2018届中考化学专题复习 第20课时 实验方案的设计与评价课件 新人教版

主题五科学探究第20课时实验方案的设计与评价考点1实验方案的设计1．实验方案的设计原则(1)科学性：实验原理、实验方法和操作过程必须科学、严谨、合理。(2)安全性：实验操作要尽量防止带有危险性的操作，尽量避免与有毒物质接触。(3)可行性：设计的实验方案要切实可行。(4)简约性：实验操作简便，实验现象明显。2．设计实验的几种方法(1)对比实验设计：对比实验是实验设计中的一种基本方法。目的是通过实验现象的对比，有利于推理论证结论。(2)控制变量法实验设计：某一问题，常受多个变量因素的制约，为了研究其中某一个因素对问题产生的影响，采用控制变量法，对变量因素逐个进行实验。综合各个变量因素对问题的影响作出综合性判断。3．设计实验时的注意点(1)连接仪器的一般顺序：气体发生装置——除杂装置——干燥装置——主体实验装置——产物的鉴定装置——尾气处理装置。(2)要验证混合气体中某组分存在时，应注意三个先后：先净化后验证；净化时先除杂后干燥；验证时先验水蒸气后验其他气体。如果原气体不能直接验证，则需转化为其他气体验证(如CO→CO2，H2→H2O)。考点2实验方案的评价1．评价要求(1)实验方案理论上科学合理具有严密性。(2)在实验安全的前提下，操作简单。(3)从经济的角度考虑，节约试剂，节约能源，无仪器损坏，成本低。(4)从环境角度考虑，对环境无污染。2．评价细节(1)实验方案在理论上是否科学合理，设计脉络是否严密，无漏洞。(2)可行性：①原理是否正确，可行；②实验步骤是否简单科学易行；③实验现象是否明显，实验结果是否与实验目的一致。(3)实验成本：①是否从节约角度使用仪器和药品、药品的利用率是否较高；②实验中是否有节能措施。(4)实验绿色化：①是否使用安全易得，对人体无伤害的试剂；②实验过程中是否对环境造成污染等。类型1实验方案的设计例1下列根据实验目的所设计的实验方案正确的是()选项实验目的实验方案A除去CO2中的CO点燃B测定某地雨水是否为酸雨加无色酚酞，观察颜色变化C鉴别NH4Cl和(NH4)2SO4加入熟石灰研磨，闻气味D探究燃烧的条件之一是需要可燃物用棉花分别蘸酒精和水，放在酒精灯火焰上加热片刻，观察现象D[方法点拨]要根据实验目的来设计实验方案，实验方案设计的依据是物质的性质，除去杂质进行提纯要求除去杂质的同时不能引入新的杂质，鉴别物质必须要有明显的实验现象，验证性实验必须有可靠的实验手段及实验现象和数据。[解析]D方案中探究的是燃烧需要可燃物，因此变量就是可燃物，所以是正确的；A中除去二氧化碳中的一氧化碳气体应该通过热的氧化铜，B中测定是否是酸雨，应该采用精密pH试纸或用pH计测量，pH小于5.6才是酸雨；C中鉴别两种氮肥应该加入氯化钡溶液进行鉴别。例2控制变量，设计对比实验是实验探究的重要方法。实验编号一、探究人体呼出气体中二氧化碳含量比空气中的高二、探究影响品红扩散快慢的因素三、铁钉锈蚀条件的探究实验设计实验分析本实验条件除了要控制两个盛装气体样品的集气瓶大小规格相同外，还要控制__________________________________________相同发现两杯水都变红，且整杯热水变红时间比冷水要短。由此说明：①分子在不断运动；②影响分子运动快慢的因素有________一周后，左边试管中铁钉生锈，右边试管中铁钉无明显变化。上述实验________(填“能”或“不能”)得出铁钉生锈的条件澄清石灰水体积(或澄清石灰水滴数)温度不能[解析]在探究人体呼出气体中二氧化碳含量比空气中的高时，实验条件除了要控制两个盛装气体样品的集气瓶大小规格相同外，还要控制饱和澄清石灰水的量相同；实验二说明了温度越高分子运动速率越快，可见温度也是影响分子运动快慢的因素；实验三只能证明铁的锈蚀与氧气有关，无法证明与水有关。[方法点拨]化学实验方案设计的基本思路是：明确实验目的→确定反应原理→选择仪器药品→设计实验装置及操作步骤→记录现象和数据→分析得出结论。例3氨水和盐酸是常见的化学试剂，可将氨气(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气，反应的化学方程式为__________________________(不要求注明条件)。(2)小华为探究氨气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，放入盛有干燥氨气的集气瓶中无明显现象________________________________________________________________________________________________________________________________________________N2＋3H2===2NH3将浸有酚酞溶液的湿滤纸放入盛有干燥氨气的集气瓶中滤纸变红，说明氨气遇水呈碱性类型2实验方案的评价(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”)。氨水不稳定受热易分解生成氨气和水，导致溶液碱性减弱，颜色变浅增大(5)为除去氯化钠溶液中的碳酸钠，小林设计了如下方案：图20－1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)。