浙江省宁波市支点教育培训学校中考科学复习 第30讲 实验方案的设计和评价课件 浙教版

第第30讲讲 实验方案的设计和评价实验方案的设计和评价课课前前 必必读读考纲要求考纲要求1.实验方案的基本思路实验方案的基本思路2.实验设计的基本原则实验设计的基本原则 (1)科学性科学性 (2)可操作性可操作性 (3)简约性简约性 (4)安全性安全性3.实验设计的基本要求实验设计的基本要求4.实验方案的评价实验方案的评价考情分析考情分析近三近三年浙年浙江省江省中考中考情况情况年份年份考查点考查点题型题型难易度难易度2010鉴定土壤中的盐、鉴定土壤中的盐、二氧化碳浓度对植二氧化碳浓度对植物光合作用的影响、物光合作用的影响、茶水茶水(26分分)探究题探究题难难2011影响过氧化氢分解影响过氧化氢分解的因素、绿色植物的因素、绿色植物呼吸作用产生二氧呼吸作用产生二氧化碳化碳(12分分)探究题探究题中等中等2012废铁屑制硫酸亚铁、废铁屑制硫酸亚铁、酸雨、保暖内衣酸雨、保暖内衣(26分分)探究题探究题难难网网络络 构构建建知知识识 梳梳理理1. 实验方案的基本思路：实验方案的基本思路：实验设计是指实验设计是指_ _ _。在进行科学探究之前，实验者依据在进行科学探究之前，实验者依据一定的实验目的、要求，运用已有的知识、原理，一定的实验目的、要求，运用已有的知识、原理，制定出科学、合理的实验方案制定出科学、合理的实验方案(其中包括实验器材、其中包括实验器材、实验原理、实验操作步骤等实验原理、实验操作步骤等)(1)_。实验原理要科学正确，实验目的要明。实验原理要科学正确，实验目的要明确，实验器材和实验方法选择要恰当。整个实验思确，实验器材和实验方法选择要恰当。整个实验思路和实验方法的确定都要根据化学基础知识和基本路和实验方法的确定都要根据化学基础知识和基本原理及其他科学知识，以确保实验的科学性、正确原理及其他科学知识，以确保实验的科学性、正确性原则。性原则。(2) _。在设计实验时，从实验器材的选取、。在设计实验时，从实验器材的选取、实验操作的实施到实验结果的产生，都要具有可操实验操作的实施到实验结果的产生，都要具有可操作性。作性。2实验设计的基本原则实验设计的基本原则科学性科学性可操作性可操作性(3) _。设计实验时，要考虑到实验原料容易获。设计实验时，要考虑到实验原料容易获得且价格较低、实验装置比较简单、实验操作比较简便、得且价格较低、实验装置比较简单、实验操作比较简便、操作步骤简便易行、实验时间比较短。操作步骤简便易行、实验时间比较短。(4) _。设计实验时，要考虑药品是否安全无毒，。设计实验时，要考虑药品是否安全无毒，实验操作时要注意安全，避免爆炸、污染环境等。实验操作时要注意安全，避免爆炸、污染环境等。一个相对完整的化学实验设计方案一般包括下列内容：一个相对完整的化学实验设计方案一般包括下列内容：_、 _ 、 _ 、 _ _、 _(包括实验仪器的装包括实验仪器的装配和操作配和操作)、 _ 。3实验设计的基本要求实验设计的基本要求简约性简约性安全性安全性实验名称实验名称实验目的实验目的实验原理实验原理实验用品实验用品(仪器、药品及规格仪器、药品及规格)实验步骤实验步骤实验现象及结果处理实验现象及结果处理以批判思维方法对所设计的实验方案、实验方法、以批判思维方法对所设计的实验方案、实验方法、装置设计从某角度否定、排除不合理或不是最优的装置设计从某角度否定、排除不合理或不是最优的方法，选择、创新更好的方法，即实验评价。方法，选择、创新更好的方法，即实验评价。实验方案的评价可以从以下几个方面考虑：实验方案的评价可以从以下几个方面考虑：(1)_。