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高中一年级化学

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    小冬同学在家务劳动时跟爸爸学习杀鱼,在杀鱼时对从鱼腹内取出的鱼鳔产生了兴趣。他拟定“探究鱼鳔内气体的成分和体积”作为课题进行研究。小冬查阅资料获知:这种鱼的鱼鳔内氧气占四分之一,其余气体是二氧化碳和氮气。
    他设计了如下实验方案:
    Ⅰ.测量鳔内气体的体积。小冬设计了两种方法:
    (1)用医用注射器(带有准确的刻度)抽取鱼鳔内的气体,测量其体积;
    (2)在水槽中倒扣一个盛满水的量筒,用镊子夹住鱼鳔,将鱼鳔尖端放在量筒口处,用一根针在水下刺破鱼鳔尖端,用排水集气法收集鳔内的气体并测量其体积。你认为其中测量结果不准确的是                                 ,理由是                                                 
    Ⅱ.探究鳔内气体的成分。小冬收集了鳔内气体分别装在集气瓶和医用注射器中进行如下实验。

    本题信息:2011年期末题化学实验题难度极难 来源:于丽娜
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本试题 “小冬同学在家务劳动时跟爸爸学习杀鱼,在杀鱼时对从鱼腹内取出的鱼鳔产生了兴趣。他拟定“探究鱼鳔内气体的成分和体积”作为课题进行研究。小冬查阅资料获知:...” 主要考查您对

气体的检验

设计实验方案及探究实验

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  • 气体的检验
  • 设计实验方案及探究实验
气体检验的方法:

(1)观察法:对于特殊颜色的气体如Cl2(黄绿色)、NO2(红棕色)、碘蒸气(紫红)可据此辨之。
(2)溶解法:根据溶于水的现象不同区分,如NO2和溴蒸气均为红棕色,但溶于水后NO2形成无色溶液;溴形成橙色溶液。
(3)褪色法:SO2和CO2可用品红溶液区分。
(4)氧化法:被空气氧化看变化,如NO的检验。
(5)试纸法:如石蕊试纸、醋酸铅试纸。
(6)星火发:适用于有助燃性或可燃性的气体检验,如O2使带火星木条复燃;CH4和C2H2的检验可点燃看现象;CH4、CO、H2则可根据其燃烧产物来判断。
常见气体的检验:
(1)H2:无色、无味、可燃;①不纯点燃发出爆鸣声;②点燃纯H2,火焰呈淡色,火焰上方罩一干燥烧杯,烧杯壁上有水珠生成:2H2+O22H2O
(2)O2:无色无味、能使余烬木条复燃;
(3)Cl2:黄绿色刺激性气体有毒;①使湿润淀粉碘化钾试纸变蓝:Cl2+2KI=2KCl+I2 I2遇淀粉变蓝;②使湿润蓝色石蕊试纸先变红后变白:Cl2+H2O=HCl+HClO HClO强氧化性漂白作用;
(4)CO2:无色无味无毒;①使燃着木条熄灭;②通入澄清石灰水变浑浊:CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
(5)CO:无色、无味、剧毒;点燃火焰呈蓝色,火焰上方罩一沾有石灰水液滴的烧杯,液滴变浑浊:
2CO+O22CO2  CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O
(6)NO2: 红棕色气体有刺激性气味、有毒,溶于水、水溶液呈酸性,能使紫色石蕊试液变红:3NO2+H2O=2HNO3+NO
(7)NO:无色气体有毒;在空气中立即变为红棕色:2NO+O2=2NO2
(8)N2: 无色无味无毒;能使燃着木条熄灭。
(9)SO2:无色有刺激性气味、有毒;①通入品红溶液,品红褪色加热又恢复颜色;②使澄清石灰水变浑浊:
SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O;
③使酸性高锰酸钾溶液褪色:5SO2+2MnO4-+2H2O=2Mn2++5SO42-+4H+
(10)HCl:无色刺激性气味;①能使湿润蓝色石蕊试纸变红:HCl=H++Cl-; ②用蘸浓氨水玻璃棒靠近冒白烟:NH3+HCl=NH4Cl;③气体通入HNO3酸化的AgNO3溶液,有白色沉淀生成:HCl+AgNO3=AgCl↓+HNO3 (AgCl不溶于HNO3
(11)H2S:无色臭鸡蛋气味有毒;遇Pb(NO3)2 、(CH3COO)2Pb、CuSO4溶液均产生黑色沉淀:Pb2++H2S=PbS↓+2H+;2CH3COO-+Pb2++H2S=PbS↓+2CH3COOH;Cu2++H2S=CuS↓+2H+
(12)NH3:无色刺激性气味;①遇湿润红色石蕊试纸变蓝:NH3+H2ONH3?H2ONH4++OH-;②用蘸浓盐酸玻璃棒靠近冒白烟:NH3+HCl==NH4Cl
(13)CH4:无色无味、可燃;点燃后火焰呈浅蓝色,火焰上方罩一干燥烧杯,烧杯壁上有水珠罩生成;罩一沾有石灰水液滴的烧杯,液滴变浑浊:CH4+2O2CO2+2H2O CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
(14)C2H4: 无色稍有气味;①点燃,火焰明亮(少量黑烟):C2H4+3O22CO2+2H2O ;②使KMnO4(H+)溶液褪色;③使溴水褪色:CH2=CH2+Br2→CH2Br-CH2Br
(15)C2H2:无色无味;①点燃火焰明亮并伴有大量黑烟:2C2H2+5O24CO2+2H2O;②使KMnO4(H+)溶液褪色;③使溴水褪色:CH≡CH+2Br2→CHBr2-CHBr2 


