计算型实验探究题的分类解析

2015-12-26江慧

初中生天地 2015年36期

□江慧

计算型实验探究题的分类解析

□江慧

计算型实验探究题是近几年中考中比较常见的一类题型，即通过定量计算求出混合物中某成分的纯度，分析某反应（或生成）物的组成，推算未知物化学式中的系数.完成这类题目的解答要求考生具有以下能力：掌握相关物质的化学性质，熟悉除杂检验物质的流程及每步反应所需的试剂及其作用，根据化学方程式进行数字和代数式计算.

类型一、以计算物质质量分数为目的的实验探究题

例1某化学兴趣小组的同学对呼吸面具的制氧原理产生好奇心，通过查阅资料得知，呼吸面具中制取氧气的主要原料是固体过氧化钠（Na2O2），过氧化钠分别能和二氧化碳、水反应，都生成氧气，反应的化学方程式为：

为了测定呼吸面具中过氧化钠的质量分数，该小组的同学在老师的指导下，利用如图1所示装置（固定装置已略去）开展探究，并得到正确的结论.

已知，装置B中盛有饱和NaHCO3溶液（NaHCO3不与CO2反应），碱石灰是由固体NaOH和CaO组成的混合物，整套装置气密性良好，反应所需试剂均足量.

请回答下列问题：

（1）仪器a的名称是_________，装置A的作用是_________.

（2）不用装置E代替装置C的理由是_________.

（3）装置D中过氧化钠药品的质量为mg，装置D在反应前后的总质量分别为n1g和n2g.若药品中所含杂质既不溶于水也不参加化学反应，则药品中过氧化钠的质量分数=_________.

解析：本题的解题关键在于明确实验设计的原理是D装置反应前后质量的差值即为固体增加的质量，进而利用其计算出过氧化钠的质量.

结合实验原理可具体分析：（1）仪器a是锥形瓶，装置A的作用是制备二氧化碳；（2）碱石灰能同时吸收水和二氧化碳，导致D中无法与过氧化钠反应，故不能用装置E代替装置C；（3）根据实验数据，先计算二氧化碳的质量（即C装置反应前后的差量），再利用二氧化碳的质量计算碳酸钠的质量，最后计算样品中过氧化钠的质量分数.

答案：（1）锥形瓶，制备二氧化碳（2）碱石灰能同时吸收水和二氧化碳，导致D中无法与过氧化钠反应

点拨：一般数据型实验题中，题干给出反应前后装置质量的，一定要联系化学方程式想到是哪两种或几种物质的差值.往往这些考题中，差量不是一种具体的物质的质量而是某元素的质量（如例题所示），所以同学们在分析解答时要特别注意仔细审题.

类型二、以推断物质组成或验证物质组成元素的质量比为目的的实验探究题

例2某化学兴趣小组完成了如图2所示的化学实验（装置气密性良好），证明了二氧化碳的组成.探究过程如下：

I.称量装有干燥块状木炭的试管D，质量为50.7g，装有碱石灰的干燥管质量为112.3g，连接A、B、D装置；

Ⅱ.从长颈漏斗中加入3%的过氧化氢溶液，连接C装置，点燃酒精灯；

Ⅲ.待D中发生反应，熄灭酒精灯，冷却；

Ⅳ.称量试管D及剩余固体质量为50.1g，装置C的质量为114.5g.

图2

已知：碱石灰主要成分是氧化钙和氢氧化钠，木炭中的杂质不参加反应，B、C中所装药品是足量的，能够完全吸收相关物质，请回答下列问题：

（1）装置A中发生反应的化学方程式为______________，该反应属于______________反应.

（2）酒精灯的作用是______________.

（3）为减少误差，步骤III冷却过程中需要注意的问题是______________.

（4）根据实验数据计算参加反应的氧气质量为______________（列式并计算结果）；从而计算出二氧化碳中碳、氧元素质量之比为______________.

解析：本实验设计的原理是：装置C反应前后质量差为生成的二氧化碳的质量；试管D反应前后质量差为参加反应的木炭的质量；两者之差为参加反应的氧气的质量，进而可求出碳、氧元素质量比.（1）A中发生的反应是用过氧化氢分解得到氧气，属于分解反应；（2）酒精灯作为一种实验室常用的热源，作用是给木炭加热，使之燃烧起来，即点燃木炭；（3）为减小误差，步骤III冷却过程中应注意继续通入氧气，使生成的二氧化碳完全进入装置C中，被碱石灰吸收；（4）生成CO2的质量为114.5g-112.3g=2.2g，则氧气质量为（114.5g-112.3g）-（50.7g-50.1g）=1.6g，二氧化碳中碳、氧元素质量之比为3∶8.

点拨：根据熟悉的反应推测反应后生成的物质（往往是气体）的组成，首先就要想到生成物肯定不是课本中出现过的化学方程式中的物质那么简单.然后要充分考虑给出的数据，这些数据一般可以通过不同计算方式算出两个不一样的结果，根据反应物的性质特点，推测还可能有什么其他生成物.常见考查内容之一就是碳还原氧化物时碳过量，生成物就有可能是一氧化碳和二氧化碳的混合物.