（山东专版）2019年中考化学复习 专题十六 实验方案的设计与评价（讲解部分）素材（pdf）

４６　　　５年中考３年模拟专题十六　实验方案的设计与评价１５１知识结构实验方案的设计与评价实验方案设计的总体思路是：ａ．明确实验①　目的　，弄清实验原理；ｂ．根据要求正确选择仪器和药品；ｃ．设计实验②　装置　和操作步骤；ｄ．分析得出结论实验方案评价的原则是：ａ．理论上是否科学合理，具有严密性；ｂ．操作是否简单易行，是否安全；ｃ．从经济角度评价，是否节约③　药品　，降低④　成本　，提高产品质量；ｄ．从环境角度考虑，是否会给环境造成⑤　污染　ìîíïïïï考点清单考点一　实验方案的设计　　１．实验方案设计的基本要求（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）可行性：设计的实验方案要切实可行，所用药品、仪器、装置安全可靠。（３）安全性：要尽量避免带有危险性的操作，尽量避免与有毒物质接触。若无法避免接触有毒物质，则应采取防范措施，以防造成环境污染和人身伤害。（４）简约性：实验方案设计要求操作简便、装置简单、实验现象明显。２．解题思路和方法（１）明确目的和原理———明确实验的目的、原理。（２）选择仪器和药品———选择合理的化学仪器和药品。（３）设计装置和步骤———设计出合理的实验装置和实验操作步骤。（４）记录现象和数据———全面、及时而又准确地记录实验过程中的现象和数据。（５）分析得出结论———根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、推理等，得出正确的结论。　　例１　（２０１８安徽，１４，７分）“蓝瓶子”实验是一个有趣的化学振荡实验：盛有氢氧化钠、亚甲蓝（Ｃ１６Ｈ１８Ｎ３ＳＣｌ）、葡萄糖混合液的试管，经振荡、静置后溶液颜色会出现反复变化（如图１）。某兴趣小组开展如下探究，回答下列问题。　　图１　　　　　　　　　　　　　　　图２（１）混合液中属于人类基本营养物质的有水和　　　　　。（２）小明对振荡后溶液变蓝的原因进行如下猜想：①溶液中溶入ＣＯ２；②溶液中溶入Ｏ２；③溶液中溶入　　　　（填化学式）。（３）小红利用图２装置，从Ａ端吹入呼出的气体，混合液由无色变蓝色，由此　　　　（填“能”或“不能”）得出猜想①正确，原因是　。（４）为探究猜想②，利用图２装置设计实验方案：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。解析　（１）混合液中的水和葡萄糖属于人类基本营养物质。（２）空气中含有Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２等气体，振荡后溶液变蓝可能是因为溶液中溶有Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ２等。（３）由于人呼出的气体中含有二氧化碳、氧气、氮气等，所以吹入人呼出的气体后混合液由无色变蓝色，不能得出猜想①正确。（４）为探究猜想②是否正确，可以向混合液中通入氧气，通过混合液是否变蓝进行判断；从Ａ端通入氧气，若溶液变蓝，则猜想②正确；若溶液不变蓝，则猜想②不正确。答案　（７分）（１）葡萄糖（１分）（２）Ｎ２（１分）（其他合理答案均给分）（３）不能（１分）　人体呼出的气体中也含有氮气和氧气等（２分）（４）从Ａ端通入氧气，若溶液变蓝，则猜想②正确；若溶液不变蓝，则猜想②不正确（２分）　　例２　（２０１５浙江杭州，３２，１０分）在实验室，小金分别用甲盐的晶体配制了溶质质量分数为５％的Ａ溶液和３０％的Ｂ溶液，但忘了贴标签，请你运用两种不同的科学原理，分别设计两个简单实验来判别这两瓶溶液。请写出简要的实验方案和明确的判别依据。有下列仪器、物品供选择：量筒、天平、小烧杯、酒精灯、三脚架、石棉网、漏斗、玻璃棒、滤纸、温度计、新鲜萝卜、甲盐的晶体。