浙江省中考科学总复习 第45讲 实验设计与方案评价专题课件.ppt

第五部分专题突破 第45讲实验设计与方案评价专题 一 实验设计1 化学实验方案设计的思路 1 根据某一主题 发现问题 提出猜想 确定假设 2 根据假设设计实验方案 3 通过实验收集证据或实验现象 4 作出假设是否成立的结论 5 对结论进行反思与评价 2 化学实验设计时遵循的原则 1 科学性 实验原理准确 实验流程合理 2 安全性 保护人身 保护环境 保护仪器 3 简便性 做到步骤少 时间短 效果好等 4 环保性 药品用量少 对环境没有或较少污染 5 经济性 药品成本低 易得经济 3 实验设计的步骤 1 明确目的 原理首先必须认真审题 明确实验的目的要求 弄清题目有哪些新的信息 综合已学过的知识 通过类比 迁移 分析 从而明确实验原理 2 选择仪器 药品根据实验的目的和原理 以及反应物和生成物的性质 反应条件 如反应物和生成物的状态 能否腐蚀仪器和橡胶 反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等 从而选择合理的化学仪器和药品 3 设计装置 步骤根据上述实验目的和原理 以及所选用的仪器和药品 设计出合理的实验装置和实验操作步骤 学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力 实验步骤应完整而又简明 4 记录现象 数据 根据观察 全面而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 图表 推理等处理 得出正确的结论 注意 在进行实验方案设计时要特别注意水的处理 1 水作为杂质要除去 要先除去其他杂质 后干燥 2 水作为产物的检验 先检验水 再检验其他产物 3 水的定量测量 前后都要排除外来水的干扰 二 实验评价1 评价内容实验的评价包括实验原理的评价 方案的评价 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 2 评价方法 1 化学反应原理是否正确 是否与实验目的相符 2 实验装置是否科学 优化 安全 3 操作方法是否可行 简捷 4 绿色化学的理念是否符合 对环境是否会造成污染 5 推理过程是否严密 探究物质成分的实验设计 1 2010 达州 已知碳酸易分解 草酸与碳酸有相似的化学性质 在受热的条件下草酸也会分解 仅生成三种氧化物 我校研究性学习小组对此展开探究 提出问题 生成的三种氧化物是什么 查阅资料 无水硫酸铜是一种白色粉末 遇水变成蓝色硫酸铜晶体 化学方程式为 cuso4 白色粉末 5h2o cuso4 5h2o 蓝色晶体 提出猜想 生成的氧化物中有h2o co2和co 实验探究 张亮将生成的气体 依次通过如图所示装置 验证猜想 1 观察到a中 白色粉末变为蓝色 证明生成物中有水 2 b中澄清石灰水变浑浊 证明 生成了co2 3 d中红色粉末是 fe2o3 填化学式 实验现象 红色粉末变黑 e中澄清石灰水变浑浊 交流讨论 陈军认为 张亮不需要e装置也能够推断出生成物中有一氧化碳 你是否支持陈军的观点 支持 填 支持 或 不支持 请说出你的理由 因为在这三种气体中 仅有一氧化碳有还原性 能将氧化铁还原为铁 陈军还认为 从环保的角度来看 此装置有一个缺陷 请你指出该缺陷 没有进行尾气处理 处理的方法是 点燃尾气或收集尾气或尾气再利用 解析 水与白色cuso4粉末会发生化学反应生成蓝色晶体 若看到a中白色粉末变蓝色 则证明产物中有水生成 可利用co的还原性来确定co的存在 