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1、第20講 實驗方案的設計與評價 考點1 實驗方案的設計 1.實驗設計以化學實驗為基礎，對實驗過程中的材料、手段、方法、步驟等全部方案的制定，常聯(lián)系科學研究、生產、生活、環(huán)境保護的實際去發(fā)現(xiàn)并提出問題，設計實驗去探討和解決實際問題并得出科學的發(fā)現(xiàn)和結論。 2.實驗設計的基本要求：①科學性；②可行性；③安全性；④簡約性；⑤單一性；⑥對比性。 3.實驗方案的設計原則：方法簡便，現(xiàn)象明顯，操作易行。 考點2 實驗方案的評價 1.實驗評價題由題目提供多套方案，要求從某一角度或幾個方面評價方案的優(yōu)劣，解題時要求學生以批判的思維和方法排除不合理的或不是最優(yōu)的方案，選擇、創(chuàng)造更好的方案。

2、 2.通常有如下的方面： (1)對典型裝置的多種用途的評價； (2)對實驗方案是否合理，實驗現(xiàn)象和結論是否正確的評價； (3)依據(jù)實驗條件和要求，設計物質的制取、成分的推斷、定量組成測定等實驗方案。 命題點1 實驗方案的設計 例1 (2014泰安)某化學興趣小組為驗證Ag、Fe、Cu三種金屬的活動性順序，設計了如圖所示的實驗操作。其中可以達到實驗目的的組合是( ) A.①②或②③或②④⑤ B.②④或①③或②④⑤ C.①③或②③或①④⑤ D.①②或②③或③④⑤ 思路點撥:要驗證Ag、Fe、Cu三種金屬的活動性順序，可以用金屬與可溶

3、性鹽是否發(fā)生反應來判斷，最簡單的方法是用金屬Cu與Ag和Fe的可溶性鹽溶液進行反應來判斷，或用金屬Ag和金屬Fe與Cu的可溶性鹽溶液進行反應來判斷，也可以用酸、金屬Cu、金屬Fe和Ag的可溶性鹽溶液進行反應來判斷。 1.(2014河北)如圖所示實驗設計不能達到目的的是( ) A.鑒別碳酸鈉和氫氧化鈉溶液 B.除去氫氣中的氯化氫氣體 C.測定空氣中的氧氣含量 D.驗證化學反應前后質量守恒 2.(2014山西)下列實驗中實驗設計不合理的是( )x_k_b_1

4、 實驗目的 操作或所用試劑 A 除去NaCl固體中混有的泥沙 溶解、過濾、蒸發(fā) B 除去CO中混有的CO2 NaOH溶液、濃H2SO4 C 鑒別食鹽、蔗糖 品嘗 D 鑒別H2O、KCl溶液 AgNO3溶液 命題點2 實驗方案的評價 例2 (2013哈爾濱)實驗室有四瓶失去標簽的溶液，現(xiàn)標為A、B、C、D，分別是碳酸鈉溶液、氯化鋇溶液、硫酸鈉溶液和稀鹽酸中的一種。 【提出問題】如何區(qū)分出四種溶液? 【進行實驗】甲同學實驗如圖所示：由此甲同學認為A一定不是____________。 【表達與交流】甲同學向實驗后的溶液中滴加酚酞溶液，酚酞溶液由無色變?yōu)?/p>

5、紅色，則甲同學的結論：A是氯化鋇溶液。 乙同學不同意甲同學的結論，乙同學的理由是___________________________________________________________ ___________________________________________________________________________________________________。 于是乙同學另取少量A于試管中，向其中滴加一種試劑是__________，觀察到的明顯現(xiàn)象是__________。由此證明了甲同學的結論是錯誤的，同時確定了A。乙同學繼續(xù)實驗如圖所示： 【

6、收集證據(jù)】觀察到C中產生氣泡，D中產生白色沉淀。 【解釋與結論】寫出D中發(fā)生反應的化學方程式____________________________________。 乙同學最終通過實驗區(qū)分出了四種溶液。 【反思與評價】請指出甲同學區(qū)分上述四種溶液時，在實驗方法上的一點不足之處_____________________________ ________________________________________________________________________________________________。 思路點撥:由于A中加入氫氧化鋇后無明顯現(xiàn)象，所以能與氫氧

