实验设计题

对于此类题目的解答，一般包括实验方案设计和实验方案优劣评价两种情况，有时在一个题中也同时包含以上两部分内容．

例1 实验室用铁、氧化铜、硫酸为原料制取铜，某同学设计了两个实验方案：

两个方案中，较好的是哪个?简述理由

【分析】 本题要求多角度，全方位对设计的实验方案进行评价，题中两方案涉及到的反应为：

从方程式看，两方案都可以制取Cu，且制得等质量的Cu消耗Fe、CuO和HSO的量相同，但实际情况却不然．在方案①中，H还原CuO实验时，应在反应前先通入H，反应后还要继续通入至试管冷却，使得消耗的HSO和Fe质量大于理论值，而且装置和操作较复杂，需要加热，加热时还要防止H发生爆炸，故方案②较好．

答案 ②因为方案①实际上比方案②消耗的HSO和Fe质量大，而且装置和操作较复杂，需要加热，加热时还要防止H发生爆炸．

例2 某化学兴趣小组，设计了验证Fe、Cu、Ag的金属活动性的多种方案，每种方案所需的试剂如下：①Fe、CuSO溶液、Ag②FeCl溶液、Cu、AgNO溶液③Fe、Cu、AgNO溶液④Fe、Cu、稀盐酸、AgNO溶液⑤FeSO溶液、Cu、Ag

你认为可行的方案是＿＿．(填序号)．

【分析】 本题也属于实验方案评价题，应从推理的严密性方面进行评价，①方案中，Fe能置换出CuSO溶液中的Cu，Ag不能置换出CuSO溶液中的Cu，由此可证明活动顺序Fe>Cu>Ag②方案中Cu可置换出AgNO溶液中的Ag，但不能置换出FeCl溶液中Fe，即可证明Fe、Cu、Ag的活动顺序．③方案中Fe、Cu都能置换出AgNO溶液中的Ag，在形成的Cu(NO)溶液中加Fe又可置换出铜，但Ag不能从Cu(NO)、Fe(NO)溶液中置换出Cu和Fe，所以也可证明Fe、Cu、Ag活动顺序．④方案中，Fe可从稀盐酸和AgNO溶液中分别置换出H和Ag，但Cu不能从HCl中置换出H，同样可证明Fe、Cu、Ag的活动顺序．⑤方案中，Cu、Ag都不能从FeSO溶液中置换出Fe，只能证明Cu、Ag的活动性比Fe差，但不能证明Cu、Ag的活动顺序．

答案 ①②③④．

例3 某有机物只含碳氢两种元素．为了测定它的组成，两位同学分别设计了如图所示的甲、乙两套装置．他们的实验方法是：把一定质量的该有机物在氧气中充分燃烧后的产物，按箭头方向缓缓通过各自的装置，根据a、b两瓶在实验前后质量的变化，计算出所生成的水和二氧化碳的质量，从而确定有机物中碳氢元素的质量比．

甲

乙

(1)使用哪一套装置得不到正确的结果?请说明原因．

(2)使用另一套装置虽然可以得出正确结果，但需要简化．请你帮他设计一个简化的装置(用文字说明或绘出简图均可)．

【分析】 在化学实验中，每个实验操作都有其“先与后”问题，如果颠倒顺序，会严重影响实验效果，甚至造成事故，因此设计的实验步骤要安全合理．在本题实验中浓HSO只吸收水分，而NaOH溶液能同时吸收CO和HO，由于有机物质量是一定的，所以只要测出生成的CO质量或生成水的质量即可确定其中C、H元素的质量比．

解 (1)乙装置得不到正确结果，因为混合气体通过NaOH溶液时，HO和CO同时被吸收．

(2)见下图，用其他合理装置也行，只需一种，不需要两种联用，因为测出CO的质量可推算出有机物碳元素的质量，进而可推算出氢元素的质量(有机物是定量)．