專題20 簡單實驗方案的設(shè)計與評價【考點精講】-【中考高分導(dǎo)航】中考化學考點總復(fù)習（解析版）

簡單實驗方案的設(shè)計與評價1.實驗方案的設(shè)計（1）實驗方案設(shè)計的總體思路明確實驗?zāi)康摹_定反應(yīng)原理→選擇合適的藥品和儀器→設(shè)計實驗裝置和操作步驟→記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)→分析、推理得出結(jié)論。（2）實驗方案設(shè)計的基本要求①科學性：實驗原理、方案和操作過程必須科學、嚴謹、合理。②可行性：設(shè)計的實驗方案要切實可行，所用藥品、儀器、裝置安全可靠。③安全性：要盡量避免危險性的操作、避免接觸有毒物質(zhì)，若無法避免則應(yīng)采取安全措施，以防污染環(huán)境和人身傷害。④簡易性：實驗方案設(shè)計要求操作簡便、裝置簡單、實驗現(xiàn)象明顯。2.實驗方案的評價（1）評價實驗方案的原則①實驗?zāi)康拿鞔_；②實驗方法簡便、現(xiàn)象明顯；③操作安全可靠；④分析嚴密、結(jié)論正確。（2）實驗方案的評價一般包括以下幾方面Ⅰ.原理的評價：①所選藥品是否可行；②反應(yīng)是否易于控制；③所用藥品是否安全(是否易燃易爆、有毒)；④反應(yīng)是否會造成環(huán)境污染；⑤藥品的利用率是否高。Ⅱ.裝置的評價：①操作是否簡便；②添加藥品的難易度；③是否安全；④是否節(jié)約藥品(微型裝置)。Ⅲ.操作的評價：①操作順序是否正確；②實驗步驟是否完善等。Ⅳ.實驗結(jié)果的評價：①對現(xiàn)象分析得出的結(jié)論的評價；②實驗誤差的評價；③實驗的創(chuàng)意性的評價等。（3）實驗方案的評價解答時主要考慮以下幾種常見的情況。Ⅰ.常溫下，產(chǎn)生氣體的反應(yīng)：①活潑金屬與稀鹽酸或稀硫酸；②碳酸鹽或碳酸氫鹽與稀鹽酸或稀硫酸；③銨態(tài)氮肥與堿（刺激性氣體，尿素不與堿反應(yīng)）。Ⅱ.滴加酚酞溶液不變色的溶液既可能是酸性溶液也可能是中性溶液。Ⅲ.向加鹽酸酸化的某溶液中滴加氯化鋇溶液產(chǎn)生白色沉淀，則某溶液中可能含有SO,也可能含有Ag+。Ⅳ.氫氧化鈉固體、濃硫酸溶于水時會放出大量的熱，因此向氫氧化鈉固體中加入酸溶液，或把濃硫酸加入堿溶液中，試管壁發(fā)燙，都不能說是中和反應(yīng)放熱。Ⅴ.將二氧化碳氣體通入紫色石蕊溶液中溶液變紅色，是二氧化碳與水反應(yīng)生成的碳酸使石蕊溶液變紅色，而不是二氧化碳使石蕊溶液變紅色。Ⅵ.未打磨的鋁條放入硫酸銅或硝酸銀溶液中不發(fā)生反應(yīng)，并不是鋁的活潑性比銅或銀弱，而是鋁條表面的氧化膜阻止了反應(yīng)的進行，影響判斷?？键c1：簡單實驗方案的設(shè)計與評價【例1】（2022河北中考）下列實驗設(shè)計不能達到相應(yīng)實驗?zāi)康牡氖牵ǎ┻x項實驗?zāi)康膶嶒炘O(shè)計A鑒別H2O加入MnB鑒別NaCl溶液和NaOH溶液滴加CuSOC除去H2中混有的少量通過灼熱的CuOD除去木炭粉中混有的氧化鐵加入足量稀鹽酸，過濾、洗滌、干燥【答案】C【解析】A、加入MnO2，產(chǎn)生大量氣泡的是H2O2溶液，無明顯現(xiàn)象的是H2O，可以鑒別，故選項實驗設(shè)計能達到相應(yīng)實驗?zāi)康摹?/p>

B、滴加CuSO4溶液，產(chǎn)生藍色沉淀的是NaOH溶液，無明顯現(xiàn)象的是NaCl溶液，可以鑒別，故選項實驗設(shè)計能達到相應(yīng)實驗?zāi)康摹?/p>

