中考化学总复习课件：主题18　实验方案的设计与评价

主题十八 实验方案的设计与评价 考点一　实验方案的设计 1.概念理解 根据提出的问题或猜想与假设的问题,进行实验设计,从而对所提问题的正确性进 行验证。 2.基本要求 (1)科学性:实验原理、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,所用药品、装置安全可靠。 (3)安全性:避免带有危险性的操作,如使用可燃性气体,实验前要　　　　;进行有 毒气体的实验时,应在通风橱中进行,并注意对尾气的处理等,以防造成环境污染和 人身伤害。  验纯 3.一般思路 (1)明确目的原理,弄清题目要求。 (2)选择合适的仪器药品。 (3)设计装置步骤:仪器的组装顺序一般为气体的制取、除杂、干燥、主体装置、 实验产物的验证与尾气的处理。 (4)记录现象和数据,要全面、及时、准确。 (5)分析得出实验结论。 4.常用方法 (1)对照实验设计:对照实验是实验设计中的一种基本方法,通过对照实验现象,有 利于推理论证结论。 (2)控制变量法实验设计:某一实验结果常受多个变量因素的制约,为了研究其中 某一个因素对实验结果产生的影响,采用控制变量法,对变量因素逐个进行实验, 综合各个变量因素对实验结果的影响作出综合性判断。 考点二　实验方案的评价 1.概念理解 指用批判的思想对题中所设计的实验方案、实验步骤、实验装置等进行否定或 指出不合理的地方,使其达到最优化。 2.评价角度 (1)化学原理是否正确、可行。 (2)实验操作步骤是否简单、科学,现象是否明显。 (3)是否符合经济原则。 (4)推理过程是否严密。 (5)是否节能环保等。 (6)结论是否正确或是否与实验目的一致。 考向一　实验方案的设计 1.[2020·重庆A]下列课本中的实验均作了一定的改动,改动后仍然能达到实验目 的的是 (　　) 图18-1 [答案]A [解析]红磷本身是固体,能在空气中燃烧,反应的化学方程式为4P+5O2           2P2O5,只生成P2O5固体,没有无关气体的干扰,A图中装置可用于测定空气里氧气 的含量;浓盐酸属于酸,虽然具有挥发性,但挥发出来的HCl气体不能使无色酚酞溶 液变色,B图中装置不能用于证明分子在不停运动;锥形瓶胶塞上的玻璃管将锥形 瓶与外界空气相通,不能形成密闭装置,C图中装置不能验证质量守恒定律;烧杯中 的冰水不能使温度达到红磷和白磷的着火点,二者均不会燃烧,D图中装置不能用 于探究燃烧的条件。 2.控制变量,设计对比实验是实验探究的重要方法。 实验一:区分硬水和软水。 [答案]肥皂水的量(体积或 滴数) [解析]区分硬水和软水时, 除了要控制所取硬、软水 的体积相同外,还必须要 控制肥皂水的量相同。 　本实验条件除了要控制所 取硬、软水的体积相同外, 还必须要控制　　　 　相 同 2.控制变量,设计对比实验是实验探究的重要方法。 实验二:探究人体吸入的空气与呼出的气体有什么 不同。 [答案]空气中氧气的含量 比呼出气体中氧气的含量 多(合理即可) [解析]实验过程中,插入空 气中的木条无明显变化, 插入呼出气体中的木条熄 灭,说明空气中氧气的含 量比呼出气体中氧气的含 量多。 将燃着的小木条分别插入空 气样品和呼出气体的样品中, 对比观察到的现象,可以得出 的结论是                              2.控制变量,设计对比实验是实验探究的重要方法。 实验三:探究决定氯化铁溶液颜色的粒子。 [答案]氯化钠(或氯化钾, 合理即可) [解析]探究决定氯化铁溶 液颜色的粒子时,用作对 比的试剂可以是氯化钠溶 液,氯化钠溶液是无色溶 液,说明氯离子不能使溶 液呈现黄色,进而说明氯 化铁溶液中能使溶液呈现 黄色的是铁离子。 氯化铁溶液呈黄色。为了探 究溶液中的哪种粒子使溶液 呈黄色,小艳同学分析溶液中 存在的粒子,选择了一种试剂 作对比,确定了决定氯化铁溶 液颜色的粒子,用作对比的试 剂可以是　　　　 　溶液  3.[2019·重庆B]Ca(OH)2变质得到Ca(OH)2和CaCO3的混合物。李琳同学设计 了如图18-2的实验装置来测定CaCO3的含量。她用气密性良好的装置装上药品 并通一会儿N2后关闭止水夹,再打开分液漏斗活塞。提示:碱石灰(可以吸收CO2 和H2O)、浓硫酸均足量,稀盐酸不考虑其挥发性。 图18-2 (1)通入N2的原因之一是N2的化学性质 _________　　　　 (填“活泼”或“不活泼”)。  图18-2 [答案]不活泼 [解析]氮气的化学性质稳定, 实验前通入一会儿氮气,可以 排除空气中二氧化碳气体对 实验的干扰。 (2)甲装置中发生中和反应的化学方程式为                       　。  图18-2 [答案] Ca(OH)2+2HCl  CaCl2+2H2O [解析]酸和碱反应生成盐和水的 反应叫中和反应,甲装置中氢氧化 钙属于碱,盐酸属于酸,氢氧化钙 和盐酸反应生成氯化钙和水,该反 应属于中和反应,反应的化学方程 式为Ca(OH)2+2HCl             CaCl2+ 2H2O。 (3)浓硫酸的作用是　                  。  图18-2 [答案]除去二氧化碳气体中的水 蒸气(或干燥二氧化碳气体) [解析]浓硫酸具有吸水性,可以 除去生成的二氧化碳气体中含 有的水蒸气,减小实验误差。 (4)测定CaCO3的含量需要测定两个物理量,其中一个物理量为样品的质量。 ①另一个物理量为　　　　(填序号)。  A.滴下的稀盐酸质量 B.反应前后乙装置增加的质量 C.反应前后丙装置增加的质量 D.反应前后丁装置增加的质量 图18-2 [答案] C [解析]碱石灰能吸收二氧化碳气体,反应前后丙装置增加的质量就是反应生成的 二氧化碳质量,再由化学方程式可计算出样品中碳酸钙的质量,因此,需要测定的 另一个物理量是反应前后丙装置增加的质量。 (4)测定CaCO3的含量需要测定两个物理量,其中一个物理量为样品的质量。 ②若去掉丁装置,测得CaCO3含量　　　　(填“偏高”“偏低”或“不变”)。  ③甲装置中反应结束后打开止水夹再通入一会儿N2的目的是                      　。  图18-2 [答案] ②偏高　 ③将反应后甲、乙装置中的二氧化碳气体全部压入装置丙中 [解析] ②丁装置可以防止空气中的二氧化碳气体和水蒸气进入丙装置,若没有丁 装置,反应前后丙装置增加的质量大于实际反应生成的二氧化碳质量,二氧化碳质 量偏大,计算出碳酸钙质量就偏大。③因结束后生成的二氧化碳气体一部分滞留 在甲、乙装置中,会使实验结果偏小,因此,甲装置反应结束后,打开止水夹再通入 一会儿氮气,可以将装置甲、乙中的二氧化碳全部压入装置丙中被碱石灰吸收。 考向二　实验方案的评价 4.[2020·山西]课外实验具有趣味性、实践性等特点。鸡蛋壳成分的探究过程如 下,其中正确的是 (　　) A.实验①证明蛋壳成分是CaCO3 B.实验②可证明蛋壳中含钙元素 C.实验③得到的固体能与水反应 D.