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1、第43講方案設計評價專題一、實驗設計1化學實驗方案設計的思路(1)根據(jù)某一主題，“發(fā)現(xiàn)問題”“提出猜想”“確定假設”；(2)根據(jù)假設設計實驗方案；(3)通過實驗收集證據(jù)或實驗現(xiàn)象；(4)作出假設是否成立的結論；(5)對結論進行反思與評價。2化學實驗設計時遵循的原則(1)科學性，實驗原理準確，實驗流程合理。(2)安全性，保護人身、保護環(huán)境、保護儀器。(3)簡便性，做到步驟少、時間短、效果好等。(4)環(huán)保性，藥品用量少，對環(huán)境沒有或較少污染。(5)經濟性，藥品成本低，易得經濟。3實驗設計的步驟(1)明確目的、原理首先必須認真審題，明確實驗的目的要求，弄清題目有哪些新的信息，綜合已學過的知識，通過類

2、比、遷移、分析，從而明確實驗原理。(2)選擇儀器、藥品根據(jù)實驗的目的和原理，以及反應物和生成物的性質、反應條件，如反應物和生成物的狀態(tài)、能否腐蝕儀器和橡膠、反應是否加熱及溫度是否控制在一定的范圍等，從而選擇合理的化學儀器和藥品。(3)設計裝置、步驟根據(jù)上述實驗目的和原理，以及所選用的儀器和藥品，設計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟。學生應具備識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖的能力，實驗步驟應完整而又簡明。(4)記錄現(xiàn)象、數(shù)據(jù)：根據(jù)觀察，全面而準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。(5)分析得出結論根據(jù)實驗觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，通過分析、計算、圖表、推理等處理，得出正確的結論。注意：在進行實驗方案設計

3、時要特別注意水的處理。水作為雜質要除去：要先除去其他雜質，后干燥。水作為產物的檢驗：先檢驗水，再檢驗其他產物。水的定量測量：前后都要排除外來水的干擾。二、實驗評價1評價內容實驗的評價包括實驗原理的評價、方案的評價、實驗裝置的評價、實驗操作的評價、實驗現(xiàn)象的描述與結論分析的評價等。2評價方法(1)化學反應原理是否正確，是否與實驗目的相符；(2)實驗裝置是否科學、優(yōu)化、安全；(3)操作方法是否可行、簡捷；(4)綠色化學的理念是否符合，對環(huán)境是否會造成污染；(5)推理過程是否嚴密。探究物質成分的實驗設計 1已知碳酸易分解，草酸與碳酸有相似的化學性質，在受熱的條件下草酸也會分解，僅生成三種氧化物。我校

4、研究性學習小組對此展開探究：【提出問題】生成的三種氧化物是什么？【查閱資料】無水硫酸銅是一種白色粉末，遇水變成藍色硫酸銅晶體?；瘜W方程式為：CuSO4(白色粉末)5H2O=CuSO45H2O(藍色晶體)【提出猜想】生成的氧化物中有H2O、CO2和CO。【實驗探究】張亮將生成的氣體，依次通過如圖所示裝置，驗證猜想。(1)觀察到A中_，證明生成物中有水。(2)B中澄清石灰水變渾濁，證明_。( 3 ) D 中 紅 色 粉 末 是 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ( 填 化 學 式 ) ， 實 驗 現(xiàn) 象_?！窘涣饔懻摗筷愜娬J為：張亮不需要E裝置也能夠推斷出生成物中有一氧化碳。你是否支

5、持陳軍的觀點：_(填“支持”或“不支持”)，請說出你的理由：_。陳軍還認為：從環(huán)保的角度來看，此裝置有一個缺陷，請你指出該缺陷：_，處理的方法是_。白色粉末變?yōu)樗{色生成物中有CO2Fe2O3紅色粉末變黑，E中澄清石灰水變渾濁支持因為在這三種氣體中，僅有一氧化碳有還原性，能將氧化鐵還原為鐵沒有進行尾氣處理點燃尾氣(或收集尾氣再利用)【解析】水與白色CuSO4粉末會發(fā)生化學反應生成藍色晶體，若看到A中白色粉末變藍色，則證明產物中有水生成；可利用CO的還原性來確定CO的存在，這樣D中的紅色粉末為Fe2O3，與CO反應后變黑色且E中澄清石灰水變渾濁；因為這三種氣體中只有CO能將紅色的氧化鐵變黑色，故陳

