实验设计与评价

BaCl 2溶液 BaCl 2溶液 足量稀盐酸 Ba （NO 3）2溶液 足量稀盐酸 足量稀硝酸 第六讲 实验设计与评价

【考纲要求】

1．掌握物质制备、检验、鉴别等实验设计的基本要求，并能根据题目要求，设计切实可行的制备方案。

2．能针对题目所给的实验方案或自己设计的实验方案进行评价。

【复习方略】

实验方案设计的原则是方法简便、现象明显、操作易行，对于定量实验还要考虑系统误差要小。制备实验方案的设计，还要做到：条件合适，操作方便；原理正确，步骤简单；原料易得，价格低廉；副反应少，污染物少。

确定了实验所用的方法和原理之后，就要考虑选择用什么实验装置来完成，一套完整的实验装置，往往是由多个基本实验装置相互连接而成的。

近年来各种实验命题对实验设计的评价考查逐渐增多，归纳起来主要集中在以下几个方面：

1．反应原理的评价，是否有副反应以及副反应的控制；

2．装置的选取；

3．实验步骤的顺序设计；

4．反应条件和反应速率是否容易控制；

5．绿色化学方面，原子利用率是否较高，对环境的影响等。

另外，在对几个方案的评价的基础上进行优化组合得出新的方案，也可以重新设计新的原理及有关实验。

【精题点评】

例1．三位学生设计了下述三个方案，并都认为：如果观察到的现象和自己设计的 方案一致，即可证明溶液中含有SO 42—。

方案甲： 试液 白色沉淀 沉淀不溶解

方案乙： 试液 无沉淀 白色沉淀

方案丙： 试液 无沉淀 白色沉淀

试评价上述各方案是否严密，并说明理由。

点评：方案甲向试液加BaCl 2溶液，生成的白色沉淀有两种可能：一种是AgCl 沉淀，一种是BaSO 4沉淀，且都不溶于稀盐酸，不能证明溶液中有SO 42—。方案乙先向试液中加稀盐酸，不产生沉淀，排除了Ag +的可能，然后再向此溶液中加入BaCl 2溶液，只有BaSO 4 沉淀是不溶于水也不溶于酸的白色沉淀，由此可证明溶液中含有SO 42—。方案丙用硝酸代替了盐酸，硝酸具有强氧化性，可将SO 32—氧化成SO 42—，因此不能排除SO 32—的干扰。 答案：方案甲不严密，因为含有Ag +而不含SO 42—的溶液也会出现同样的现象。

方案乙严密，因为先向试液中加稀盐酸，无沉淀，排除了Ag +的干扰。

方案丙不严密，因为它不能排除SO 32—的干扰。

例2． 有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应，都用如下图所示的装置进行实验。通入SO 2气体，将带余烬的木条插入试管C 中，木条复燃。

请回答下列问题：

（1）第1小组同学认为

Na 2O 2与SO 2反应生成了

Na 2SO 3和O 2，该反应的化学

方程式是：

（2）请设计一种实验方

案证明Na 2O 2与SO 2反应生

成的白色固体中含有

Na 2SO 3。

（3）第2小组同学认为

Na 2O 2与SO 2反应除了生成Na 2SO 3和O 2外，还有Na 2SO 4生成。为检验是否有Na 2SO 4生成，他们设计了如下方案：

上述方案是否合理? 。

请简要说明两点理由：

① ；

② 。

点评：过氧化钠与二氧化硫的反应教材上并没有涉及，所以对该反应的产物的实验探究是有实际意义的。要想证明反应中有亚硫酸钠生成，就要应用亚硫酸钠的性质进行检验，当然可以应用它的还原性反应（如使酸性高锰酸钾溶液褪色等），最明显的就是应用和强酸反应产生的二氧化硫的漂白性检验。

第二小组的检验硫酸钠的方案不合理的原因主要是没有考虑到亚硫酸钠的干扰，因为亚硫酸钠溶液和氯化钡溶液反应生成亚硫酸钡沉淀，该沉淀遇到稀硝酸转化为硫酸钡也不溶解，所以检验失败。另外一个原因就是过氧化钠具有强氧化性，溶于水后也可以将亚硫酸钠氧化为硫酸钠。

