例析化学中的设计实验题

化学的实验习题能比较综合反应实验与问题之间相互印证关系的一种题型，其实也是培养学生通过设计实验达到解决问题的理科素养培养的一种较好方式。因此解答化学中的设计实验题，需要灵活地、综合地运用所学的化学以及相关学科的知识和技术，同时需要掌握科学的方法和具有严谨认真的态度。

[例1]已知：（1）向AlC3溶液中滴加NaOH溶液，有白色絮状沉淀[A1(OH)3]生成。继续滴加NaOH溶液时，此反应的化学方程式是：

Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2(偏铝酸钠)+2H2O

(2)Fe(OH)3固体不溶于NaOH溶液

为了除去FeCl3溶液中混有少量AlCl3杂志，得到纯净的FeCl3溶液，现给出一个提纯的设计方案如下：

问（1）“B溶液”的名称是什么？

（2）“滤液”中的溶质是什么？写出化学式。

解析：本题给出了三个已知的化学性质。

（1）AlCl3与适量的NaOH反应，生成不溶于水的Al(OH)3

（2）Al(OH)3可溶于过量的NaOH溶液中，生成溶于水的NaAlO2

（3）Fe(OH)3固体不溶于NaOH溶液。

因为在金属活动性顺序中Al比Fe活泼，所以不能用金属与盐溶液置换的方法除去溶液中的铝离子，可用题给条件先加入过量的A溶液，即NaOH溶液，使AlCl3先转化为Al(OH)3沉淀，最后再变为可溶的NaAlO2，此时，FeCL3转化为难溶的Fe(OH)3，经过滤得Fe(OH)3固体，再向Fe(OH)3固体中加盐酸，指B溶液，反应后得纯净的FeCl3溶液。

“滤液”中溶质是NaAlO2、NaCl还有过量的NaOH。

[例2]要验证Fe、Cu、Ag三种金属在活动性顺序中的相对位置，应选用哪些试剂？进行几步操作？设计一个可行的方案。

解析：在活动性顺序中Fe、Cu、Ag的相对位置是Fe(H)CuAg。要验证该顺序，需证明Fe比(H)活动性强，Cu比(H)活动性弱，Cu比Ag活动性强，符合这个思路的方案不只一种。最佳的方案是：

（1）将Fe片放HCl中，观察是否有气体放出，并验证是否为H2。(2Fe+6HCl=2FeCl3+3H2)

（2）将Cu片放入盐酸中，观察是否发生反应？

（3）将Cu片放入AgNO3溶液中，取出后观察Cu表面是否有Ag附着 （Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag）

[例3]稀盐酸可以使紫色石蕊试液变红。我们知道，在稀盐酸中存在H2O分子、C1离子和H+离子。试设计一个简单的实验，研究以下问题：

是稳盐酸中的哪一种微粒使紫色石蕊试液变红？写出简要的实验步骤、观察到的现象以及由此得出的结论。

解析：盐酸中的H+离子能使石蕊试液变红，这个结论是科学事实。但如何用科学方法设计出合理的实验来证明评委会结论，需要大胆地提出某种假设，然后设计实验来证明这个假设。

（1）、用两只试管分别取少量蒸馏水和Na－Cl溶液，各滴加1-2滴紫色石蕊试液，均不变色，这说明H2O分子与C1离子不能使石蕊变红，只能是盐酸中的H+离子石蕊变红。

（2）、取少量稀盐酸于一只试管内，滴加石蕊试液，溶液变红，再滴加稀NaOH溶液，溶液由红变紫。反应后的溶液中H2O分子和C1离子仍然存在，而H+离子消失，全部生成H2O分子，石蕊恢复本色。（HCl+NaOH=NaCl+H2O）

（3）、用两只试管分别取少量稀盐酸，向一只试管内滴加石蕊试液变红；向另一只试管内加入过量的锌粒，再加石蕊，不变红色。反应后H+离子全部变为H2放出 （Zn+2HCl=ZNCl2+H2）

（4）、取少量HNO3、H2SO4、HCl深液分别于三只试管内，并加石蕊都变红，因为三只试管中均有H+离子。以上四种方法都证明H+使石蕊变红。

[例4]25℃时常见含化合物的溶解度(g)。

设计一个实验方案将一只白粉笔（主要成分是CaSO4）转化成可溶性钙盐的溶液。

解析：许多在水溶液中的复分解反应往往有易溶物转化为难溶物或难溶物转化为更难溶物的现象。根据题意可先将CaSO4转变成更难溶的CaCO3，再使CaCO3与酸反应。

选用试剂：Na2CO3饱和溶液、盐酸或醋酸。

反 应 原 理 ：CaSO4+NaCO3=CaCO3+Na2SO4

CaCO3+2CHl=CaCl2+H2O+CO2

或CaCO3+2CH2COOH=(CH3COO)2Ca+H2O+CO2

操作：（1）将粉笔研细，放入烧杯中，加入饱和Na2Co3溶液搅拌静置沉淀。

（2）倒掉上层清液，再向沉淀中加入Na2Co3饱和液，如此处理2-3次。

（3）过滤，将沉淀转移另一烧杯，加入盐酸或醋酸，制得可溶性氯化钙或醋酸钙溶液。

[例5]某同学在做碳酸根离子鉴定的实验操作中，将CaCl2溶液滴入标有NaHCO3的溶液，结果出现白色沉淀且能溶于盐酸，因此他认为该溶液不是NaHCO3而是Na2CO3。

解析：一般认为NaHCO3电离出HCO3-不能与Ca2+生成CaCO3沉淀，因此他判断为Na2CO3溶液。其实HCO3-仍然会电离出少量的H+和CO32-，发生了2NaHCO3+CaCl2=Ca－CO3+2NaCl+H2O+CO2，且产生的H+会加大溶液的酸性，汇同加入的盐酸使CaCO3溶解，出现气泡。

因此若为未知溶液要进行相似判断时，应使用极稀释盐酸，若有气泡则判定含有HCO3-。

（江油市太平镇学校 冯志钢）

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