物质检验的基本原则:

物质检验的“三个原则”,即一看(颜色、状态)、二嗅(气味)、三实验(加试剂)。根据实验时生成物所表现的现象不同,检验离子的方法可归纳为四类:
(1)生成气体,如的检验;
(2)生成沉淀,如的检验;
(3)显现特殊颜色,如苯酚的检验。
(4)焰色反应:检验金属或金属离子。


化学实验方案的设计:

1.概念:化学实验方案的设计是在实施化学实验之前.根据化学实验的目的和要求,运用相关的化学知识和技能,对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。
2.实验方案设计的基本要求
(1)科学性:实验原理、实验操作程序和方法必须科学合理。
(2)安全性:尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作,保护人身安全,保护仪器。
(3)可行性:实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。
(4)简约性:方案简单易行,尽可能采用简单的实验装置,较少的实验步骤和药品。还应遵循完成实验所用时间较短,副反应少,效果好等基本要求。
(5)经济性:综合考虑原料的用量和价格。
3.化学实验设计的基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容:
(1)实验名称;
(2)实验目的;
(3)实验原理;
(4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格;
(5)实验装置图、实验步骤和操作方法;
(6)实验注意事项;
(7)实验现象的记录及结果处理;
(8)问题与讨论。
4.化学实验方案设计的基本思路

(1)明确目的、原理首先必须认真审题,明确实验的目的,弄清题目有哪些新的信息,结合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理。
(2)选择仪器、药品根据实验的目的和原理,以及反应物和生成物的性质、反应条件(如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围内等),合理选择化学仪器和药品。
(3)设汁装置、步骤根据实验目的和原理,以及所选用的仪器和药品,设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应既完整又简明。
(4)记录现象、数据根据观察,全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论根据实验观察到的现象和记录的数据,通过分析、计算、图表、推理等,得出正确的结论。


化学实验方案设计的分类:

1.物质性质实验方案的设计研究物质性质的基本方法:观察法、实验法、分类法、比较法等。研究物质性质的基本程序:观察外观性质一预测物质性质一实验和观察一解释及结论。图示如下:

在进行性质实验方案的设计时,要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系,要根据物质的结构特点,设计化学实验方案来探究或验证物质所具有的一些性质:
2.物质制备实验方案的设计

制备实验方案的设计,应遵循以下原则
(1)条件合适,操作简便;
(2)原理正确,步骤简单;
(3)原料丰富,价格低廉;
(4)产物纯净,污染物少。制备实验方案的设计,主要涉及原料、基本化学反应原理,实验程序和仪器、设备。核心是原料,由原料可确定反应原理,推导出实验步骤及所用仪器。
3.物质检验实验方案的设计

通过特定的反应现象,推断被检验物质是否存在。在对物质进行检验或鉴别时,一般的原则是:
①给出n 种物质进行鉴别,一般只需检验n一1种即可;
②物理和化学方法可并用,一般先用物理方法(如物质的颜色、气味、水溶性等),再用化学方法;
③设计的实验步骤越简单越好,实验现象越明显越好;
④有干扰离子存在时,应先排除干扰,以免得出错误的结论;
⑤进行检验的一般步骤为:观察外表一一加热固体(确定是否有结晶水)——配成溶液——观察外观一一加入试剂——观察现象——得出结论。

化学实验方案的评价:

对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断,要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
1.从可行性方面对实验方案作出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则,在对实验方案进行评价时,要分析实验方案是否科学可行,实验方案是否遵循化学理论和实验方法的要求,在实际操作时能否做到可控易行。评价时,可从以下4个方面分析:
(1)实验原理是否正确、可行;
(2)实验操作是否安全、合理;
(3)实验步骤是否简单、方便;
(4)实验现象是否明显。
2.从“绿色化学”视角对实验方案作出评价 “绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路,降低化学工业生产过程对人类健康和环境的危害,减少废弃物的产生和排放。据此,对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价:
(1)反应原料是否易得、安全、无毒;
(2)反应速率是否适巾;
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高;
(4)合成过程中是否造成环境污染。
3.从安全性方面对实验方案作出评价从安全角度常考虑的主要因素如下:
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸;
(2)使用某些易燃易爆品进行实验时要防爆炸(如 H2还原CuO应先通H2可燃性气体点燃前先验纯等);
(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”,白磷切割宜在水中进行等);
(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施,以保证达到实验目的);
(5)冷凝回流(有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等);
(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;
(7)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑);
(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序等)。


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