（实验室的室温为３０℃，３０℃甲盐的溶解度为５０ｇ）方案１：　判别依据：　方案２：　判别依据：　􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十六　实验方案的设计与评价４７　　　解析　依据不同浓度的同种物质的溶液，取同体积时，其溶液质量不同；取同质量时，所含溶质质量不同等设计实验。答案　方案１：量取同样质量的Ａ、Ｂ两种溶液，分别加入两个同样质量的小烧杯中，都加热到水蒸发完全，再分别称量烧杯。判别依据：质量大的烧杯中的原溶液为Ｂ溶液，另一烧杯中原溶液为Ａ溶液。方案２：量取同样体积的Ａ、Ｂ两种溶液，分别加入两个同样质量的小烧杯中，分别在天平上称量。判别依据：质量大的烧杯中的溶液为Ｂ溶液，另一烧杯中溶液为Ａ溶液。方案３：量取同样体积的Ａ、Ｂ两种溶液，分别加入两个小烧杯中，再放入质量相同、取自同一新鲜萝卜的萝卜条各一块，经过一段时间后，同时取出萝卜条，用吸水纸吸干表面水分后，分别称量。判别依据：质量小的萝卜条所对应的烧杯中的原溶液为Ｂ溶液，另一烧杯中原溶液为Ａ溶液。方案４：称取１００克的Ａ、Ｂ两种溶液，分别加入两个小烧杯中，分别放入５０克甲盐的晶体，充分搅拌，过滤后分别称量滤出物。判别依据：滤出物质量大的烧杯中的原溶液为Ｂ溶液，另一烧杯中原溶液为Ａ溶液。考点二　实验方案的评价　　１．对方案可行性评价的原则化学实验设计的原理、操作顺序和方法，必须与化学知识的科学性和实验操作的合理性相一致，即要科学合理。２．对方案优劣评价的原则①设计简洁：设计简洁就是要尽可能采用简单的仪器或实验装置，在常规条件下进行；用较少的实验步骤和试剂，在较短的时间内完成实验，充分体现实验设计的简约性原则。②效果明显：效果明显就是按照实验设计进行操作，产生的现象直观，易于观察、记录。③安全可靠：安全是指实验设计要尽量避免选用有毒药品和具有一定危险性的实验操作，如果必须选用，应在设计方案中给出明确提示和预防措施，以避免造成环境污染或实验事故；可靠是指设计方案要确保成功。３．最佳方案的评价标准方案：科学合理。原料：来源广泛、价格低廉、种类和用量少。实验：装置简单、条件不高、步骤简短、操作简便、现象明显。产物：容易提纯，具有安全性和环保性。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋易混易错实验方案的设计不合理实验目的错误设计错因分析正确设计鉴别稀盐酸和稀硫酸滴加ＡｇＮＯ３溶液，有白色沉淀生成的是稀盐酸ＡｇＮＯ３与ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４反应均会生成白色沉淀滴加Ｂａ（ＮＯ３）２或ＢａＣｌ２溶液，产生白色沉淀的是稀硫酸验证碳酸钠溶液中含有ＮａＯＨ向溶液中滴加酚酞，酚酞变红Ｎａ２ＣＯ３和ＮａＯＨ均能使酚酞变红先滴加适量氯化钙（或氯化钡）溶液，充分反应后，向上层清液中滴加酚酞，酚酞变红验证ＣＯ２中是否含有水蒸气和氯化氢气体先通入硝酸银溶液中，再通过无水硫酸铜通过硝酸银溶液后的气体中一定含有水蒸气，会干扰原水蒸气的检验先通过无水硫酸铜，再通入硝酸银溶液中　　例　（２０１７陕西Ａ，１４，２分）下列图示实验能达到目的的是（　　）解析　Ａ项中温度相同，溶质种类和质量相同，溶剂质量相同，但溶剂种类不同，可探究溶剂种类对物质溶解性的影响，故Ａ正确；木炭燃烧会生成二氧化碳气体，导致最终装置内压强变化不大，故Ｂ错误；氯化铵和硝酸铵都含有铵根离子，加入氢氧化钠都会产生刺激性气味，无法鉴别二者，故Ｃ错误；探究二氧化锰的催化作用，应保证过氧化氢溶液的浓度相同，故Ｄ错误。答案　Ａ􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋１５３方法　关于实验方案的设计与评价题目的解答方法　　解答此类题首先应具备扎实的实验操作基本知识，懂得操作的一般步骤和原理，熟悉相关物质的性质、制备原理和变化规律。同时读懂题，明确实验目的，充分利用题中所给信息（如装置、药品、题干中描述的目的等），分析题意作出相关的猜想（假设），提出问题，设计实验的程序，再分析现象得出相关的结论和启示。解答实验题还应具备整体、全局意识，即审题时要先统观全局，逐字逐句地把整个题审读一遍再细致地读懂每步要求，这样才能在答题时做到不丢分。