专题四简单实验方案设计与评价

专题四实验方案评价与设计【复习目标】1．知道科学探究是人们获得科学知识，认识客观世界的重要途径；知道科学探究可以通过实验、观察等多种手段获取事实和证据；认识合作与交流在科学探究中的重要作用；发展科学探究能力；2．对简单的实验方案作出简单的评价或设计简单的实验方案。【知识要点梳理】1．科学探究题主要有以下三个基本类型：①通过实验探究物质的性质或变化规律。如金属活动性的探究、溶液酸碱性的探究、药品是否变质的探究、缺失标签的药品成分的探究等。②通过实验探究物质变化的条件和影响物质变化的因素。如探究金属锈蚀的条件、可燃物燃烧的条件、影响化学反应速率的因素等。③通过实验探究物质的组成成分以及含量。如食品干燥剂的成分探究、化肥有效成分含量的探究等。2．实验方案的设计（1）实验方案设计的原则：实验原理科学合理、操作简便、现象明显、经济环保、安全可靠。【注解】实验原理是整个实验设计的依据和出发点。（2）对于给出实验目的，要求设计实验方案的题一般可以按下列思路进行设计：①根据实验目的，确定实验原理；②根据实验原理，选择需要的仪器和药品（或实验装置图）；③写出实验操作及注意事项；④记录实验现象，分析实验结果，得出正确结论。（3）实验方案的一般规律①提出问题：能从日常生活现象和化学学习中发现有探究价值的问题，并清楚地表述出来。②猜想与假设：对问题可能的答案作出猜想或假设。③制定计划：根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案。④收集证据：能根据实验探究过程，观察、记录实验现象和数据。⑤解释与结论：能够对所获得的事实与证据进行归纳，得出正确结论；初步学会通过比较、分类、归纳、概括等方法认识知识之间的联系，形成合理的认知结构。⑥评价与表达：能够对探究结果进行简单评价，并能明确的表述探究过程和结果，敢于发表自己的观点。3．实验方案的评价（1）对于给出实验方案设计，要求评价方案的合理性，推断实验中的现象或分析、归纳出结论（或规律）的题，可以结合有关的化学知识和实验技能，从实验的原理，实验仪器和药品、实验操作和注意事项等方面考虑方案的合理性，描述实验现象，得出实验的结论。（2）对实验方案的评价要全方位综合评价。看方案是否科学合理、具有严密性，操作是否安全简单易行；是否节约试剂、成本，保证产品质量}是否有利于保护环境等。此外解题时要仔细审题，针对题意，运用评价的各个标准逐步逐项进行全面的分析评价。【应用示例】例1．某小组同学在协助老师整理化学试剂时，发现一瓶标签残缺的无色液体（如图）（温馨提示：标签上的5%表示该混合物中主要成分所占的质量分数）。他们对此瓶无色液体是什么产生了兴趣，于是进行了如下探究。【大胆猜想】猜想一：水猜想二：稀硫酸猜想三：过氧化氢溶液小组同学对标签又进行了仔细的观察、分析，他们一致认为猜想一不合理。理由是________________________。【设计方案】同学们结合所学知识设计出如下探究方案：向盛有少量二氧化锰的试管中加入适量的该液体，并将带火星的木条放在试管口。【实验与事实】按上述方案进行实验，发现有大量气泡产生，带火星的木条复燃。【结论与解释】（1）以上事实证明猜想_______是正确的；（2）产生气体的反应可用化学方程式表示为_______________。【反思与评价】（1）在实验中，某同学提出应该先将气体收集，然后用带火星的木条检验，你认为________（填“有”或“没有”）必要。（2）为避免在今后的实验中出现标签残缺的情况，在倾倒液体时应注意____________________。【拓展与迁移】根据探究结果，重新贴好标签。标签上化学式中氧元素的化合价为价（已知氢元素显＋1价）。解析：【大胆猜想】理由是从标签上可知这瓶无色液体属于混合物，而水是纯净物。【结论与解释】（1）三；（2）2H2O22H2O＋O2↑【反思与评价】（1）没有；（2）瓶上标签向着手心【拓展与迁移】－1价【备考精练】1．