这样d中的红色粉末为fe2o3 与co反应后变黑色且e中澄清石灰水变浑浊 因为这三种气体中只有co能将红色的氧化铁变黑色 故陈军的观点也是正确的 但此装置中未反应的co随尾气排入了大气造成污染 可将尾气回收利用 2 某课外小组的同学们收集了含一氧化碳和二氧化碳的废气 为了确认这种废气的组成 他们在实验室按如下装置进行了实验 解析 1 为了确定废气的组成 我们利用澄清的石灰水来检验二氧化碳气体 然后再利用氢氧化钠溶液来吸收二氧化碳 然后再利用一氧化碳的还原性来还原氧化铁 用澄清石灰水来检验生成的气体是二氧化碳 2 一氧化碳具有还原性 所以能使红色固体逐渐变为黑色 3 a装置用来检验原气体中含有二氧化碳 而d装置用来检验一氧化碳反应的产物二氧化碳 4 我们利用洗气瓶来除去二氧化碳并收集一氧化碳气体时 应长管进气 同时需要收集co 所以两个管都应该通到底部 1 已知浓硫酸与焦炭在加热的条件下能发生反应 生成三种氧化物 某校研究性学习小组对此进行以下一系列的探究活动 提出猜想 浓硫酸与焦炭在加热条件下反应 生成h2o so2和co2 查阅资料 经查阅资料得知 co2 so2均可使澄清石灰水变浑浊 so2可使品红溶液的红色褪去 而co2不能 so2可与酸性的kmno4溶液反应使其褪色 而co2不能 无水cuso4为白色粉末 遇水可生成蓝色胆矾 实验探究 用以下a d四个装置组装成一套完整的实验装置 然后进行实验 验证猜想 1 本实验的发生装置应选用如下图所示三种装置中的 装置 填序号 3 实验过程中 同学们观察到装置d中的无水cuso4变为蓝色 由此得出产物中有 h2o 水 的结论 同时还观察到以下实验现象 装置c中品红溶液 和酸性高锰酸钾溶液都褪色 品红溶液 不褪色 装置b中澄清石灰水变浑浊 装置c中品红溶液 褪色 说明产物中有 so2 二氧化硫 酸性kmno4溶液的作用是 除去so2 品红溶液 不褪色 说明 so2已除尽 装置b中发生反应的化学方程式是 co2 ca oh 2 caco3 h2o 4 能确认反应产物中有co2的实验现象是 装置c中品红溶液 不褪色 装置b中澄清石灰水变浑浊 实验结论 本实验提出的猜想 成立 填 成立 或 不成立 浓硫酸与木炭反应的化学方程式是 c 2h2so4 浓 2so2 co2 2h2o 交流讨论 实验结束后 同学们针对本实验进行讨论 其中张辉同学提出了 反应产物中可能还有一氧化碳 这样的一个观点 你是否支持张辉同学的观点 支持 填 支持 或 不支持 请你说出两点理由 根据质量守恒定律 反应前后元素种类不变 碳的氧化物有co和co2 仪器组合装置的实验设计 3 化学是一门以实验为基础的学科 化学所取得的丰硕成果 与实验的重要作用是分不开的 结合下图所示的实验装置回答问题 1 写出图中带标号仪器的名称 酒精灯 长颈漏斗 2 若实验室对你开放 请从上图中选择合适的装置 制取一种你熟悉的气体 你想制取的气体是 o2 选择的发生装置是 a 填序号 下同 选择的收集装置是 c或d 选择此收集装置的理由是 氧气的密度比空气的大 或氧气不溶于水 3 装置b虽然操作简便 但无法控制反应速率 请从上图中选取 h 填序号 取代b中的单孔塞 以达到控制反应速率的目的 解析 2 气体的发生装置是由反应物的状态和反应条件决定的 若反应物为固体 且需加热 应选a装置 若反应物为固体和液体 而且反应不需加热 应选装置b 气体的收集装置是由气体的密度及在水中的溶解性决定的 若气体不易溶于水 可用排水法收集 若气体的密度比空气的大 且不与空气的成分发生反应 可用向上排空气法收集 