中考化学专题：实验的设计与评价

初高中化学衔接——实验的设计与评价︱考点整合︱考点一实验方案的设计实验设计是指为达到一定的实验目的，利用现有的实验条件，为实验制定出合理的流程或方案。实验设计，作为一类题型，常常是在限定实验仪器和药品的条件下，要求完成一个或几个实验片段，或在已完成了部分实验的基础上，补足未尽步骤。解答实验设计题时，必须遵循“四性”：科学性、可行性、规律性、创新性。即原理正确、操作简便、现象明显、药品经济、结论可信、有创新意识。在解题时，首先要对题目中给出的信息进行处理，弄清是对实验的那一方面进行探究，然后深入分析实验，依据题目中提出的实验假设或自行提出的实验假设，合理运用化学知识，巧妙设计实验方案，通过实验现象的客观事实对实验进行探究性验证。1．化学实验设计的要求（1）原理正确；（2）方法简单；（3）操作方便；（4）现象明显；（5）产率高；（6）误差小；（7）安全防污。[来源:学,科,网]2．化学实验设计程序（1）根据实验的目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品；（2）根据实验的特点，设计实验装置，画出实验装置图；（3）根据实验的要求，设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中应注意的事项；（4）实验结束后应写出完整的实验报告。考点二实验方案的评价对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生的分析问题和解决问题的能力。（1）选择：包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置（几种基本类型）、净化装置（除杂质的试剂和顺序）、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。（2）评价：要围绕题目提供的多种方案，从原理是否科学合理、操作是否简单可行、所用试剂是否经济、实验现象是否明显、是否体现“绿色化学”等方面进行评价。（3）最佳方案的选择：所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得并价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。︱应用示例︱类型之一实验方案的设计例1．在化学兴趣小组活动中，小山把一标有“生石灰干燥剂”的小纸袋带到学校进行实验。干燥剂是否变质？小山设计并进行了如下实验，请你帮他完成实验报告。（1）（2）既然干燥剂中已有Ca(OH)2，小山又猜想还可能有另一种物质生成，原因是_______________________（用化学方程式表示）。请你设计实验证明小山的猜想（简要写出实验步骤、现象及结论）_________________________________________。（3）小西认为步骤○2不严密，理由是________________________________________。（4）愉快的小组活动结束了，除以上猜想及实验，你还想对该干燥剂的万分进行哪些方面的探究___________________________（写出一条即可）。[解析]本题考查做出猜想、设计方案等科学探究能力。（1）步骤①中给出结论：干燥剂中含有CaO,根据CaO与水反应会放出大量的热，则的实验步骤为：取样于小试管中，加水，用手触摸试管外壁，实验现象为：有热感，即可得出结论；步骤②中给出实验步骤及结论，根据CaO与水反应生成Ca(OH)2，Ca(OH)2溶液能使酚酞试液变红，故实验现象为：溶液变红色。（2）猜想要有科学依据，既然干燥剂中已有Ca(OH)2，Ca(OH)2能吸收空气中的CO2生成碳酸钙，化学方程式为：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O；设计方案需根据猜想进行，实验方案包括实验步骤、现象及结论。