设计实验方案要根据化学变化规律。设计实验方案要根据化学变化规律和化学实验原理，确保原理正确。如：实验室制氧和化学实验原理，确保原理正确。如：实验室制氧气时，选择药品中一定要含有氧元素，经过化学变气时，选择药品中一定要含有氧元素，经过化学变化才能制出氧气。化才能制出氧气。4实验方案的评价实验方案的评价原理正确原理正确(2)_。设计实验方案，特别是实验操作确实。设计实验方案，特别是实验操作确实具有可操作性。如：制取二氧化碳的方法有多种，具有可操作性。如：制取二氧化碳的方法有多种，如果将木炭放入充满氧气的集气瓶中燃烧，确实能如果将木炭放入充满氧气的集气瓶中燃烧，确实能生成二氧化碳，但不便于操作，无法控制反应物的生成二氧化碳，但不便于操作，无法控制反应物的量，也不便于收集。量，也不便于收集。(3) _。设计实验时，如果能用多套实验装置。设计实验时，如果能用多套实验装置进行操作，在条件允许的前提下，应选择最简单的进行操作，在条件允许的前提下，应选择最简单的实验装置，选择最简化的实验步骤。如：实验室制实验装置，选择最简化的实验步骤。如：实验室制取氧气，可以用加热高锰酸钾的方法，也可以用过取氧气，可以用加热高锰酸钾的方法，也可以用过操作可行操作可行装置简单装置简单氧化氢和二氧化锰氧化氢和二氧化锰(作催化剂作催化剂)的方法，当然选择的方法，当然选择后者，因为后者装置简单、操作也简便。后者，因为后者装置简单、操作也简便。(4) _。原料一般要求廉价易得。原料一般要求廉价易得。(5) _。进行实验所选药品尽量无毒，实。进行实验所选药品尽量无毒，实验过程要安全且不造成污染。验过程要安全且不造成污染。经济合理经济合理安全环保安全环保对对接接 中中考考常考角度常考角度实验的器材、实验原理、实验的操作步骤等。实验的器材、实验原理、实验的操作步骤等。对接点一：对接点一：实验设计实验设计【例例1】 (2012宁波宁波)做做“镁带在空气中燃烧镁带在空气中燃烧”实验时，小实验时，小科同学发现生成物中有少量黑色固体，黑色固体是镁科同学发现生成物中有少量黑色固体，黑色固体是镁和什么物质反应所产生的？和什么物质反应所产生的？他提出下列猜想：他提出下列猜想：猜想一：黑色固体可能是镁和氮气反应的产物；猜想一：黑色固体可能是镁和氮气反应的产物；猜想二：黑色固体可能是镁和二氧化碳反应的产物。猜想二：黑色固体可能是镁和二氧化碳反应的产物。为了验证上述两个猜想，小科设想：为了验证上述两个猜想，小科设想：(1)让空气通过让空气通过A、B装置，其中装置，其中A装置的作用是装置的作用是_ _；(2)用用C瓶收集通过瓶收集通过A、B装置后的气体，并加入足量的装置后的气体，并加入足量的红磷燃烧；待红磷燃烧；待C瓶冷却后，再把点燃的镁带放入瓶冷却后，再把点燃的镁带放入C瓶中。瓶中。经过思考发现，由于收集气体时相关气体的密度差异经过思考发现，由于收集气体时相关气体的密度差异及及C瓶冷却后瓶内外的气压差异，达不到预期效瓶冷却后瓶内外的气压差异，达不到预期效果。于是，他在老师的帮助下获得了这种气体，观果。于是，他在老师的帮助下获得了这种气体，观察到镁带在该气体中燃烧并有淡黄色的固体产生；察到镁带在该气体中燃烧并有淡黄色的固体产生；然后用然后用D瓶收集一瓶瓶收集一瓶_气体，把点燃的镁带气体，把点燃的镁带放入放入D瓶中，观察到镁带在瓶中，观察到镁带在D瓶也能燃烧，同时有白瓶也能燃烧，同时有白色和黑色固体生成。色和黑色固体生成。通过以上实验，得出结论：猜想通过以上实验，得出结论：猜想_正确。同正确。同时，他对燃烧有了新的认识：时，他对燃烧有了新的认识：_。