若气体密度比空气的小 且不与空气的成分反应 可用向下排空气法收集 3 若用图中的h装置代替b中的单孔塞 可通过控制滴加液体的量来控制反应速率 2 评价与改进 小聪认为上述实验方案有缺陷 通过讨论 增加了乙图中的3个装置 固定装置未画出 对方案作了改进并进行实验 将混合气体先通过乙图中连接的装置后 再通入甲图装置 实验中部分现象如下 a装置质量增加 b装置中溶液不变浑浊 甲图装置中实验现象与 1 相同 请你写出改进方案的装置连接顺序 装置不重复使用 混合气体 c a b 甲图装置 填装置编号 3 交流与讨论 通过对改进实验的现象分析 同学们得出了正确的结论 对不同实验方案的评价 4 2013 河南 为了探究溶质在水中溶解速率的影响因素 某学习小组设计了如下实验 下列说法中正确的是 a a 对比实验 和 可探究水的温度对溶质在水中溶解速率的影响b 对比实验 和 可探究水的温度对溶质在水中溶解速率的影响c 对比实验 和 可探究固体溶质的形态对溶质在水中溶解速率的影响d 对比实验 和 可探究固体溶质的形态对溶质在水中溶解速率的影响 解析 实验 和 中都是将0 5g块状的硫酸铜放入100ml水中 变量是温度 一个是冷水 一个是热水 所以符合对照实验 探究了水的温度对溶质在水中溶解速率的影响 故a正确 对比实验 和 有两个变量 实验 是块状硫酸铜 实验 是粉末状硫酸铜 实验 是100ml热水 实验 是50ml热水 所以不符合对照实验的设计方法 并且温度都是相同的热水 故b错 由于实验 是块状硫酸铜 实验 是粉末状硫酸铜 实验 是100ml热水 实验 是50ml热水 有两个变量 所以不符合对照实验的设计方法 无法探究固体溶质的形态对溶质在水中溶解速率的影响 故c错 实验 和 有三个变量 硫酸铜的形态不同 水的体积不同 水的温度不同 所以不符合对照实验的设计方法 无法探究固体溶质的形态对溶质在水中溶解速率的影响 故d错 5 2013 青岛 某同学家中有一袋化肥 可能混入了其他化肥 且化肥包装袋上字迹模糊 该同学进行了如下探究 请你参与探究并填空 提出问题 该化肥中含有什么物质 收集信息 经询问得知 该化肥可能为铵态氮肥 提出猜想 该化肥所含的阴离子可能是cl co32 so42 中的一种或几种 实验 记录与分析 实验结论 若该化肥中只含有一种阳离子 则其中一定含有的物质是 写化学式 nh4 2so4 nh4cl 实验反思 若步骤 2 中用氯化钡溶液代替硝酸钡溶液 否 填 是 或 否 可行 请简要说明原因 因为若用氯化钡溶液代替硝酸钡溶液 会对判断该化肥是否所含cl 造成干扰 解析 实验 记录与分析 1 根据铵根离子能够和熟石灰中的氢氧根离子反应产生刺激性气味的氨气 2 根据硫酸根离子的鉴别方法和碳酸根离子的特点分析 加硝酸钡溶液 再滴加少量稀硝酸 沉淀不溶解 3 根据氯离子的鉴别方法分析 实验结论 根据实验得出的阳离子和阴离子的结论写出反应的方程式 实验反思 根据检验物质时引入的离子不能对后面的离子检验产生干扰分析 3 2013 衢州 实验室有一瓶标签残缺的溶液 它可能是硫酸钠 碳酸钠和氯化钠溶液中一种 龙龙 开开两位同学分别设计了下表方案进行鉴别 根据上表回答问题 1 龙龙同学滴加的试剂可能是 bacl2或ba no3 2或ba oh 2 溶液 写出一种即可 2 龙龙同学认为开开同学方案存在缺陷 理由是 加入的稀硫酸中的硫酸根离子对实验产生干扰 4 2014 绍兴 实验小组同学向盛有2ml稀硫酸的试管中加入2ml氢氧化钠溶液 未观察到明显现象 提出问题 两者是否发生了化学反应 实验探究 