要验证干燥剂中有碳酸钙，根据碳酸钙能跟盐酸反应放出二氧化碳这一性质设计实验：取样于小试管中，滴加稀盐酸，有气泡产生，证明干燥剂中含有碳酸钙。（3）步骤②不严密的理由是：溶液变红色说明有Ca(OH)2，而Ca(OH)2也可能是未变质的CaO和水反应刚生成的。（4）还想对该干燥剂的成分进行的探究是：干燥剂中是否含有氢氧化钙。[答案]（1）如下表所示。实验步骤实验现象结论○1干燥剂中含有CaO○2取少量用样品制得的溶液于试管中，滴入几滴酚酞试液[来源:Z§xx§k.Com]干燥剂中含有Ca(OH)2干燥剂部分变质[来源:学+科+网Z+X+X+K]实验步骤实验现象结论○1取样于小试管中，加水，有热感（2）CO2+Ca(OH)2=CaCO3+H2O取样于小试管中，滴加稀盐酸，有气泡产生，证明干燥剂中含的碳酸钙（3）Ca(OH)2也可能是未变质的CaO和水反应刚生成的（4）干燥剂中是否含有氢氧化钙变式题：有三瓶无色透明的液体，分别是碳酸钠溶液、氢氧化钠溶液和水。请设计一个实验方案把这三瓶液体区分开来，并将实验操作、预期现象和结论填写在下表中。提示：碳酸钠俗称“纯碱”，其水溶液显碱性。实验操作预期现象和结论1．2．类型之二实验方案的评价例2．下列图(I)是部分常用化学仪器或装置，图(Ⅱ)是部分“微型”化学仪器或装置(用“微型”仪器做实验，其试剂用量和废物排放量是通常用量的l／10或更少，符合绿色化学的理念)。对比图(I)图(Ⅱ)回答以下问题：(1)图(I)中A、B的名称分别是、；若用D装置除去O2中的水蒸气，则D中应装入的液体是，气体应从口通入(填字母)。(2)用图(Ⅱ)中的“微型”仪器做实验，固体只需极少量、液体用量也很少(或只需1～2小滴)，相对用图(I)仪器做实验的优点是(填序号)：①节约药品用量②能完全消除实验污染③方便个人或家庭实验④若需加热也能节约燃料(3)图(I)中的C装置的作用相当于图(II)中的装置(填字母)，它们在实用手触摸试管外壁溶液变红色验操作上的共同优点是通过控制来控制反应速度。(4)图(I)中的C装置和图(II)中的“多用途U型管”(是在U型管中套人一个底部有小孔的具支试管)都可用做“固一液”反应制取气体。若在反应进行中分别将两装置的橡胶管中部夹上铁夹，可能出现的现象是：C装置；[来源:学&科&网]“多用途U型管”。[解析]本题考查对化学实验装置的分析评价。图(I)中A、B的名称分别是胶头滴管和试管；实验中常用的液体干燥剂是浓硫酸，气体应从盛浓硫酸洗气瓶的长导管通入；用图(Ⅱ)中的“微型”仪器做实验，由于固体和液体药品的用量均较少，因而具有能够节约药品、方便个人或家庭实验、即便反应需加热也能节约燃料等优点；图(I)中的C装置通过控制分液漏斗的活塞来控制液体下滴的速度或液体的加入量来控制反应速度，图(II)中的d装置也应用相似的原理；图(II)中的“多用途U型管”和一个底部有小孔的具支试管可以组合成一个可随时控制反应发生和停止的简易“启普发生器”，当在其橡胶管中部夹上铁夹后，反应产生的气体不能导出，使装置内的气压增大，从而将液体药品压至U型管的另一侧，由于固体药品与液体药品脱离接触，反应自行停止。但C装置不具有这样的特点，若在C装置的橡胶管中部夹上铁夹后，反应产生的气体不能导出，使装置内的气压增大，会将橡胶塞冲出。[答案](1)胶头滴管(或滴管)试管浓硫酸a(2)①③④(3)d液体(溶液)加人量(4)橡胶塞冲出(或锥形瓶爆炸)液体和固体分离，反应停止[合理答案均可]变式题：下列实验方案不可行．．．的是（）A.用肥皂水区分硬水和软水B.用水区分硝酸铵固体和蔗糖固体C.用pH试纸区分澄清石灰水和食盐水D.用紫色石蕊试液区分稀盐酸和稀硫酸︱课时作业︱基础在线1．某同学对下列4个实验都设计了两种方案，其中方案1合理、方案2不合理的是（）选项ABCD实验目的除去氢氧化钠中少量的碳酸钠清洗铁制品表面的铁锈鉴别氯化钠溶液和稀盐酸检验一氧化碳中是否混有少量二氧化碳方案1加水溶解加适量稀盐酸加锌粒点燃方案2加稀硫酸用水洗涤加石蕊溶液通入澄清石灰水2．下列实验合理的是（）项目A、比较催化效果B、铁丝在纯氧中燃烧C、检验铵态氮肥D、检查装置气密性实验3．下列实验设计与对应的实验目的表述不一致．．．