6、軍的觀點也是正確的，但此裝置中未反應的CO隨尾氣排入了大氣造成污染，可將尾氣點燃或回收利用?！军c撥】根據(jù)使用的實驗裝置和涉及的反應原理，對實驗現(xiàn)象進行合理地預測，關鍵是要理解裝置中物質在反應時可能產生的現(xiàn)象。在描述實驗現(xiàn)象時，要注意語言的準確和簡潔。2某課外小組的同學們收集了含一氧化碳和二氧化碳的廢氣，為了確認這種廢氣的組成，他們在實驗室按如下裝置進行了實驗。(1)B裝置中盛放足量濃氫氧化鈉溶液，其作用是_。(2)C裝置中發(fā)生反應的化學方程式是_。(3)A裝置和D裝置完全相同，其作用的不同之處是_。充分吸收廢氣中的二氧化碳A裝置用來檢驗廢氣中是否含有二氧化碳；D裝置用來檢驗反應中是否有二氧化碳

7、生成，進而推斷廢氣中是否含有一氧化碳(4)該小組同學認為廢氣中的一氧化碳可以利用，于是設計如下裝置除去廢氣中的二氧化碳，并收集一瓶一氧化碳，準備進行后續(xù)地探究。其中最合理的裝置是_(填序號，瓶內為氫氧化鈉溶液)?！窘馕觥?1)為了確定廢氣的組成，我們利用澄清的石灰水來檢驗二氧化碳氣體，然后再利用氫氧化鈉溶液來吸收二氧化碳，然后再利用一氧化碳的還原性來還原氧化鐵，用澄清石灰水來檢驗生成的氣體是二氧化碳。(2)一氧化碳具有還原性，所以能使紅色固體逐漸變?yōu)楹谏?3)A裝置用來檢驗原氣體中含有二氧化碳，而D裝置用來檢驗一氧化碳反應的產物二氧化碳。(4)我們利用洗氣瓶來除去二氧化碳并收集一氧化碳氣體時

8、，應長管進氣，同時需要收集CO，所以兩個管都應該通到底部?！军c撥】一氧化碳是一種中性氣體，不與酸或堿反應，而二氧化碳是一種酸性氣體，能與堿反應。所以我們在除去一氧化碳中的二氧化碳氣體時，可以選擇堿性溶液。儀器組合裝置的實驗設計 3化學是一門以實驗為基礎的學科，化學所取得的豐碩成果，與實驗的重要作用是分不開的。結合下圖所示的實驗裝置回答問題：(1)寫出圖中帶標號儀器的名稱：_，_。(2)若實驗室對你開放，請從上圖中選擇合適的裝置，制取一種你熟悉的氣體。你想制取的氣體是_，選擇的發(fā)生裝置是_(填序號，下同)，選擇的收集裝置是_，選擇此收集裝置的理由是_。(3)裝置B雖然操作簡便，但無法控制反應速率

9、。請從上圖中選取_(填序號)取代B中的單孔塞，以達到控制反應速率的目的。酒精燈長頸漏斗O2AC(或D)氧氣的密度比空氣的大(或氧氣不溶于水)H【點撥】儀器組合裝置的實驗：發(fā)生裝置凈化裝置干燥裝置收集裝置尾氣處理裝置。(1)考慮干燥與除雜的順序時，若采用溶液除雜，則應該先凈化后干燥；(2)尾氣處理：有毒氣體常采用溶液(或固體)吸收或將之點燃，無毒氣體直接排到空氣中。(3)接口的連接：吸收裝置應“長”進“短”出；干燥管應“大”進“小”出。對不同實驗方案的評價 4為了探究溶質在水中溶解速率的影響因素，某學習小組設計了如下實驗：下列說法中正確的是( )A對比實驗和，可探究水的溫度對溶質在水中溶解速率的

10、影響B(tài)對比實驗和，可探究水的溫度對溶質在水中溶解速率的影響C對比實驗和，可探究固體溶質的形態(tài)對溶質在水中溶解速率的影響D對比實驗和，可探究固體溶質的形態(tài)對溶質在水中溶解速率的影響A【解析】實驗和中都是將0.5 g塊狀的硫酸銅放入100 mL水中，變量是溫度，一個是冷水，一個是熱水，所以符合對照實驗，探究了水的溫度對溶質在水中溶解速率的影響，故A正確；對比實驗和有兩個變量：實驗是塊狀硫酸銅，實驗是粉末狀硫酸銅；實驗是100 mL熱水，實驗是50 mL熱水，所以不符合對照實驗的設計方法，并且溫度都是相同的熱水，故B錯誤；由于實驗是塊狀硫酸銅，實驗是粉末狀硫酸銅，實驗是100 mL熱水，實驗是50

