实验性的设计作品装置

『壹』 某同学设计如下实验装置探究“分子的性质实验”图Ⅰ是按课本进行的一个化学实验，大烧杯中的实验现象是__

浓氨水具有挥发性，挥发性氨气遇到的酚酞试液变红．图I是按课本进行的一个化版学实验权，大烧杯中的实验现象是甲烧杯中溶液由无色逐渐变红，丙烧杯内无明显变化；
甲烧杯中溶液由无色逐渐变红，丙烧杯内无明显变化（液面下降也可），此实验说明分子在不断运动．
【分析讨论】：
（1）E试管放有酚酞溶液的目的是与B、C中的酚酞溶液做对照或者对比；
（2）由此可以得到的实验结论是：①浓氨水显碱性②分子在不断运动，且温度越高，分子运动越剧烈；
（3）对比改进前的实验，改进后实验的优点是能够防止氨气扩散到空气中，污染大气；能够得出在不同温度下分子运动的剧烈程度的差异．
故答案为：（1）与B、C中的酚酞溶液做对照或者对比；
（2）①浓氨水显碱性②分子在不断运动，且温度越高，分子运动越剧烈；
（3）能够防止氨气扩散到空气中，污染大气；能够得出在不同温度下分子运动的剧烈程度的差异．

『贰』 某研究性学习小组设计的实验装置（如图），既可用于制取气体，又可用于验证物质性质．（1）写出仪器A和B

（1）A是分液漏斗复，通过分液漏斗可以制向反应容器中注入液体药品；B是锥形瓶，常用作反应容器．
故填：分液漏斗；锥形瓶．
（2）当打开K₁、关闭K₂时，利用Ⅰ、Ⅱ装置可直接进行的实验是锌（固体）与稀硫酸（液体）反应制取氢气，因为氢气的密度比空气小，可以用向下排空气法收集．
故填：②．
①碳酸钙和稀盐酸反应的化学方程式为：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
故填：CaCO₃+2HCl═CaCl₂+H₂O+CO₂↑．
②锌和稀硫酸反应的化学方程式为：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
故填：Zn+H₂SO₄═ZnSO₄+H₂↑．
（3）在不改变Ⅰ、Ⅱ装置的仪器及位置的前提下，该装置可用于双氧水制取氧气，做法是Ⅱ装置中装满水，这是因为氧气不易溶于水，可以用排水法收集．
故填：Ⅱ装置中装满水．
（4）此时试管中盛放的物质是紫色石蕊试液，可以观察到的现象是紫色变红色．
故填：紫色石蕊试液；紫色变红色．

『叁』 设计一个简单的一次性完成实验的装置图，验证醋酸溶液、二氧化碳水溶液、苯酚溶液的酸性强弱顺序是CH3COO

（1）醋酸溶液、二氧化碳水溶液、苯酚溶液的酸性强弱顺序是CH₃COOH＞H₂CO₃＞C₆H₅OH，根据强酸制取弱专酸知，醋酸和碳酸属钠反应制取二氧化碳，二氧化碳和苯酚钠溶液反应制取苯酚，所以仪器的连接顺序是：
A→D→E→A→B→C→F，故答案为：A；B；C；F；
（2）碳酸钠和醋酸反应方程式为：Na₂CO₃+2CH₃COOH=2CH₃COONa+H₂O+CO₂↑，二氧化碳和苯酚钠溶液反应方程式为；
（3）醋酸易挥发，苯酚钠变浑浊，可能是醋酸与苯酚钠反应，应设计一个装置除去CO₂中混有的醋酸蒸气，所以该同学说的有道理，应在锥形瓶和试管之间加一个盛NaHCO₃溶液的洗气瓶，除去CO₂中混有的醋酸蒸气，
故答案为：该同学说的有道理，应在锥形瓶和试管之间加一个盛NaHCO₃溶液的洗气瓶，除去CO₂中混有的醋酸蒸气．

『肆』 为了研究植物的呼吸作用，某同学设计了如图的实验装置（装置气密性良好）．①实验时，广口瓶用不透光的黑

①实验时，广口瓶用不透光的黑纸包住，其目的是为了防止瓶内的植物进行光合作用，对实验产生干扰，故正确；
②经过一段时间后，在缺少光照的条件下，植物主要进行呼吸作用，吸收氧气产生二氧化碳，生成二氧化碳被澄清石灰水吸收，所以瓶内压强变小，可以看到细玻璃管中的红墨水向左移动，故错误；
③实验结束后，揭去广口瓶外的黑纸，由于石灰水吸收了二氧化碳生成了碳酸钙的沉淀，所以石灰水会变浑浊，故正确．
故选：B．

