活动探究与实验的优化方案

这是古代阿拉伯炼金家的工作流程之一,后传至欧洲并大为流行．阿拉伯炼金术的代表人物贾比尔·伊本·哈扬特别重视对硫和汞的研究．他还注意对实验技术的研究,改进了古代的煅烧、蒸馏、升华、熔化和结晶等方法,对化学的发展产生了一定的影响．

知能概述

活动探究是学习化学的重要方法,而化学实验是进行科学探究的重要手段,进行活动探究和化学实验时,必须具备的基本实验技能包括药品取用、对物质进行加热、仪器连接、过滤和蒸发、仪器洗涤等．

实验时要注意观察、记录实验现象,并由此分析、推理得到正确的结论,从而证明物质的性质及反应的规律．如下表即为通过实验现象得到相关结论的实例．

问题解决

例1　图标警示的是(　)．

A．当心火灾——易燃物质　B．当心挥发——有毒气体

C．当心受伤——腐蚀品　D．当心爆炸——爆炸性物质

(2020年湖北省武汉市元月调考题)

解题思路　实验室常有许多易燃、易爆的物质,如酒精、白磷及活泼金属等,还有一些有毒的物质,为了提醒大家注意,常常会贴上一些醒目的标志．

实验现象是由人的感觉器官直接观察得到的,如发光、放热、固体溶解、变色、生成沉淀、产生气泡等．

例2　根据维生素C能够使紫色高锰酸钾溶液褪色的原理,用如右图所示的实验可以测定出苹果汁和橙汁中维生素C含量的相对多少．要得出正确结论,实验过程中不需要进行控制的条件是(　)．

A．烧杯中溶液的体积

B．两个胶头滴管滴出的每滴果汁的体积

C．烧杯中紫色高锰酸钾溶液的浓度

D．胶头滴管滴出的果汁的滴数

例2图

(全国决赛题)

解题思路　根据实验原理可知:当高锰酸钾溶液褪色时,滴加含有维生素C的果汁体积越多,则果汁中所含维生素C越少,故维生素C含量不同的果汁,使等体积、同浓度的高锰酸钾溶液变色时所滴的滴数也是不同的．

例3　下列实验操作中错误的是(　)．

解题思路　使用胶头滴管取液时,应先将橡胶乳头内的空气挤出,再伸入液体中;取液后,应保持橡胶乳头在上,不要横放或倒置．根据相关权威部门对课本实验操作的最新解释,并不强调在滴液时必须使滴管垂直向下,悬空在容器口上方,只要滴管不接触容器内壁,避免引起污染即可．

例4　(双选)如右图所示,夹子开始处于关闭状态,将液体A滴入试管②中与气体B充分接触,打开夹子,可发现试管①内的水立刻沸腾了．则液体A和气体B的组合可能是下列中的(　)．

A．水、一氧化碳

B．水、氯化氢

C．酒精、氧气

D．氢氧化钠溶液、二氧化碳

例4图

(天津市竞赛题)

进行对比实验时应严格控制变量,如溶液的体积、质量分数等．

有些特殊的反应如硫酸亚铁溶液与氢氧化钠溶液反应,生成的氢氧化亚铁在空气中极易氧化成氢氧化铁,故反应时应将滴管伸入液面以下滴加试液．如图:

解题思路　当液体A滴入试管②中与气体B充分接触,若气体B极易溶于水或能与液体A反应,均能使容器内气体体积迅速减小,而气体压强减小时,液体的沸点则会降低．氯化氢气体极易溶于水,二氧化碳则能与氢氧化钠溶液反应．

例5　加热碱式碳酸铜,以下现象叙述错误的是(　)．

A．试管内壁有水珠出现

B．生成气体通入澄清石灰水中后逐渐变浑浊

C．绿色粉末逐渐变为黑色

D．加热碱式碳酸铜能生成水和二氧化碳及氧化铜

解题思路　碱式碳酸铜受热分解的文字表达式如下:

化学反应现象包括颜色、气味、发光、放热、有气泡产生、有沉淀生成等,而反应生成某种物质是反应的结果．

例6　某学生用量筒量取液体,将量筒平放且面对刻度平视测量,初次视线与量筒内凹液面的最低处保持水平,读数为20mL,倒出部分液体后,俯视凹液面的最低处,读数为5mL,则该学生实际倒出液体的体积(　)．

A．大于15mL　B．小于15mL　C．等于15mL　D．无法确定

解题思路　用量筒量取液体读数时,视线应与量筒内液体的液面的最低处保持水平,仰视、俯视读数均会造成误差,第一次读数为准确读数,第二次俯视读数其数值偏大．

1．用推拉注射器活塞的方法可以检查右图装置的气密性。当缓慢推动活塞时,如果装置气密性良好,则能观察到(　)．

A．瓶中液面明显上升

B．长颈漏斗内液面上升

C．瓶内气体分子间的间隔变大

D．长颈漏斗下端管口产生气泡

第1题图

(江苏省南京市中考题)

