中考化学二轮复习专题考点集训3.5 实验方案的设计和评价（原卷版）VIP

专题3.5实验方案的设计和评价考纲解读通过实验活动，探讨研究并解决科学研究、生产、生活、环境保护中面临的一些问题是化学学科永恒的主题。在学习中，要求同学们能根据实际情况提出问题、设计实验研究问题、解决问题，在实践活动中巩固知识、提高认识、增强能力。考查学生的理论联系实际的能力和知识迁移能力，要能够遵循实验原理的基础上选择最合理的方法来达到目的。中考题揭秘1．（2013广东深圳）下列分析正确的是（）选项操作现象结论A铁钉浸入硫酸铜溶液中铁钉变红铁没有铜活泼B氢气通入灼热的氧化铜粉末中红色粉末变黑氢气具有还原性C向汗液中滴入硝酸银溶液、稀硝酸产生白色沉淀汗液中含有氯离子D纯碱与盐酸混合有气泡产生纯碱与盐酸发生中和反应2．（2013湖北宜昌）下列“课外实验”得出的结论错误的是（）选项ABCD课外实验实验结论说明蜡烛含有炭黑说明有些花的色素可做酸碱指示剂说明小苏打和酸反应生成二氧化碳说明组成蛋壳的物质里含有碳酸根3．（2013湖北宜昌）二氧化硫是造成酸雨的主要物质之一．小丽为探究二氧化硫与水反应生成酸，设计了如下实验方案．实验设计：她先用紫色石蕊溶液将白色滤纸浸润，干燥后做成紫色小花，然后按下列图示进行实验．观察到实验（Ⅰ）和（Ⅲ）中的小花变红，（Ⅱ）中的小花不变色．评价反思：小虎对小丽的方案提出了质疑，他认为上述实验还不足以证明“二氧化硫与水反应生成了酸”．两位同学仔细讨论后认为还需要补充如下一个实验，才能得出二氧化硫与水反应生成酸．实验操作实验现象拓展应用：二氧化硫也是实验是一种污染气体，常用碱液吸收．写出实验室用氢氧化钠吸收二氧化硫的化学方程式．要点归纳

1、科学探究的一般步骤：

（1）发现并提出问题：能从日常现象或化学学习中，经过启发或独立地发现一些有探究价值的问题。能比较清楚地表述所发现的问题。

（2）猜想与假设：对问题可能的答案作出猜想或假设。具有依据已有的知识和经验对猜想或假设作初步论证的意识。

（3）制定计划：提出活动方案，制定科学探究活动计划。根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案。具有控制实验条件的意识。

（4）进行实验：能顺利地完成实验操作，在实验操作中注意观察和思考相结合。

（5）收集证据：具有较强的实证意识。运用多种方式对物质及其变化进行观察。记录观察和测量的结果，并运用图表等形式加以表述。运用调查、资料查阅等方式收集解决问题所需的证据。

（6）解释与结论：对事实与证据进行简单的加工与整理，初步判断事实证据与假设之间的关系。依据一定的标准对物质及其变化进行简单的分类。对所获得的事实与证据进行归纳，得出正确的结论。通过比较、分类、归纳、概括等方法认识知识之间的联系，形成合理的认知结构。

（7）反思与评价：有对探究结果的可靠性进行评价的意识。对探究学习活动进行反思，发现长处以及不足，并提出改进的具体建议。体验探究活动的乐趣和学习成功的喜悦。

（8）表达与交流：比较明确地表述探究过程和结果。敢于发表自己的观点，善于倾听别人的意见。2、实验方案的设计

实验设计考查的发展方向是以化学实验为基础，联系科学研究、生产、生活、环境保护的实际去发现并提出问题、设计实验去探讨和解决实际问题并得出科学的发现和结论，它包括物质的制备、物质的鉴别、物质的分离、物质的组成分析、气体的净化与转化等的实验方案的设计。设计实验方案的试题大多思考性、综合性较强，解答时必须联系自己掌握的基础知识和技能，在进行适当的类比、迁移、重组后从已知条件出发，找到解决问题的突破口，设计出合理的实验步骤。（一）实验方案的设计原则：