实验中每步操作都是规范的 图18-3 [答案]C [解析]实验①说明蛋壳中含有能与醋酸反应生成气体的物质,但不能证明蛋壳的 成分是碳酸钙;实验②向碎蛋壳中滴加水和酚酞溶液,溶液不变色,不能证明蛋壳 中含有钙元素;灼烧蛋壳发生的反应是碳酸钙分解生成氧化钙和二氧化碳,得到的 氧化钙固体能和水反应生成氢氧化钙;使用胶头滴管向烧杯内滴加液体时,胶头滴 管不能伸到烧杯内或接触烧杯内壁,应垂直悬空在烧杯上方滴加液体。 5.[2020·呼和浩特]下列实验设计不合理的是 (　　) 图18-4 [答案]B [解析]一氧化碳还原氧 化铁时,尾气需要点燃 或用气囊收集处理,一 氧化碳不与氢氧化钠 反应,不能通入氢氧化 钠溶液中。 6.[2020·遵义]下列实验设计及操作中,现象足以说明其结论的是 (　　) [答案]D [解析]能够与稀盐酸反应生成气体的固体不一定是碳酸盐,活动性较强的金属单 质也能够与稀盐酸反应生成氢气,即向一未知固体中加入稀盐酸,有气泡产生,该 固体还可能是金属单质;将一根燃着的木条伸入集气瓶中,木条熄灭,说明该气体 不能燃烧且不支持燃烧,而不能燃烧且不支持燃烧的气体不仅有二氧化碳,还有氮 气,即该气体还有可能是氮气;聚氯乙烯塑料燃烧时有刺激性气味产生,该塑料一 定不是聚氯乙烯塑料;向一未知溶液中先加入足量稀盐酸,无明显现象,说明溶液 中不含银离子、碳酸根离子,再滴加氯化钡溶液后产生白色沉淀,说明沉淀中含有 钡离子,且该沉淀不溶于酸,则该沉淀为硫酸钡沉淀,从而说明原未知溶液中含有 硫酸根离子。 7.[2020·滨州]结合如图18-5所示有关实验,回 答问题。 (1)铁丝在氧气中燃烧时集气瓶内预先加入少 量水的原因是 　　　　　　　　　　　。  图18-5 [答案]防止生成的高温熔融物溅 落,炸裂集气瓶底　 [解析]铁丝在氧气中燃烧时,为防 止生成物溅落,炸裂瓶底,需要事 先在集气瓶内加入少量的水。 7.[2020·滨州]结合如图18-5所示有关实验,回 答问题。 (2)过滤操作中玻璃棒的作用是　　　　　。  图18-5 [答案]引流 [解析]过滤操作中玻璃棒的作用 是引流。 7.[2020·滨州]结合如图18-5所示有关实验,回 答问题。 (3)对比一段时间后三枚铁钉生锈程度,可以得 出铁生锈的条件是　　　　　　　　　　。  图18-5 [答案]同时与水(或水蒸气)和氧 气(或空气)接触 [解析]第一支试管中的铁钉只与 氧气接触,没有生锈;第二支试管 中的铁钉与水、氧气同时接触,铁 钉生锈;第三支试管中的铁钉只与 水接触,没有生锈,通过对比可知, 铁生锈的条件是同时与水、氧气 接触。 7.[2020·滨州]结合如图18-5所示有关实验,回 答问题。 (4)烧杯中白磷(着火点40 ℃)不燃烧的原因是　　　　　　　　　　　　　　 　。   图18-5 [答案]没有与氧气接触 [解析]可燃物燃烧,需要与氧气接 触且温度达到可燃物的着火点。 由于烧杯中的白磷没有与氧气接 触,所以白磷不会燃烧。 8.[2019·江西]根据下列实验装置改进,回答有关问题。 (1)实验一: ①仪器a的名称是　　　　　　　,制取二氧化碳 的化学反应方程式为　                      　。  ②改进装置的优点是 　                           (写一条 即可)。  图18-6 [答案] ①长颈漏斗 CaCO3+2HCl          CaCl2+H2O+CO2↑ ②可以控制反应速率(或节省药品或方便及时排出废液等) [解析]①仪器a的名称为长颈漏斗;大理石的主要成分为碳酸钙,碳酸钙与稀盐酸反 应生成氯化钙、二氧化碳和水,其化学方程式为CaCO3+2HCl             CaCl2+H2O+ CO2↑。②原装置中的长颈漏斗只能随时添加液体药品,改进装置后,可以通过控 制滴加液体的速率,来控制反应速率。 