学习金属单元后，我们知道Zn、Fe、Cu三种金属的活动性顺序为：ZnFeCu。为验证这一结论，下面实验设计合理的是（）A．将Zn、Cu两金属片分别放入稀盐酸中B．将Fe、Cu两金属片分别放人稀盐酸中C．将Zn、Fe两金属片分别放人CuCl2溶液中D．将Zn、Cu两金属片分别放人FeCl2溶液中2．下列实验设计合理的是（）A．加入适量氢氧化钡溶液以除去NaCl溶液中少量Na2SO4B．用点燃的方法除去CO2中混有的少量COC．用氢氧化钠溶液处理硫在氧气中燃烧产生的气体D．加入适量碳酸钙粉末以除去盐酸溶液中的少量CaCl23．某同学设计的以下方案，能够达到目的是（）A．用稀盐酸除去氧化铜中混有的少量碳粉B．用氢氧化钠溶液除去二氧化碳中混有的少量氯化氢C．用氯化钡溶液除去稀硝酸中混有的少量硫酸D．用酸碱指示剂区分氯化钠溶液和碳酸钠溶液4．解决下列问题所设计的实验方案中，合理可行的是（）A．可根据气体燃烧的火焰来鉴别H2、CH4、CO三种气体B．在空气中利用加热的方法除去氧化铜中的少量炭粉C．区别氢氧化钠和碳酸钠溶液最简单的方法是滴加石蕊试剂手观察溶液颜色的变化D．滴加氯化钡有白色沉淀生成，证明某溶液中一定含有CO32-或SO42-5．通过实验可以得出的结论，其中实验结论正确的是（）①既可说明甲烷具有可燃性，又说明了甲烷是由氢元素和碳元素组成；②既可说明二氧化碳的密度比空气大，又说明了二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧；③既可说明水是由氢、氧元素组成，又说明了水分子中氢原子和氧原子个数之比为2：1；④既可探究可燃物的燃烧条件，又说明了白磷的着火点比红磷低；⑤既可说明二氧化碳易溶于水，又说明了二氧化碳具有酸性．A．①②③④B．②③④⑤C．②③④D．①②③④⑤6.质量守恒定律的内容为：“在化学反应中，参加反应的各物质的质量总和，等于反应后生成各物质的质量总和”。A．B．C．D．（1）有气体参加、有气体生成的反应，一般不能用于直接验证质量守恒定律，如上图中的__________。（2）没有发生化学反应的，也不能用于验证质量守恒定律，如上如中的C。C烧杯中两种物质不发生化学反应的理由是____________________________________________________。（3）写出B装置中发生反应的化学方程式_______________________________。7．为了检验在氢气和二氧化碳的混合气体中是否混入了一氧化碳气体，用下图所示装置进行实验：请回答下列问题：（1）A装置中应装的试剂是_________。（2）装置B中试剂是浓H2SO4，目的是为了_____________。（3）在整个检验过程中，当观察到D装置中出现___________________现象时，说明混合气体中一定含有一氧化碳。D装置中反应的化学方程式为_______________________________。（4）如果混合气体中含有一氧化碳，为了保护环境，应在D装置右边排气管口采取的措施是______________________。8．某化学兴趣小组对实验室中一瓶久置的NaOH溶液可能含有哪些溶质进行探究，请你一起参与他们的探究活动。【查阅资料】NaOH溶液会与空气中的CO2反应生成Na2CO3，Na2CO3溶液显碱性。【提出猜想】猜想①：只含有NaOH；猜想②：含有NaOH和Na2CO3；猜想③：只含有Na2CO3。【设计实验】(1)甲同学取少量该溶液于试管中，滴入稀盐酸，若有气泡产生，则证明（填“猜想①”、“猜想②”或“猜想③”）不成立。(2)乙同学设计如下实验方案验证猜想②：实验操作预期现象和结论步骤I：取少量该溶液于试管中，滴入足量CaCl2溶液。若产生白色沉淀，则原溶液含有Na2CO3。反应的化学方程式为____________。