解析解析(1)二氧化碳与氢氧化钠溶液可以反应，所以二氧化碳与氢氧化钠溶液可以反应，所以该装置是用来除去空气中的二氧化碳；该装置是用来除去空气中的二氧化碳；(2)小科是通小科是通过对比实验分析猜想的正确性，分析题意可知：通过对比实验分析猜想的正确性，分析题意可知：通过对比实验分析猜想的正确性，分析题意可知：通过过对比实验分析猜想的正确性，分析题意可知：通过A装置除去二氧化碳，通过装置除去二氧化碳，通过B除去水蒸气，加入足量的红除去水蒸气，加入足量的红磷燃烧消耗掉氧气，所以第一种方法是为了得到氮气；磷燃烧消耗掉氧气，所以第一种方法是为了得到氮气；因此，另一种方法是将镁带放在二氧化碳中燃烧；由因此，另一种方法是将镁带放在二氧化碳中燃烧；由题目所给信息：镁带在氮气中燃烧生成淡黄色固体，题目所给信息：镁带在氮气中燃烧生成淡黄色固体，在二氧化碳中燃烧生成白色和黑色固体。所以，猜想在二氧化碳中燃烧生成白色和黑色固体。所以，猜想二正确；由实验可知：镁带在氮气和二氧化碳中都能二正确；由实验可知：镁带在氮气和二氧化碳中都能燃烧，所以物质燃烧不一定有氧气参与。燃烧，所以物质燃烧不一定有氧气参与。答案答案(1)除去空气中的二氧化碳除去空气中的二氧化碳(2)二氧化碳二二氧化碳二燃烧不一定需要氧气燃烧不一定需要氧气(合理均可合理均可) 根据提出的问题或猜想与假设，进行根据提出的问题或猜想与假设，进行实验设计，验证所提出的问题或猜想与假设是正实验设计，验证所提出的问题或猜想与假设是正确的。实验设计必须依据所提出的问题，运用掌确的。实验设计必须依据所提出的问题，运用掌握的基础知识和基本技能，分析问题后有创造性握的基础知识和基本技能，分析问题后有创造性的设计实验方案。的设计实验方案。【中考预测中考预测】1下列实验的实验现象与实验结论都正确的是下列实验的实验现象与实验结论都正确的是 ()选项选项实验操作实验操作实验现象实验现象实验结论实验结论A将一根未打磨将一根未打磨的铝条放入硫的铝条放入硫酸铜溶液中酸铜溶液中无紫红色固体无紫红色固体析出析出铝不如铜活铝不如铜活泼泼B将带火星的木将带火星的木条伸入氧气中条伸入氧气中木条复燃木条复燃氧气能支持氧气能支持燃烧燃烧C将将CO通过灼通过灼热的氧化铜热的氧化铜黑色氧化铜变黑色氧化铜变成红色成红色CO具有可具有可燃性燃性D将氢氧化钠固将氢氧化钠固体加入水中体加入水中溶液温度升高溶液温度升高 该反应放热该反应放热解析解析A未打磨的铝条表面有氧化铝，因为氧化铝未打磨的铝条表面有氧化铝，因为氧化铝与硫酸铜溶液不反应，因此无变化，不能证明铝不与硫酸铜溶液不反应，因此无变化，不能证明铝不如铜活泼，故此选项错误；如铜活泼，故此选项错误；C.将将CO通过灼热的氧化通过灼热的氧化铜，黑色氧化铜变成红色，说明铜，黑色氧化铜变成红色，说明CO具有还原性，不具有还原性，不是可燃性，故此选项错误；是可燃性，故此选项错误；D.将氢氧化钠固体加入水将氢氧化钠固体加入水中，溶液温度升高，说明氢氧化钠溶于水放热，但中，溶液温度升高，说明氢氧化钠溶于水放热，但是没有发生化学变化，故此选项错误；故选是没有发生化学变化，故此选项错误；故选B。答案答案B常考角度常考角度原理的正确性、操作的可行性、装置的简约性、原理的正确性、操作的可行性、装置的简约性、安全环保性以及原料的经济合理性。安全环保性以及原料的经济合理性。对接点二：对接点二：实验评价实验评价【例例2】 (2012烟台烟台)2012年年3月月6日，包括圆明园兽首在内日，包括圆明园兽首在内的一批珍贵文物首次在烟台展出，小霞看到这些的一批珍贵文物首次在烟台展出，小霞看到这些240年年前的铜质兽首后，她想探究铜是怎么冶炼出来的。