赏析几例化学实验的改进与创新的试题
王穗萌 武汉大学附中
化学实验的改进与创新的试题大多来源于教材，又充分体现高于教材的命题思路，如2002年的喷泉2的引发及2003年的方法二制Fe(OH)2 。解答这类试题的一般思路是：先理解该实验的原理 、目的，再找出实验的不足、错误，最后依据实验的科学性、可行性、安全性、简约性进行评价、优化，即改进与创新。
例1.甲同学按教材中图4—6（如图）做新制氯水受日光照射分解放出02的验证实验，结果现象不明显。
(1)写出氯水受日光照射的化学方程式
_________________________________________
(2) 乙同学反思了此实验的本质后，将新制氯水先在暗处存放
三四天，再拿出来做如图实验，结果效果十分明显。请解释乙
同学实验取得成功的原理。
(3) 请再设计一种方法，使刚制的氯水经过简单的处理后，做 HClO受日光照射分解实验,效果也十分明显。
分析：氯水中的次氯酸见光分解产生氧气，因此次氯酸的浓度高低是决定本实验的现象是否明显的关键。促使氯水中存在的平衡： H20 + Cl2 HClO + HCl向右移, 显然可提高次氯酸的浓度。
例2.某同学受课本图1—11演示实验（左图）的启发，
设计了一个由不太易变形的矿泉水瓶与烧瓶组成的简易装置(右图),以方便、快速做喷泉的
实验，但实际操作中发现喷泉稍有产生不久即停止。
(1) 请指出右图装置的设计缺陷_____________
____________________________________
(2) 如何改进这一装置? 简述改进后的引发上喷
的最简单操作。
分析：喷泉产生的关键在于装置内外有较大的压强差。
新设计的装置由于不宜变形，因此当喷泉发生后矿泉水
瓶内气体的压强变小而接近圆底烧瓶内气体的压强时，喷泉即停止。进一步改进的思路是使矿泉水瓶内气体的压强始终保持不变。
例3.课本中介绍了在有催化剂存在时溴与苯发生取代反应。甲同学提出可用下图装置进行实验加以验证。
(1) 写出烧瓶中的有机反应_________________________
(2)认为苯与溴反应为取代反应的实验现象将是______
________________________
(3) 乙同学建议圆底烧瓶上的橡皮塞最好用锡箔包住，原因
是_________________________________________。
(4) 丙同学认为用上述装置①难以确证苯与溴的反应为取代反应，理由是___________
______________________________________________________, ②可能导致环境污染。
(5)丁同学同意丙同学的看法，认为应将锥形瓶口塞上双孔橡皮塞，并进行两处改进，即可达到确证反应类型及用液体消除污染的目的，请推测其改进的要点：
改进1：_____________________________________________
改进2：_____________________________________________
分析：若溴与苯发生取代反应，则必有溴化氢气体产生。溴易挥发，溴蒸汽与溴化氢气体一样，不仅能腐蚀橡胶，而且与硝酸银溶液能产生浅黄色沉淀，因此要用洗气等方法排除溴蒸汽的干扰。溴化氢气体极易溶于水，溴化氢气体的吸收要防倒吸。
例4.欲测定在干燥空气中已部分氧化的Na2SO3样品中 Na2S03的质量分数，甲、乙两组分别设计并完成实验如下：
甲组：称取a g样品，利用下图所示装置（B、C之间导管先充满水），测出A中加入足量较浓H2SO4反应后，量筒C中水的体积VmL。
（1）B、C之间导管先充满水的目的
_______________________________________________
(2)你认为本组实验的Na2S03测定值将偏 _____(高、低)，
主要原因是_____________________________________，
(3)简述最简单改进的方法_____________________
_____________________________________________
乙组：称取a g样品，利用下图所示装置，测出A中加入足量较浓H2SO4反应后装置C中足量碱石灰增重为b g。
(1)B装置的作用是________________________
(2)你认为本组实验的Na2S03测定值将偏 _____
(高、低)，主要原因是______________________，
(3)简述改进的方法
______________________________________
分析：本实验为定量实验, 因此要考虑误差。甲组采用排液量气法，关键在于要确保排到量筒内的液体体积与进入广口瓶B中的气体体积相等。甲组中二氧化硫在水中有较大的溶解(1：40), 显然是误差的来源。乙组采用的是气体吸收称重法，关键在于产生的二氧化硫要能完全被U型管C所吸收。二氧化硫比空气重，导致在A、B中有较大量的残留而造成误差。
参考答案：
1.（1）略；（2）氯气与水的反应是可逆的，新制的氯水中HClO的浓度不大，分解速率慢，产生O2少，而将这种氯水在暗处存放三四天，使溶于水的C12尽可能多的与水反应，生成HClO的浓度明显提高。（3）向刚制的氯水中加入CaCO3粉末至不再产生气泡为止，取过滤后的液体做光照实验。
2.（1）矿泉水瓶内的压强难始终与大气压保持一致, 使瓶中的水不能顺利上喷；（2）在该矿泉水瓶上烧一个小洞（如图1），先有手指堵住该小孔，轻轻一捏瓶身，使水进入烧瓶后，手指离开该小孔。
3.（1）略。(2) 锥形瓶中产生浅黄色沉淀。(3)溴及苯蒸气、溴化氢气体会损坏橡皮塞。
（4）溴易挥发，溴蒸汽与水作用可产生溴离子, 与硝酸银溶液同样也产生浅黄色沉淀。
（5）在A、B之间增加一个盛有苯洗气装置，橡皮塞最好用锡箔包住；在B的右侧增加一个具有防倒吸装功能的盛有NaOH溶液的装置（如图2）。
4．甲组：（1）排出B、C之间导管中的空气, 减少测量误差，（2）低 ，部分SO2 溶于了B中的水，（3）B装置中的水面加一层植物油。（如图3）
乙组：(1) 干燥气体，减少测定误差，（2）低 SO2比空气重，部分残留A、B，（3）增加一个可向A中通入能除去CO2且干燥的空气的装置。（如图4）
 | |||||
 | |||||
 | |||||
图1
图2
图3
图4