（全国版）2019年中考化学复习 专题十五 实验方案的设计与评价（讲解部分）素材（pdf）

５６　　　５年中考３年模拟专题十五　实验方案的设计与评价１６４知识结构实验方案的设计与评价实验方案的设计实验设计总体思路：ａ．明确实验目的，弄清实验原理；ｂ．根据要求正确选择仪器和药品；ｃ．设计实验装置和操作步骤；ｄ．分析得出结论实验仪器连接顺序：一般遵循自下而上，自左而右的原则{实验方案的评价评价实验方案的原则：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，是否节约药品，降低成本，提高产品质量；ｄ．从环境角度考虑，是否会给环境造成污染{ìîíïïïï考点清单考点一　实验方案的设计　　实验设计题的难度较大、综合性较强，解答这类题时，一般需要学生很好地掌握实验操作的基本知识，掌握操作的原理和实验的一般步骤，具备较好的元素化合物知识，熟悉常见物质的一些性质及其制备原理、变化规律等，要全面了解实验方案设计考查的内容、基本要求和思路方法。１．考查内容化学实验设计物质的制备实验设计物质的性质实验设计物质的检验实验设计测定物质的组成实验设计物质的分离或提纯实验设计测定混合物的成分实验设计ìîíïïïïïïï２．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。（３）安全性：实验操作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单、装置简单、实验现象明显。３．解题思路和方法（１）明确目的和原理———明确实验的目的，弄清题给信息。（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———根据实验观察到的现象和记录的数据，通过分析、推理等，得出正确的结论。考点二　实验方案的评价　　实验方案的评价包括实验原理的评价、实验装置的评价、实验操作的评价、实验现象的描述与结论分析的评价等。进行评价时一般从以下四个方面入手：（１）方案在理论上是否科学、合理，是否具有严密性；（２）在满足安全性的前提下，操作上是否简单易行；（３）从经济角度评价，是否节约试剂、降低成本和提高产品质量；（４）从环境角度考虑，是否会给环境造成污染。评价实验方案是一个复杂、深刻的思维活动，要通过分析、综合、比较和论证才能评选出最佳方案。例　（２０１７新疆，１０，２分）下列依据实验目的所设计的实验过程，不合理∙∙∙的是（　　）选项实验目的实验设计Ａ鉴别碳粉和氧化铜粉末取样后，分别在空气中灼烧Ｂ鉴别硝酸钾溶液和碳酸钾溶液取样滴加酚酞试液，观察溶液颜色变化Ｃ除去氯化钠固体中混有的泥沙溶解、过滤、蒸发Ｄ除去一氧化碳中少量二氧化碳气体将气体通过灼热的氧化铜粉末　　解析　碳粉在空气中灼烧会生成二氧化碳气体，氧化铜在空气中灼烧无现象，可以鉴别，故Ａ合理；硝酸钾溶液显中性，不能使酚酞试液变色，碳酸钾溶液显碱性，能使酚酞试液变红，可以鉴别，故Ｂ合理；氯化钠易溶于水，泥沙难溶于水，可以采取加水溶解、过滤、蒸发的方法除去氯化钠固体中混有的泥沙，故Ｃ合理；ＣＯ能与灼热的氧化铜反应，ＣＯ２不能，故Ｄ不合理。答案　Ｄ􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋专题十五　实验方案的设计与评价５７　　　易错易混一、不能顾大局识整体，实验设计无序在进行实验设计或仪器连接时，应注意以下几点：（１）实验设计的原则是：原理正确、简单易行（包括装置、条件、操作等）、现象明显、药品经济、安全节能、绿色环保。（２）实验装置的组装设计总体要求：符合实验要求、操作方便、避免干扰、防止污染等。（３）连接仪器的一般顺序：气体发生装置→除杂质装置→干燥装置→主体实验装置→产物的鉴定装置→尾气处理装置。（４）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；验证时先验证水蒸气后验证其他气体。