俯视读数时,读数偏大,实际体积偏小；仰视时,读数偏小,实际体积偏大．

实验室制取气体或进行有气体参与的实验时,要求实验装置气密性良好,图中装置中推动活塞时,瓶中气压增大,若气密性良好,则液体会被压入长颈漏斗．想一想,若拉动活塞会怎样呢？

2．下列叙述不符合化学实验规则的是(　)．

A．上实验课前,明确实验步骤和注意事项

B．在设计实验方案时,要充分考虑实验安全

C．每次实验时,应该实事求是地做好记录

D．实验后,可以把剩余药品随意拿出实验室

(辽宁省沈阳市中考题)

3．化学是一门以实验为基础的科学,下列仪器用途不正确的是(　)．

第3题图

(2019年贵州省贵阳市中考题)

4．下列实验中,酒精灯的使用正确的是(　)．

第4题图

5．实验室取用药品的操作正确的是(　)．

第5题图

(上海市中考题)

6．某同学用托盘天平称量烧杯的质量,天平平衡后的状态如图所示,该同学称取烧杯的实际质量为(　)．

第6题图

A．23g　B．27．4g　C．32．3g　D．32．6g

托盘天平称量时应“左物右码”,若操作时误为“右物左码”,则不仅仅是操作错误,还会导致所称量药品实际质量不准．

7．下项选项正确的是(　)．

第7题图

(浙江省杭州市中考题)

8．下列化学实验操作错误的是(　)．

A．用灯帽盖灭酒精灯

B．用镊子夹取较大的块状固体药品

C．将药品直接放在托盘天平的托盘上称量

D．稀释浓硫酸时,将浓硫酸沿器壁缓慢地注入水中,并不断搅拌

(广西壮族自治区南宁市中考题)(www.xing528.com)

9．如下图,甲是在有光的条件下验证绿色植物是否放出氧气的装置,乙和丙是另外2个装置,通常可作为甲的对照实验装置的是(　)．

第9题图

A．只有乙　B．只有丙

C．乙、丙都是　D．乙、丙都不是

10．实验后固体废弃物(垃圾)也是一种环境污染物,对该垃圾的处理有以下几种方法,其中合理的是(　)．

A．利用废弃凹地填埋

B．分类回收,进行无公害处理

C．用船运到公海倒入海洋

D．送到边远地区埋放

11．规范操作是实验成功的保证,下列实验操作正确的是(　)．

第11题图

二氧化碳气体能使澄清石灰水变浑浊,有明显的现象,这是检验二氧化碳气体常用的方法．

很多化学药品有腐蚀性,不能直接放在托盘上称量．

依题意,实验中光是必备条件,绿色植物是研究对象．丙实验的装置、反应条件均与甲相同,只是其中没有绿色植物,实验中控制了变量,可作为甲的对照实验．

实验残渣、残液未经处理直接排放将造成环境污染．

12．(1)规范的实验操作是实验成功的前提,请回答下列问题:

①量取8mL稀硫酸,应选用_________mL的量筒．

②胶头滴管用过后应_________________,再去吸取其他药品．

③实验室用烧杯给液体加热时,烧杯的底部应_________________．

④玻璃管插入带孔橡皮塞,先把玻璃管的一端_________________,然后稍稍用力转动插入．

(2)如下图所示的实验操作都是错误的,请回答它们错在什么地方,并指出可能造成的后果．

第12题图

①图a中的错误之处:____________________________________________,造成后果:______________________________________________________．

②图b中的错误之处:____________________________________________,造成后果:______________________________________________________．

13．小英在做饭时,发现很多因素都能影响食盐在水中溶解的速率．

(1)可能影响食盐在水中溶解速率的因素有哪些?

因素①:________________,影响:_____________________________;

因素②:________________,影响:_____________________________．

(2)从你列出的因素中选出一个,通过实验验证你的推测．请写出你设计的实验方案．

14．初中化学实验中,有许多涉及操作上“先”与“后”的问题,如果把“先”与“后”的顺序颠倒,就会影响实验效果,甚至导致事故的发生,试写出下列几种情况的“先”与“后”．

(1)用托盘天平称量固体药品:____________________________________．

(2)给试管中物质加热:__________________________________________．

(3)点燃可燃性气体:___________________________________________．

(4)实验室制取气体:___________________________________________．

15．某课外活动小组的学生在实验室做肥皂的制取实验,其步骤如下:①在一个干燥的蒸发皿中加入8mL植物油、8mL乙醇和4mLNaOH溶液．②在不断搅拌下,给蒸发皿中的液体用温火充分加热,直至混合物变稠．③继续加热,直到植物油全部消失为止．④把盛有混合物的蒸发皿放在冷水浴中冷却．稍待片刻,向混合物中加入20mL热蒸馏水,再冷却．然后加入25mLNaCl饱和溶液,充分搅拌．⑤用纱布滤出固态物质．把固态物质挤干,并把它压成条状,晾干,即制得肥皂．请回答下列问题:

(1)步骤②中用作搅拌的常用仪器是_________．

(2)给蒸发皿中的液体加热是否需要石棉网?