7、化鋇產生沉淀的物質是不可能是A的；如果A是鹽酸，加入的氫氧化鋇過量時，酚酞溶液也能變紅；由于氯化鋇與碳酸鈉反應生成碳酸鋇白色沉淀，所以如果加入碳酸鈉，沒有現(xiàn)象，說明不能是氯化鋇；鹽酸與碳酸鈉反應生成氯化鈉、水、二氧化碳，所以現(xiàn)象是有氣泡產生；根據(jù)方程式的書寫注意事項，寫出方程式；甲同學在實驗開始時只取A，沒有同時取A、B、C、D進行對比實驗是不科學的方法。 1.(2014泰安)化學興趣小組的同學利用廢銅制取硫酸銅，設計了如下兩個方案： 方案一：CuCuOCuSO4 方案二：CuCuSO4 ［Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O］ 比較上述兩個方案，你認為方案一的

8、優(yōu)點是( ) ①節(jié)約能源 ②不產生污染大氣的二氧化硫 ③提高硫酸的利用率 ④提高銅的利用率 A.②③ B.①②③ C.①③④ D.①②③④ 2.(2013揭陽)如圖表示實驗室用稀H2SO4、CuO、Fe粉三種物質，制取銅的兩種實驗方案。 方案1 方案2 (1)若按方案1制取銅，步驟II反應的現(xiàn)象是______________________________； (2)若按方案2制取銅，步驟I發(fā)生反應的化學方程式是______________________________； (3)兩種方案比較，方案更好，理由是

9、：______________________________________________________。 一、選擇題 1.(2014廣元)下列實驗方案中不合理的是( ) A.熱固性塑料和熱塑性塑料——加熱，觀察外形變化 B.為檢驗CaO中是否含有Ca(OH)2，可將其加水后滴加酚酞溶液 C.用稀硫酸區(qū)別NaOH、K2CO3、BaCl2三種白色固體 D.用熟石灰區(qū)別化肥硝酸鉀和硝酸銨 2.(2014衡陽)下列實驗不能達到實驗目的的是( ) A.探究水的組成 B.探究化學反應是否遵循質量守恒定律

10、 C.探究分子運動 D.探究二氧化錳能否加快過氧化氫分解 3.(2013南充)下列有關物質的檢驗、除雜質所用的試劑或方法錯誤的是( ) A.實驗目的：檢驗NH4Cl溶液和Na2SO4溶液；所用試劑或方法：NaOH溶液或Ba(NO3)2溶液 B.實驗目的：區(qū)分失去標簽的白酒和白醋；所用試劑或方法：聞氣味 C.實驗目的：除去生石灰中含有的雜質石灰石；所用試劑或方法：水或稀鹽酸 D.實驗目的：除去NaCl溶液中含有的少量Na2CO3；所用試劑或方法：稀鹽酸 4.(2013北京)某同學欲測定Na2CO3和NaCl固體混合物中

11、Na2CO3的質量分數(shù)，分別取ag樣品，按下列方案進行實驗，合理的是( ) A.與足量稀鹽酸充分反應，用排水法收集到VmL氣體 B.與足量稀鹽酸充分反應，稱量反應后的溶液，質量為m1g C.與足量Ca(OH)2溶液充分反應，將沉淀過濾、洗滌、干燥，得到m2g固體 D.與足量濃鹽酸充分反應，逸出的氣體用NaOH固體充分吸收，固體質量增加m3g 二、填空題 5.(2013南寧)某化學興趣小組設計了如圖所示的裝置，對純堿(Na2CO3)和小蘇打(NaHCO3)兩種固體進行實驗探究。 (1)寫出甲、丙兩種儀器的名稱：甲______，丙______。 (2)在實驗過程中，觀察到乙儀

12、器中的澄清石灰水沒有變渾濁。丙儀器中的澄清石灰水變渾濁，請寫出丙儀器中發(fā)生反應的化學方程式__________________________________________。 (3)該實驗探究利用的科學方法是______(填“控制變量法”“對比觀察法”或“定量分析法”)，實驗目的是____________。 6.某化學實驗小組為了除去混在N2中的O2，將混合氣體通過紅熱的銅絲網(wǎng)后，發(fā)現(xiàn)銅絲網(wǎng)變黑。在研究如何除去黑色物質，回收再利用銅絲網(wǎng)的討論中，制定了下列方案。 甲方案圖示 乙方案圖示 請根據(jù)以上方案回答： (1)乙方案的燒杯中發(fā)生

