实验方案与科学探究-中考化学二轮讲义（原卷版）

专题五实验方案与科学探究

考点一：实验方案

L实验方案设计

（I）基本要求

①科学性：实验原理、实验方法却操作过程必须科学、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：要尽最避免带有危险性的操作，尽最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，以防造成环境污染利人身伤害。

④笥约性：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明确目的和原理一一明确实验的目的、原理。

②选择仪器和药品一一选择合理的化学仪器和药品。

③设计装置和步骤一一设计出合理的实验装置和实验操作步骤。

④记录现象和数据一一全面、及时而又准确地记录实验过程中的现象和数据。

⑤分析得出结论一一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.

2.实验方案评价

（1）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）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。

考点二：科学探究

1.探究题的命题特点

（1）对科学探究方法的考查。

（2）考查分析问题和解决问题的能力。

（3）关注科技动态，追踪社会热点。

2.探究题题型分类及解法

要正确解答探究题，需要搞清筵探究方案设计的思路方法、过程类型及遵循的“四性”原则，即科

学性、安全性、可行性、简约性（步骤少、时间短、效果好等）。不同的探究题型应采用不同的解题方法。

（I）提出问题，作出猜想与假设类

根据题目要求，从不同的角度提出问题，并进行猜想和假设。可用八种方法提出问题并进行猜想：

①从“而立面”中发现问题并提出猜想；②从“逆向思维”中发现问题并提出猜想：③从生活或实验中发

现句题并提出猜想；④从探索因果中发现问题并提出猜想；⑤在异常中发现问题并提出猜想；⑥在类比中

发现问题并提出猜想；⑦在归纳判断中发现问题并提出猜想；⑧在“理所当然”中发现问题并提出猜想。

然后结合猜想，依据已有的知识经验（如：物质的颜色、状态、气味等宏观性质和特征）去解答问题。注

意提出的假设要周密，必须有一定的合理性，要有科学依据。

（2）设计实验及验证类

设计实验方案的原则：分析题干、紧扣假设、科学合理、操作简单、现象明显、安全可行、经济环保。

该类试题是在现有实验方案的基册上完成的，多以填写实验步骤的形式出现。解答此类问题的关键：紧扣

实验目的、实验方案进行思考、解答。

13）分析结果、反思与评价类

该类试题要求对试题情境中所呈现的猜想与假设、实验装置、实验步骤以及实验结论等作出评价，对

探究学习活动进行反思。解答此类问题的关键：紧扣实验FI的，从合理性、科学性、安全性、可行性、简

约性、经济性等方面进行分析•、思考，并提出改进的具体建议。解题时还应做到：表达要准确，语言要通

顺、有逻辑性。

典型例题1：（2021重庆B）下列实验方案设计正确的是（）

选项实验目的实验方案

A鉴别硫酸钾和碳酸氢钱闻气味

B检测正常雨水的pH是否等于5.6用pH试纸测定

C由氧化铜制取氢氧化铜直接加入NaOH溶液

D除去氢氧化钠溶液中的氢氧化领加入过量稀硫酸

典型例题2：（2021绍兴）下列科学实验设计方案正确的是（）

止水臭

小%花潮出的气气

用磁铁及引

里氧化的冏体

熏爆水干燃利

①②④

A.①区分铁和硫化亚铁B.②验证铁钉生锈需要氧气

C.③干燥并收集-•瓶氧气D.④测定空气中氧气的体积分数

典型例题3：（2021山西晋中）设计实验方案，分析实验原理，解决实验问题,是化学独特的学科思想。

下劄所示，当把胶头滴管内液体全部滴入试管中时，能达到实验目的的是（）

浓碱液一产

沾有酚

溶

液

si的'

