新课标RJ2020中考化学复习方案主题五科学探究第18课时实验方案的设计与评价课件 37页

第 18 课时 实验方案的设计与评价 主题五　科学探究 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) 对比实验设计。 (2) 控制变量法实验设计 : 控制变量法需设置对照组和实验组 , 两组只有一个条件不相同。控制变量法在实验数据的表格上的反映为某两次实验只有一个条件不相同 , 若两次实验结果不同 , 则与该条件有关 , 否则无关。 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. [2019 · 成都 ] 下列实验中 , 能达到相应实验目的的是 ( 　　 ) 图 18-1 [ 答案 ] A [ 解析 ] A 中两支试管形成的对比实验中 , 不同的条件只有水 , 因此该实验可达到实验目的 ; 稀硫酸和氯化钠溶液不发生反应 , 不能用于探究质量守恒定律 ; 铜、铝均能从硝酸银溶液中置换出银 , 该实验不能比较铝、铜的活动性顺序 ; 干冷的烧杯罩在甲烷燃烧的火焰上方 , 只能探究甲烷燃烧生成水 , 确定甲烷中含有氢元素 , 不能确定其是否含有碳元素。 2. [2018 · 宜昌 ] 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。 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   [ 答案 ] 实验一 : 肥皂水的量 ( 体积或滴数 ) [ 解析 ] 实验一 : 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。 2. [2018 · 宜昌 ] 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 ] 实验二 : 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 ] 实验二 : 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. [2018 · 宜昌 ] 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 ] 实验三 : 氯化钠 ( 或氯化钾 , 合理即可 ) [ 解析 ] 实验三 : 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 , 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 CaCO 3 的混合物。李琳同学设计了如图 18-2 的实验装置来测定 CaCO 3 的含量。她用气密性良好的装置装上药品并通一会儿 N 2 后关闭止水夹 , 再打开分液漏斗活塞。提示 : 碱石灰 ( 可以吸收 CO 2 和 H 2 O) 、浓硫酸均足量 , 稀盐酸不考虑其挥发性。 (1) 通入 N 2 的原因之一是 N 2 的化学性质 　　　　 ( 填“活泼”或“不活泼” ) 。   图 18-2 不活泼 3. [2019 · 重庆 B] Ca(OH) 2 变质得到 Ca(OH) 2 和 CaCO 3 的混合物。李琳同学设计了如图 18-2 的实验装置来测定 CaCO 3 的含量。她用气密性良好的装置装上药品并通一会儿 N 2 后关闭止水夹 , 再打开分液漏斗活塞。提示 : 碱石灰 ( 可以吸收 CO 2 和 H 2 O) 、浓硫酸均足量 , 稀盐酸不考虑其挥发性。   (2) 甲装置中发生中和反应的化学方程式为   　 。   图 18-2 [ 答案 ] (2)Ca(OH) 2 +2HCl CaCl 2 +2H 2 O [ 解析 ] (2) 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 CaCl 2 +2H 2 O 。 (3) 浓硫酸的作用是 　 。   图 18-2 [ 答案 ] (3) 除去二氧化碳气体中的水蒸气 ( 或干燥二氧化碳气体 ) [ 解析 ] (3) 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 CaCO 3 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 ② 若去掉丁装置 , 测得 CaCO 3 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 N 2 的目的是 　 。   图 18-2 [ 答案 ] (4)①C 　 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 ] (4)① 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。 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. [2019 · 呼和浩特 ] 下列实验方案中 , 两个方案均可行的是 ( 　　 ) 选项 实验目的 实验方案一 实验方案二 A 鉴别 硬水和软水 取样 , 分别加入等质量的活性炭 , 静置 , 观察 取样 , 分别加入等质量的肥皂水 , 搅拌 , 观察产生泡沫的情况 B 分离 木炭粉和铁粉的混合物 用磁铁吸引 在 空气中充分加热 C 除去 CO 气体中的少量 CO 2 将 混合气体依次通过足量的氢氧化钠溶液和浓硫酸 将 混合气体通过足量的灼热 CuO 粉末 D 鉴别 NaCl 和 NaOH 两种固体 取样 , 分别加水溶解 , 触摸试管外壁 取样 , 分别加水溶解 , 配成溶液 , 用 pH 试纸测定 [ 答案 ] D [ 解析 ] 活性炭分别加入硬水和软水中均无明显现象。木炭粉和铁粉在空气中充分加热 , 铁粉和木炭粉均能与空气中的氧气发生反应 , 无法分离。将混有少量二氧化碳的一氧化碳通入足量灼热的氧化铜粉末中 , 一氧化碳和氧化铜反应生成了二氧化碳 , 二氧化碳和氧化铜不反应 , 未能将二氧化碳除去。氯化钠溶于水时溶液温度不变 , 氢氧化钠溶于水时溶液温度升高 , 取样 , 分别加水溶解 , 触摸试管外壁 , 能够鉴别两种固体 ; 氯化钠溶液呈中性 ,pH=7, 氢氧化钠溶液呈碱性 ,pH>7, 取样分别加水溶解 , 配成溶液 , 用 pH 试纸测定 , 能够鉴别两种固体。 5. [2019 · 泰安 ] 控制变量是实验探究的重要方法。