實驗性的設計作品裝置

『壹』 某同學設計如下實驗裝置探究「分子的性質實驗」圖Ⅰ是按課本進行的一個化學實驗，大燒杯中的實驗現象是__

濃氨水具有揮發性，揮發性氨氣遇到的酚酞試液變紅．圖I是按課本進行的一個化版學實驗權，大燒杯中的實驗現象是甲燒杯中溶液由無色逐漸變紅，丙燒杯內無明顯變化；
甲燒杯中溶液由無色逐漸變紅，丙燒杯內無明顯變化（液面下降也可），此實驗說明分子在不斷運動．
【分析討論】：
（1）E試管放有酚酞溶液的目的是與B、C中的酚酞溶液做對照或者對比；
（2）由此可以得到的實驗結論是：①濃氨水顯鹼性②分子在不斷運動，且溫度越高，分子運動越劇烈；
（3）對比改進前的實驗，改進後實驗的優點是能夠防止氨氣擴散到空氣中，污染大氣；能夠得出在不同溫度下分子運動的劇烈程度的差異．
故答案為：（1）與B、C中的酚酞溶液做對照或者對比；
（2）①濃氨水顯鹼性②分子在不斷運動，且溫度越高，分子運動越劇烈；
（3）能夠防止氨氣擴散到空氣中，污染大氣；能夠得出在不同溫度下分子運動的劇烈程度的差異．

『貳』 某研究性學習小組設計的實驗裝置（如圖），既可用於製取氣體，又可用於驗證物質性質．（1）寫出儀器A和B

（1）A是分液漏斗復，通過分液漏斗可以制向反應容器中注入液體葯品；B是錐形瓶，常用作反應容器．
故填：分液漏斗；錐形瓶．
（2）當打開K₁、關閉K₂時，利用Ⅰ、Ⅱ裝置可直接進行的實驗是鋅（固體）與稀硫酸（液體）反應製取氫氣，因為氫氣的密度比空氣小，可以用向下排空氣法收集．
故填：②．
①碳酸鈣和稀鹽酸反應的化學方程式為：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
②鋅和稀硫酸反應的化學方程式為：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
故填：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
（3）在不改變Ⅰ、Ⅱ裝置的儀器及位置的前提下，該裝置可用於雙氧水製取氧氣，做法是Ⅱ裝置中裝滿水，這是因為氧氣不易溶於水，可以用排水法收集．
故填：Ⅱ裝置中裝滿水．
（4）此時試管中盛放的物質是紫色石蕊試液，可以觀察到的現象是紫色變紅色．
故填：紫色石蕊試液；紫色變紅色．

『叄』 設計一個簡單的一次性完成實驗的裝置圖，驗證醋酸溶液、二氧化碳水溶液、苯酚溶液的酸性強弱順序是CH3COO

（1）醋酸溶液、二氧化碳水溶液、苯酚溶液的酸性強弱順序是CH₃COOH＞H₂CO₃＞C₆H₅OH，根據強酸製取弱專酸知，醋酸和碳酸屬鈉反應製取二氧化碳，二氧化碳和苯酚鈉溶液反應製取苯酚，所以儀器的連接順序是：
A→D→E→A→B→C→F，故答案為：A；B；C；F；
（2）碳酸鈉和醋酸反應方程式為：Na₂CO₃+2CH₃COOH=2CH₃COONa+H₂O+CO₂↑，二氧化碳和苯酚鈉溶液反應方程式為；
（3）醋酸易揮發，苯酚鈉變渾濁，可能是醋酸與苯酚鈉反應，應設計一個裝置除去CO₂中混有的醋酸蒸氣，所以該同學說的有道理，應在錐形瓶和試管之間加一個盛NaHCO₃溶液的洗氣瓶，除去CO₂中混有的醋酸蒸氣，
故答案為：該同學說的有道理，應在錐形瓶和試管之間加一個盛NaHCO₃溶液的洗氣瓶，除去CO₂中混有的醋酸蒸氣．

『肆』 為了研究植物的呼吸作用，某同學設計了如圖的實驗裝置（裝置氣密性良好）．①實驗時，廣口瓶用不透光的黑

①實驗時，廣口瓶用不透光的黑紙包住，其目的是為了防止瓶內的植物進行光合作用，對實驗產生干擾，故正確；
②經過一段時間後，在缺少光照的條件下，植物主要進行呼吸作用，吸收氧氣產生二氧化碳，生成二氧化碳被澄清石灰水吸收，所以瓶內壓強變小，可以看到細玻璃管中的紅墨水向左移動，故錯誤；
③實驗結束後，揭去廣口瓶外的黑紙，由於石灰水吸收了二氧化碳生成了碳酸鈣的沉澱，所以石灰水會變渾濁，故正確．
故選：B．