11、mL熱水，有兩個變量，所以不符合對照實驗的設計方法，無法探究固體溶質的形態(tài)對溶質在水中溶解速率的影響，故C錯誤；實驗和有三個變量：硫酸銅的形態(tài)不同、水的體積不同、水的溫度不同，所以不符合對照實驗的設計方法，無法探究固體溶質的形態(tài)對溶質在水中溶解速率的影響，故D錯誤?！军c撥】應運用控制變量法的思想控制好無關變量，形成單一變量，進行評價。5某同學家中有一袋化肥，可能混入了其他化肥，且化肥包裝袋上字跡模糊。該同學進行了如下探究，請你參與探究并填空：【提出問題】該化肥中含有什么物質？【收集信息】經詢問得知，該化肥可能為銨態(tài)氮肥?！咎岢霾孪搿吭摶仕年庪x子可能是Cl、CO32、SO42中的一種或幾種

12、?！緦嶒?、記錄與分析】實驗操作步驟實驗現(xiàn)象實驗分析(1)取少量該化肥樣品和少量熟石灰放在研缽中混合研磨_含有銨根離子(2)另取少量該化肥樣品于試管中，加入適量的水完全溶解，滴加足量的硝酸鋇溶液，再滴加少量稀硝酸，過濾產生白色沉淀，沉淀不溶解沒有_存在(3)取(2)所得濾液少量于試管中，滴加_有Cl有刺激性氣味CO32硝酸銀溶液產生白色沉淀【實驗結論】若該化肥中只含有一種陽離子，則其中一定含有的物質是(寫化學式)：_。【實驗反思】若步驟(2)中用氯化鋇溶液代替硝酸鋇溶液_(填“是”或“否”)可行，請簡要說明原因：_?！军c撥】本題考查的是初中階段三種重要離子的檢驗，可依據(jù)三種離子的檢驗方法進行，注

13、意氯離子和硫酸根離子檢驗時要先檢驗硫酸根離子，并且加入的試劑不能互相產生干擾。(NH4)2SO4、NH4Cl否因為若用氯化鋇溶液代替硝酸鋇溶液，會對判斷該化肥是否所含Cl造成干擾1用一塊廢舊的鐵絲石棉網，將鐵絲網剪成幾小片，用稀鹽酸除去鐵銹，放入錐形瓶中。如圖，再向錐形瓶中加入34 mL飽和食鹽水潤濕鐵絲，塞緊帶導管的單孔塞，導管的一端伸入紅墨水中，一段時間后，可觀察到的現(xiàn)象是( )A鐵絲片生銹B紅墨水上升到玻璃管中C鐵絲片消失且紅墨水上升到玻璃管中D鐵絲片生銹且紅墨水上升到玻璃管中 D2“捕捉”空氣有很多方法，某同學模仿教材中的“捕捉”實驗。你認為他的哪個實驗“捕捉”的空氣與地表附近所存在的

14、空氣成分相差較大( )A用打氣筒向氣球充氣，氣球膨脹B將一個空量筒倒立于裝滿水的水缸中，用力往下壓，量筒中留有氣體C用口對氣球呼氣，氣球膨脹D將一空玻璃瓶置于室內，蓋上瓶蓋C3為了研究植物的呼吸作用，小剛設計了如下圖所示的裝置。請你和小剛一起探究下列問題：(1)實驗時，廣口瓶用不透光的黑紙包住，其目的是為了防止瓶內的植物進行_作用，對實驗產生干擾。(2)經過一段時間后，可以看到細玻璃管中的紅墨水會_(選填“左移”“右移”或“不動”)。揭去廣口瓶外的黑紙，觀察到廣口瓶中發(fā)生的現(xiàn)象是_，原因是_。光合左移石灰水變渾濁植物呼吸作用產生的二氧化碳與氫氧化鈣反應生成不溶于水的碳酸鈣沉淀圖1是氣體制備時的

15、常用裝置：根據(jù)你對上述內容的理解，回答下列問題：裝置C的名稱是_；一般采用雙氧水制取氧氣的理由是_；采用高錳酸鉀制氧氣選用的發(fā)生裝置是_；采用氯酸鉀制得的氧氣有刺激性氣味，是因為氯酸鉀分解時會產生少量的氯氣。可利用_(填序號)裝置，并向其中加入_溶液除去；三種制氧方法中都出現(xiàn)二氧化錳，它們的作用有何不同？_。洗氣瓶操作簡單，節(jié)約能源AC氫氧化鈉雙氧水制取氧氣和氯酸鉀制取氧氣中二氧化錳是催化劑，高錳酸鉀制氧氣中二氧化錳是生成物；信息提供：氯氣有毒，會對上呼吸道黏膜造成傷害，癥狀嚴重時會致人死亡。少量氯氣可通過堿溶液除去。(2)蘇打水是碳酸氫鈉(NaHCO3)的水溶液，有弱堿性。醫(yī)學上外用可消毒殺