（1）科学性：指实验原理、实验操作程序和方法要正确；

（2）可行性：切实可行，所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足；

（3）安全性：实验设计时，应尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作；

（4）简约性：要尽可能简单易行，应选用简单的实验装置、用较少的实验步骤和实验用品，并能短时间内完成实验；

（5）创造性：有创新意识。

（二）实验方案的内容：

（1）一个比较完整的化学实验设计方案，一般包括以下几个内容：

①实验目的；②实验原理；③实验用品（包括仪器和药品等）及规格；④实验装置、实验步骤；操作方法及注意事项；⑤实验现象及结论。

（2）对于给出实验目的，要求设计实验方案的题一般可以按以下思维程序进行：

①根据实验目的，确定实验原理（或假设）；

②根据实验原理（或假设），选择需要的仪器和药品（或实验装置图）；

③写出实验操作步骤及注意事项；④记录实验现象，分析实验结果，得出正确结论。

（3）实验设计要科学合理，安全可靠，操作简便、现象明显、结论可信、绿色环保。

（三）实验方案设计的分类：

（1）气体的制取、净化&性质的综合设计：发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气处理装置

气体实验装置的连接顺序设计

A、原则：

①制取干燥纯净的气体应遵循“先除杂，后干燥”的原则。

②尾气处理：有毒气体常采用溶液（或固体）吸收或将之点燃，无毒气体直接排空。

③接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序，但对于吸收装置应“长进短出”；干燥管应“大进小出”。

④制气实验：装置选择与连接气密性检查装固体药品加液体药品开始实验（按程序）拆卸仪器其它处理等（制气体的实验，在实验前均应进行气密性检查，气体在点燃之前一般应进行纯度的检验）。

⑤加热操作：加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯。其目的是：一是防止爆炸（如氢气还原氧化铜、CO还原Fe2O3等）；二是保证产品纯度。熄灭酒精灯时，一般是“先撤后灭”的原则。

B、还应该考虑以下因素:

①熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；

②进行易爆、易燃实验时要防止爆炸（如氢气还原氧化铜应该下通氢气，气体点燃前应该先验纯等）；

③防氧化（如H2还原CuO后要“先灭灯，再停氢”，白磷的切割要在水中进行等）；

④防吸水（如实验取用制取易吸水、潮解的物质必须采取有效措施）。

（2）物质性质的探究：

质，而后据此分别设计出合理的实验方案，去探究该物质可能具有的性质。程序：物质→实验事实→科学抽象→结论。

性质验证性实验方案：对物质具备的性质去求证，关键在于设计出简捷的实验方案，操作简单，现象明显，且安全可行。程序：物质→性质推测→实验事实→科学抽象→结论。

（3）物质的检验、鉴别&提纯（4）混合物中某成分的验证

知识点3、实验方案的评价

实验方案的评价包括实验原理及方案的评价、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。进行评价时一般从这几个方面入手：理论上是否正确、操作上是否简便、会不会造成环境的污染、所需药品或原料的来源是否丰富、实验方案是否安全等等。实验评价的考查范围包括对课本中重要的化学实验方案的评价，对为解决科学研究、生产、生活、环境保护中所出现的实际问题所设计出的实验方案的评价。实验方案的评价原则：

（1）可行性：原理是否正确、可行；操作是否安全、合理；步骤是否简单、方便；效果是否明显等。

（2）绿色化：原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否较快；原料利用率、产物产率是否较高；合成过程是否有环境污染。