(3)通过什么实验知道步骤③中油脂全部反应完毕?

(4)实验过程中,蒸发皿中的液体着火了,熄灭此火的简便方法是什么?

(湖北省竞赛题)

16．某校化学兴趣小组的同学经查阅资料知道:淀粉在适当温度和酸催化条件下可转变为葡萄糖,葡萄糖溶液与新制的氢氧化铜共煮,可生成红色的氧化亚铜(Cu2O)．为探究淀粉在不同温度下转化为葡萄糖的程度,他们每人都进行了如下两步实验:

步骤1:用一支大试管取一定量淀粉与水混合,再加入适量的稀硫酸,摇匀,加热到一定的温度．实验过程中,各人控制温度不同,加热持续时间相同．

步骤2:然后用两支小试管各取少量大试管内的反应混合物,在其中一支小试管(编号为A)内滴加NaOH溶液至呈强碱性,再滴入4～5滴CuSO4溶液,并加热至沸;在另一支小试管(编号为B)内滴加2～3滴碘水．观察并记录现象．

(1)由于各人控制的温度不同,出现了下列三种情况．请你根据已学知识,帮助他们完成下列实验情况汇总表．

(2)在步骤2中A试管内所加氢氧化钠(NaOH)溶液的作用是_______．

(山东省竞赛题)

17．维生素C是生命活动中不可缺少的营养物质,不同的饮料中维生素C的含量不同．下面是小明同学运用学到的实验方法测定橙汁、果味饮料中维生素C的含量的实验．

【实验目的】测定不同饮料中维生素C的含量．

【实验原理】(1)维生素C是一种无色易溶于水的有机物,能与碘水反应,使碘水褪色;

(2)淀粉遇到碘水变________色．

【实验试剂】碘水、淀粉溶液、已知浓度的标准维生素C溶液、蒸馏水．

【实验过程】步骤1:在4支试管中分别盛有3．0mL的下列物质:①蒸馏水,②标准维生素C溶液,③橙汁,④果味饮料．分别向4支试管中滴加2滴淀粉溶液．

步骤2:用4支相同的胶头滴管分别向①—④支试管中逐滴滴加碘水至刚好变色,并记录滴数．

氢氧化钠＋硫酸铜→氢氧化铜(蓝色沉淀)＋硫酸钠,氢氧化铜可与酸反应,所以只有在碱性条件下才可能有氢氧化铜生成．

【实验记录】

试回答下列问题:

(1)你认为小明测定的两种饮料中,_________________的维生素C的含量较高;

(2)有的同学认为测定物质标准维生素C溶液是多余的,你认为呢?请说明理由:___________________________________________________;

(3)化学实验需要控制变量．下列________(填序号)情况会影响到测定结果．

A．每次实验所用饮料的颜色不同

B．量取的被测试物质的体积不同

C．试管的大小不同

D．没有用同一规格的胶头滴管滴加碘水

【回顾与反思】实验中所用的淀粉溶液的作用是_____________________．

例1　A　例2　D　例3　B　例4　BD　例5　D　例6　A

1．B　2．D　3．A　4．D　5．C　6．B　7．A　8．C　9．B　10．B　11．C

12．(1)①10　②洗涤干净　③垫石棉网　④用水润湿　(2)①俯视读数　读数偏大　②滴管与试管内壁接触　药品被污染

13．(1)①食盐颗粒的大小　食盐的颗粒越小,溶解速度越快　②是否搅拌　搅拌时会加快溶解　(2)取颗粒大小相同的等量的食盐分别放入2只烧杯中,再向2只烧杯中加体积相等且温度相同的蒸馏水,用玻璃棒搅拌其中一只烧杯里的液体,另一只不搅拌．搅拌的这只烧杯中食盐溶解的速度快．

14．(1)先将天平的横梁调平衡,再放物体和砝码　(2)先预热,再用外焰对准药品部位加热　(3)先检验气体的纯度,再点燃气体　(4)先检查装置的气密性,再装药品

15．(1)玻璃棒　(2)不需要．　(3)把一滴混合物加到水中时,在液体表面不再形成油滴,说明植物油全部反应完毕．　(4)先移开酒精灯,再用湿抹布盖灭．

16．(1)

(2)中和稀硫酸、制备氢氧化铜沉淀、使混合液呈碱性

17．【实验原理】(2)蓝

【实验记录】(1)橙汁　(2)不是多余的,因为测定标准维生素C溶液是确定维生素C含量的标准,以便估算出饮料中维生素C的浓度(其他合理答案也可)　(3)ABD

【回顾与反思】确定维生素C是否与碘水完全反应