答案：（1）2Na 2O 2+2SO 2=2Na 2SO 3+O 2

（2）取白色固体，加稀硫酸，将产生的气体通入品红溶液中，品红褪色，证明白色固体中含有Na 2SO 3。

（3）不合理

①稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡

②如果反应后的固体中还残留Na 2O 2，它溶于水后能将亚硫酸根氧化成硫酸根

【基础过关】

一、选择题（每小题只有一个选项符合题意）

1．下列分离混合物的方法正确的是

①用盐析法可以提纯蛋白质；②用渗析法可以除去淀粉溶液中的NaCl ；③直接用加热的方式可以除去碘中的NH 4Cl 固体；④用重结晶法可以分离硝酸钾和氯化钠

A ．①②③

B ．①②④

C ．②③④

D ．全部

2．下列实验中设计出的“代用品”，其中正确的是

①高锰酸钾代替KClO 3（MnO 2）加热分解制氧气；②浓溴水代替液溴与苯反应制溴苯③用硝酸铵代替氯化铵做实验室制氨气实验；④用饱和食盐水代替水与电石反应制乙炔；⑤用粗锌粉代替锌粒用启普发生器制H 2；⑥用稀硫酸代替盐酸与大理石反应制CO 2；⑦用酒精代替CCl 4萃取碘水中的碘；⑧用氯气代替明矾净化水质

A ．①④

B ．②③⑤

C ．①④⑦

D ．全部

3．实验室用加热法测定硫酸铜晶体的结晶水含量，实验中有如下两个操作：

①加热温度过高使固体部分变黑；②加热后的固体在空气中冷却，然后再称量。

这两个操作对实验结果产生的影响是

A ．①偏高、②偏低

B ．①偏低、②偏高

C ．①②均偏高

D ．①②均偏低

4．为实现中国2000年消除碘缺乏病的目标,卫生部规定食盐必须加碘,其中的碘以碘酸钾(KIO 3)形式存在.已知在溶液中IO 3—可和I -发生反应: IO 3—+5I —+6H +=3I 2+3H 2

O 根据此反应，可用试纸和一些生活中常见的物质进行实验,证明在食盐中存在IO 3—。可供选用的物质有:①自来水,②蓝色石蕊试纸,③碘化钾淀粉试纸,④淀粉,⑤食糖,⑥食醋,⑦白酒.进行上述实验时必须使用的物质是

A ．①③

B ．③⑥

C ．②④⑥

D ．①②④⑤⑦

5．柠檬醛是有强烈柠檬香味的液体，其结构简式为：

为了说明它分子中既有醛基又有碳碳双键，方法正确的是

A ．观察柠檬醛是否能使酸性KMnO 4溶液褪色，用其产物与银氨溶液共热观察是否产生红色Cu 2O 沉淀。

B ．观察柠檬醛加溴水是否有褪色现象，将其有机产物与银氨溶液共热，观察是否产生银镜。

C ．柠檬醛先与银氨溶液进行银镜反应，观察是否产生银镜，其有机产物与溴水混合，观察溴水是否褪色。

D ．将两份柠檬醛中的一份进行银镜反应实验，观察是否产生银镜，另一份加入酸性KMnO 4溶液褪色，观察是否有褪色现象。

6．为了说明盐类水解是吸热反应，现用醋酸钠进行实验，表明它在水解时是吸热反应，下列实验方案中正确的是

A ．将CH 3COONa·3H 2O 晶体溶于水，温度降低

B ．醋酸钠水溶液的pH ＞7

C ．醋酸钠溶液滴入酚酞试液呈红色，加热后，颜色变浅

D ．醋酸钠溶液与浓硫酸微热可逸出醋酸蒸气

二、填空题

7．已除去泥沙的粗盐中，仍含有Mg 2+、Ca 2+和SO 42-，请填写下列空格，完成将粗盐提纯，得到氯化钠晶体的实验设计。

实验目的：粗盐提纯，得到纯净氯化钠晶体

实验用品：药品：粗盐，NaOH 溶液，HCl 溶液，Na 2CO 3溶液，BaCl 2溶液，pH 试纸，

—CH 2—CH 2—C=CH —CHO

CH 3—C=CH CH 3 CH 3