20192020年中考化学一轮复习第18课时实验方案的设计与评价

第18课时实验方案的设计与评价考点知识聚焦1.概念理解根据提出的问题或猜想与假设的问题,进行实验设计,从而对所提问题的正确性进行验证。2.基本要求(1)科学性:实验原理、方法和操作过程必须科学、严谨、合理。(2)可行性:设计的实验方案要切实可行,所用药品、装置安全可靠。(3)安全性:避免带有危险性的操作,如使用可燃性气体,实验前要;进行有毒气体的实验时,应在通风橱中进行,并注意对尾气的处理等,以防造成环境污染和人身伤害。考点一实验方案的设计验纯考点知识聚焦3.一般思路(1)明确目的原理,弄清题目要求。(2)选择合适的仪器药品。(3)设计装置步骤:仪器的组装顺序一般为气体的制取、除杂、干燥、主体装置、实验产物的验证与尾气的处理。(4)记录现象和数据,要全面、及时、准确。(5)分析得出实验结论。4.常用方法(1)对比实验设计。(2)控制变量法实验设计:控制变量法需设置对照组和实验组,两组只有一个条件不相同。控制变量法在实验数据的表格上的反映为某两次实验只有一个条件不相同,若两次实验结果不同,则与该条件有关,否则无关。考点知识聚焦考点二实验方案的评价1.概念理解指用批判的思想对题中所设计的实验方案、实验步骤、实验装置等进行否定或指出不合理的地方,使其达到最优化。2.评价角度(1)化学原理是否正确、可行。(2)实验操作步骤是否简单、科学,现象是否明显。(3)是否符合经济原则。(4)推理过程是否严密。(5)是否节能环保等。(6)结论是否正确或是否与实验目的一致。例1[2018·吉林]下列实验设计能够实现其对应实验目的的是()探究一实验方案的设计课堂考点探究图18-1D例2[2018·安徽]对比实验是实验探究的重要方法。下列对比实验设计能实现相应实验目的的是()课堂考点探究选项实验目的实验设计A探究温度对分子运动快慢的影响B探究水对铁钉锈蚀的影响课堂考点探究选项实验目的实验设计C探究空气是燃烧的必要条件D探究CO2与水发生反应课堂考点探究[答案]A[解析]本题考查实验方案的设计与评价。A中水的温度不同,其余操作均相同,故可探究温度对分子运动快慢的影响,A正确;B中没有控制水为唯一变量,且两支试管内的铁钉都不会生锈,无法探究水对铁钉锈蚀的影响,B错误;C中所用可燃物分别为红磷和白磷,所处环境分别为无氧气和有氧气(空气),存在两个变量,不符合控制变量的要求,不能探究空气是燃烧的必要条件,C错误;D中CO2与水反应生成碳酸,无色酚酞在酸性溶液中显无色,故无法用酚酞探究CO2与水是否发生反应,D错误。课堂考点探究例3[2018·宜昌]控制变量,设计对比实验是实验探究的重要方法。实验一:区分硬水和软水。本实验条件除了要控制所取硬、软水的体积相同外,还必须要控制相同课堂考点探究实验二:探究人体吸入的空气与呼出的气体有什么不同。将燃着的小木条分别插入空气样品和呼出气体的样品中,对比观察到的现象,可以得出的结论是课堂考点探究实验三:探究决定氯化铁溶液颜色的粒子。氯化铁溶液呈黄色。为了探究溶液中的哪种粒子使溶液呈黄色,小艳同学分析溶液中存在的粒子,选择了一种试剂作对比,确定了决定氯化铁溶液颜色的粒子,用作对比的试剂可以是溶液课堂考点探究[答案]实验一:肥皂水的量(体积或滴数)实验二:空气中氧气的含量比呼出气体中氧气的含量多(合理即可)实验三:氯化钠(或硫酸铁,合理即可)[解析]实验一:区分硬水和软水时,除了要控制所取硬、软水的体积相同外,还必须要控制肥皂水的量相同。