下列实验设计不能达到实验目的的是 ( 　　 ) 图 18-3 [ 答案 ] A [ 解析 ] A 图中实验酸的种类不同 , 不能探究铁、镁金属活动性强弱 , 不能达到实验目的 ;B 图中实验控制了水这一变量 , 可探究二氧化碳与水是否发生反应 , 能达到实验目的 ;C 图中实验溶质种类相同 , 溶剂种类不同 , 其他条件相同 , 可探究不同溶剂中物质溶解性大小 , 能达到实验目的 ;D 图中实验除温度不同外 , 其他条件相同 , 可探究温度对分子运动快慢的影响 , 能达到实验目的。 6. [2019 · 广东 ] 下列实验操作、现象或变化、结论对应关系正确的是 ( 　　 ) 选项 实验操作 现象 或变化 结论 A 取 少量井水 , 加入适量肥皂水 , 振荡 产生 大量 浮渣 井水为硬水 B 称量 镁条在空气中燃烧前后质量 质量减少 不 遵循质量守恒定律 C 向 盛有 NaOH 溶液的试管中滴加几滴酚酞溶液 溶液 变红色 NaOH 溶液没有变质 D 将 无色气体通入装有 CuO 粉末的玻璃管一段时间后 , 加热 黑色 固体 变红 无色 气体一定为 H 2 [ 答案 ] A [ 解析 ] 硬水和软水用肥皂水鉴别 , 加入适量肥皂水 , 振荡 , 产生大量浮渣 , 泡沫少的为硬水 ; 化学反应遵循质量守恒定律 , 镁条在空气中燃烧 , 生成的氧化镁粉末飘散到空气中 , 使反应后物质质量减少 , 但遵循质量守恒定律 ; 氢氧化钠变质生成碳酸钠 , 碳酸钠溶液显碱性 , 也会使酚酞溶液变红 , 所以向盛有氢氧化钠溶液的试管中滴加酚酞溶液 , 溶液变红 , 不能说明氢氧化钠溶液没有变质 ; 一氧化碳和氢气都为无色气体且都有还原性 , 所以将无色气体通入装有氧化铜粉末的玻璃管一段时间后 , 加热 , 黑色固体变红 , 无色气体不一定是氢气 , 还可能是一氧化碳。 7. 请根据图 18-4 所示实验图回答问题。 (1) 仪器 a 的名称是 　　　　 。   图 18-4 集气瓶 7. 请根据图 18-4 所示实验图回答问题。 (2) 上述三个实验中 , 水对实验仪器起到安全保护作用的是 　　　　 ( 填序号 ) 。   图 18-4 [ 答案 ] (2)C [ 解析 ] (2)A 实验中 , 水的作用是用排水法收集气体 ;B 实验中 , 水的作用是用水的体积来验证氧气的体积 ;C 实验中 , 水的作用是防止高温溅落物炸裂瓶底。 7. 请根据图 18-4 所示实验图回答问题。 (3)A 实验中发生反应的化学方程式是 　　　　　 。   图 18-4 [ 答案 ] (3)2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑ [ 解析 ] (3)A 实验中发生的是过氧化氢分解反应。 7. 请根据图 18-4 所示实验图回答问题。 (4) 对于 B 实验 , 小李同学进行了改进与创新 , 实验过程如图 18-5 所示。 图 18-5 改进实验与 B 实验相比 , 明显的优点是   　 ( 写一条即可 ) 。 图 18-5 [ 答案 ] (4) 装置简单或操作简便或实验结果更准确 ( 误差小 ) 或封闭体系更环保或实验成功率高等 ( 写一条即可 ) [ 解析 ] (4) 改进实验与 B 实验相比 , 明显的优点是装置简单或操作简便或实验结果更准确 ( 误差小 ) 或封闭体系更环保或实验成功率高等。 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)① 长颈漏斗 CaCO 3 +2HCl CaCl 2 +H 2 O+CO 2 ↑ ② 控制反应速率 ( 或节省药品或方便及时排出废液等 ) [ 解析 ] (1)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 CaCO 3 +2HCl CaCl 2 +H 2 O+CO 2 ↑。 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。 (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 ” );  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 ] (2)①c 　 ②AD [ 解析 ] (2)① 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 。 ② 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 Na 2 CO 3 和 NaCl 的固体混合物中 Na 2 CO 3 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 CO 2 的体积 , 根据 CO 2 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 ] 方案一 :(1) 注射器活塞回到原位 ( 或复位 ) [ 解析 ] 方案一 :(1) 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 Na 2 CO 3 和 NaCl 的固体混合物中 Na 2 CO 3 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 CO 2 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 ] 方案一 :(2) 偏小　部分 CO 2 溶于水或与水反应　水面上放一层植物油 [ 解析 ] 方案一 :(2) 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 , 使二氧化碳不能溶于水。 9. 在学习盐的性质以后 , 化学兴趣小组的同学开展了测定 Na 2 CO 3 和 NaCl 的固体混合物中 Na 2 CO 3 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 CO 2 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 ] 方案一 : (3) 碱石灰能吸收空气中的水和二氧化碳 [ 解析 ] 方案一 : (3) 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 Na 2 CO 3 和 NaCl 的固体混合物中 Na 2 CO 3 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 除去沉淀表面残留的杂质 CaCl 2 　 使 Na 2 CO 3 完全反应 [ 解析 ] 方案二 :(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 Na 2 CO 3 完全反应。