前的铜质兽首后，她想探究铜是怎么冶炼出来的。查阅资料查阅资料(1)冶炼铜可以用常见的铜矿石冶炼铜可以用常见的铜矿石孔雀石，孔雀石，其主要成分是碱式碳酸铜其主要成分是碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3。碱式碳酸。碱式碳酸铜是一种绿色的不溶于水的固体，加热易分解，铜是一种绿色的不溶于水的固体，加热易分解，(2)实验室可以用至少三种方法来制取铜：用氢气在实验室可以用至少三种方法来制取铜：用氢气在加热的条件下还原氧化铜加热的条件下还原氧化铜(生成铜和水生成铜和水)；电解氯化；电解氯化铜溶液铜溶液(生成铜和氯气，氯气有毒生成铜和氯气，氯气有毒)；用活泼金属从；用活泼金属从铜的盐溶液中置换。铜的盐溶液中置换。设计方案设计方案在实验室中以碱式碳酸铜、铁粉、稀盐酸在实验室中以碱式碳酸铜、铁粉、稀盐酸为原料来制取铜。请你仿照下图帮她画出另外两种为原料来制取铜。请你仿照下图帮她画出另外两种制取铜的流程图。制取铜的流程图。_；_；反思评价反思评价(1)上述三种制取铜的方案中，你认为最理上述三种制取铜的方案中，你认为最理想的是想的是_，与其他两种方案比较，它有哪些优，与其他两种方案比较，它有哪些优点点(至少答一点至少答一点)：_。(2)铜锈的主要成分也是碱式碳酸铜铜锈的主要成分也是碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3。铜。铜生锈除了与空气中的氧气和水有关外，从碱式碳酸铜生锈除了与空气中的氧气和水有关外，从碱式碳酸铜的化学式推知，还可能与空气中的的化学式推知，还可能与空气中的_有关。有关。解析解析设计方案设计方案根据实验目的和物质间的反应规律，根据实验目的和物质间的反应规律，碱式碳酸铜和盐酸反应生成的氯化铜溶液能和铁发生碱式碳酸铜和盐酸反应生成的氯化铜溶液能和铁发生置换反应生成铜；铁和稀盐酸反应生成的氢气能还原置换反应生成铜；铁和稀盐酸反应生成的氢气能还原氧化铜生成铜；流程图能体现出下列两种方法即可：氧化铜生成铜；流程图能体现出下列两种方法即可：(a)碱式碳酸铜与盐酸反应制得氯化铜，再用铁粉置换出碱式碳酸铜与盐酸反应制得氯化铜，再用铁粉置换出氯化铜中的铜；氯化铜中的铜；(b)铁粉与盐酸反应制得氢气，再用氢铁粉与盐酸反应制得氢气，再用氢气还原加热碱式碳酸铜得到的氧化铜，制得铜。气还原加热碱式碳酸铜得到的氧化铜，制得铜。反思评价反思评价(1)通过比较各个实验方案，从节约能源；没通过比较各个实验方案，从节约能源；没有毒尾气放出，环保；仪器装置和操作简单、安全可靠有毒尾气放出，环保；仪器装置和操作简单、安全可靠等方面考虑，方案最好。等方面考虑，方案最好。(2)根据根据Cu2(OH)2CO3的组成的组成和化学反应前后元素种类不变的规律，铜生锈除了与空和化学反应前后元素种类不变的规律，铜生锈除了与空气中的氧气和水有关外，还与二氧化碳有关。气中的氧气和水有关外，还与二氧化碳有关。答案答案设计方案设计方案反思评价反思评价(1)节约能源仪器装置和操作简单、节约能源仪器装置和操作简单、安全可靠安全可靠(2)二氧化碳二氧化碳(或或CO2) 此类探究题是对所获得的事实、证据进此类探究题是对所获得的事实、证据进行总结、归纳，得出正确结论，对探究活动进行反行总结、归纳，得出正确结论，对探究活动进行反思与评价。解答时可用比较、分类、概括、归纳等思与评价。解答时可用比较、分类、概括、归纳等方法对证据和事实进行加工处理，用逆向思维、缺方法对证据和事实进行加工处理，用逆向思维、缺点发现法，对探究结果进行评价。而实验评价题是点发现法，对探究结果进行评价。