实验二:实验过程中,插入空气中的木条无明显变化,插入呼出气体中的木条熄灭,说明空气中氧气的含量比呼出气体中氧气的含量多。实验三:探究决定氯化铁溶液颜色的粒子时,用作对比的试剂可以是氯化钠溶液,氯化钠溶液是无色溶液,说明氯离子不能使溶液呈现黄色,说明氯化铁溶液中能使溶液呈现黄色的是铁离子。课堂考点探究探究二实验方案的评价例4[2018·云南节选]图18-2是初中化学中常见的实验。相关说法错误的是(填序号)。A.甲实验的目的是测定空气中氧气的含量B.乙实验,水中的白磷没有燃烧,是因为温度没有达到着火点C.丙实验加水后,立即旋紧瓶盖,振荡,看到的现象是软塑料瓶向内凹陷D.丁实验,酒精灯上放金属网罩是为了提高温度图18-2课堂考点探究[答案]B[解析]红磷本身是固体,能在空气中燃烧,且生成物五氧化二磷是固体,可以用来测定空气中氧气含量;水中的白磷没有燃烧,是因为没有氧气;丙实验加水后,立即旋紧瓶盖,振荡,二氧化碳易溶于水,瓶内气压变小,软塑料瓶向内凹陷;酒精灯上放金属网罩是为了提高温度。课堂考点探究例5氨水和盐酸是常见的化学试剂,可将氨(NH3)、氯化氢气体分别溶于水制得。(1)工业上利用氮气和氢气反应制氨,反应的化学方程式为(不要求注明条件)。(2)小华为探究氨溶于水是否发生化学反应,设计并完成如下实验(填写表中空白):实验操作实验现象及结论将浸有酚酞溶液的滤纸干燥后,放入盛有干燥氨的集气瓶中无明显现象N2+3H22NH将浸有酚酞溶液的湿滤纸放入盛有干燥氨的集气瓶中滤纸变红,说明氨遇水呈碱性课堂考点探究(3)小明将滴有酚酞的稀氨水加热,观察到溶液颜色变浅,原因可能是。(4)小芳将滴有石蕊的稀盐酸加热,溶液颜色无明显变化。为进一步研究,取稀盐酸分成2份:①未经加热;②加热煮沸一段时间后冷却,分别中和等量的氢氧化钠,消耗二者的质量:①②,则稀盐酸经加热煮沸后浓度(填“增大”“减小”或“不变”)。(5)为除去氯化钠溶液中的碳酸钠,小林设计了如下方案:图18-3氨水不稳定,受热易分解生成氨和水,导致溶液碱性减弱,颜色变浅增大课堂考点探究你认为上述方案(填“合理”或“不合理”),请分析:(如合理,说明原因;如不合理,说明原因并设计改进方案)。根据上述实验,加热煮沸无法除去溶液A中混有的过量HCl,则上述方案不合理;改进方案:向含碳酸钠的氯化钠溶液中边逐滴加盐酸,边测定溶液的pH,至溶液呈中性即可不合理课堂考点探究例6请根据图18-4所示实验图回答问题。图18-4(1)仪器a的名称是。(2)上述三个实验中,水对实验仪器起到安全保护作用的是(填序号)。(3)A实验中发生反应的化学方程式是。课堂考点探究(4)对于B实验,小李同学进行了改进与创新,实验过程如图18-5所示。图18-5图18-5改进实验与B实验相比,明显的优点是(写一条即可)。实验方案的评价主要是对所设计的实验方案、实验装置、操作步骤等,从某个角度否定、排除不合理或不可行或可行不最优等方面进行评价,从而选择更好的创新方法。【方法点拨】课堂考点探究[答案](1)集气瓶(2)C(3)2H2O22H2O+O2↑(4)装置简单或操作简便或实验结果更准确(误差小)或封闭体系更环保或实验成功率高等(写一条即可)[解析](1)图中所示a仪器是集气瓶。(2)A实验中,水的作用是用排水法收集气体;B实验中,水的作用是用水的体积来验证氧气的体积;C实验中,水的作用是防止高温溅落物炸裂瓶底。(3)A实验中发生的是过氧化氢分解反应。(4)改进实验与B实验相比,明显的优点是装置简单或操作简便或实验结果更准确(误差小)或封闭体系更环保或实验成功率高等。