『伍』 大学物理实验里的设计性实验怎么做

2研究型实验及其开设要求2.1研究型实验的基本内涵通常“研究型”物理实验是在综合性、设计性物理实验的基础上由学生自己选题、查阅文献、设计实验方案，在教师指导下完成实验。“研究型”实验通常是要求学生带着问题测取数据，摸索实验规律，然后带着问题查找资料、探寻答案，并试着对所观察到的现象进行理论分析，并做出合理的解释。这类实验的开设目的是全方位地锻炼学生实验研究的能力，充分调动学生的主动性和积极性，激发他们从事物理学研究的兴趣和热情，为以后从事科研工作打下良好的基础。2.2研究型实验的选题研究型实验要精心选题、科学设计。实验内容要新颖、有趣味性，物理现象比较明显和具有可研究性。同时还要考虑实验室条件和学生的水平与能力，能让学生在比较熟悉的理论基础上作初步的分析与发展。既要与已知的现象、理论和方法有联系又要有一定的深度和广度。作为基础物理实验，研究型实验内容不能过于复杂，要求不宜过高，要能通过分析、讨论和查阅资料等方式让学生可以比较容易地设计和实施实验方案。2.3如何开展研究型实验的教学与传统物理实验不同，研究型实验可以较充分地发挥学生的主观能动性去探索未知的领域。因此，开设此类实验项目的最好方式是利用实验室开放的形式，由学生自主选择和掌握实验时间。研究型实验项目可以有教师指定和学生自拟等形式，但无论那种形式，对实验指导教师都提出了更高的要求。指导教师要对学生所选的研究型实验项目在实施过程中可能出现的各种问题有充分的估计和认识，能够引导、启发和激励学生完成实验，并掌握能作进一步深入研究的空间。研究型实验更注重实验结果的分析、讨论和总结。因此，学生完成研究型实验后要求写出的实验报告可以不同于普通实验的报告，可以写成研究总结报告形式或研究论文形式，甚至可以采用学术报告的形式口头报告研究结果。3利用迈克耳逊干涉仪进行研究型实验项目的设计迈克耳逊干涉仪是一种典型的利用分振幅方法实现干涉的光学仪器，作为近代精密测量光学仪器之一，被广泛用于科学研究和检测技术等领域[4]。利用迈克耳逊干涉仪，能以极高的精度测量长度的微小变化及其与此相关的物理量。如果与CCD摄像、图象处理等现代监测技术结合，可以实时观测和分析各种干涉现象的变化，达到干涉检测和自动控制的目的[5,6]。因此，利用迈克耳逊干涉仪进行研究型实验设计具有变化多、内容丰富、研究性突出等特点。这里我们以“利用迈克耳逊干涉仪测量气体折射率”为题，作为一个研究型实验的案例，简述其实验设计与实施过程。3.1设计原理与实验装置实验时，可以向学生提供：迈克耳逊干涉仪、He-Ne激光器、带气压表的“气室”、CCD图象采集系统等实验器材，要求设计一个实验方案并测定空气等气体的折射率。这里简述实验基本原理：在传统的迈克耳逊干涉仪的一个测量光路上放置一个可充气的“气室”，干涉图的观测采用CCD和计算机进行图象采集与处理。如图1为利用迈克耳逊干涉仪测定气体折射率的实验光路图。图1实验光路图图中P为“气室”，它是由腔体、压力表和皮囊等组成。通过皮囊可以给气室中的气体增加压力，也可以通过皮囊的减压阀放气给气室减压，腔内气压可以通过压力表读出。图中接收屏W处放置一CCD摄像头，干涉图像可以通过计算机进行显示和处理。当激光束通过图1中M1前面的气室时，干涉图样随气室里气体气压的变化而变化：当气压增加时，干涉圆环从中心涌出；反之，干涉圆环向中心陷入。通过研究气体压强变化与条纹移动的关系可以得到气体折射率。在恒定温度下，气体折射率n与气压成正比：(1)式中p为气体压强，k为比例系数。在绝对真空下，则。对于常压条件下，则，当气室内压强改变时，由于折射率的变化引起光程差改变（），可以观测到条纹的移动个数N。各参数之间的关系为(2)式中L为气室的有效长度，由上述各式可以推得常压()下空气折射率为(3)3.2实验结果与分析利用图1的光路经仔细调节可以获得等倾干涉图象，图2是经CCD和计算机系统采集到的干涉图象。当改变气室内的压强时可以看到干涉圆环从中心涌出或向中心陷入。实验中先向气室充气加压，然后缓慢放气并观测干涉圆环向中心陷入的条纹数。实验中用He-Ne激光作为光源（=632.8nm），所用气室的有效长度L=75mm，如果常压取标准大气压强760mmHg，则(3)式可以写成：(4)表1给出了气室内压强增加值与条纹移动数N和计算得到的折射率之间的关系。图2CCD和计算机系统采集到的干涉图象表1：气室内压强增加值、条纹移动数N和计算得到的折射率值/mmHg230210190170150130110N/个20.819.016.615.013.511.89.81.00029031.0029041.00028051.00028321.00028891.00029141.0002860对测量数据求平均值并计算不确定度，得到数据处理的方法还可以用作图软件，作出～N的关系曲线，通过求斜率计算得到折射率。空气折射率的标准值是1.0002926（对nm）[7]，测量误差主要来自条纹移动非整数部分的估读和气压表读数误差。另外，对气室的有效长度L和实验室的常压的测量也对实验结果引入误差。3.3实验内容和难度的拓展作为研究型实验，迈克耳逊干涉仪可以提供丰富的设计思想。例如，采用上述方法将气室与一充满不同气体的气囊（如氧气袋）相连，可以用于测量各种气体的折射率；如果对CCD采集图象进行计算机处理和编程可以实现条纹移动的自动记数；利用这一实验系统可以仔细观测、分析定域和非定域干涉现象[8]；如果采用面光源或扩束的平行光作为光源，在图1光路中气室P换成一个平板玻璃（或有机玻璃片、透明塑料片等），则可以检测玻璃表面平整度或介质内部的不均匀性；如果对有机玻璃片或透明塑料片等施加一定的应力，用上述方法可以分析透明介质的应力分布。等等这些内容经过精心设计均可作为研究型实验开设。值得一提的是根据综合性、设计性实验的不同要求，将上述研究型实验进行适当的教学设计，完全可以开设成综合性或设计性实验。

