解答实验设计题应注意的几个问题

出处：按学科分类—文体、科学、教育 商务印书馆国际有限公司《高中数理化公式定理大全》第469页（2016字）

1．题目有无特殊要求．如采用最简单或最合理的步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都做了限定，要注意．

2．提供的药品和装置有无要求．若只给出部分，则应做必要补充；若有剩余，则应筛选．

3．实验过程的隐蔽性操作．如过量的试剂、静置、振荡、干燥、除杂、冷凝，不能忽略．

4药品仪器的规格．

5．设计实验还要考虑防倒吸、防爆炸、防潮解、防氧化、防污染等．

例1 现有一定量含有Na₂O杂质的Na₂O₂试样．请从下图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定Na₂O₂试样的纯度(可供选用的反应物只有CaCO₃固体，6mol·L^—1HCl和蒸馏水)．

①

②

③

④

⑤

⑥

⑦

请填写下列空白

(1)写出实验中Na₂O₂和Na₂O分别发生反应的化学方程式＿＿．

(2)应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号)＿＿．

(3)所选用装置的连接顺序应是＿＿＿

(填各接口的字母，连接胶管省略)．

解析 Na₂O₂可以跟水反应生成NaOH和O₂，Na₂O和水反应生成NaOH，Na₂O₂跟CO₂反应生成Na₂CO₃和O₂，Na₂O跟CO₂反应生成Na₂CO₃．因此选用这两个反应中的任一个，都可以通过测量产物O₂的体积来测定Na₂O₂的纯度．根据题目要求，应采用前一反应，因为根据这一反应原理设计的实验仪器装置较后一反应方案简单，后一方案不是最简单的．选用前一反应方案需要的仪器装置是⑤、①、④，装置的连接顺序是G接A、B接F．

答 (1)2Na₂O₂+2H₂O＝4NaOH+O₂^Na↓（2O+H₂O＝2NaOH；(2)⑤①④；(3)(G)接(A)、(B)接(F)．

例2 (2004·江苏·20)有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫的反应，都用如下图所示的装置进行实验．通入SO₂气体，将带余烬的木条插入试管C中，木条复燃．

请回答下列问题：

(1)第1小组同学认为Na₂O₂与SO₂反应生成了Na₂SO₃和O₂，该反应的化学方程式是：＿＿·

(2)请设计一种实验方案证明Na₂O₂与 SO₂反应生成的白色固体中含有Na₂SO₃．＿＿＿．

(3)第2小组同学认为Na₂O₂与SO₂反应除了生成Na₂SO₃和O₂外，还有Na₂SO₄生成．为检验是否有Na₂SO₄生成，他们设计了如下方案：

上述方案是否合理?＿＿请简要说明两点理由：

①＿＿＿＿．

②＿＿＿＿．

解析 本题的解决过程实际上是一次科学思维方法训练的过程．Na₂O₂和SO₂反应是生成硫酸钠还是亚硫酸钠，需要通过实验加以验证．本题采用是“假设—方案—验证—结论”的程序．

答 (1)2Na₂O₂+2SO₂＝2Na₂SO₃+O₂．

(2)取白色固体，加稀硫酸，产生能使品红溶液褪色的气体．

(3)不合理；稀硝酸能将亚硫酸钡氧化为硫酸钡，如果反应后的固体中还残留Na₂O₂，它溶于水后能将氧化为．