13、反應的化學方程式是(其中B物質自行確定)__________________。兩種方案相比較，甲方案明顯的不足之處是________________________。 (2)若采用甲、乙兩種方案處理此黑色銅絲網(wǎng)，則回收的銅絲網(wǎng)a的質量______(填“<”“>”或“=”)銅絲網(wǎng)b的質量。 (3)實驗小組的同學發(fā)現(xiàn)，反應后燒杯中的液體有腐蝕性，應加以適當?shù)奶幚怼Ｋ麄儾扇〖尤腓F粉的方案處理廢液。加入足量的鐵粉充分攪拌，最后得到的溶液中溶質為______。 7.（2013日照）已知某粗鹽樣品中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等雜質。實驗室提純流程如下： （1）用托盤天平稱量粗鹽時

14、，若指針偏向右邊，則表示______（填下列正確選項的代碼）。 A．右盤重，砝碼輕 B．右盤輕，樣品重 C．左盤重，樣品輕 D．左盤輕，砝碼重 （2）第④步操作發(fā)生反應的化學方程式是________________________。 （3）第⑤步操作的目的是________________________。 （4）第⑥步操作a的名稱是______，此步操作中，玻璃棒的末端要輕輕地斜靠在______的一邊。 （5）在第⑦步操作中，向濾液中滴加足量鹽酸的目的是________________________。 （6）在第⑧步操作時，要用玻璃棒不斷攪拌，目的是__

15、______________________。x k b 1 . c o m 三、實驗探究題 8.(2014濱州)在研究酸和堿的化學性質時，某小組想證明稀硫酸和氫氧化鈉溶液混合后，雖然無明顯現(xiàn)象，但確實發(fā)生了化學反應。試與他們一起完成實驗方案的設計、實施和評價，并得出有關結論。 (1)探究稀硫酸和氫氧化鈉溶液的反應。 x_k_b_1 當?shù)稳霂椎畏犹囈汉?，溶液由無色變?yōu)開_____色。根據(jù)上述實驗中顏色變化，可確定稀硫酸和氫氧化鈉溶液發(fā)生了化學反應，反應的化學方程式為：__________________________________________； (2)探究上述稀硫酸和氫氧

16、化鈉溶液反應后燒杯中的硫酸是否過量。 根據(jù)上述反應過程中溶液變成無色，不能確定稀硫酸是否過量。同學們又分別選取氯化鋇溶液、紫色石蕊試液設計實驗方案，請你判斷并分析： 實驗方案 實驗步驟 實驗現(xiàn)象 實驗結論 方案一 取樣，滴入適量的氯化鋇溶液 出現(xiàn)白色沉淀 稀硫酸過量 方案二 取樣，滴入幾滴紫色石蕊試液 溶液變紅 稀硫酸過量 上述設計的實驗方案中，正確的是______(填“方案一”或“方案二”)； 另外一個實驗方案錯誤的原因是________________________；若請你再設計一個確定稀硫酸是否過量的實驗方案，你選用的藥品是______，實驗現(xiàn)象及結論是_

17、___________________________________。 9.(2014衡陽)“侯氏制堿法”首先得到的是碳酸氫鈉，然后將碳酸氫鈉加熱分解得到產品碳酸鈉：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。碳酸鈉露置在空氣中能與空氣中的二氧化碳和水反應生成碳酸氫鈉：Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3。 某中學化學研究性學習小組對一瓶開啟后久置的碳酸鈉是否變質及變質程度進行探究。 【提出問題】假設Ⅰ：完全變質；假設Ⅱ：沒有變質；假設Ⅲ：__________________。 【實驗探究】實驗一：取少量樣品于試管中，加水溶解后再加入少量CaCl2溶液，產生白色沉淀，說明假設