『伍』 大學物理實驗里的設計性實驗怎麼做

2研究型實驗及其開設要求2.1研究型實驗的基本內涵通常「研究型」物理實驗是在綜合性、設計性物理實驗的基礎上由學生自己選題、查閱文獻、設計實驗方案，在教師指導下完成實驗。「研究型」實驗通常是要求學生帶著問題測取數據，摸索實驗規律，然後帶著問題查找資料、探尋答案，並試著對所觀察到的現象進行理論分析，並做出合理的解釋。這類實驗的開設目的是全方位地鍛煉學生實驗研究的能力，充分調動學生的主動性和積極性，激發他們從事物理學研究的興趣和熱情，為以後從事科研工作打下良好的基礎。2.2研究型實驗的選題研究型實驗要精心選題、科學設計。實驗內容要新穎、有趣味性，物理現象比較明顯和具有可研究性。同時還要考慮實驗室條件和學生的水平與能力，能讓學生在比較熟悉的理論基礎上作初步的分析與發展。既要與已知的現象、理論和方法有聯系又要有一定的深度和廣度。作為基礎物理實驗，研究型實驗內容不能過於復雜，要求不宜過高，要能通過分析、討論和查閱資料等方式讓學生可以比較容易地設計和實施實驗方案。2.3如何開展研究型實驗的教學與傳統物理實驗不同，研究型實驗可以較充分地發揮學生的主觀能動性去探索未知的領域。因此，開設此類實驗項目的最好方式是利用實驗室開放的形式，由學生自主選擇和掌握實驗時間。研究型實驗項目可以有教師指定和學生自擬等形式，但無論那種形式，對實驗指導教師都提出了更高的要求。指導教師要對學生所選的研究型實驗項目在實施過程中可能出現的各種問題有充分的估計和認識，能夠引導、啟發和激勵學生完成實驗，並掌握能作進一步深入研究的空間。研究型實驗更注重實驗結果的分析、討論和總結。因此，學生完成研究型實驗後要求寫出的實驗報告可以不同於普通實驗的報告，可以寫成研究總結報告形式或研究論文形式，甚至可以採用學術報告的形式口頭報告研究結果。3利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗項目的設計邁克耳遜干涉儀是一種典型的利用分振幅方法實現干涉的光學儀器，作為近代精密測量光學儀器之一，被廣泛用於科學研究和檢測技術等領域[4]。利用邁克耳遜干涉儀，能以極高的精度測量長度的微小變化及其與此相關的物理量。如果與CCD攝像、圖象處理等現代監測技術結合，可以實時觀測和分析各種干涉現象的變化，達到干涉檢測和自動控制的目的[5,6]。因此，利用邁克耳遜干涉儀進行研究型實驗設計具有變化多、內容豐富、研究性突出等特點。這里我們以「利用邁克耳遜干涉儀測量氣體折射率」為題，作為一個研究型實驗的案例，簡述其實驗設計與實施過程。3.1設計原理與實驗裝置實驗時，可以向學生提供：邁克耳遜干涉儀、He-Ne激光器、帶氣壓表的「氣室」、CCD圖象採集系統等實驗器材，要求設計一個實驗方案並測定空氣等氣體的折射率。這里簡述實驗基本原理：在傳統的邁克耳遜干涉儀的一個測量光路上放置一個可充氣的「氣室」，干涉圖的觀測採用CCD和計算機進行圖象採集與處理。如圖1為利用邁克耳遜干涉儀測定氣體折射率的實驗光路圖。圖1實驗光路圖圖中P為「氣室」，它是由腔體、壓力表和皮囊等組成。通過皮囊可以給氣室中的氣體增加壓力，也可以通過皮囊的減壓閥放氣給氣室減壓，腔內氣壓可以通過壓力表讀出。圖中接收屏W處放置一CCD攝像頭，干涉圖像可以通過計算機進行顯示和處理。當激光束通過圖1中M1前面的氣室時，干涉圖樣隨氣室里氣體氣壓的變化而變化：當氣壓增加時，干涉圓環從中心湧出；反之，干涉圓環向中心陷入。通過研究氣體壓強變化與條紋移動的關系可以得到氣體折射率。在恆定溫度下，氣體折射率n與氣壓成正比：(1)式中p為氣體壓強，k為比例系數。在絕對真空下，則。對於常壓條件下，則，當氣室內壓強改變時，由於折射率的變化引起光程差改變（），可以觀測到條紋的移動個數N。各參數之間的關系為(2)式中L為氣室的有效長度，由上述各式可以推得常壓()下空氣折射率為(3)3.2實驗結果與分析利用圖1的光路經仔細調節可以獲得等傾干涉圖象，圖2是經CCD和計算機系統採集到的干涉圖象。當改變氣室內的壓強時可以看到干涉圓環從中心湧出或向中心陷入。實驗中先向氣室充氣加壓，然後緩慢放氣並觀測干涉圓環向中心陷入的條紋數。實驗中用He-Ne激光作為光源（=632.8nm），所用氣室的有效長度L=75mm，如果常壓取標准大氣壓強760mmHg，則(3)式可以寫成：(4)表1給出了氣室內壓強增加值與條紋移動數N和計算得到的折射率之間的關系。圖2CCD和計算機系統採集到的干涉圖象表1：氣室內壓強增加值、條紋移動數N和計算得到的折射率值/mmHg230210190170150130110N/個20.819.016.615.013.511.89.81.00029031.0029041.00028051.00028321.00028891.00029141.0002860對測量數據求平均值並計算不確定度，得到數據處理的方法還可以用作圖軟體，作出～N的關系曲線，通過求斜率計算得到折射率。空氣折射率的標准值是1.0002926（對nm）[7]，測量誤差主要來自條紋移動非整數部分的估讀和氣壓表讀數誤差。另外，對氣室的有效長度L和實驗室的常壓的測量也對實驗結果引入誤差。3.3實驗內容和難度的拓展作為研究型實驗，邁克耳遜干涉儀可以提供豐富的設計思想。例如，採用上述方法將氣室與一充滿不同氣體的氣囊（如氧氣袋）相連，可以用於測量各種氣體的折射率；如果對CCD採集圖象進行計算機處理和編程可以實現條紋移動的自動記數；利用這一實驗系統可以仔細觀測、分析定域和非定域干涉現象[8]；如果採用面光源或擴束的平行光作為光源，在圖1光路中氣室P換成一個平板玻璃（或有機玻璃片、透明塑料片等），則可以檢測玻璃表面平整度或介質內部的不均勻性；如果對有機玻璃片或透明塑料片等施加一定的應力，用上述方法可以分析透明介質的應力分布。等等這些內容經過精心設計均可作為研究型實驗開設。值得一提的是根據綜合性、設計性實驗的不同要求，將上述研究型實驗進行適當的教學設計，完全可以開設成綜合性或設計性實驗。