例　（２０１５山东泰安，２６，１０分）实验设计是化学实验的重要环节。请根据下列实验要求回答相关问题：【活动与探究一】用对比实验方法探究二氧化碳的性质。实验一实验二　　（１）实验一中振荡３个矿泉水塑料瓶，观察到塑料瓶变瘪的程度为Ａ＞Ｂ＞Ｃ，其中变浑浊的瓶内发生反应的化学方程式为􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋４８　　　５年中考３年模拟　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；对比Ａ瓶与　　　　（填“Ｂ”或“Ｃ”）瓶的实验现象，可证明ＣＯ２能与ＮａＯＨ发生反应。（２）实验二观察到Ｃ装置中发生的现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；结论是　　　　　　　　　　　　　　　　（用化学方程式表示）。【活动与探究二】用变量控制方法探究影响物质溶解性的因素。实验三实验四　　（３）实验三目的是探究　　　　　对硝酸钾溶解性的影响；实验四是探究溶剂种类对物质溶解性的影响，该实验中需要控制的变量是温度和　　　　　　　。【活动与探究三】定量测定空气中氧气的含量。实验五　　（４）实验五中，反应的原理为　　　　　　　　　　　　（用化学方程式表示）；装置一比装置二更合理，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　；根据下表提供的实验数据，完成下表：硬质玻璃管的容积反应前注射器中气体体积反应后注射器中气体体积实验测得空气中氧气的体积分数３０ｍＬ２０ｍＬ１２ｍＬ　　　　　定量实验操作中易产生误差，如果反应前气球中存在气体（其量小于注射器内的空气），而实验后冷却至室温，将气球内的气体全部挤出读数，导致实验测得结果　　　（填“偏小”“偏大”或“无影响”）。解析　（１）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，是因为二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水；二氧化碳与氢氧化钠溶液或水反应看不到明显现象。Ａ瓶比Ｃ瓶瘪得厉害，说明Ａ瓶变瘪，不仅仅是水的缘故，还因为二氧化碳能与氢氧化钠发生反应。（２）由于二氧化碳不具有酸性，因此二氧化碳不会使实验二Ｃ装置中干燥的蓝色石蕊试纸变红；而二氧化碳易与水反应生成碳酸，碳酸能使石蕊变红，因此Ｃ装置中湿润的蓝色石蕊试纸将变红。（３）实验三低温时未溶解的硝酸钾，加热后溶解了，说明是探究温度对硝酸钾溶解性的影响；实验四中探究溶剂的种类对物质溶解性的影响，依据控制变量法的要求，需改变溶剂的种类，但应控制温度、溶剂的量等保持不变。（４）实验五中，利用铜在加热的条件下与空气中的氧气反应而将密闭容器内的氧气消耗，根据容器内气体减少的量来确定空气中氧气的量；对比装置一和装置二的气球位置可知装置一的气球与注射器分别位于硬质玻璃管的两端，在抽拉注射器时，装置一更易让空气流通，使空气中的氧气与铜粉充分反应；实验前空气的体积为３０ｍＬ＋２０ｍＬ＝５０ｍＬ，实验后剩余气体的体积为３０ｍＬ＋１２ｍＬ＝４２ｍＬ，氧气的体积为５０ｍＬ－４２ｍＬ＝８ｍＬ，氧气的体积分数为８ｍＬ５０ｍＬ×１００％＝１６％；气球内有气体，会使剩余气体比实际的多，计算出的氧气的体积偏小。答案　（１）Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２􀪅􀪅ＣａＣＯ３↓＋Ｈ２Ｏ　Ｃ（２）湿润的蓝色石蕊试纸变成红色，干燥的蓝色石蕊试纸不变色　ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ􀪅􀪅Ｈ２ＣＯ３（３）温度　水和酒精的量（或溶剂的量）（４）２Ｃｕ＋Ｏ２△􀪅􀪅２ＣｕＯ　能让空气更易流通，全部通过铜粉，使氧气与铜粉充分反应　１６％　偏小􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