而实验评价题是由题目提供一套方案，从某一角度或几个方面评价由题目提供一套方案，从某一角度或几个方面评价方案的优劣。一般从理论正确；操作可行；方案的优劣。一般从理论正确；操作可行；经济合理；推理严密；环保等方面评价。经济合理；推理严密；环保等方面评价。【中考预测中考预测】2如图为实验室制取、干燥气如图为实验室制取、干燥气体的装置，发生装置中放置体的装置，发生装置中放置的两种药品可能是的两种药品可能是 ()A石灰石和稀盐酸石灰石和稀盐酸B氯酸钾和二氧化锰氯酸钾和二氧化锰C锌粒和盐酸锌粒和盐酸D碳酸钠粉末和稀盐酸碳酸钠粉末和稀盐酸解析解析根据气体制取所用发生装置和收集装置的选根据气体制取所用发生装置和收集装置的选择依据进行做题。本题图中发生装置是固、液不加择依据进行做题。本题图中发生装置是固、液不加热型，故热型，故B选项不符合题意；收集装置是向上排空选项不符合题意；收集装置是向上排空气法，故气法，故C选项不符合题意；选项不符合题意；D选项中碳酸钠粉末与选项中碳酸钠粉末与稀盐酸反应速率太快，不便于收集，不能在实验室稀盐酸反应速率太快，不便于收集，不能在实验室中制取中制取CO2。故选。故选A。答案答案A易易错错 防防范范问题问题1：实验操作的可行性；：实验操作的可行性；问题问题2：实验设计的安全性和经济合理性。：实验设计的安全性和经济合理性。关于实验设计和操作的常见错误关于实验设计和操作的常见错误【典例典例】 (2012泰安泰安)化学兴趣小组的同学发现实验台上化学兴趣小组的同学发现实验台上按如下顺序摆放着按如下顺序摆放着7瓶不同的无色溶液瓶不同的无色溶液(如图所示如图所示)，其中其中4、5号试剂瓶标签破损。号试剂瓶标签破损。【提出问题提出问题】这两瓶试剂分别是什么？这两瓶试剂分别是什么？【查阅资料查阅资料】碱性的亚硫酸钠碱性的亚硫酸钠(Na2SO3)溶液、溶液、Na2CO3溶液都能与中性的溶液都能与中性的CaCl2溶液发生复分解反应，溶液发生复分解反应，产生白色沉淀。产生白色沉淀。Na2SO32HCl=2NaClSO2H2O。CO2与与SO2均可以使澄清石灰水变浑浊，均可以使澄清石灰水变浑浊，SO2是一种是一种有刺激性气味的气体。有刺激性气味的气体。【作出猜想作出猜想】4、5号溶液可能分别是号溶液可能分别是NaOH、Na2CO3、Na2SO3或或NaCl溶液中的一种。溶液中的一种。【实施方案实施方案】取少量取少量4、5号溶液分别于试管中，然号溶液分别于试管中，然后分别进行下列三组实验后分别进行下列三组实验实验实验1：在两支试管中分别滴入上述七种溶液中的：在两支试管中分别滴入上述七种溶液中的_号溶液，两试管中的溶液均变成红色，说明号溶液，两试管中的溶液均变成红色，说明4、5号溶液均不可能是上述猜想中的号溶液均不可能是上述猜想中的_溶液。溶液。实验实验2：在两支试管中分别滴入上述七种溶液中的：在两支试管中分别滴入上述七种溶液中的3号号溶液，两试管中均产生白色沉淀，溶液，两试管中均产生白色沉淀，4、5号溶液可能分号溶液可能分别是别是Na2SO3溶液和溶液和Na2CO3溶液中的一种。写出其中溶液中的一种。写出其中一个反应的化学方程式一个反应的化学方程式_。实验实验3：在两支试管中分别滴入上述七种溶液中的：在两支试管中分别滴入上述七种溶液中的2号号溶液，在盛溶液，在盛4号溶液的试管中有号溶液的试管中有_现象，说明现象，说明4号是号是Na2CO3溶液；在盛溶液；在盛5号溶液的试管中有号溶液的试管中有_现象，说明现象，说明5号是号是Na2SO3溶液。溶液。【实验反思实验反思】同学们经过分析，认为同学们经过分析，认为4号溶液还可号溶液还可能是变质的能是变质的NaOH溶液。