『陸』 為探究膜的透性,設計了如圖所示的實驗裝置

（1）根據題意，三種溶液的濃度高低順序為溶液丙>溶液甲>溶液乙，那麼溶液水勢高低順序為溶液乙>溶液甲>溶液丙．對於E、F、G三個小袋來說，半透膜外側溶液濃度都大於半透膜內側溶液濃度，三個小袋都會通過滲透作用向外散失水分，因此，e、f、g三支小玻璃管內的液面都會下降．再比較F、G兩個小袋，雖然二者內含溶液都是乙溶液，濃度大小相同，袋外溶液都是丙溶液，濃度也相同．但是，由於G小袋體積大於F小袋，所以在相同時間內G小袋向外散失水分更多一些，g玻管中液面下降更快，下降幅度比f玻管更大．因此，幾分鍾後，3支小玻璃管中的現象是液面都下降，下降程度g管>f管>e管．
（2）對比分析e、f小玻璃管中的現象，可知實驗的自變數是溶液濃度，分別為質量濃度為0.2g/mL、0.1g/mL的蔗糖溶液．
（3）該實驗說明了水分能通過半透膜從濃度低的一側向濃度高的一側擴散，濃度差越大擴散速度越快．
（4）若將兩組這樣的裝置，一組放於37℃的恆溫箱中，一組放於0℃的恆溫箱中，幾分鍾後觀察，由於溫度影響物質跨膜運輸的速率，所以兩裝置中e玻璃管中的液面都下降，但放於37℃恆溫箱中的較放於0℃恆溫箱中的下降程度大．
故答案為：
（1）液面都下降，下降程度g管>f管>e管
（2）溶液濃度
（3）水分能通過半透膜從濃度低的一側向濃度高的一側擴散，濃度差越大擴散速度越快
（4）兩裝置中e玻璃管的液面都下降，放於37℃恆溫箱中的較放於0℃恆溫箱中的下降程度大 溫度影響物質跨膜運輸的速率