课堂考点探究例7[2017·长沙]为了将混有硫酸钾、氯化钙、碳酸氢铵(不稳定,受热易分解生成氨、二氧化碳和水)的氯化钾提纯,并制得纯净的氯化钾溶液,某同学设计的实验流程如下:请根据以上流程图中的信息,回答下列问题。(1)步骤①中除去碳酸氢铵的方法是。(2)步骤④中加过量碳酸钾溶液的目的是。(3)此设计方案是否严谨?并说明理由:。图18-6课堂考点探究[解析](1)由题干信息可知,碳酸氢铵受热易分解成氨、二氧化碳和水,所以步骤①中加热即可除去碳酸氢铵。(2)步骤③后,溶液中还含有氯化钙和过量的氯化钡,加入过量碳酸钾溶液的目的是除去氯化钙和过量的氯化钡,因为氯化钙和碳酸钾反应生成碳酸钙沉淀和氯化钾,氯化钡和碳酸钾反应生成碳酸钡沉淀和氯化钾。(3)该设计方案存在缺陷,因为步骤④中加入了过量碳酸钾溶液,滤液中还含有过量的碳酸钾,得到的氯化钾溶液不纯净。[答案](1)加热(2)除去溶液中的氯化钙和步骤③中加入的过量的氯化钡(3)不严谨;步骤④加入了过量的K2CO3溶液,最终溶液中含有杂质碳酸钾课堂考点探究例8[2018·江西]甜叶菊苷具有高甜度低热能的特点,是一种新型甜味剂,我国是全球最主要的生产国。实验小组欲探究甜叶菊苷的元素组成,进行如下实验:图18-7提出问题甜叶菊苷由什么元素组成?进行实验小晴取适量的甜叶菊苷按图18-7进行操作,并分别将干冷的烧杯和蘸有澄清石灰水的烧杯倒置于火焰上方。讨论交流其他同学认为小晴的实验设计不严谨,原因是。经改进实验后,检验到甜叶菊苷在氧气中充分燃烧的产物只有二氧化碳和水,由此确定甜叶菊苷中一定含有碳、氢元素。继续探究为了进一步确定其元素组成,利用图18-8进行实验。(已知:C装置中的氧化铜能确保甜叶菊苷中的碳元素完全转化为二氧化碳)课堂考点探究图18-8(1)实验前要通一会儿氮气,目的是。(2)A装置中发生反应的化学方程式为。数据记录4.02g甜叶菊苷在C装置中充分燃烧后,D装置质量增加2.7g,E装置质量增加8.36g。(产物被完全吸收)分析与结论数据分析:4.02g甜叶菊苷中氧元素的质量为g,由此可以确定甜叶菊苷是由碳、氢、氧元素组成。反思评价若没有F装置,对氧元素质量测定结果的影响是(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。课堂考点探究[答案]讨论交流二氧化碳和水可能来自酒精的燃烧继续探究(1)排出装置内的空气(2)2H2O22H2O+O2↑分析与结论1.44反思评价偏小课堂考点探究[解析]讨论交流甜叶菊苷燃烧生成水和二氧化碳,而酒精燃烧也生成水和二氧化碳,故小晴的实验设计不合理。继续探究(1)实验中要测定生成二氧化碳的质量,故实验前要先通入氮气将装置中的空气排出,防止空气中的二氧化碳也被E装置吸收。(2)过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气,化学方程式为2H2O22H2O+O2↑。分析与结论D装置增加的质量是生成水的质量,水中氢元素的质量=甜叶菊苷中氢元素的质量,氢元素的质量为2.7g×218×100%=0.3g;E装置增加的质量是生成二氧化碳的质量,二氧化碳中碳元素的质量=甜叶菊苷中碳元素的质量,碳元素的质量为8.36g×1244×100%=2.28g;4.02g甜叶菊苷中氧元素的质量为4.02g-0.3g-2.28g=1.44g。反思评价F装置用于吸收空气中的二氧化碳,防止空气中的二氧化碳进入E装置中被氢氧化钠溶液吸收;若没有F装置,则会造成测定的二氧化碳的质量增大,则甜叶菊苷中碳元素的质量偏大,氧元素的质量偏小。