将盛有上述实验混合液的试管标为 如图甲 小华 测得实验所用稀硫酸的ph 7 试管 中溶液ph 7 于是得出结论 两者发生了反应 小敏 取两支试管 编号为 和 分别加入稀硫酸和试管 中溶液各2ml 逐滴滴加na2co3溶液至过量 实验过程与现象如图乙 由此他得出了与小华一样的实验结论 反思评价 小军认为小敏在实验设计中存在不够严密的地方 请帮他指出 应取用试管 中的全部溶液与2 ml稀硫酸做对比实验 交流讨论 试管 中的溶液中有哪些溶质 同学们分析了两位同学的实验过程 一致认为没有h2so4 其理由是 试管 溶液ph大于7 h2so4已经反应完或试管 中滴入na2co3无气泡 在此基础上 同学们提出了二种推理 推理1 含有na2so4 na2co3和naoh推理2 含有na2so4 na2co3正确的是推理 1 填 1 或 2 1 2013 丽水 为区别稀盐酸和稀硫酸 小强同学设计如图所示的实验方案 在每组的两支试管中分别盛放稀盐酸和稀硫酸 向同组的两支试管各滴加同种试剂 其中能达到实验目的的是 d 2 2013 杭州 为了探究硝酸钾溶液能否导电 实验步骤如下 1 将硝酸钾晶体溶解在盛有自来水的烧杯中 2 连接如图电路 3 闭合开关 观察小灯泡能否发光 针对该实验目的 下列评价或改进正确的是 c a 实验步骤正确 完整b 应补做硝酸钾晶体能否导电的实验c 应将自来水改为蒸馏水d 应分别补做硝酸钾晶体 蒸馏水能否导电的实验 3 2013 绍兴 用如图所示装置 图中夹持仪器已略去 测定某牙膏样品中碳酸钙的质量分数 实验中 通过测定丙装置质量的改变值 就能达到目的 样品中其他成分遇盐酸不产生气体 下列措施能提高测定准确度的是 d a 省去装置甲和丁b 将丙中的naoh溶液换成ca oh 2溶液c 装置乙不再产生气泡时 立即停止抽气d 滴加稀盐酸之前 先抽气一段时间 除去装置内原有的co2 5 2013 嘉兴 氢气还原氧化铜生成红色固体 这些红色固体是什么物质 某科学兴趣小组查阅资料得知 反应温度不同 氢气还原氧化铜的产物可能是cu或cu2o cu和cu2o均为不溶于水的红色固体 但氧化亚铜能与稀硫酸反应 化学方程式为 cu2o h2so4 cuso4 cu h2o 为探究反应后的红色固体中含有什么物质 他们提出了以下假设 假设一 红色固体只有cu假设二 红色固体只有cu2o假设三 红色固体中有cu和cu2o请回答有关问题 1 取少量红色固体 加入足量的稀硫酸 若无明显现象 则假设 一 成立 若看到溶液变成蓝色 且仍有红色固体 则能否支持假设三 不能 填 能 或 不能 2 现将3g红色固体加入足量的稀硫酸中 反应后的溶液过滤 称得烘干后的滤渣质量为1 4g 则原红色固体中含有什么物质 cu和cu2o 6 2013 绍兴 某兴趣小组用nacl溶液 naoh溶液和稀h2so4三种试剂 将含有cu2 ba2 ag 和no3 的混合液中的三种阳离子逐一除去 步骤如下 所加试剂均过量 步骤一 混合物中加入试剂a 过滤得到沉淀1和滤液1 步骤二 滤液1中加入试剂b 过滤得到沉淀2和滤液2 步骤三 滤液2中加入试剂c 过滤得到沉淀3和滤液3 1 同学们确认试剂a是nacl溶液 写出步骤一中反应的化学方程式 nacl agno3 nano3 agcl 2 三种沉淀中 能溶于稀盐酸的是 氢氧化铜 或cu oh 2 填物质名称或化学式 3 滤液3中 除nano3外还含有的盐是 nacl na2so4 7 2013 杭州 碘是人体必需的微量元素 海带因富含碘元素而成为补碘的常用食物之一 小李想设计实验验证海带中