纸

条

NH4NO3

A.检验镂根离子B.处理酸性废水

工

食

酉03

tt夜

nc溶

小

苏

打

C.检验气体成分D.证明反应发生

典型例题4：（2021黄冈）兴趣小组同学在做镁与盐反应的实验时，不小心将镁条加到饱和的碳酸氢钠溶

液中，意外发现溶液中有臼色不溶物生成。同学们对白色不溶物的成分产生了浓厚兴趣，于是在老师的帮

助下进行了如下的探究。

图1图2

【提出问题】白色不溶物是什么物质？

【猜想与假设】

猜世①是Mg（OI【）2

猜想②是MgC（）3

量

【辞释与结论】

（I）对比②和⑧可知，肥皂水能区分软水和硬水，依据的现象是。

（2）设计第2组实验时，为控制水的硬度相同，⑤中x应为。

（3）第2组实验的目的是_____________________________________________________________

（4）由上述三组实验得到的结论是_____________________________________________________

II、比较不同水样的硬度

【进行实验】用四种水样完成实验，记录观察到泡沫产生时所需肥皂水的用量。

实验操作水样肥皂水用量/滴

/L肥皂水市售纯净水2

r煮沸后的自来水6

自来水9

15mL

i厂水样湖水14

【释释与结论】

（5）硬度最大的水样是。

（6）由上述实验可知，能将自来水硬度降低的方法有o

（7）继续实验，发现山泉水的硬度大于自来水的硬度，其实验方案为

【巩固提升】

1.（2021河北）下列实验方案能够达到目的的是（）

A.用点燃的方法除去二氧化碳中的少量一氧化碳

B.用溶解、过滤、蒸发的方法从粗盐中提取纯净的氯化钠

C.分别加入熟石灰研磨、闻气味，鉴别化肥氯化钾和氯化铉

D.分别将镁片、锌片放入硝酸银溶液中，验证镁、锌、银的金属活动性顺序

2.（2021龙东）下列实验方案能达到实验目的的是（）

选项实验目的实验方案

A除去CO中的CO?将气体通过灼热的Cu（）

B除去铁粉中的铜粉加入足量稀硫酸充分反应后，过滤、洗涤、干燥

C鉴别CaCOs、NaOH、NH1NO3固体分别取样加入适量的水，搅拌，观察现象

D除去KC1溶液中的少量的儿朝向溶液中滴加过量的BaCk溶液，过滤

A.AB.BC.CD.D

3.（2021泰安）根据下列实验方案进行实验，能达到相应实验目的的是（)

编号ABCD

NaClKNO0.5g锌粉0.5g铁粉

3红磷

l!氧气一B—蒸饰水DD

4水口酒精白

实验方案蒸：；4[-铁钉

铜片惧撰目一热水

红国一白磷

5mLi0%盐酸5mL5%盐酸

探究影响物质溶解探究燃烧条件之一需要探究铁钉生锈时是否比较Zn和Fe的金属活

实验目的

性的因素可燃物参与反应动性强弱

4.(2021潍J场）下列实验方案不能达到实验目的的是（)