C、H2、【例2】（2022年四川省成都市中考）下列實驗?zāi)苓_到相應(yīng)目的的是（）A．觀察乳化現(xiàn)象B．驗證質(zhì)量守恒定律C．比較鐵、鋁金屬活動性D．測定空氣中氧氣含量【答案】B【解析】A、圖中無乳化劑（如洗滌劑等），無法觀察乳化現(xiàn)象。所以A實驗不能達到相應(yīng)目的。B、碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，在密閉環(huán)境中二氧化碳不會逸出。只要少滴稀鹽酸不使錐形瓶內(nèi)壓強過大即可。所以B實驗?zāi)苓_到相應(yīng)目的。C、鐵片與鋁粉與5%稀硫酸反應(yīng)速率不同，但不能比較鐵、鋁金屬活動性，還應(yīng)控制鐵、鋁的形狀相同。所以C實驗不能達到相應(yīng)目的。D、測定空氣中氧氣含量應(yīng)用紅磷作反應(yīng)物，用足量木炭生成二氧化碳是氣體占據(jù)了消耗的氧氣體積，壓強變化不明顯。測定失敗。所以D實驗不能達到相應(yīng)目的。綜上所述：選擇B?！纠?】（2022年四川省涼山州中考）實驗是學習化學的基礎(chǔ)。下列裝置所示的實驗操作正確且能達到實驗?zāi)康牡氖牵ǎ〢．用NaHCO3溶于水驗證質(zhì)量守恒定律B．蒸發(fā)食鹽水C．探究水是鐵生銹的必要條件之一D．測空氣中O2的含量【答案】C【解析】A、碳酸氫鈉溶于水后沒有生成新物質(zhì)，屬于物理變化，質(zhì)量守恒定律是化學變化中的一種規(guī)律，所以用NaHCO3溶于水不能驗證質(zhì)量守恒定律，選項錯誤；B、蒸發(fā)食鹽水時，應(yīng)邊加熱邊用玻璃棒攪拌，防止液體受熱不勻發(fā)生飛濺，圖中缺少玻璃棒，選項錯誤；C、由圖可知，左側(cè)試管中的鐵釘既能夠與空氣接觸，也能夠與水接觸，右側(cè)試管中的鐵釘只能夠接觸空氣，不接觸水分，一段時間后，觀察到U型管中紅墨水左側(cè)液面上升，右側(cè)液面下降，說明左側(cè)的鐵釘發(fā)生了銹蝕，證明水是鐵生銹的必要條件之一，選項正確；D、碳與裝置中的空氣中的氧氣反應(yīng)生成二氧化碳氣體，實驗后，裝置中剩余的氣體的體積不變或變化較小，則實驗結(jié)果為零或偏小，選項錯誤，故選C。【例4】（2021·浙江臺州市·中考真題）某班同學研究堿的性質(zhì)時，進行如圖實驗，觀察到有藍色絮狀沉淀產(chǎn)生。一段時間后，發(fā)現(xiàn)試管中的沉淀有些小組部分變黑，有些小組仍為藍色。（1）反應(yīng)生成的藍色絮狀沉淀物質(zhì)是___________。（2）根據(jù)質(zhì)量守恒定律，推測黑色物質(zhì)可能是___________。A．鐵B．碳C．二氧化錳D．氧化銅（3）某同學認為試管中沉淀的顏色變黑可能是由于反應(yīng)物的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)較高所致。為驗證猜想是否成立，他改用溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)更大的硫酸銅溶液再一次進行了實驗，發(fā)現(xiàn)生成的藍色絮狀沉淀過一段時間并未變黑。因此，他認為自己的猜想是錯誤的。請回答，他能否據(jù)此否定自己的猜想？并說明理由___________?！敬鸢浮浚?）氫氧化銅（2）D（3）不能，反應(yīng)物還有氫氧化鈉溶液，因此還需要改變氫氧化鈉溶液的濃度，驗證猜想是否正確【詳解】（1）氫氧化鈉與硫酸銅反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀，所以藍色絮狀沉淀物質(zhì)為氫氧化銅；故答案為：氫氧化銅。（2）A、鐵元素不存在反應(yīng)物中，選項A錯誤；B、碳元素反應(yīng)物中不存在，選項B錯誤；C、二氧化錳中錳元素在反應(yīng)物中不存在，選項C錯誤；D、氧化銅中氧元素和銅元素，在反應(yīng)物中都存在，選項D正確；故答案為：D。（3）根據(jù)題目信息可知，需要驗證反應(yīng)物的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)，反應(yīng)物包括氫氧化鈉和硫酸銅，因此需要驗證氫氧化鈉和硫酸銅兩種溶液的，而上述實驗只測試了硫酸銅溶液，所以還需要驗證氫氧化鈉溶液的濃度；故答案為：不能，反應(yīng)物還有氫氧化鈉溶液，因此還需要改變氫氧化鈉溶液的濃度，驗證猜想是否正確。一個問題常常受多種因素影響，為了研究每一個因素對問題的影響程度，常采用控制變量法逐個進行檢驗。