『柒』 實驗室開放日，某化學興趣小組的同學在老師的指導下，設計了如下實驗裝置進行氣體製取和性質的探究，請回

（1）a是鐵架台，b是酒精燈；
（2）用氯酸鉀和二氧化錳混合製取氧氣時，需要加熱，故選發生裝置，用過氧化氫溶液和二氧化錳製取氧氣屬於固液在常溫下反應製取氣體，發生裝置選A；實驗室用大理石和稀鹽酸製取二氧化碳氣體時，屬於固液在常溫下反應製取氣體，應選擇的發生裝置A，二氧化碳的密度比空氣大，溶於水，收集裝置選C；
（3）根據題意，向燒杯中傾倒二氧化碳，下層蠟燭先熄滅，上層蠟燭後熄滅，說明二氧化碳不燃燒、不支持燃燒且密度比空氣大，據此性質二氧化碳可用於滅火；
（4）減慢液體的滴加速度可以使反應速率減慢；反應物濃度越小，反應速率越慢，不選用的措施是用容積較小的錐形瓶和加熱反應物；
（5）同學用圖中A、F、G裝置組合製取乾燥純凈的二氧化碳氣體並驗證相關性質．
①氯化氫能和碳酸氫鈉反應生成二氧化碳等，而二氧化碳則不和其反應，因此為除去CO₂中混有的HCl氣體，F裝置中盛有飽和碳酸氫鈉溶液；
②要得到乾燥的CO₂，應用濃硫酸進行乾燥；
③若先用濃硫酸進行乾燥，那麼在除去氯化氫氣體時又會帶出水蒸氣；
④二氧化碳和澄清石灰水反應的化學反應方程式為CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；二氧化碳與水反應生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊試液變紅；
故答案為：（1）鐵架台；酒精燈；
（2）A或B；A；C；
（3）不燃燒、不支持燃燒；滅火；
（4）①③；
（5）①飽和碳酸氫鈉溶液；②濃硫酸；③交換後得不到乾燥的氣體；④CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；紫色石蕊試液變紅．

『捌』 設計能體現濃硫酸的脫水性和吸水性的實驗裝置

濃硫酸的脫水性
可以設置黑麵包實驗（由於葡萄糖脫水形成），也可以蘸少許濃硫酸滴在紙上，會發現紙會變黑。
吸水性
通水蒸氣經過裝有濃硫酸的洗氣瓶，比較通氣前後洗氣瓶的質量。

『玖』 設計一個簡單的一次性完成實驗的裝置，驗證醋酸、二氧化碳水溶液（碳酸）和苯酚的酸性，其強弱的順序是：

（1）證明醋酸酸性大於碳酸酸性，讓醋酸與碳酸鈉反應，所以A連接D；證明碳酸酸性大於苯酚酸性，用二氧化碳與苯酚鈉反應，所以E連接B、C連接F，
所以儀器的連接順序ADEBCF，
故答案為：ADEBCF；
（2）實驗過程中發生反應的離子方程式為：2CH₃COOH+CO₃^2-=2CH₃COO^-+H₂O+CO₂↑，H₂O+CO₂+C₆H₅O^-→C₆H₅OH+HCO₃^-，
故答案為：2CH₃COOH+CO₃^2-=2CH₃COO^-+H₂O+CO₂↑；H₂O+CO₂+C₆H₅O^-→C₆H₅OH+HCO₃^-．

『拾』 某同學設計如圖所示實驗裝置探究「分子的性質實驗」：圖Ⅰ時按教材進行的一個化學實驗：甲、乙、丙三個燒

濃氨水具有揮發性，揮發性氨氣遇到的酚酞試液變紅．圖I是按課本進行的一個化版學實驗，權大燒杯中的實驗現象是甲燒杯中溶液由無色逐漸變紅，丙、乙燒杯內無明顯變化；
【分析討論】
（1）通過E試管放有酚酞溶液沒有變色進行對比說明酚酞試液變紅的原因是氨分子運動的結果；
（2）通過實驗現象說明了氨水顯鹼性能使酚酞試液變紅，氨分子能到酚酞試液中說明了氨分子在不斷的運動，運動到酚酞試液中的，還能說明溫度高分子運動速度快，溫度低運動速度慢；
（3）改進後的裝置氨分子在密閉容器中運動不到空氣中，不污染空氣，在試管中進行的實驗節約葯品．現象明顯．
故答案為：甲燒杯酚酞試液變紅；分子是在不斷運動的；溶液無色；
（1）進行對比；
（2）①分子是客觀存在，並總在不斷運動的；②溫度越高，分子運動速度越快；
（3）能盡量防止氨氣逸出污染空氣，更能體驗化學變化的過程；能夠說明分子運動的快慢等．