选项实验目的实验方案

除去粗盐水中的Mg*、Ca2\SO.2,依次加入过量的Na2c0：,溶液、BaCb溶液、

A

得到精盐水NaOH溶液，充分反应后过滤

鉴别CaCOi、NaOILNaCKNH.NO：,

B加水，观察溶解和温度的变化情况

四种固体

C除去氧化钙中的碳酸钙高温燃烧

D区分棉纤维、涤纶、羊毛线点燃，观察现象并闻气味

A.AB.BC.CD.D

5.（2021广安）下列实验方案能达到实验目的的是（）

实验目的实验方案

A测定某废水的酸碱度取样，将湿润pH试纸浸入样品中

B除去氯化钠溶液中含有的碳酸钠加入适量的硝酸钙溶液，过滤

C鉴别氮肥（氯化钱）和钾肥（氯化钾）取样，加稀盐酸，闻气味

D鉴别柿盐酸和稀硫酸取样，滴加氯化钢溶液，观察是否变浑浊

6.（2021南充）下列实验方案设计完全合理的是（）

A.除去NaCl中的少量KNO力可先加水，并加热溶解，再降温结晶

B.除去KC1溶液中的少量K2sol溶液，加过量BaCL溶液，过滤

C.除去CO中的少量C02气体，依次通过足量NaOH溶液、浓硫酸

D.鉴别硫酸铉和氯化钱，分别加熟石灰、研磨、闻气味

7.（2021云南）下列实验方案错误的是（）

温度计•NH4NOj

A.探究NH4NO3溶解时的温度变化B.配制一定溶质质量分数的NaCl溶液

C.验证木炭的还原性D.探究铁生锈的条件

8.（2021鄂尔多斯）分离、检验、鉴别、陈杂是最基本的实验技能,下列实验设计能达到实验目的的是（）

选项实验目的实验设计

A分离CaO和CaCOi的固体混合物加适量水溶解、过滤、洗涤固体并烘干

B检验Na2c溶液中混有的Na2s0,取样，滴加BaCL溶液，观察现象

C鉴别NH.C1和NHN03固体取样，加熟石灰混合研磨，闻气味

D除去M中混有的少量02将气体缓缓通过足量的灼热铜网

9.（2021广西）下列各组物质的鉴别方案，错误的是（）

A.用氢氧化钢溶液可鉴别硝酸镁、氯化铁、硫酸钠三种溶液

B.用水可鉴别氢氧化钠、硫酸钾、硝酸镂三种固体

C.用灼烧的方法可鉴别棉线、蚕丝、合成纤维三种丝线

D.用燃着的木条可鉴别氧气、空气、二氧化碳三种气体

10.（2021德阳）在化工生产中通过除去杂质得到较纯净的产品。以下除杂的实验设计不合理的是（）

选项物质杂质实验设计

A岫02通过灼热的足量铜网，充分反应

BCaOCaCl2加水充分溶解，过滤，洗涤，干燥

C硝酸H2soi加入适量Ba（N0：,）2的溶液，充分反应后过滤

DNaClMgCL溶于水。加入稍过量的NaOH溶液，充分反应后过滤，向滤液中加

入适量稀盐酸，蒸发结晶

11.（2021呼伦贝尔、兴安盟）除去下列物质中混有的少量杂质（括号内为杂质），下列方案能达到目的

的是（）

A.CaO（CaCO；5）——加水溶解、过滤

B.C02（HC1）——通过足量的NciOH溶液

C.NaCl溶液（Na2SO4）——加入适量的Ba（NO,溶液，过滤

D.铜粉（铁粉）一一加入足量的CuSO」溶液，过滤、洗涤、干燥

12.（2021南充）下列实验方案设计完全合理的是（）

A.除去NaCl中的少量KNO：“可先加水，并加热溶解，再降温结晶

B.除去KC1溶液中的少量K2sol溶液,加过量BaCk溶液,过滤

C.除去CO中的少量CW气体，依次通过足量NaOH溶液、浓硫酸

D.鉴别硫酸核和氯化铉，分别加熟石灰、研磨、闻气味

13.（2021荆州）增氧剂可用于给鱼池增氧，某化学兴趣小组对某种增氧剂的增氧原理进行实验探究。

【查阅资料】该增氧剂的主要成分是过碳酸钠，过碳酸钠是一种白色晶体，化学式可以表示为2Na2C03-3HAo

过氧化氢溶液常温较稳定，能缓慢分解，受热容易分解。

【提出问题】增氧剂真的能增氧吗？

【初次探究】取少量增氧剂于试管中，加入足量蒸储水，观察到固体完全溶解，形成无色溶液，无气泡产

生；加热，产生大量气泡。

【作出猜想】该兴趣小组结合资料和实验现象推测增氧剂溶于水后生成Na£Q,和HAo

【再次探究】该兴趣小组进行如下实验：

实验操作实验现象实验结论

另取少量增氧剂于试管中，加入足