用控制變量法探究某一因素的影響時，只改變需要探究的因素而其他條件保持不變，如果要探究多個因素的影響則必須逐一進行；分析問題時，要先找出對比實驗中哪些條件相同，哪些條件不同，進而分析改變的條件所產(chǎn)生的影響，得出結(jié)論。采用控制變量法探究的問題一般有：①燃燒條件的探究；②金屬銹蝕的條件；③影響化學反應(yīng)速率的因素（包含催化劑）的探究等。1．【2022湖北十堰中考】為了達到實驗?zāi)康?，下列實驗方案設(shè)計不合理的是（）選項實驗?zāi)康膶嶒灧桨窤區(qū)分O2和CO2分別將燃著的木條伸入盛有氣體的集氣瓶中B除去氯化鈉固體中的少量氯化鎂先加水溶解，然后加入適量氫氧化鈉溶液，過濾，最后將濾液蒸發(fā)結(jié)晶C除去銅粉中的少量碳粉在空氣中充分灼燒D區(qū)分四種白色固體：碳酸鈣、氫氧化鈉、硝酸銨、氯化鈉分別取樣，加適量水，觀察現(xiàn)象【答案】C【解析】A、氧氣有助燃性，將燃著的木條伸入盛有氧氣的集氣瓶中，木條燃燒的更旺，二氧化碳不燃燒也不支持燃燒，將燃著的木條伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中，木條熄滅，可以鑒別，故選項實驗方案設(shè)計合理；B、氯化鎂和氫氧化鈉能反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，過濾，最后將濾液蒸發(fā)結(jié)晶，能除去雜質(zhì)，且沒有引入新的雜質(zhì)，符合除雜原則，故選項實驗方案設(shè)計合理；C、除去銅粉中的少量碳粉在空氣中充分灼燒，碳粉和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，不僅除去了雜質(zhì)，也除去了原物質(zhì)，不符合除雜原則，故選項實驗方案設(shè)計不合理；D、區(qū)分四種白色固體：碳酸鈣、氫氧化鈉、硝酸銨、氯化鈉，加水，碳酸鈣不溶于水，氫氧化鈉溶于水放出大量的熱，硝酸銨溶于水會吸收大量的熱，氯化鈉溶于水，溫度變化不大，可以鑒別，故選項實驗方案設(shè)計合理。故選：C。2．【2022福建中考】下列實驗方案能達到實驗?zāi)康牡氖牵ǎ嶒災(zāi)康膶嶒灧桨窤鑒別(NH4)2SO4和K2SO4取樣，與熟石灰混合研磨，聞氣味B檢驗二氧化碳是否集滿將燃著木條伸入集氣瓶中C除去氮氣中的少量氧氣將氣體通過灼熱的木炭D探究鋅、鐵、銅的金屬活動性順序?qū)~絲、鐵絲分別插入硫酸鋅溶液中【答案】A【解析】A、加入的熟石灰會與硫酸銨反應(yīng)生成硫酸鈣、氨氣和水，氨氣有刺激性氣味，而硫酸鉀與熟石灰固體不反應(yīng)，現(xiàn)象不同，能夠鑒別，選項正確；B、檢驗二氧化碳是否集滿，應(yīng)將燃著的木條平置于集氣瓶口，木條熄滅，則已滿，不能伸到瓶中，選項錯誤；C、除去氮氣中的少量氧氣，將氣體通入灼熱的木炭，木炭會與氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，雖能除去氧氣，但引入新雜質(zhì)二氧化碳，故不能完成除雜，選項錯誤；D、將銅絲、鐵絲分別插入硫酸鋅溶液中，銅和鐵都不能與硫酸鋅反應(yīng)，無明顯現(xiàn)象，故只能證明鋅最活潑，無法驗證銅和鐵的活動性順序，選項錯誤；答案為：A。3．【2022湖南常德】化學實驗的設(shè)計能力是化學學習的關(guān)鍵能力之一。下列實驗方案不可行的是（）實驗?zāi)康膶嶒炘O(shè)計A鑒別真金和假金（銅鋅合金）加入稀硫酸B檢驗二氧化碳中混有少量氧氣將帶火星的木條伸入氣體中C除去CO2中混有的少量CO將氣體通過灼熱氧化銅粉末D除去NaCl溶液中少量的Na2SO4加入適量的BaCl2溶液后過濾【答案】B【解析】A.假金中的鋅能與稀硫酸反應(yīng)生成氣泡，而黃金不能反應(yīng)，則能用稀硫酸鑒別真金和假金，該選項方案可行；B.雖然氧氣能使帶火星的木條復(fù)燃，但二氧化碳不可燃也不助燃，則當二氧化碳中混有少量氧氣時，并不能使帶火星的木條復(fù)燃，該選項方案不可行；C.