论
小月	将白色粉末溶于水后用pH试纸测定其酸碱度	pH 　　7（填"＞"、"＜"或"＝"）	溶液呈碱性，猜想1成立
小妮	用如图所示的装置进行实验	试管A中有水珠产生，试管B中液体变浑浊	猜想2成立，试管B中反应的化学方程式为 　　。

【交流反思】大家一致认为小月和小妮的结论不准确：

（1）小月实验结论不准确的原因是 　　；

（2）小妮的实验方案不能排除白色粉末是否含有 　　。

【继续探究】小戚称取mg白色粉末与足量稀盐酸反应，充分反应后生成二氧化碳的质量为n g，通过计算并分析实验数据确定猜想3正确，则n的取值范围为 　　（用含m 的代数式表示）。

【结论分析】探究后他们核查到添加剂的成分是柠檬酸和碳酸氧钠，分析后认为白色粉末中的碳酸钠是由碳酸氢钠分解产生的。

【拓展应用】下列物质常温下放置一段时间也会分解的是 　　（填序号）。

A．浓硫酸        B．氢氧化钠       C．碳酸氢铵      D．氯化钠。

王军同学在阅读课外读物时得知工业上制得的纯碱中常含有一定量的NaHCO ₃，于是他从家中取来某纯碱样品，和同学们进行了如下探究活动。

【实验目的】探究该纯碱样品中是否含有NaHCO ₃。

【查阅资料】NaHCO ₃易溶于水，其水溶液呈碱性，受热易分解生成Na ₂CO ₃、CO ₂和H ₂O．NaHCO ₃属于 　　（填"酸"、"碱"或"盐"）类物质。

【实验设计】王军同学根据实验目的设计了如下两种方案：

方案1：取样，加适量水溶解，向所得溶液中滴加酚酞溶液，观察现象。

方案2：取样，将其加入如图所示实验装置的试管中，加热，观察装置B中的现象。

王强同学认为方案1不能达到实验目的，你认为他的理由是 　　。

【进行实验】按方案2进行实验时，观察到装置B内澄清石灰水变浑浊，该反应的化学方程式是 　　。

【实验结论】上述实验现象说明该纯碱样品中 　　（填"含有"或"不含有"）NaHCO ₃。

【讨论交流】李娜同学想利用方案2中的装置来测定该纯碱样品中Na ₂CO ₃的含量，她提出需要充分吸收反应生成的CO ₂，为此，你认为装置B内最好盛装 　　溶液。

【拓展应用】欲除去Na ₂CO ₃固体中混有的NaHCO ₃，最简便的方法是 　　。