不合理根据上述实验，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(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____________________________________。例4请根据图20－2所示实验图回答问题。图20－2集气瓶C2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑(4)对于B实验，小李同学进行了改进与创新，实验过程如图20－3所示：图20－3图20－3改进实验与B实验相比，明显的优点是____________________________________________________________________________________(写一条即可)。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)[方法点拨]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。[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实验中发生的反应是过氧化氢分解。(4)如图20－5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。例5甲同学为了区别氢氧化钠和氢氧化钙溶液，设计了如图20－4所示的四组实验方案。(1)其中能达到实验目的的是____________(填序号)。(2)在C组实验中的化学方程式为________________________________。CDCa(OH)2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaOH(3)实验结束后，甲同学将A、C组四支试管中的溶液倒入同一容器中，看到溶液变浑浊，该现象说明有________(填化学式)物质生成，滴入酚酞后溶液呈红色。(4)滴入酚酞后溶液呈红色，说明溶液呈碱性。使溶液呈碱性的物质是什么呢？甲同学进一步推测：溶液中呈碱性的物质可能是碳酸钠、氢氧化钙和________三种物质中的一种，或是三种物质两两混合组成的混合物。CaCO3氢氧化钠(5)为了验证推测，甲同学查阅资料，获悉氯化钡溶液呈中性，并设计如下实验加以验证。请根据要求完成下列空白。实验内容预测现象结论取少量容器中的上层溶液于试管中，加入过量的氯化钡溶液，静置①若有白色沉淀，溶液呈无色物质是碳酸钠②若无沉淀生成，溶液呈红色物质是氢氧化钙③若有白色沉淀，溶液呈红色物质是碳酸钠和氢氧化钠的混合物(6)乙同学认为甲同学第②步验证的结论不严密，原因是_____________________________________________________________________________________________。氢氧化钠溶液也显碱性，还可能是氢氧化钠或氢氧化钠和氢氧化钙的混合物1．甲、乙、丙三位同学组成的化学学习小组在实验中，用到了三个分别盛有KCl溶液、KOH溶液、K2SO4溶液的滴瓶。乙同学发现甲同学将三个滴瓶中的三支滴管混用，认为甲同学的实验操作不规范，滴瓶中的试剂会因此受到污染而无法再次使用。学习小组就盛有KCl溶液的滴瓶是否被另外两种试剂污染进行了如下探究。[提出问题]该滴瓶中溶质的成分是什么？[提出猜想]通过分析，提出如下猜想。猜想Ⅰ：溶质的成分只有KCl；猜想Ⅱ：溶质的成分为KCl和KOH；猜想Ⅲ：溶质的成分为______________；猜想Ⅳ：溶质的成分为KCl、KOH和K2SO4。KCl和K2SO4[实验探究]为证明猜想，乙同学设计了如下实验方案，请你一起完成下列实验报告。实验操作实验现象结论或解释(1)取该滴瓶内溶液少许于试管中，向试管中加入适量BaCl2溶液产生白色沉淀该反应的化学方程式为(2)将上述反应后的混合液过滤，取滤液于另一支试管中，向该试管中加入证明猜想Ⅳ成立[实验反思]丙同学认为该实验方案并未证明猜想Ⅱ、Ⅲ是否成立，应补充相应实验予以证明，你是否赞同？________(填“是”或“否”)。BaCl2＋K2SO4===BaSO4↓＋2KCl溶液变红酚酞溶液否2．某同学将一块光亮的纯铜片放在酒精灯火焰上灼烧，发现铜片表面全部变黑。请你参与以下探究。[提出问题]铜片表面黑色物质的成分是什么？[查阅资料]①酒精在不完全燃烧时会产生炭黑；②炭黑不溶于稀酸，也不与稀酸反应；③氧化铜可与稀酸反应而溶解。[猜想与假设]黑色物质可能是a：氧化铜；b：________；c：氧化铜和炭黑。[设计与实验]取变黑的铜片，放入盛有足量________(填化学式)溶液的试管中，观察现象。炭黑HCl(或H2SO4)[现象与结论]若铜片表面的黑色物质全部溶解，溶液由无色变成蓝色，则猜想a正确，发生反应的化学方程式为________________________；如果现象是________________________________________________，则猜想c正确。[反思与拓展]铜片放在酒精灯火焰上灼烧，生成的黑色物质中可能有炭黑。请你设计一个加热铜片的实验，使铜片表面的黑色物质全部是氧化铜，你的实验设计是______________________________。CuO＋2HCl===CuCl2＋H2O铜片表面的黑色物质部分溶解，溶液由无色变为蓝色将铜片放在敞口试管内，然后加热(合理即可)