溶液中含有KA。该操作

量蒸储水，待其完全溶解，再加入

(1)—中乩。2参与反应的化学方

______,将带火星的木条伸入试管

程式为______

内

待步骤（1）完全反应后，将所得物

(2)质过滤，取少量滤液于另一支试管产生白色沉淀溶液中含有Na2C0.t

中，加入______

【得出结论】该增氧剂的增氧原理为。

【评价反思】该增氧剂的保存方法为_____o

14.（2021桂林）在老师指导下，某学习小组同学利用下列装置检验某气体a的成分，a中含水蒸气、氯

化氢、甲烷、氢气中的一种或几种（夹持仪器未画出，假设每步反应均完全）。

无水硫酸铜

氧糊

J11

ABCDEFG

已知：I.无水硫酸铜粉末遇水由白色变蓝色。

II.①压+CuO△Cu+HO②CHi+lCuO△4Cu+C0+2H2O

（I）检验a中是否含水蒸气的装置是（填字母序号）。

（2）用装置B检验a中是否含氯化氢，X试剂可选（填数字序号）。

①AgN&溶液②NaOH溶液③石蕊溶液④酚酸溶液

（3）装置C中的试剂是,它的作用是。

（4）必须先通气体a,验纯后，才能点燃酒精灯，否则可能。

（5）若反应后装置E、F分别增重4.2g、4.4g,则a中一定含有：装置D中的现象

是。

（6）装置G的作用是0

15.（2021福建）已知：H2+CU0ACU+H20O有文献报道：在氢气还原氧化铜的一些实验中，得到的固体产物

是铜和氧化亚铜（Cu9）组成的混合物。氧化亚铜为红色固体，在空气中溶于氨水得到蓝色溶液。某兴趣

小组对此开展如下探究。

图1

I.设计如图1实验装置，开展氢气还原氧化铜实验并检验固体产物。

（1）制取氢气的化学方程式为。

（2）氧化钙的作用是。

（3）取反应后的红色固体于烧杯中，加入氨水并搅拌，观察到,证明固体产物有CuG。

II.探究反应生成CsO的变化情况。

称我若干份质量均为0.6000g的CuO,在相同条件下分别用氢气还原不同时间（t）,检测所得固体中CuQ

的质量（m）,结果如图2。

（1）由图2可知，在氢气还原氧化铜反应过程中，Cu?O质量的变化趋势是。

（5）为确保氢气还原氧化铜所得固体产物不含CuQ,应采取的措施是。

【11.探究反应生成Cu?O的原因。

为解释实验结果，兴趣小组对氢气还原氧化铜的反应过程提出如下假设：

假设1.经历2CUO+H2AC112O+H2O,出+812（）&201+达0两个反应，且在同一条件下两个反应同时进行。

假设2.经历CuO+H金Cu+HACu+CuO&CuzO、H2+C112O誓Cu+FU）三个反应。

（6）结合探究II结果计算分析，假设1中“在同一条件下两个反应能同时进行”合理的依据是o

（7）若要确认“假设2”是否合理，在探究II的基础上，还需进行的实验是。

16.（2021达州）实验室常利用下列装置制取并探究气体的有关性质，请你根据所学知识回答下列问题：

（1）仪器甲的名称是。

<2）氧气与世间万物如影随形，动植物呼吸、燃料燃烧、钢铁冶炼等都需要氧气，实验宅利用B装置制

取灵气时所发生反应的化学方程式为，若要收集一瓶干燥的氧气，装置接

口连接顺序为b-_______-_______f_______。

（3）甲烷是一种密度小于空气，难溶于水且具有可燃性的气体，实验室里也可利用上述装置通过加热无

水醋酸钠和碱石灰固体混合物的方法来制取，则制取装置为o某同学将一定量的甲烷气体置于盛

有氧气的密闭容器中点燃，反应结束后测得容器中CO和CO.的总质量为37.6g,同时测得水的质量为36g,

请根据数据写出该反应的化学方程式o

该同学对甲烷的其他化学性质产生了兴趣：

【提出问题】甲烷除了可燃性外，还具有什么化学性质？

【查阅资料】无水硫酸铜遇水变成蓝色

【作出假设】甲烷具有还原性

【设计并进行实验】该同学按如图装置进行实验：

【实验现象与结论】

通入甲烷加热•段时间后才观察到A装置中黑色固体变为红色，B装置中无水硫酸铜变为蓝色，C装置中

氢氧化钙溶液变浑浊。根据现象写出甲烷与氧化铜发生反应的化学方程式。通过

实验证明，甲烷具有还原性。

【反思与评价】

