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专题十三 实验方案的设计与评价
考点一 实验方案的设计
1.(2019浙江金华,11,3分)小丽为确认所回收易拉罐的主要成分是铝还是铁,剪取金属片打磨后,设计了如 图所示的两种不同方法进行检验,这样设计的依据是 ( )
、铝有不同的物理性质
答案    D 由题图可知,试管内的反应是化学反应,与物理性质无关,A错误;试管内是金属与盐溶液,与氧 气无关,B错误;试管内是金属与盐溶液,没有利用到与酸反应的性质,C错误;在金属活动性顺序中,位置在 前的金属(K、Ca、Na除外)能将位于其后的金属从其盐溶液中置换出来,D正确。
2.(2020浙江宁波,26,12分)在“探究稀盐酸和稀硫酸的化学性质”实验中,小科发现镁带与稀盐酸反应 后的试管内出现了灰白色沉淀。
【提出问题】
灰白色沉淀是什么物质?
【提出猜想】
小科在老师指导下,猜想灰白色沉淀是下列物质中的一种或几种:
①镁;②氯化镁;③氢氧化镁;④碱式氯化镁[Mg(OH)Cl]。
老师肯定了小科的猜想,并鼓励他继续进行实验探究。
【实验探究】
步骤一:将上述镁带与稀盐酸反应后试管内的物质过滤,得到滤液和灰白色滤渣。
步骤二:取滤液于试管中,加入适量的氯化镁粉末,粉末全部溶解。
步骤三:取少量灰白色滤渣于试管中,加入适量稀盐酸,沉淀全部溶解,无其他现象。
步骤四:将剩余滤渣用蒸馏水充分洗涤。取洗涤后的滤渣于试管中,加入过量稀硝酸,滤渣全部溶解,再 加入硝酸银溶液,有白色沉淀产生。
【实验反思及结论】
(1)从步骤二可知,灰白色沉淀不可能是氯化镁,因为滤液是氯化镁的     (填“饱和”或“不饱 和”)溶液。
(2)从步骤三可知,该沉淀中没有     。
(3)步骤四中将滤渣用蒸馏水充分洗涤是为了     。
(4)根据实验探究可知,该反应产生的灰白色沉淀中一定含有     。
答案 (1)不饱和 (2)镁 (3)洗去滤渣表面的氯化镁,防止氯化镁干扰后续实验 (4)Mg(OH)Cl
解析 (1)从步骤二可知,灰白色沉淀不可能是氯化镁,因为滤液中能够继续溶解氯化镁,是氯化镁的不饱 和溶液;(2)从步骤三可知,该沉淀中没有镁,因为如果还有镁,则镁和盐酸反应生成氯化镁和氢气,过程中 产生气泡;(3)步骤四中将滤渣用蒸馏水充分洗涤是为了除尽滤渣表面的氯化镁,防止对检验碱式氯化镁 产生影响;(4)根据实验探究可知,取洗涤后的滤渣于试管中,加入过量稀硝酸,滤渣全部溶解,再加入硝酸 银溶液,有白色沉淀产生,是因为稀硝酸和碱式氯化镁反应生成氯化镁等物质,氯化镁和硝酸银反应生成 白色沉淀氯化银,因此该反应产生的灰白色沉淀中一定含有碱式氯化镁。
3.(2018浙江杭州,29,8分)碱式碳酸锌[Znx(OH)y(CO3)z]是制备功能材料ZnO的原料,其化学反应表达式为: Znx(OH)y(CO3)z ZnO+CO2↑+H2O(x、y、z为正整数)。小金设计了图甲所示装置对碱式碳酸锌的组
成进行探究(装置气密性良好,药品足量,实验操作正确):
甲
(1)图甲中装置B的作用是     。
(2)查阅资料发现,在不同温度条件下充分加热等质量的碱式碳酸锌样品,剩余固体的质量与加热温度的
关系如图乙所示。实验中加热时,热分解装置的温度至少要达到     ℃(选填“200”“300”或“40 0”)。
乙
(3)部分实验步骤为:“……加热前先通入N2排尽装置内的空气,关闭通入N2的活塞……控制一定温度下 加热……”。实验过程中可根据     现象判断 碱式碳酸锌样品已完全分解。
(4) g碱式碳酸锌样品(不含杂质),放置于热分解装置内, g,装置 g。则x、y、z的最简整数比为     。
答案 (1)吸收反应生成的CO2
(2)300
(3)一段时间,A装置中的长导管管口不再有气泡冒出
(4)5∶6∶2
解析 (1)实验目的是探究碱式碳酸锌的组成,图甲A 中浓硫酸吸收生成的水,B 中碱石灰主要用来吸收 反应生成的二氧化碳。(2)由图乙可知在200 ℃左右时碱式碳酸锌开始分解,300 ℃左右时固体质量不再 发生变化,说明其完全分解,所以热分解装置的温度至少要达到300 ℃。(3)A装置中长导管管口不再有 气泡冒出,说明碱式碳酸锌样品已完全分解。(4)利用A装置增加的质量和B装置增加的质量可以求得碱 式碳酸锌中锌元素的质量,根据质量守恒定律可以求得x、y、z的比。
4.(2016浙江金华,28,8分)某混合气体可能有CO2、CO、H2中的一种或几种,某学习小组的同学为了探究 气体的组成,设计了如下装置进行实验(夹持装置已省略)。实验后发现A装置中溶液变浑浊,C中的固体 由黑色变红色,D中的固体由白色变蓝色,F装置中有水流入烧杯。
在反应前后对C、D装置进行了质量的测量(各步反应均完全),测量结果如表:
反应前后
反应前
反应后
C装置中试管与固体的总质量(克)
a
c
D装置中U形管与固体的总质量(克)
b
d
请分析回答下列问题:
(1)请写出A装置中反应的化学方程式:     。
(2)一定能证明混合气体中有氢气存在的实验现象是     。
(3)F装置的作用:①“抽气”;②     。
(4)证明原混合气体中有CO存在的定量关系式是     (用字母a、b、c、d表示)。