8.[2019·江西]根据下列实验装置改进,回答有关问题。 (2)实验二: ①两套装置中作用相当的仪器:漏斗与　　　　(填 “b”“c”或“d”)。  图18-6 [答案] c [解析]漏斗中的冰块可以使水蒸气冷凝,原装 置中用冷凝管使水蒸气冷凝,所以改进装置中 的漏斗相当于原装置中的c。 8.[2019·江西]根据下列实验装置改进,回答有关问题。 (2)实验二: ②装置改进后,下列说法正确的是　　　　(填序号, 双选)。  A.同样可以降低水的硬度 B.冰块与水的性质完全相同 C.比原装置得到的蒸馏水更纯 D.利用太阳光、塑料袋、矿泉水瓶等作代替品 可户外自制饮用水 图18-6 [答案]AD [解析]原装置和改进装置都能制取蒸馏水,达到降低水的硬度的目的;冰块为固态, 水为液态,物理性质不同;两个装置制得的蒸馏水都为纯净物;水在阳光下蒸发,遇 冷液化形成液态水,能达到蒸馏的效果,所以可以利用太阳光、塑料袋、矿泉水瓶 等代替品在户外自制饮用水。 9.在学习盐的性质以后,化学兴趣小组的同学开展了测定Na2CO3和NaCl的固体 混合物中Na2CO3质量分数的探究实验。他们设计了如下方案: 方案一:气体分析法。 (1)如图18-7Ⅰ所示(铁夹夹持的仪器是 注射器),把一定量的混合物与足量稀 硫酸反应后,测定产生CO2的体积,根 据CO2的密度计算质量。实验前,向后 拉注射器活塞,松开后,如果　　　   　, 则装置不漏气。  图18-7 [答案]注射器活塞回到原位(或复位) [解析]如果装置不漏气,向后拉注射器活塞,在外界大气压的作用下,松开后注射器 活塞应回到原位。 9.在学习盐的性质以后,化学兴趣小组的同学开展了测定Na2CO3和NaCl的固体 混合物中Na2CO3质量分数的探究实验。他们设计了如下方案: 方案一:气体分析法。 (2)有同学提出以图Ⅱ代替图Ⅰ中的收集装 置,则所测CO2气体的体积　　　　(填 “偏大”“偏小”或“不变”),原因是　　　, 你的改进方案是　　　　　　　　　。  图18-7 [答案]偏小　部分CO2溶于水或与水反应　水面上放一层植物油 [解析]以图Ⅱ代替图Ⅰ中的收集装置,二氧化碳能溶于水且与水反应形成碳酸,所 以测得的体积偏小;改进方案是:可在水面上放一层植物油,使二氧化碳不能与水 接触。 9.在学习盐的性质以后,化学兴趣小组的同学开展了测定Na2CO3和NaCl的固体 混合物中Na2CO3质量分数的探究实验。他们设计了如下方案: 方案一:气体分析法。 (3)也有人用图Ⅲ装置进行测定,根据盛碱 石灰(CaO与NaOH的混合物)的干燥管增 加的质量确定CO2的质量。图Ⅲ实验装 置存在明显缺陷,缺陷之一是　            。   图18-7 [答案]碱石灰能吸收空气中的水和二氧化碳 [解析]碱石灰也能吸收空气中的水和二氧化碳,所以图Ⅲ实验装置存在明显缺陷。 9.在学习盐的性质以后,化学兴趣小组的同学开展了测定Na2CO3和NaCl的固体 混合物中Na2CO3质量分数的探究实验。他们设计了如下方案: 方案二:沉淀分析法(如图Ⅳ所示)。 (1)试剂A可以是　　　　(写一种)溶液, 加入过量A是为了　　　　　　　　。  (2)洗涤沉淀的目的是　                  。  图18-7 [答案](1)CaCl2　使Na2CO3完全反应 (2)除去沉淀表面残留的杂质 [解析](1)加入的试剂能与碳酸钠反应生成沉淀而不和氯化钠反应,试剂A可以是 氯化钙溶液;加入过量A是为了使Na2CO3完全反应。(2)洗涤沉淀的目的是除去沉 淀表面残留的杂质。