实验时，先向装置中通入一段时间的氮气，再通入甲烷加热的目的是O

17.（2021南充）（1）下图为实验室制取并收集气体的装置图，请回答下列问题。

①仪器a的名称是o

②若用A装置制取氧气，写出对应的化学方程式。

③若需收集一瓶较纯净的氧气，应选用的装置是（填装置序号）。

④若用C装置收集一瓶二氧化碳气体，其验满的方法是。

⑤二氧化硫是一种有刺激性气味的有毒气体，比空气的密度大，易溶于水且与水反应。若用F装置收集二

氧化硫气体，则气体应从（填“b”或"c”）端导入。

（2）电解饱和食盐水可以制得氢氧化钠、氯气（CL）和氢气，并进而生产具有消毒、漂白作用的漂白液。

①粗盐中的难溶性杂质可通过溶解、操作除去，以免破坏电解装置。

②写出电解饱和食盐水的化学方程式。

③某同学想知道某一瓶放置一段时间的漂白液是否变质，设计了下列探究实验。

III.Ca（CIO）2易溶于水。

【提出问题】放置一段时间的漂白液是否变质？

【提出猜想】猜想1：未变质，溶液中主要成分为NaCl、NaClO；

猜想2：部分变质，溶液中主要成分为NaCl、NaClO.Na2C0.3：

猜想3：全部变质，溶液中主要成分为NaCl、32co3。

【实验探究】

实验操作实验现象实验结论

a.取适量该溶液于烧杯中，放入有色布条猜想3不成立

b.另取适量该溶液于试管中，滴入适量氯化钙溶液产生白色沉淀猜想_____成立

写出实验操作b中产生白色沉淀的化学方程式。

【拓展应用】由【查阅资料】和右图可知，需控制pH约为___________时（填整数），漂白液具有最佳漂白

能力。

100

含M方康7S

中HOOW55

施■分为乃

001234567891011121314

溶液pHtft

18.（2021凉山州）某化学兴趣小组以A装置为核心装置设计了如图系列实验：（固定装置的仪器已省略）

按如图所示连接仪器，检查整套装置的气密性良好，添加药品，固定装置，进行实验。

（I）关闭K2,打开心,将H2O2溶液缓缓滴入锥形瓶中，待I）装置中出现连续均匀气泡时点燃C装置中的

酒精灯，观察到V型管内a处的硫燃烧，现象是,试写出在D装置中反应的化学

方程式，待V型管内的硫燃尽后仍要继续通一段时间的氧气，目的

是。

（2）打开儿，关闭继续将HQ溶液缓慢滴入锥形瓶，观察到装置E中（填现

象），说明氢氧化钠和稀盐酸一定发生了反应。

（3）兴趣小组有同学提出疑问：E装置内反应后的废液中除酚取以外还有哪些溶质呢？请你一起参与探究。

【作出猜想】

猜想一：NaCl

猜想二:NaCl和NaOH

猜想三：0

【分析】以上有一种猜想一定错误，请写出错误猜想的序号及错误理由。

【资料】NaCl的水溶液呈中性。

【设计并进行实验】排除了错误猜想后，为了验证其余猜想，同学们进行了如下实验：

实验操作实验现象实验结论

取少量E装置中的废液于试管中，并向其中加入②猜想三正确

①。

【交流反思】该废液未经处理不能随意倒入水池。

19.（2021大庆）己知Mg能在CG中燃烧，根据金属活动性顺序表，Na的金属活动性比Mg强，说明Na也

能在CO?中燃烧。为了验证，实验小组进行了以下实验探究：

【查阅资料】

①金属钠性质活泼，常温下，金属钠极易与氧气反应，生成白色固体氧化钠，氧化钠溶于水生成氢氧化钠。

金属钠还可以与水剧烈反应，放出氢气。

②Na£Q,溶液显碱性；CaCk溶液显中性。

块状

理

大

一

石

【实验探究］

步骤1：打开活塞，让A装置中产生的气体依次通过B、C,收集一瓶纯净的CO?气体。

步骤2：将燃烧的钠迅速伸入集气瓶中，观察到钠在C02中继续燃烧，发光放热，冷却后观察到瓶内附着黑

色颗粒，并粘附着白色物质。

【问题讨论】

（I）为获得纯净的CO?,可利用装置B除去CO?中混有的：装置C中盛放的试剂是o

（2）步骤2中生成的黑色固体成分是o

【初步结论】Na能在CO二中燃烧。

【提出问题】白色物质是什么？

【情想与假设】猜想一：氧化钠；

猜怛二：碳酸钠；

猜想三；氧化钠和碳酸钠的混合物；

猜想四：氢氧化钠。

（3）大家讨论后一致认为猜想匹是错误的，理