18、______不成立。反應的化學方程式為________________________。 實驗二：取少量樣品于試管中，用導管連接后固定在鐵架臺上，導管的另一端插入澄清石灰水中。加熱樣品，有氣體產生，澄清的石灰水變渾濁，說明假設Ⅱ不成立。 【實驗結論】假設______成立，樣品的成分是____________。 【交流反思】欲除去Na2CO3變質后的雜質，最合適的方法是______________________________。 10.(2014廣州)同學們在實驗室用混合兩種固體藥品的辦法自制“鉀、氮復合肥料”，使用到的藥品有KCl、K2SO4、NH4HCO3、NH4Cl。同學們制得了

19、成分不同的“鉀、氮復合肥料”，從中抽取一份作為樣品探究其成分，請回答有關問題： 限選試劑：稀HCl，稀H2SO4，BaCl2溶液，AgNO3溶液，蒸餾水。 (1)提出合理假設。所抽樣品的成分有4種可能：w w w .x k b 1.c o m 假設1：KCl和NH4HCO3； 假設2：KCl和NH4Cl； 假設3：K2SO4和NH4HCO3； 假設4：____________。 (2)形成設計思路。 ①甲同學提出先用AgNO3溶液確定是否含有KCl，你是否同意并說出理由：____________________________________ ______________

20、_____________________________________________________________________________________。 ②乙同學提出先確定是否含有NH4HCO3，則可以選擇的試劑是___________。 (3)完成實驗方案。請?zhí)顚憣嶒灢僮骷芭c表中結論相符的預期現(xiàn)象。 實驗操作 預期現(xiàn)象 結論 步驟1：__________ __________ 假設2成立 步驟2：__________ __________ 參考答案 各個擊破 例1　A 題組訓練　1.A　2.C 例2　碳酸鈉溶液或硫酸鈉溶液　若A是稀鹽酸，氫氧

21、化鋇與稀鹽酸反應后氫氧化鋇過量，也能使酚酞溶液變紅(或酚酞溶液變紅只能說明實驗后的溶液中有氫氧化鋇，不能說明A是氯化鋇溶液)　碳酸鈉溶液(或碳酸鉀溶液或紫色石蕊溶液)　產生氣泡(或產生氣泡或紫色石蕊溶液變?yōu)榧t色) 　H2SO4+BaCl2BaSO4↓+2HCl　甲同學在實驗開始時只取A，沒有同時取A、B、C、D進行對比實驗是不科學的方法(或甲同學用實驗后的溶液證明A，沒有另取原溶液鑒別是錯誤的方法)(其他答法合理即可) 題組訓練　1.A　2.(1)黑色固體變?yōu)榧t色，且有水珠出現(xiàn) (2)CuO+H2SO4CuSO4+H2O　(3)2　安全、節(jié)能、煉銅率高 整合集訓 1. B　2.B　3.

22、C　4.C　5.(1)酒精燈　燒杯　(2)Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O　(3)對比觀察法　探究純堿和小蘇打兩種固體加熱是否分解(合理即可)　6.(1)CuO+H2SO4CuSO4+H2O　需制取CO；CO有劇毒；尾氣未作處理；裝置復雜等　(2)>　(3)FeSO4　7.（1）D?。?）MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl　（3）除去雜質CaCl2和加入的過量試劑BaCl2?。?）過濾　三層濾紙　（5）除去加入的過量試劑NaOH和Na2CO3?。?）防止蒸發(fā)時因局部溫度過高，造成液滴飛濺　8.(1)紅　H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O　(2)方案二　當稀硫

23、酸不過量時，生成的硫酸鈉也會與氯化鋇反應生成白色沉淀　鎂條　若有氣體放出，證明稀硫酸過量，反之稀硫酸不過量　9.部分變質?、瘛? Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl　Ⅲ　Na2CO3和NaHCO3　加熱至不再產生氣泡 10.(1)K2SO4和NH4Cl　(2)①不同意，因為AgNO3也可以與NH4Cl反應生成AgCl沉淀，不能確定是否有KCl?、谙Cl(或稀H2SO4)　(3)取少量這種混合固體于試管中，滴加適量稀鹽酸(或稀硫酸)　無氣泡冒出　另取少量這種混合固體于另一支試管中，加足量蒸餾水溶解，滴加氯化鋇溶液，振蕩　無白色沉淀產生 新課標第一網(wǎng)系列資料