（3）安全性：防倒吸；防爆炸；防氧化；防吸水；防挥发等。

实验方案设计和评价的思路：

（1）根据实验目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品；

（2）根据实验特点，设计实验装置；

（3）根据实验要求，设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中要注意的事项；

通过对比和归纳，选出最佳方案；

实验结束后写出完整的实验报告。

举一反三1．（2013广东佛山）以下气体制备的发生装置说法正确的是（）A．装置a可作实验室制备CO2B．装置b烧杯中加水后，干燥管内外液面一致，则气密性良好C．装置c可用实验室制备氧气D．装置d可用作实验室制备氧气、氢气2．（2013辽宁鞍山）下列实验方法错误的是（） A． 用水鉴别硝酸铵固体和氢氧化钠固体 B． 用紫色石蕊溶液鉴别二氧化碳和一氧化碳 C． 用稀盐酸除去铁粉中混有的少量铜粉 D． 用浓硫酸除去氧气中混有的少量水蒸气3．（2013四川达州）同学们在学习Ca（OH）2的化学性质时，对Ca（OH）2溶液和Na2CO3溶液反应后溶液中溶质的成分进行探究．请你一同探究并回答下列问题：提出问题：滤液中的溶质是什么物质？查阅资料：①Ca（NO3）2溶液呈中性．②Ca（NO3）2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaNO3猜想假设：甲同学认为：只含有NaOH；乙同学认为：只含有NaOHCa（OH）2；丙同学认为：含有NaOHCa（OH）2Na2CO3；你认为可能含有．分析讨论：丁同学认为同学的猜想肯定是不合理的，理由是．实验设计：请你设计一个简单的实验来验证你的猜想是正确的．实验步骤实验现象实验结论取滤液于试管中猜想正确甲同学也针对自己的猜想进行了如下实验．实验步骤实验现象实验结论取滤液于试管中滴加少量的稀盐酸无明显现象猜想正确你认为甲同学的实验结论是否正确（填正确或不正确），理由是．反思拓展：在分析化学反应后所得物质的成分时，除了考虑生成物外，还需要考虑．方法介绍

实验方案的设计与评价注意事项（1）不要答非所问：一般而言，最终的结论与开始的猜想与假设有一致性，至少也是有关系的。同时，探究过程方案的设计，也是与探究目的紧密相关的。

