专题23 实验设计及实验方案的评价-2014年中考化学备考百日捷进提升系列（解析版）

考点透视一、新课标的要求：1、在教师指导下或通过小组讨论，提出活动方案，经历制订科学探究活曲计划的过程。2、能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。3、能对观察和测量的结果进行记录，并运用图表等形式加以表述。4、有对探究结果的可靠性进行评价的意识。5、能对探究学习活动进行反思，发现自己和他人的长处与不足，并提出改进的具体建议。二、考情分析：1、考查情况：化学学习离不开实验活动。实验设计及实验方案的评价是通过实验的方法解决化学问题的一种途径。也是中考化学试题中必不可少的内容之一。2、考查形式：本类知识的考查形式主要有实验方案的设计、补充、对比、改进；实验现象的预设及反思。题型以实验题为主。3、命题方向： 本类知识的命题方向是通过设置生活、生产中问题、实验、图表等情景，考查学生对相关知识的理解和掌握情况，以及学生阅读、分析、解决化学问题的能力和对知识的迁移能力。4、试题难度：本类试题综合性强、步骤较多、要求高。难度一般为难档。知识梳理一、设计实验的一般思路：来源:中学学科网Zxxk.COM1、明确实验目的；2、知识整理；3、 制定计划（选择实验用品、实验仪器并设计操作步骤）；4、进行实验；5、得出结论；6、反思交流。二、实验方案评价的要点：1、方案的可行性。在原理上是否可行。2、安全性。实验是否安全、易于操作。3、环保性。从环保角度来说，是否会给环境造成污染。4、经济性。从经济的角度来说，是否达到节约资源或能源、成本低等要求。考点突破【典型例题1】（2013东营）化学是一门以实验为基础的科学，实验是学习化学的一条重要途径下面我们就实验室制取二氧化碳的收集问题做如下讨论根据二氧化碳的性质，它可溶于水也能与水反应生成碳酸，通常采用排空气集气法收集二氧化碳真的就不能用排水法收集吗？资料一：文献表明1体积水要完全溶解于1体积二氧化碳，至少需要约7天左右的时间如果是1天时间，则1体积水大约只能溶解体积左右的二氧化碳资料二：对任何气体的收集，凡能用排水法收集的气体，最好用排水法收集，这样既可以观察集气的快慢，又可以提高被集气体的纯度资料三：二氧化碳不溶于饱和的碳酸氢钠溶液（1）你认为在中学化学实验中是否可以用排水法收集二氧化碳气体，你的观点是 。（2）要使实验室收集二氧化碳达到最优化，你是否还有更好的建议。【典型例题2】（2013辽宁大连）如图所示，取三根粗细、长度均相同的光亮细铁丝，将其中两根分别盘成螺旋状，在每根铁丝一端绑上粗铜丝，另一端系一火柴，点燃火柴，待快燃尽时，分别插入充满氧气的集气瓶中（预先放入一些水）观察到：I、II中铁丝都剧烈燃烧，且II中铁丝燃烧比I中的更剧烈；III中铁丝没有燃烧。（1）为什么III中铁丝不能燃烧？（2）分析II中铁丝燃烧比I中的更剧烈的原因。【典型例题3】（2013山东济宁）实验室中，我们通常使用下面三种方法来制取氧气；2H2O22H2O+O22KClO32KCl+3O22KMnO4K2MnO4+MnO2+O2图1是气体制备时的常用装置：根据你对上述内容的理解，回答下列问题：装置C的名称是 ；一般采用双氧水制取氧气的理由是 ；采用高锰酸钾制氧气选用的发生装置是 ；采用氯酸钾制得的氧气有刺激性气味，是因为氯酸钾分解时会产生少量的氯气。可利用 （填序号）装置，并向其中加入 溶液除去；三种制氧方法中都出现二氧化锰，他们的作用有何不同？ 。信息提供：氯气有毒，会对上呼吸道黏膜造成伤害，症状严重时会致人死亡，少量氯气可通过碱溶液除去。苏打水是碳酸氢钠（NaHCO3）的水溶液，有弱碱性。医学上外用可消毒杀菌，饮用可改变酸性体质，保持人体内的酸碱平衡。图2是某品牌苏打水的图片和配料表，读图完成下面问题：根据配料表可以发现：苏打水成分中的无机物有 ，有机物有 （每空至少填写两种物质）；请你设计实验证明该品牌苏打水含有碳酸氢钠：实验步骤实验现象实验结论及化学反应方程式【答案】(1) 集气瓶；操作简单，节约能源；A；C；氢氧化钠；双氧水制取氧气和氯酸钾制取氧气中二氧化锰是催化剂；高锰酸钾制氧气中二氧化锰是生成物；（2）碳酸氢钠、二氧化碳；甜味剂、香料实验步骤实验现象实验结论及化学方程式取少量苏打水样品放入试管内，向试管内滴加稀盐酸有气泡产生苏打水中含有碳酸氢钠NaHCO3+HClNaCl+H2O+CO2【解析】1、设计实验时，应先确定实验的目的；然后根据实验中相关物质的性质预设实验步骤和可能出现的现象。2、对于需要补充实验现象、实验操作步骤等形式的试题，要结合物质的性质进行细致的推理和论证。要符合试题预设的步骤。3、实验方案的评价可结合相应的角度进行了评价。跟踪练习1、（2013德州）对于化学反应，我们不但要考虑加入的试剂，还要考虑环境中的其他物质对化学反应的影响教材中“木炭还原氧化铜”的实验（如图）（1）根据你所学化学知识猜测：试管A中，除C、CuO外，还可能（写化学式，下同）参与反应除木炭可以还原氧化铜外，经反应生成的也可以还原氧化铜，写出相应的化学方程式要排除环境对该反应的影响，你认为应采取何种措施？ 。（2）请你推测，进入试管B的气体，除二氧化碳外，还可能有。要想使进入试管B中的二氧化碳全部被吸收，应采取什么措施？ 。2、（2013广东广州）实验室中的试剂一般要密封保存，否则可能会与空气接触而变质。某研究性学习小组发现一瓶未密闭的KOH固体，对其成分提出以下假设，并完成了实验探究。来源:中&学&学&科&网假设1：只含KOH； 假设2：含KOH和K2CO3； 假设3：只含K2CO3（1）成分中可能含有K2CO3的原因是（用化学方程式回答）_。来源:Zxxk.COM学科网（2）取少量样品于试管中，加入足量稀盐酸，观察到_，说明假设2或假设3成立。（3）进一步探究的过程如下： “操作1”的名称是_。“固体A”的化学式是_。加入足量CaCl2溶液的作用是_。（4）变质试剂也有利用价值，从KOH和K2CO3的组成和性质看，这瓶变质试剂的用途是_（写出一条）。3、（2013辽宁大连）取铜、锌混合粉末，在空气中充分灼烧后，加入稀硫酸至固体恰好溶解，再加入一定量的铁粉，充分反应后过滤，得到滤渣和滤液。（1）滤渣中一定有 ；滤液中溶质一定有 。（2）设计实验方案，探究滤渣成分和与滤渣成分对应的滤液中溶质成分，写出实验操作、预期现象及结论。4、（2013贵州贵阳）某小组同学用盐酸和氢氧化钙，对酸和碱的中和反应进行探究请你参与甲同学向装有氢氧化钙溶液的烧杯中加入盐酸，无明显现象结论：两种物质未发生反应。乙同学向滴有酚酞的氢氧化钙溶液的试管中慢慢滴加盐酸，溶液由 色变为无色。结论：两种物质发生了反应反应的化学方程式为 。大家认为乙的实验证明盐酸与氢氧化钙发生了中和反应，并对甲的实验继续探究。提出问题甲实验后的溶液中有什么溶质？作出猜想猜想一，只有CaCl2；猜想二有CaCl2和Ca（OH）2；猜想三，有CaCl2和HCl。实验探究为验证猜想，丙同学设计了方案1和方案2，并按方案进行实验。方案编号方案1方案2方案3实验操作（分别取少量甲实验后的溶液于试管中）实验现象对比标准比色卡：pH7产生白色沉淀实验结论溶液中有HCl溶液中有CaCl2实验结论丙认为猜想三正确。实验评价丙的实验操作和方案中有不足之处，其不足之处是 。大家讨论后通过方案3即证明了猜想三正确，其实验中应观察到的现象为 。