请你利用上述图中的试剂设溶液。请你利用上述图中的试剂设计鉴定实验方案，完成实验报告。计鉴定实验方案，完成实验报告。实验操作实验操作实验现象实验现象实验结论实验结论4号溶液是部分变质号溶液是部分变质的的NaOH溶液溶液解析解析【实施方案实施方案】实验实验1：酚酞遇碱性溶液变红，：酚酞遇碱性溶液变红，而与酸性和中性溶液不变色，其中氢氧化钠溶液、碳而与酸性和中性溶液不变色，其中氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、亚硫酸钠溶液都能够使酚酞变红，只有氯酸钠溶液、亚硫酸钠溶液都能够使酚酞变红，只有氯化钠溶液呈中性，不会使酚酞变色。故该物质不可能化钠溶液呈中性，不会使酚酞变色。故该物质不可能是氯化钠溶液；实验是氯化钠溶液；实验2：根据查阅资料部分可以知道：根据查阅资料部分可以知道碳酸钠和亚硫酸钠都能够和氢氧化钙反应，根据复分碳酸钠和亚硫酸钠都能够和氢氧化钙反应，根据复分解发生的条件可以知道，这两个反应都能产生沉淀，解发生的条件可以知道，这两个反应都能产生沉淀，它们反应的化学方程式为：它们反应的化学方程式为：Na2CO3Ca(OH)2 =CaCO32NaOH(或或Na2SO3Ca(OH)2=CaSO32NaOH)；实验；实验3：碳酸钠可以和盐酸反应生成无色：碳酸钠可以和盐酸反应生成无色无味的二氧化碳气体，而亚硫酸钠可以和盐酸反应无味的二氧化碳气体，而亚硫酸钠可以和盐酸反应生成有刺激性气味的二氧化硫气体。所以若反应现生成有刺激性气味的二氧化硫气体。所以若反应现象为产生无色无味的气体则该物质是碳酸钠，若产象为产生无色无味的气体则该物质是碳酸钠，若产生有刺激性气味的气体，则是亚硫酸钠。生有刺激性气味的气体，则是亚硫酸钠。【实验反思实验反思】取取4号溶液于试管中，加入足量的氯号溶液于试管中，加入足量的氯化钙溶液，如果产生白色沉淀，则证明有碳酸钠存化钙溶液，如果产生白色沉淀，则证明有碳酸钠存在；然后取上层清液，加入无色酚酞试液，如果溶在；然后取上层清液，加入无色酚酞试液，如果溶液变为红色，则可以判断该物质为部分变质的氢氧液变为红色，则可以判断该物质为部分变质的氢氧化钠溶液。化钠溶液。答案答案【实施方案实施方案】实验实验1：1NaCl实验实验2：Na2CO3Ca(OH)2=CaCO32NaOH(或或Na2SO3Ca(OH)2=CaSO32NaOH)实验实验3：无色无味气：无色无味气体产生刺激性气味的气体产生体产生刺激性气味的气体产生实验反思实验反思实验操作实验操作实验现象实验现象实验结论实验结论取少量取少量4号溶液号溶液于试管中，加入足于试管中，加入足量量CaCl2溶液溶液有白色沉淀有白色沉淀生成生成向上层清液中滴向上层清液中滴加无色酚酞试液加无色酚酞试液溶液由无色溶液由无色变成红色变成红色4号溶液是部号溶液是部分变质的分变质的NaOH溶液溶液 要想解答好这类题目，首先，要理要想解答好这类题目，首先，要理解和熟记物质的鉴别、推断及其方法，以及与之相解和熟记物质的鉴别、推断及其方法，以及与之相关的知识。然后，根据所给的实验、问题情景或图关的知识。然后，根据所给的实验、问题情景或图表信息等，结合所学的相关知识和技能，以及自己表信息等，结合所学的相关知识和技能，以及自己的生产或生活经验所得，细致地分析题意的生产或生活经验所得，细致地分析题意(或实验、或实验、图表信息图表信息)等，并细心地探究、推理后，按照题目要等，并细心地探究、推理后，按照题目要求进行认真地选择或解答即可。求进行认真地选择或解答即可。课课 时时 跟跟 踪踪 检检 测测