如果原气体不能直接验证，则需转化成其他气体再验证（如ＣＯ→ＣＯ２，Ｈ２→Ｈ２Ｏ）。例　化学兴趣小组用以下装置探究炼铁的原理。（１）加热Ｆｅ２Ｏ３之前要先通一会儿ＣＯ，目的是　　　　　　　　　　　。（２）方框中连接的是Ｃ和Ｄ，导管接口的连接顺序为ａ→（　　）→（　　）→（　　），如果导管连接错误，后果是　　　　　　　　　　　　　　　　。（３）玻璃管中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　，用这种方法“炼”得的铁与工业上炼出的生铁在组成上的最大区别是　。解析　（１）实验前，应先通气（ＣＯ），再点灯，目的是排尽装置中的空气，防止加热时ＣＯ与玻璃管内空气混合而发生爆炸。（２）用装置Ｃ收集未反应的ＣＯ并除去生成的ＣＯ２时，导管要“短进长出”，ＣＯ气体（含ＣＯ２）从ｄ口进入Ｃ，ＣＯ２被ＮａＯＨ溶液吸收掉，多余的ＣＯ将ＮａＯＨ溶液压入装置Ｄ中。若接口ｂ、ｄ接反，会导致ＣＯ从ｄ口逸出，污染空气。（３）据工业与实验室炼铁原理分析可知用这种方法“炼”得的铁不含碳。答案　（１）排尽装置中的空气（２）ｄ　ｂ　ｅ　ＣＯ进入空气，污染环境（３）Ｆｅ２Ｏ３＋３ＣＯ高温􀪅􀪅２Ｆｅ＋３ＣＯ２　用这种方法“炼”得的铁不含碳错因透视　易错点是导管接口的连接顺序。“多用瓶”在此实验中扮演了收集ＣＯ并除去ＣＯ２的双重角色，用排水法收集气体时，不论气体的密度比空气大还是小，气体均“短进长出”，故该题方框中导管的接口连接顺序为ａ→ｄ→ｂ→ｅ。把握炼铁的原理，透析“多用瓶”在实验中的作用，是减少本题失分的前提。二、不能全面分析方案，给出最优评价实验方案的评价主要包括对方案可行性的评价和对方案优劣的评价。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、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。􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋５８　　　５年中考３年模拟１６６方法　有关实验方案设计与评价的解题方法　　解答此类题首先应具备扎实的实验操作基本知识，熟悉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），分析题意做出相关的猜想（假设），提出问题，设计实验的步骤，再分析现象得出相关的结论和启示。解答实验题还应具备全局意识，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　李兴同学将ＢａＣｌ２溶液与Ｈ２ＳＯ４溶液混合，得到一种浊液，该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。李兴又将浊液过滤，并探究滤液的成分。【提出猜想】猜想１：滤液里的溶质只有ＨＣｌ；猜想２：滤液里的溶质有ＨＣｌ和Ｈ２ＳＯ４；猜想３：滤液里的溶质有ＨＣｌ和　　　　。　　【设计验证实验】操作Ⅰ：滤液加入锌粒→验证猜想２操作Ⅱ：滤液加入Ｎａ２ＳＯ４溶液→验证猜想３其中操作　　　　不能达到实验目的，应该将药品更换成　　　　（填序号）。Ａ．ＡｇＮＯ３溶液Ｂ．ＢａＣｌ２溶液Ｃ．ＮａＨＣＯ３固体Ｄ．金属铝解析　氯化钡与硫酸反应的化学方程式为Ｈ２ＳＯ４＋ＢａＣｌ２􀪅􀪅ＢａＳＯ４↓＋２ＨＣｌ。由于反应后生成盐酸，因此滤液中的溶质肯定有ＨＣｌ；再根据反应物是否恰好完全反应可知滤液中的溶质有三种可能性，即恰好完全反应时只有ＨＣｌ，若硫酸过量则是ＨＣｌ和Ｈ２ＳＯ４，若氯化钡过量则是ＢａＣｌ２和ＨＣｌ。验证猜想２应通过向滤液中加入氯化钡或硝酸钡证明硫酸是否存在来进行，操作Ⅰ通过向滤液中加入锌粒的方法不可行，因为无论硫酸是否存在锌粒均能发生置换反应生成氢气。答案　ＢａＣｌ２＋Ｈ２ＳＯ４􀪅􀪅ＢａＳＯ４↓＋２ＨＣｌ　ＢａＣｌ２　Ⅰ　Ｂ􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋􀪋