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1、專題三實驗方案的設(shè)計和評價知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描考點1科學(xué)探究安徽省中考化學(xué)試題中有關(guān)實驗方案的設(shè)計和評價主要以科學(xué)探究題的形式出現(xiàn),試題往往以化學(xué)實驗為基礎(chǔ),聯(lián)系生產(chǎn)、生活等領(lǐng)域,引導(dǎo)學(xué)生利用所學(xué)知識去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。科學(xué)探究的一般步驟:( 1 )發(fā)現(xiàn)問題( 2 )提出猜想( 假設(shè) )( 3 )制訂計劃( 4 )進行實驗( 5 )搜集證據(jù)( 6 )解釋與結(jié)論( 7 )反思與評價( 8 )表達與交流( 遷移與知識的拓展 )。作為探究題,一般并不需要完全具備以上八個步驟,常因題目的需要而選擇其中重要的步驟呈現(xiàn)。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描解答科學(xué)探究題的注意事項( 1 )不要答非所問:一般而

2、言,最終的結(jié)論與開始的猜想與假設(shè)有一致性,至少也應(yīng)有一定的關(guān)系。( 2 )注意猜想或假設(shè)的合理性:雖然猜想和假設(shè)有很多可能,但是所給的猜想與假設(shè)不能脫離題目給出的條件,否則就是無源之水。( 3 )正確選擇實驗用品:首先弄清實驗原理;設(shè)計實驗方案需緊扣假設(shè),正確選擇儀器和藥品。( 4 )答題的發(fā)散性:探究性試題往往在假設(shè)的提出、方案的設(shè)計等方面的答案并非唯一,所以,學(xué)生可從最熟悉、最符合題意的答案入手,從而有效防止錯誤的發(fā)生。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描典例1( 2017安徽 )某興趣小組用圖1裝置進行實驗時發(fā)現(xiàn):燒杯中飽和石灰水先變渾濁,后逐漸澄清。( 1 )寫出甲裝置中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:;石灰水“

3、變渾濁”是因為生成了( 填化學(xué)式 )。 ( 2 )為探究“飽和石灰水渾濁后變澄清的原因”,該小組同學(xué)開展了如下活動: 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描【查閱文獻】碳酸鈣( 碳酸鈉等 )與二氧化碳、水反應(yīng)生成可溶于水的碳酸氫鈣( 碳酸氫鈉等 )?！咎岢黾僭O(shè)】假設(shè)1:揮發(fā)出的HCl使渾濁變澄清;假設(shè)2:。 【設(shè)計實驗】為除去CO2中的HCl,小華在圖1中甲、乙裝置之間增加圖2裝置,裝置的連接順序是甲乙( 填字母序號 );其中盛放的試劑合理的是( 填選項序號 )。 A.濃硫酸B.NaOH溶液C.飽和Na2CO3溶液D.飽和NaHCO3溶液 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描【實驗現(xiàn)象】飽和石灰水渾濁后,繼續(xù)通入足量CO2,沉淀部分溶

4、解但最終并未完全澄清?！镜贸鼋Y(jié)論】由以上探究可得出的結(jié)論是 。 注意:若答對第( 3 )小題獎勵4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。( 3 )該興趣小組在老師指導(dǎo)下,用pH傳感器測得圖1燒杯中溶液的pH隨通入氣體時間的變化曲線如圖3。AB段pH幾乎不變的原因可能是 ;D點所得澄清溶液的成分除H2O外還有。 BC段發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式主要有 。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描【解析】( 1 )甲裝置中石灰石的主要成分碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳,反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2。二氧化碳能與石灰水中的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水,故石灰水“變渾濁”是因為生成了碳酸鈣

5、( CaCO3 )。( 2 )【提出假設(shè)】由題給信息可知,飽和石灰水渾濁后變澄清的原因也可能是產(chǎn)生的CO2使渾濁變澄清?！驹O(shè)計實驗】題圖2裝置用于洗氣時,應(yīng)“長進短出”,故裝置的連接順序是甲ba乙;濃硫酸與HCl不反應(yīng);NaOH和Na2CO3不僅與HCl反應(yīng),還會與CO2反應(yīng);飽和NaHCO3溶液與CO2不反應(yīng),與HCl反應(yīng)生成NaCl、H2O和CO2。故盛放的試劑合理的是飽和NaHCO3溶液。【得出結(jié)論】由于飽和石灰水渾濁后,繼續(xù)通入足量CO2,沉淀部分溶解但最終并未完全澄清,故CO2只能使飽和石灰水生成的沉淀部分溶解,不能最終使其變澄清,由此可知,揮發(fā)出的HCl能使飽和石灰水產(chǎn)生的渾濁最終

6、變澄清。知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描( 3 )剛開始排出的氣體是空氣,對飽和石灰水的pH無影響,故AB段pH幾乎不變。D點溶液顯酸性,所得澄清溶液的成分除H2O外,還有氯化氫氣體溶于水生成的鹽酸以及鹽酸與Ca( OH )2、CaCO3反應(yīng)生成的CaCl2。BC段發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使溶液接近中性,反應(yīng)的化學(xué)方程式主要有CO2+Ca( OH )2 CaCO3+H2O、Ca( OH )2+2HCl CaCl2+2H2O?！敬鸢浮?( 1 )CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2CaCO3( 2 )【提出假設(shè)】產(chǎn)生的CO2使渾濁變澄清( 或HCl和CO2共同作用使渾濁變澄清 )【設(shè)計實驗】baD【得出結(jié)論】揮

7、發(fā)出的HCl使飽和石灰水產(chǎn)生的渾濁最終變澄清;CO2只能使飽和石灰水生成的沉淀部分溶解,不能最終使其變澄清( 合理即可 )( 3 )先排出的是裝置內(nèi)的空氣,不會使溶液的pH明顯變化( 合理即可 )CaCl2和HCl( 或Ca2+、H+和Cl- )CO2+Ca( OH )2 CaCO3+H2O、Ca( OH )2+2HCl CaCl2+2H2O 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描針對訓(xùn)練1.( 2017合肥廬陽區(qū)二模 )鎂與NH4Cl溶液反應(yīng)時不僅生成一種鹽,還有氣泡產(chǎn)生。為確定氣體的成分,某化學(xué)興趣小組的同學(xué)進行下列實驗探究?！咎岢鰡栴}】鎂能與NH4Cl溶液反應(yīng)生成何種氣體?【猜想與假設(shè)】小華說:生成的氣體可能

8、是HCl、NH3、H2中的一種或幾種。( 1 )小華提出上述猜想的理論依據(jù)是化學(xué)反應(yīng)前后元素的種類不變( 或質(zhì)量守恒定律 )。 【進行實驗】修正后該小組同學(xué)認為該氣體中可能含有NH3和H2或NH3,他們設(shè)計如下裝置進行實驗: 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描【現(xiàn)象與結(jié)論】( 2 )A中觀察到酚酞的水溶液變紅,證明生成的氣體中含有NH3。B裝置中濃硫酸的作用:干燥氣體;吸收NH3。C中有肥皂泡飄到空中,用燃著的木條靠近肥皂泡,有爆鳴聲,說明生成的氣體中還含有氫氣。 【實驗反思】( 3 )寫出Mg與NH4Cl溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:Mg+2NH4Cl MgCl2+2NH3+ H2。 ( 4 )氨氣極易溶于水,上述實

9、驗中有氨氣逸出的原因可能是反應(yīng)放熱,溫度升高,使氨氣在水中的溶解度減小( 或反應(yīng)生成氣體的速率太快,無法完全溶解,合理即可 )。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描考點2實驗方案的設(shè)計該考點是安徽省中考的高頻考點,也是中考的難點,主要考查實驗方案設(shè)計的內(nèi)容、原則和思路。1.實驗方案的設(shè)計原則( 1 )科學(xué)性:實驗原理、實驗操作程序和方法正確。( 2 )可行性:切實可行,所選用的藥品、儀器、設(shè)備和方法等在中學(xué)現(xiàn)有的實驗條件下能夠得到滿足。( 3 )安全性:設(shè)計實驗時,應(yīng)盡量避免使用有毒的藥品和進行有一定危險性的實驗操作。( 4 )簡約性:要盡可能簡單易行,應(yīng)選用簡單的實驗裝置、用較少的實驗步驟和實驗用品,在短時間

10、內(nèi)完成實驗。( 5 )創(chuàng)造性:有創(chuàng)新意識。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描2.實驗方案的內(nèi)容( 1 )一個比較完整的化學(xué)實驗方案,一般包括以下幾個內(nèi)容:實驗?zāi)康?實驗原理;實驗用品( 包括儀器和藥品等 )及規(guī)格;實驗裝置、實驗步驟、操作方法及注意事項;實驗現(xiàn)象及結(jié)論;反思與交流。( 2 )對于給出實驗?zāi)康?要求設(shè)計實驗方案的試題一般可以按以下思維程序進行:根據(jù)實驗?zāi)康?確定實驗原理( 或假設(shè) );根據(jù)實驗原理( 或假設(shè) ),選擇需要的儀器和藥品( 或?qū)嶒炑b置圖 );寫出實驗操作步驟及注意事項;記錄實驗現(xiàn)象,分析實驗結(jié)果,得出正確結(jié)論。( 3 )實驗設(shè)計要科學(xué)合理、安全可靠、操作簡便、現(xiàn)象明顯、結(jié)論可信、綠色

11、環(huán)保。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描3.實驗方案的設(shè)計思路( 1 )設(shè)計實驗方案時要有完整的步驟和清晰的思路。( 2 )設(shè)計實驗時要考慮對照性原則和控制變量原則。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描典例2( 2017內(nèi)蒙古赤峰 )下列探究實驗不能達到目的的是 ( ) 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描【解析】A項,鐵絲表面附著一層紅色固體,說明鐵比銅活潑,銀絲表面無明顯現(xiàn)象,說明銅比銀活潑,由此可知金屬活動性順序:FeCuAg,正確;B項,該實驗中有兩個變量:水的溫度和硝酸鉀的狀態(tài),故無法探究影響物質(zhì)溶解速率的因素,錯誤;C項,銅片上的白磷燃燒,水中的白磷不燃燒,說明燃燒需要氧氣參加,銅片上的白磷燃燒,紅磷不燃燒,說明燃燒需要溫度達到可燃物

12、的著火點,正確;D項,將3個試管依次編號為,對比可得出鐵生銹需要與氧氣接觸,對比可得出鐵生銹需要與水接觸,正確?！敬鸢浮?B 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描針對訓(xùn)練2.如圖所示的實驗設(shè)計能實現(xiàn)其對應(yīng)實驗?zāi)康牡氖?( B ) 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描【解析】A項,應(yīng)運用控制變量法設(shè)計對比實驗,即H2O2溶液的濃度和體積應(yīng)保持相同,CuSO4、FeCl2的量也應(yīng)保持相同,根據(jù)題圖無法得出CuSO4、FeCl2的量是否相同,錯誤;C項,反應(yīng)有氣體生成,且該反應(yīng)在敞口容器中進行,故生成的氣體會逸出,反應(yīng)后燒杯內(nèi)物質(zhì)的總質(zhì)量會減少,故無法驗證質(zhì)量守恒定律,錯誤;D項,塑料瓶變癟也可能是二氧化碳溶于水導(dǎo)致的,錯誤。 知識網(wǎng)絡(luò)考

13、點掃描考點3實驗方案的評價該考點是安徽省中考的重點,通常結(jié)合實驗方案及實驗現(xiàn)象和結(jié)論,要求考生從實驗的合理性、可行性和安全性等角度評價實驗方案并改進實驗方案。1.實驗方案的評價原則( 1 )可行性:原理是否正確、可行;操作是否安全、合理;步驟是否簡單、方便;現(xiàn)象是否明顯等。( 2 )綠色化:原料是否易得、安全、無毒;反應(yīng)速率是否較快;原料利用率、產(chǎn)物產(chǎn)率是否較高;反應(yīng)過程中是否有環(huán)境污染物產(chǎn)生。( 3 )安全性:防倒吸;防爆炸;防氧化;防吸水;防揮發(fā)等。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描2.實驗方案的設(shè)計和評價思路( 1 )根據(jù)實驗?zāi)康?闡明實驗原理,選擇合適的儀器和藥品。( 2 )根據(jù)實驗特點,設(shè)計實驗裝置

14、。( 3 )根據(jù)實驗要求,設(shè)計可行的操作步驟,分析實驗中的注意事項。( 4 )通過對比和歸納,選出最佳方案。( 5 )實驗結(jié)束后寫出完整的實驗報告。3.復(fù)習(xí)時可依據(jù)以下思路,在理解的前提下加以掌握 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描( 1 )實驗方案的評價不是簡單的“對、錯”,而是分析實驗方案是否合理、是否符合化學(xué)原理等。( 2 )綠色化學(xué)是化學(xué)學(xué)科發(fā)展的目標(biāo)之一,一些實驗的可行性不是只要能夠出現(xiàn)實驗現(xiàn)象即可,還要注意環(huán)保方面的問題。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描典例3( 2016安徽 )氨水和鹽酸是常見的化學(xué)試劑,可將氨氣( NH3 )、氯化氫氣體分別溶于水制得。( 1 )工業(yè)上利用氮氣和氫氣反應(yīng)制氨氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式

15、為( 不要求注明條件 )。 ( 2 )小華為探究氨氣溶于水是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng),設(shè)計并完成如下實驗( 填寫表中空白 ): 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描( 3 )小明將滴有酚酞的稀氨水加熱,觀察到溶液紅色變淺,原因可能是 。 ( 4 )小芳將滴有石蕊的稀鹽酸加熱,溶液顏色無明顯變化。為進一步研究,取稀鹽酸分成2份:未經(jīng)加熱;加熱煮沸一段時間后冷卻,分別中和等量的氫氧化鈉,消耗二者的質(zhì)量:,則稀鹽酸經(jīng)加熱煮沸后濃度( 填“增大”“減小”或“不變” )。 注意:若答對第( 5 )小題獎勵4分,化學(xué)試卷總分不超過60分。( 5 )為除去氯化鈉溶液中的碳酸鈉,小林設(shè)計了如下方案:你認為上述方案( 填“合理”或“不合理”

16、 ),請分析: ( 若合理,說明原因;若不合理,說明原因并設(shè)計改進方案 )。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描【解析】( 1 )氫氣和氮氣在一定條件下反應(yīng)生成氨氣,反應(yīng)的化學(xué)方程式為N2+3H2 2NH3。( 2 )氨水呈堿性,能使酚酞溶液變紅,而氨水由氨氣溶于水制得,由此可說明氨氣溶于水發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。( 3 )溶液紅色變淺的原因可能是氨水不穩(wěn)定,受熱易分解,隨溫度升高,氨氣溶解度減小,部分氨氣逸出,導(dǎo)致氨水濃度降低。( 4 )根據(jù)題意“中和等量的氫氧化鈉,消耗鹽酸的質(zhì)量:”可知,的鹽酸濃度小于,由此可知稀鹽酸經(jīng)加熱煮沸后濃度增大?！敬鸢浮? 1 )N2 +3H2 2NH3( 2 )向上述集氣瓶中濾紙上滴入

17、少量水濾紙變紅,說明二者發(fā)生了反應(yīng)( 3 )氨水受熱分解,隨溫度升高,氨氣溶解度減小,導(dǎo)致氨水濃度降低( 合理即可 )( 4 )增大( 5 )不合理根據(jù)上述實驗,加熱煮沸無法除去溶液A中混有的過量HCl。改進方案:向含碳酸鈉的氯化鈉溶液中邊逐滴加鹽酸,邊測定溶液的pH,至溶液呈中性即可( 合理即可 ) 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描針對訓(xùn)練3.( 2017黑龍江龍東地區(qū) )小維與家人聚餐時,對火鍋燃料“固體酒精”產(chǎn)生了好奇,于是他與同學(xué)對其成分進行如下探究?！静殚嗁Y料】( 1 )該固體酒精是用酒精、氯化鈣和氫氧化鈉按一定的質(zhì)量比混合制成的。( 2 )氯化鈣、氯化鋇溶液均呈中性。知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描【提出問題】(

18、 1 )酒精中是否含有碳元素?( 2 )固體酒精中氫氧化鈉是否變質(zhì)?【作出猜想】猜想一:酒精中含有碳元素;猜想二:固體酒精中氫氧化鈉已變質(zhì)?！緦嶒炋骄俊? 1 )按如圖1所示裝置進行實驗,發(fā)現(xiàn)澄清石灰水變渾濁,據(jù)此可得出酒精中含有碳元素的結(jié)論。 ( 2 )取少量固體酒精于燒杯中,加足量的水充分溶解后靜置,發(fā)現(xiàn)杯底出現(xiàn)白色沉淀,取沉淀于試管中,加入稀鹽酸,固體溶解并有氣泡產(chǎn)生,生成氣體的化學(xué)方程式為CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2。 【實驗結(jié)論】( 1 )酒精中含有碳元素。( 2 )固體酒精中氫氧化鈉已經(jīng)變質(zhì)。 知識網(wǎng)絡(luò)考點掃描【拓展延伸】為進一步確定固體酒精中是否還含有氫氧化鈉,小維與同學(xué)繼續(xù)探究。( 1 )他另取少量固體酒精,加水溶解后,取上層清液,滴加酚酞溶液,酚酞溶液變紅,于是得出固體酒精中還含有氫氧化鈉。 ( 2 )小維的同學(xué)認為他的實驗不能證明固體酒精中一定有氫氧化鈉剩余,理由是碳酸鈉溶液呈堿性,也能使無色酚酞溶液變紅。 ( 3 )他們另取上層清液,加入足量的氯化鋇溶液,充分反應(yīng)后滴加氯化鐵溶液,生成紅褐色沉淀,于是他們一致認為固體酒精中氫氧化鈉有剩余。【反思交流】( 1 )實驗中,加入足量氯化鋇溶液的目的是除去碳酸鈉。 ( 2 )實驗室中氫氧化鈉應(yīng)密封保存。