（2）注意猜想或假设的合理性：虽然猜想和假设有很多可能，但是我们的猜想与假设，不能脱离题目给出的条件，否则就是无源之水。

（3）正确选择实验用品：首先要弄清实验原理；设计实验方案，要紧扣假设，正确选择仪器和药品，正确选择装置。

（4）答题的发散性：探究性的问题往往在假设的提出、方案的设计等方面，答案并非唯一。所以，我们往往从最熟悉、最符合题意入手，从而有效防止错误的发生。专题集训1．（2013浙江杭州）某兴趣小组的同学，利用含有铁锈的铁粉制取四氧化三铁，在实验过程中还需要用到的仪器和药品合理的是（） A． b（稀硝酸、锌粒）、c、d B． a（稀硫酸、锌粒）、c（高锰酸钾）、d、e C． a（双氧水、二氧化锰）、d D． c（氯酸钾、二氧化锰）、d（一氧化碳）2．（2013山东烟台）下列家庭小实验不成功的是（） A． 用柠檬酸、白糖和小苏打等自制汽水 B． 用酒精浸泡捣烂的某些植物的花瓣制酸碱指示剂 C． 用洗净的碎鸡蛋壳和食盐水制取二氧化碳 D． 用空塑料瓶、小卵石、石英砂、活性炭、蓬松棉、纱布等制作简单净水器3．（2013山东济宁）分离、除杂、提纯和检验是化学实验的重要环节，下面实验设计能够达到目的是（）实验内容实验设计A除去氢气中少量的水蒸气、HCl先通过浓硫酸，再通过氢氧化钠溶液B提纯久置变质的氢氧化钠溶液先加入足量氯化钙溶液，充分反应后，过滤C验证某溶液为稀盐酸先测溶液的pH＜7，再加入锌粒D分离二氧化碳和一氧化碳混合物先用氢氧化钠溶液吸收掉二氧化碳分离出一氧化碳，再向该氢氧化钠溶液加足量稀盐酸“释放”出二氧化碳4．（2013福建莆田）下列所用试剂或方法不能达到目的是（） A． 区分硝酸铵和氢氧化钠固体﹣﹣水 B． 比较黄铜片和铜片的硬度﹣﹣互相刻画 C． 判断久置的氢氧化钠溶液是否变质﹣﹣观察颜色 D． 除去粗盐中难溶性杂质﹣﹣加水充分溶解，过滤，蒸发结晶5．（2013福建漳州）小李设计的以下实验方案中，可行的是（） A． 用二氧化锰鉴别过氧化氢和蒸馏水 B． 用稀盐酸检验某黄金饰品中是否含有铜 C． 用闻气味的方法区别一氧化碳和二氧化碳气体 D． 用适量的氯化钡溶液除去硝酸钠溶液中的硫酸钠杂质6．（2013甘肃张掖）丽丽同学设计了以下四个实验，其中不合理的是（）选项ABCD实验要求区分羊毛绒和棉线区分食盐水和稀盐酸区分硝酸铵粉末和氧化钙粉末区分聚乙烯和聚氯乙烯7．（2013广东）科学贵在创新，以下是对部分化学实验的改进，其中不能达到目的是（）8．（2013广西南宁）下列实验设计，不能达到实验目的是（）选项实验目的实验设计A鉴别涤纶面料与羊毛面料取样后，分别灼烧，闻气味B检验废水中是否含有SO42﹣取样后，滴加BaCl2溶液C鉴别碳粉和氧化铜粉末取样后，分别加入稀硫酸，加热D鉴别硬水和软水取样后，分别加入肥皂水，振荡9．（2013四川自贡）下列实验操作不能达到预期目标的是（） A． 在甲烷火焰上方罩一个干而冷的烧杯，通过产生水的现象证明甲烷中含有氢元素 B． 将足量的铜丝放在充满空气的密闭容器中加热，以除去其中的O2 C． 电解水时加入氢氧化钠可增强导电性 D． 将50g溶质质量分数为10%的盐酸加热蒸发25g水，得到质量分数为20%的盐酸10．（2013山东烟台）下列做法能达到实验目的是（） A． 用带火星的木条伸入集气瓶内，检验氧气是否收集满 B． 用水除去氧化钙中混有的碳酸钙杂质 C． 用灼烧的方法鉴别真黄金和假黄金（铜锌合金） D． 用烧杯罩住燃着的蜡烛，证明二氧化碳的密度比空气大11．（2013山东莱芜）下列实验操作能达到实验目的是（）选项实验目的实验操作A除去CO2中的CO点燃B区分铁粉与二氧化锰粉末观察颜色C区分羊毛与合成纤维点燃，闻气味D除去FeSO4溶液中的CuSO4加入足量锌粒，过滤12．（2013山东济宁）分离、除杂、提纯和检验是化学实验的重要环节，下面实验设计能够达到目的是（）实验内容实验设计A除去氢气中少量的水蒸气、HCl先通过浓硫酸，再通过氢氧化钠溶液B提纯久置变质的氢氧化钠溶液先加入足量氯化钙溶液，充分反应后，过滤C验证某溶液为稀盐酸先测溶液的pH＜7，再加入锌粒D分离二氧化碳和一氧化碳混合物先用氢氧化钠溶液吸收掉二氧化碳分离出一氧化碳，再向该氢氧化钠溶液加足量稀盐酸“释放”出二氧化碳13．（2013山东济南）下列实验方法中，不能达到实验目的是（） A． 用过滤的方法除去黄河水中的泥沙 B． 用水鉴别硫酸铜固体和氢氧化钠固体 C． 用BaCl2溶液中除去NaCl溶液中的Na2CO3杂质 D． 用燃着的木条鉴别二氧化碳和氮气14．（2013江西南昌）某实验小组开展了如图有关碱的化学性质探究活动：（1）实验1的目的是；（2）实验2中发生反应的化学方程式是；（3）实验3中观察到溶液由红色变为无色后，小萍想知道反应后溶液中除NaCl外，是否还含有其他溶质（不考虑酚酞），于是她向反应后的溶液中加入一种试剂，从而得出了结论．小萍加入的试剂可能是；（4）通过上述实验探究活动，可以总结出碱的化学性质是：①碱能与酸发生中和反应；②