实验拓展为节约资源和避免实验废液对环境污染，小组同学将方案1和方案3及甲实验后烧杯中剩余溶液混合（混合时未见明显现象），并对混合液中的盐分离回收，请将相关内容填入下表。要分离的盐所用试剂主要操作 【解析】试题分析：酚酞试液遇碱性溶液显红色，所以向滴有酚酞的氢氧化钙溶液的试管中慢慢滴加盐酸，溶液由红色变为无色，说明两种物质发生了反应，其中氢氧化钙溶液和盐酸反应生成氯化钙和水，反应的化学方程式为Ca（OH）2+2HClCaCl2+2H2O；实验评价：用pH试纸测定溶液酸碱性时不能将pH试纸直接伸入待测液中，所以方案1中使用pH试纸的操作不对；方案2中加AgNO3产生白色沉淀只能说明溶液中有Cl，不能说明只有氯化钙；根据碳酸钠溶液和盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体以及碳酸钠溶液和氯化钙溶液反应生成碳酸钙沉淀，所以方案3即证明了猜想三正确，其实验中应观察到的现象为先有气体产生，后有白色沉淀生成；实验拓展：方案1和方案3及甲实验后烧杯中剩余溶液混合，混合时未见明显现象说明没有碳酸钠，所以这时溶液中溶质为氯化钙和氯化钠，把氯化钙和氯化钠分离可以加入过量的碳酸钠溶液，充分反应后过滤，将滤液蒸发即得NaCl；将过滤后的固体加稀盐酸至不再产生气体，对溶液加热蒸发即得CaCl2。考点：考查中和反应及其应用；书写化学方程式、文字表达式5、（2013河南）酸、碱、盐是几类重要的化合物，他们之间能发生复分解反应。（1）复分解反应发生的条件是有沉淀析出，或有气体放出，或有 生成。（2）某化学小组进行“酸和碱的中和反应”实验：将盐酸滴入一定量的澄清石灰水中，实验无明显现象。取反应后的部分溶液加热、蒸干、得到白色固体。以下是探究白色固体成分的实验，已知CaCl2溶液呈中性。请填写下表：实验操作测定结果白色固体成分用pH试纸测定反应后溶液的酸碱度，操作方法是 pH7CaCl2实验反思：无明显现象的中和反应可借助酸碱指示剂判断反应终点。（3）“粗盐提纯”指除去NaCl中的泥沙和MgCl2、CaCl2、Na2SO4等杂质。来源:中#学#学#科#网某同学设计了除去三种可溶性杂质的实验方案：先将固体溶解，然后向其中依次加入过量的BaCl2、NaOH、Na2CO3溶液，充分反应后过滤，蒸发结晶。请回答：部分物质的溶解性表（室温）OHClSOCOH溶、挥溶溶、挥Ba2溶溶不溶不溶Ca2微溶溶微溶不溶Mg2不溶溶溶微溶溶解、过滤和蒸发操作中都用到一种玻璃仪器，该仪器在蒸发操作中的作用是什么？加入Na2CO3溶液的目的是什么？以上方案还需完善，请说明原因并加以补充。（4）LiOH和NaOH的化学性质相似。“神舟”飞船内，可用盛有LiOH的过滤网吸收航天员呼出的气体，以降低CO2含量。请计算：用LiOH完全吸收176 g CO2生成Li2CO3和H2O，理论上至少需要LiOH的质量是多少？【解析】6、（2013湖南长沙）小宁和小明同学学习完酸、碱、盐后发现：碱溶液能使酚酞试液变红，Na2CO3溶液也能使酚酞试液变红。碱溶液使酚酞试液变红，是因为碱在水中解离出OH，那么Na2CO3溶液中究竟是哪种粒子使酚酞试液变红呢？小宁设计了如图三个实验，请你、小宁和小明一起探究并完成下列问题：（1）Na2CO3属于 （填“酸”、“碱”、“盐”）；（2）实验的目的是为了 ；（3）实验加入蒸馏水的目的是探究水分子是否能使酚酞试液变红，小明同学认为实验没必要做，你认为小明的理由是 ；（4）实验滴入Na2CO3溶液，震荡，酚酞试液变红，向变红后的溶液中再逐滴滴加过量的CaCl2溶液后，震荡，红色逐渐消失，同时还观察到生成了 （提示：CaCl2溶液呈中性）。由实验、得出结论：溶液中的CO32以使酚酞试液变红；（5）小明同学在和老师交流上述结论时，老师说：“其实Na2CO3溶液能使酚酞试液变红也是由于溶液中存在OH”，你认为Na2CO3溶液中存在OH的原因是 。7、（2013聊城）实验室内有一瓶化肥的标签已脱落，只知道它是NH4Cl、（NH4）2SO4和KNO3中的一种现进行如下实验：（1）取少量样品在研钵中与混合研磨，有刺激性气味的气体放出（2）另取少量化肥样品与试管中，加入少量水溶解，再滴入图中的溶液，产生白色沉淀根据以上实验，可知该化肥为8、（2013营口）金属在生产生活中有着广泛的应用（1）据有关报道，每年因锈蚀而报废的铁制品约占年产量的20%40%，铁制品生锈的条件是（2）写出用稀盐酸除铁锈的化学方程式（3）同学们通过实验来验证Cu、Fe、Ag三种金属的活动性顺序实验室提供的药品有： Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、Fe（NO3）2溶液、稀盐酸、铜丝、铁丝、银丝、小华同学设计并完成了如下实验：把铁丝插入装有稀盐酸的试管中； 把铜丝插入装有稀盐酸的试管中；把银丝插入装有稀盐酸的试管中； 把铜丝插入装有AgNO3溶液的试管中观察到中的实验现象是，中的化学方程式是你认为小华所做的实验（填序号）是多余的、后来，小贝只选用了上述药品中的三种，通过两步实验，也达到了实验目的他选用的三种药品是 （写出一种药品组合即可）【答案】（1）与水和氧气同时接触（2）6HCl+Fe2O32FeCl3+3H2O（3）、铁丝表面有气泡产生，溶液由无色变为浅绿色 Cu+2AgNO32Ag+Cu（NO3）2 、铜丝、AgNO3溶液、Fe（NO3）2溶液【解析】试题分析：（1）铁制品生锈的条件是与氧气和水同时接触故填：与氧气和水同时接触9、（2014届甘肃省镇原县平泉中学第一学期期末试题）某化学兴趣小组对金属的性质做了如下探究，请你填写空格：（1）用下图所示实验探究铁生锈的条件（每支试管中均放有完全相同的洁净铁片）：甲同学认为，试管A发生的现象就能够说明铁的锈蚀是铁与空气中的氧气、水蒸气共同作用的结果。乙同学不同意他的观点，认为必须全面观察试管_（选填试管编号）发生的现象，并经过科学严谨的推理，才能得出上述结论。试管D和E实验的目的是进一步探究铁在_的环境中是否更容易锈蚀。为防止金属锈蚀，除了采用覆盖保护膜等措施以外，还可以制成合金。这是因为合金与纯金属相比，其组成和内部组织结构发生变化，从而引起_的变化。（2）某同学向分别盛有等质量的铁粉和锌粒的试管中，倒入等质量、等溶质质量分数的稀硫酸，以“金属表面产生气泡的快慢”为标准来判断两种金属的活动性强弱。有的同学认为这种方案不够合理，理由是_。（3）将一定质量的铁粉放入硝酸铜、硝酸锌的混合溶液中，充分反应后过滤，所得固体中一定含有的物质是_ _，且反应后溶液质量比反应前_（选填“增大”、“减小”或“不变” ）。10、（2014届上海市浦东区第一学期期末试题）正确的实验操作是实验成功的重要保证，请对一下实验进行分析。实验内容实验装置过程与分析铁丝在纯氧中燃烧如图所示，点燃火柴后立即连同铁丝快速深入集气瓶中下部（未接触水），但铁丝未燃烧，针对上述操作，请提出一条改进建议 （32） 。测定空气中O2的含量用聚光镜引燃白磷后夹紧弹簧夹。反应停止冷却至室温，打开弹簧夹，进入瓶内的水超过瓶容积的1/5。从操作角度分析，产生误差的原因可能是（写一点） （33） 。用草酸钠（Na2C2O4）分解产生的CO还原CuO（铁架台略）实验开始，应先点燃A处酒精灯，过一会再点燃B处酒精灯，这样操作的目的是_（34）_。B处玻璃管内的现象是_（35）_，发生反应的化学方程式为_（36）_。该装置有待改进之处是_ （37） _。17汇聚名校名师，奉献精品资源，打造不一样的教育！