『陆』 为探究膜的透性,设计了如图所示的实验装置

（1）根据题意，三种溶液的浓度高低顺序为溶液丙>溶液甲>溶液乙，那么溶液水势高低顺序为溶液乙>溶液甲>溶液丙．对于E、F、G三个小袋来说，半透膜外侧溶液浓度都大于半透膜内侧溶液浓度，三个小袋都会通过渗透作用向外散失水分，因此，e、f、g三支小玻璃管内的液面都会下降．再比较F、G两个小袋，虽然二者内含溶液都是乙溶液，浓度大小相同，袋外溶液都是丙溶液，浓度也相同．但是，由于G小袋体积大于F小袋，所以在相同时间内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，几分钟后，3支小玻璃管中的现象是液面都下降，下降程度g管>f管>e管．
（2）对比分析e、f小玻璃管中的现象，可知实验的自变量是溶液浓度，分别为质量浓度为0.2g/mL、0.1g/mL的蔗糖溶液．
（3）该实验说明了水分能通过半透膜从浓度低的一侧向浓度高的一侧扩散，浓度差越大扩散速度越快．
（4）若将两组这样的装置，一组放于37℃的恒温箱中，一组放于0℃的恒温箱中，几分钟后观察，由于温度影响物质跨膜运输的速率，所以两装置中e玻璃管中的液面都下降，但放于37℃恒温箱中的较放于0℃恒温箱中的下降程度大．
故答案为：
（1）液面都下降，下降程度g管>f管>e管
（2）溶液浓度
（3）水分能通过半透膜从浓度低的一侧向浓度高的一侧扩散，浓度差越大扩散速度越快
（4）两装置中e玻璃管的液面都下降，放于37℃恒温箱中的较放于0℃恒温箱中的下降程度大 温度影响物质跨膜运输的速率