步骤Ⅱ：将步骤I所得溶液静置，然后取上层清液于试管中，滴入溶液。若溶液变红色，则原溶液含有NaOH。【实验反思】（3）上述实验步骤I中滴人足量CaCl2溶液的目的是：①检验原溶液中是否含有Na2CO3；②___。【思维拓展】（4）实验室NaOH溶液需密封保存。药品密封保存的原因很多，请写出浓盐酸需密封保存的原因。（5）实验室盛放NaOH溶液的试剂瓶不能用玻璃塞，其原因是：NaOH与玻璃中SiO2缓慢地发生反应，化学方程式为2NaOH+SiO2=X+H2O，产物X使瓶口与瓶塞粘合在一起。试推测X的化学式为。9．小琪和小思在探究酸与金属氧化物反应时选用如图溶液与CuO反应，发现产生大量气泡。【提出问题】为什么会有气泡产生？【讨论】该溶液不可能是稀H2SO4，有可能是H2O2。【进行实验】向盛有少量二氧化锰的试管中加入少量该溶液，并迅速伸入带火星的木条，发现__________________________________，则该溶液是H2O2。【提出新问题】CuO是与H2O2反应还是作H2O2分解的催化剂？【设计并进行实验】实验步骤实验现象实验结论①取A、B两支试管，在A试管中加入1g的CuO，然后分别加入10mL的上述溶液，观察现象_______________________________CuO是H2O2分解的催化剂②将该A试管中反应后的剩余物进行过滤、洗涤、烘干，称量称得黑色滤渣质量为_________g③将步骤②中所得黑色滤渣取少量于试管中，并加入足量的稀H2SO4，观察现象_________________________________【实验分析】上述实验步骤③的实验目的是_______________________，写出③中反应的化学方程式_______________。【实验拓展】小琪认为针对该实验还有许多有价值的问题值得探究，请你帮他提出一点：__________________________。10．化学小组为探究铁、铜、锌、银的金属活动性顺序，设计如下三个实验（其中金属均已打磨，其形状、大小及同种稀盐酸的用量均相同）：（1）实验①的化学方程式为_______________________；一段时间后，观察到实验②的铜片表面有银白色固体附着，这说明铜比银的活泼性_________（选填“强”或“弱”）。（2）甲同学认为通过实验①和③可比较锌和铁的金属活动性，他依据的实验现象是___________________________。（3）乙同学认为上述实验方案不足以得出四种金属的活动性顺序，并在上述实验的基础上，补充了一个实验（如图所示），实现了探究目的，则：乙同学的实验：X是金属___________，Y是____________溶液。11．小兴趣小组同学发现实验台上整齐摆放的药品中（见下图），有一试剂瓶的标签破损。【提出问题】这瓶试剂的成分是什么？【讨论】根据受损标签及实验室药品分类摆放的原则，这瓶试剂不可能是_____。A、酸B、碱C、盐【猜想】①可能是NaOH溶液；②可能是Na2CO3溶液；③可能是___________（任写一种）。【设计并实验】（1）小明用洁净干燥的玻璃棒蘸取该溶液滴到湿润的pH试纸上，测得pH=10，他判断这是一种碱性溶液．对他的操作方法、测量结果及结论的评价，正确的是_______________________；A、方法正确，结果正确，且结论正确B、方法不正确，结果偏小，但结论正确C、方法不正确，结果偏大，结论不正确D、方法正确，结果正确，但结论不正确（2）小明认为它是NaOH溶液，小俊认为它是Na2CO3溶液．要进一步确定它的成分，小俊认为只需选择上图已有的试剂就能把它鉴别出来，他们又进行了实验。操作步骤实验现象结论及化学方程式取样于试管中__________________________________猜想②正确；相关的化学反应方程式___________________________