16、菌，飲用可改變酸性體質，保持人體內的酸堿平衡。圖2是某品牌蘇打水的圖片和配料表，讀圖完成下面問題：根據(jù)配料表可以發(fā)現(xiàn)：蘇打水成分中的無機物有_，有機物有_(每空至少填寫兩種物質)；碳酸氫鈉、二氧化碳甜味劑、香料請你設計實驗證明該品牌蘇打水含有碳酸氫鈉：實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結論及化學反應方程式取少量蘇打水樣品放入試管內，向試管內滴加稀鹽酸有氣泡產生蘇打水中含有碳酸氫鈉NaHCO3HCl=NaClH2OCO25.根據(jù)下列實驗示意圖，回答問題。(1)圖1銅片與黃銅片相互刻畫，銅片表面留下明顯劃痕，說明銅片比黃銅片的硬度_(填“大”或“小”)。(2)圖2煤粉和木屑最先燃燒的是_，燃燒的順序說明燃燒的條

17、件之一是_。(3)在實驗室中用圖3裝置制取二氧化碳，反應的化學方程式是_。(4)圖4、圖5為兩種驗滿二氧化碳的方法，其中正確的操作是圖_(填數(shù)字序號)。小木屑溫度達到可燃物的著火點CaCO32HCl=CaCl2H2OCO241特活潑金屬能否將較不活潑的金屬從它的鹽溶液中置換出來，小美、小麗同學做了金屬鈉與硫酸銅溶液反應的實驗?！緦嶒炓弧堪岩粔K比綠豆略大的金屬鈉，放入盛有20毫升硫酸銅溶液的燒杯中，發(fā)現(xiàn)金屬鈉浮在液面上不停打轉，并發(fā)出嘶嘶聲，燒杯發(fā)燙，表層溶液中出現(xiàn)了藍色絮狀沉淀，絮狀物慢慢下沉漸漸增多，并沒有出現(xiàn)紫紅色的銅。正準備整理器材，她們突然發(fā)現(xiàn)藍色沉淀漸漸變黑?！咎岢鰡栴}】生成的黑色固

18、體是什么物質？【實驗二】搭建分離裝置，經過_、洗滌、干燥，得到少量的黑色粉末。過濾【查閱資料】常見的黑色不溶于水的固體有：四氧化三鐵、二氧化錳、氧化銅、炭粉等。小麗猜想：黑色固體可能是氧化銅，不可能是四氧化三鐵、二氧化錳、炭粉。你認為小麗作出如此判斷的依據(jù)是_。小美猜想：黑色固體可能是氧化銅和銅的混合物。依據(jù)是量少而又細小的銅粉混在氧化銅之間可能看不清?！緦嶒炄繛榱诉M一步證實該黑色固體中是否含有銅，他們量取少量粉末放入試管，加入一定量的_溶液，略微加熱，發(fā)現(xiàn)固體全部消失，從而證實了_同學的猜想是正確的。那么藍色絮狀沉淀怎么變成黑色固體的呢？根據(jù)反應前后元素種類不變稀鹽酸(或稀硫酸)小麗【查閱

19、資料】Cu(OH)2的起始分解溫度約66。【實驗反思】至此，謎底全部解開，為確保藍色沉淀不分解，實驗過程中要注意：(1)控制實驗的起始溫度；(2)放入的金屬鈉需適量；(3)_。硫酸銅溶液用量不能太少2某化學興趣小組學習酸堿中和反應后，對稀鹽酸與氫氧化鈉溶液混合后的有關問題，進行了如下探究，請你一起參與他們的探究。【提出問題】氫氧化鈉溶液與稀鹽酸混合后，所得溶液中溶質的成分是什么？【作出猜想】甲同學猜想：溶質有NaCl、HCl、NaOH；乙同學猜想：溶質只有NaCl；丙同學猜想：溶質有NaCl、HCl；你的猜想：溶質有_。(填化學式)乙同學認為甲同學的猜想是錯誤的，理由是_。NaCl和NaOH由