『柒』 实验室开放日，某化学兴趣小组的同学在老师的指导下，设计了如下实验装置进行气体制取和性质的探究，请回

（1）a是铁架台，b是酒精灯；
（2）用氯酸钾和二氧化锰混合制取氧气时，需要加热，故选发生装置，用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气属于固液在常温下反应制取气体，发生装置选A；实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳气体时，属于固液在常温下反应制取气体，应选择的发生装置A，二氧化碳的密度比空气大，溶于水，收集装置选C；
（3）根据题意，向烧杯中倾倒二氧化碳，下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，说明二氧化碳不燃烧、不支持燃烧且密度比空气大，据此性质二氧化碳可用于灭火；
（4）减慢液体的滴加速度可以使反应速率减慢；反应物浓度越小，反应速率越慢，不选用的措施是用容积较小的锥形瓶和加热反应物；
（5）同学用图中A、F、G装置组合制取干燥纯净的二氧化碳气体并验证相关性质．
①氯化氢能和碳酸氢钠反应生成二氧化碳等，而二氧化碳则不和其反应，因此为除去CO₂中混有的HCl气体，F装置中盛有饱和碳酸氢钠溶液；
②要得到干燥的CO₂，应用浓硫酸进行干燥；
③若先用浓硫酸进行干燥，那么在除去氯化氢气体时又会带出水蒸气；
④二氧化碳和澄清石灰水反应的化学反应方程式为CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸能使紫色石蕊试液变红；
故答案为：（1）铁架台；酒精灯；
（2）A或B；A；C；
（3）不燃烧、不支持燃烧；灭火；
（4）①③；
（5）①饱和碳酸氢钠溶液；②浓硫酸；③交换后得不到干燥的气体；④CO₂+Ca（OH）₂=CaCO₃↓+H₂O；紫色石蕊试液变红．

『捌』 设计能体现浓硫酸的脱水性和吸水性的实验装置

浓硫酸的脱水性
可以设置黑面包实验（由于葡萄糖脱水形成），也可以蘸少许浓硫酸滴在纸上，会发现纸会变黑。
吸水性
通水蒸气经过装有浓硫酸的洗气瓶，比较通气前后洗气瓶的质量。

『玖』 设计一个简单的一次性完成实验的装置，验证醋酸、二氧化碳水溶液（碳酸）和苯酚的酸性，其强弱的顺序是：

（1）证明醋酸酸性大于碳酸酸性，让醋酸与碳酸钠反应，所以A连接D；证明碳酸酸性大于苯酚酸性，用二氧化碳与苯酚钠反应，所以E连接B、C连接F，
所以仪器的连接顺序ADEBCF，
故答案为：ADEBCF；
（2）实验过程中发生反应的离子方程式为：2CH₃COOH+CO₃^2-=2CH₃COO^-+H₂O+CO₂↑，H₂O+CO₂+C₆H₅O^-→C₆H₅OH+HCO₃^-，
故答案为：2CH₃COOH+CO₃^2-=2CH₃COO^-+H₂O+CO₂↑；H₂O+CO₂+C₆H₅O^-→C₆H₅OH+HCO₃^-．

『拾』 某同学设计如图所示实验装置探究“分子的性质实验”：图Ⅰ时按教材进行的一个化学实验：甲、乙、丙三个烧

浓氨水具有挥发性，挥发性氨气遇到的酚酞试液变红．图I是按课本进行的一个化版学实验，权大烧杯中的实验现象是甲烧杯中溶液由无色逐渐变红，丙、乙烧杯内无明显变化；
【分析讨论】
（1）通过E试管放有酚酞溶液没有变色进行对比说明酚酞试液变红的原因是氨分子运动的结果；
（2）通过实验现象说明了氨水显碱性能使酚酞试液变红，氨分子能到酚酞试液中说明了氨分子在不断的运动，运动到酚酞试液中的，还能说明温度高分子运动速度快，温度低运动速度慢；
（3）改进后的装置氨分子在密闭容器中运动不到空气中，不污染空气，在试管中进行的实验节约药品．现象明显．
故答案为：甲烧杯酚酞试液变红；分子是在不断运动的；溶液无色；
（1）进行对比；
（2）①分子是客观存在，并总在不断运动的；②温度越高，分子运动速度越快；
（3）能尽量防止氨气逸出污染空气，更能体验化学变化的过程；能够说明分子运动的快慢等．