的是（）4．在实验室里制取氧气，既可采用分解过氧化氢的方法，也可采用分解氯酸钾的方法。上述两种方法的主要共同点有（）①采用MnO2均可改变其反应速率②反应都不需加热③都利用含氧化合物分解来达到目的④两种方法所需仪器相同A．①③B．③④C．①②D．②④5．某学生设计的下列四个实验方案中，理论上正确，操作上可行，经济上合理的是（）A.Cu稀盐酸CuCl2NaOH溶液Cu(OH)2B.H2O通电O2MgMgOC.CaCO3高温CaO2HOCa(OH)2溶液23NaCONaOH溶液D.MgCl2NaOH溶液Mg(OH)2电解Mg6．下列实验方案错误．．的是（）A．从海水中获得少量饮用水，可采用蒸馏的方法B．从氯化钠溶液中获得氯化钠晶体，可采用直接过滤的方法化肥NaOH溶液蓝色石蕊试纸MnO23%H2O2溶液CuO6%H2O2溶液C．除去氯化钠溶液中的少量碳酸钠，可加入适量稀盐酸D．检验某井水是否为硬水，可使用肥皂水7．下列叙述不符合实验事实的是（）A．将CO2气体通入CaCl2溶液中，没有白色沉淀产生B．向滴有酚酞试液的蒸馏水中加入Fe(OH)3，溶液显红色C．在Na2CO3、K2SO4、AgNO3溶液中分别滴加BaCl2溶液，都有白色沉淀生成D．久置于空气中的熟石灰，加入稀盐酸会有气体放出8．以下家庭小实验不能．．成功的是（）A．闻气味鉴别酒和醋B．用含氧化钙的干燥剂制取石灰水C．用食醋鉴别蔗糖和食盐D．用灼烧的方法鉴别蚕丝和化学纤维9．下图是某兴趣小组设计的四个实验装置，其中实验操作设计正确的是（）A．稀释浓硫酸B．探究可燃物燃烧的条件C．称量氯化钠D．验证质量守恒定律10．文文的家庭化学实验室有如下物品：①试管②烧杯③煤气和煤气炉④托盘天平⑤筷子⑥铁钉⑦食盐⑧食醋⑨石灰水⑩牵牛花汁⑾水⑿饮料吸管⒀胶头滴管⒁小勺。只利用这些物品不能完成的实验是（）A．探究人体吸入的空气和呼出的气体中CO2含量的不同B．探究牵牛花汁是否可作指示剂C．探究加速食盐溶于水的有效方法D．探究铁钉锈蚀的条件11．下列做法，能达到预期目的的是（）A.用食盐水清除热水瓶中的水垢B.用盐酸除去KCl溶液中混有的K2CO3C.用NaOH溶液除去CO2中混有的COD.用浓硫酸吸收O2中混有的C0212．利用下列原理制取氧气，具有反应快、操作简便、能耗少、无污染的是（）A．2KClO32KCl+3O2↑B．2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑C．2H2O22H2O+O2↑D．2HgO2Hg+O2↑能力激活△MnO2△MnO2△13．为了除去一氧化碳中混有的少量氧气，某同学设计了下图所示的这套装置（装置气密性良好）。(1)他想用这套装置除去氧气的化学方程式是：；(2)老师认为他的实验设计不科学，请你指出存在的错误（任写一点）：。14．某工厂产生的铜屑中含有少最铁屑．现要回收利用其中的铜，需除去其中的铁屑，张山同学设计了甲、乙两个实验方案：（1）以上两个实验方案中，从回收利用率角度考虑，你愿意选择。（2）两个方案中都有过滤操作，该操作中必须用到的玻璃仪器有（3）写出两个实验方案中有关反应的化学方程式：方案甲方案乙（4）你能否再设计一个不同原理的方案？写出你的方案15.我们在学习碳酸钠和碳酸氢钠的时候，做过如下图装置的实验。向盛有0.5g碳酸钠的试管里加入2mL盐酸，迅速用带导管的胶塞塞紧试管口，并将导管另一端通入盛有澄清石灰水的试管中，观察现象。用碳酸氢钠代替碳酸钠进行上述实验，观察现象。甲乙（1）通过比较试管甲中的两次反应，填写下表：碳酸钠+盐酸碳酸氢钠+盐酸实验现象反应迅速，生成大量气体。反应，生成气体更多。实验结论写出乙中反应的化学方程式：。（2）某同学对碳酸钠和碳酸氢钠与盐酸反应的快慢进一步研究。在老师的指导下，设计了下面的实验探究方案。实验用品：相同型号的U型管2支、橡皮塞2个、5mL一次性注射器2支、气球个。实验装置：如图。实验操作：在U型管中分别加入一定量碳酸钠和碳酸氢钠固体，在两支注射器中分别吸入同溶质质量分数、同体积的足量稀盐酸。将注射器插入橡皮塞中，然后同