20、于氫氧化鈉可以和稀鹽酸反應，所以鹽酸和氫氧化鈉不能共存【實驗設計及驗證】請你將下列實驗報告填寫完整：實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論取反應后的溶液于試管中，加入碳酸鈉溶液_丙同學的猜想正確_有藍色沉淀生成你的猜想正確觀察到有氣體產生取反應后的溶液于試管中，加入氯化銅溶液3.現(xiàn)有一包固體粉末，可能由碳酸鈉、硫酸鈉、碳酸鈣和氯化鈉中的一種或幾種組成，某同學想確定其組成成分，按如圖所示步驟進行了如下實驗(各步驟中加入的試劑均為足量)：請回答：(1)固體粉末中肯定存在的物質是_，用化學方程式表示白色沉淀部分溶解的原因_；(2)如何判斷固體粉末中是否有“可能存在的物質”，簡述實驗操作步驟、現(xiàn)象和結論_。碳酸鈉和

21、硫酸鈉BaCO32HNO3=Ba(NO3)2CO2H2O 取澄清溶液少許，加入足量硝酸鋇溶液，過濾，在濾液中再滴加硝酸銀溶液，若能觀察到沉淀產生，就可確認固體中有氯化鈉存在，否則就不存在氯化鈉4無標簽試劑瓶中的一種黑色不溶于水的固體可能是硫化銅或者是硫化亞銅。查資料可知：硫化銅(CuS)和硫化亞銅(Cu2S)在空氣中灼燒分別發(fā)生下列化學反應：(1)請寫出配平后的Cu2S在空氣中的灼燒的化學方程式：_。如要確定灼燒的Cu2S是否完全反應，依據(jù)的實驗現(xiàn)象是_。不再產生刺激性氣味的氣體(或將濕潤的藍色石蕊試紙懸于灼燒容器上方，試紙不變色)(2)根據(jù)這兩個反應的化學方程式中固體物質的質量變化，某同學僅

22、用天平、酒精燈、坩堝、三角架等常用儀器(無其他試劑)，通過三個實驗步驟鑒別出某黑色固體是硫化銅還是硫化亞銅。他的實驗步驟一：用天平準確稱量一定質量的待測黑色固體。請寫出后兩個實驗步驟：實驗步驟二：_；實驗步驟三：_。將稱量好的黑色固體分別置于坩堝中，充分灼燒冷卻至室溫后稱量其剩余固體的質量【假設猜想】假設一：小蘇打沒有變質，化學成分為NaHCO3；假設二：小蘇打完全變質，化學成分為_；假設三：小蘇打部分變質，化學成分為_。Na2CO3NaHCO3和Na2CO3【實驗方案】可選藥品：Ca(OH)2溶液CaCl2溶液NaOH溶液稀鹽酸實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結論操作一：取小蘇打樣品少量溶于足量水后，加

23、入過量的_(填藥品編號，下同)，觀察，如有沉淀，則繼續(xù)進行下一步操作。操作二：待操作一中反應充分后過濾，并在濾液中加入過量的_，觀察。操作一中無沉淀出現(xiàn)假設一成立_假設二成立_假設三成立操作一中有沉淀出現(xiàn)操作二中有沉淀出現(xiàn)【問題討論】有同學認為，取一定量樣品直接加熱，再將產生的氣體通入澄清石灰水，根據(jù)實驗現(xiàn)象，對上述三種假設的每一種是否成立都能進行判斷。請評價這種方案是否合理_(填“是”或“否”)，理由是_。否不能判斷是部分變質還是沒有變質的情況6興趣小組同學用氧化銅與足量的炭粉利用圖甲所示裝置進行實驗，對生成氣體的成分進行探究?！咎岢鰡栴}】生成的氣體中是否含有一氧化碳？【實驗與討論】打開K，緩緩通入干燥的氮氣一段時間。關閉K，加熱至一定溫度使之反應，用氣囊收集氣體樣品。除去氣體樣品中的二氧化碳，并將剩余氣體收集在集氣瓶中，下列裝置中最為合理的是_。c【實驗求證】將除盡二氧化碳后的氣體樣品干燥，仍然用圖甲所示的裝置進行實驗，A中的固體應選用_，B中溶液為澄清石灰水，若A中黑色固體出現(xiàn)了紅色，B中澄清石灰水_，可說明氣體樣品中含有一氧化碳?！緦嶒灧此肌刻糠圻€原氧化銅的實驗中，若生成的氣體中含有一氧化碳，則反應時消耗碳、氧元素的質量比_(填“大于”“等于”或“小于”)3 8。氧化銅變渾濁大于