一氧化碳能與氧化銅反應(yīng)生成銅和二氧化碳，則能用灼熱的氧化銅除去二氧化碳中的一氧化碳，該選項方案可行；D.硫酸鈉能與氯化鋇反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀和氯化鈉，則能用適量的氯化鋇除去氯化鈉中的硫酸鈉，該選項方案可行，故選B。4．【2022湖南常德】亞硝酸鈉是一種工業(yè)用鹽，它是有毒、有咸味的白色晶體，亞硝酸鈉的水溶液無色呈堿性。人誤食會引起中毒，危害人體健康，甚至死亡。硝酸鈉是常見的鈉鹽，其外形與亞硝酸鈉相似，硝酸鈉水溶液無色呈中性。實驗室有一瓶亞硝酸鈉溶液和一瓶硝酸鈉溶液，請設(shè)計實驗鑒別（寫出實驗操作、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論）。實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論_____________________【答案】①.取兩瓶中的其中一瓶試劑于試液中，向其中滴加無色酚酞（答案不唯一，合理即可，但所加試劑、現(xiàn)象、結(jié)論要保持一致）②.溶液變紅色③.所取試劑為亞硝酸鈉溶液，另一瓶為硝酸鈉溶液【解析】由于亞硝酸鈉的水溶液呈堿性，硝酸鈉的水溶液呈中性，而堿性溶液能使酚酞試液變紅，中性溶液不能使酚酞試液變色，則可取其中一瓶中的溶液少量于試管中，向溶液中滴加無色酚酞試液，若溶液變紅色，則說明該試劑為亞硝酸鈉溶液，若溶液仍為無色，則該試劑為硝酸鈉溶液。5．（2021·山西晉中市·中考真題）設(shè)計實驗方案，分析實驗原理，解決實驗問題，是化學獨特的學科思想。下圖所示，當把膠頭滴管內(nèi)液體全部滴入試管中時，能達到實驗?zāi)康牡氖茿．檢驗銨根離子 B．處理酸性廢水C．檢驗氣體成分 D．證明反應(yīng)發(fā)生【答案】A【詳解】A、硝酸銨屬于銨態(tài)氮肥，能與堿性物質(zhì)反應(yīng)生成氨氣，氨氣能與水反應(yīng)生成氨水，氨水顯堿性，能使無色酚酞試液變紅，可以檢驗銨根離子，符合題意；B、氫氧化鉀和硫酸反應(yīng)生成了硫酸鉀和水，氫氧化鉀過量，又導(dǎo)致廢水顯堿性，不符合題意；C、小蘇打是碳酸氫鈉的俗稱，碳酸氫鈉和食醋反應(yīng)生成醋酸鈉、二氧化碳和水，無法檢驗氣體成分，不符合題意；D、硝酸鉀和氯化鐵不能生成沉淀、氣體和水，不能反應(yīng)，無法證明反應(yīng)發(fā)生，不符合題意。故選A。6．（2021·山東棗莊市·中考真題）下列圖示實驗中，不能達到目的的是A．探究CO2與NaOH能否發(fā)生反應(yīng)B．用硝酸鉀和水驗證質(zhì)量守恒定律C．探究燃燒的條件——溫度達到著火點D．驗證濃硫酸溶于水放熱【答案】B【詳解】A、二氧化碳和氫氧化鈉反應(yīng)、溶于水和水反應(yīng)，通過對比實驗，盛有氫氧化鈉溶液的塑料瓶變得更扁，說明CO2與NaOH能發(fā)生反應(yīng)，正確；B、硝酸鉀和水不反應(yīng)，不能用來驗證質(zhì)量守恒定律，錯誤；C、干棉球燃燒；濕潤的棉球中水蒸發(fā)使溫度降低棉球不燃燒；對比實驗可以探究燃燒的條件需要溫度達到著火點，正確；D、驗證濃硫酸溶于水放熱，裝置中氣體膨脹，壓強變大，U型管左側(cè)液面下降，右側(cè)液面上升，能驗證，正確。故選B。7．（2021·云南中考真題）化學是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學。根據(jù)下圖回答問題。（1）儀器a的名稱是___________。（2）實驗室用過氧化氫溶液和二氧化錳混合制取氧氣的化學反應(yīng)方程式為___________，用F裝置收集氧氣，當觀察到___________的現(xiàn)象時再開始收集。（3）甲烷是一種沒有顏色、沒有氣味、難溶于水、密度比空氣小的氣體。實驗室常用加熱堿石灰（氧化鈣和氫氧化鈉固體的混合物）和醋酸鈉固體制取甲烷氣體，應(yīng)選用的發(fā)生裝置是___________（填標號，下同），若用G裝置收集時，則氣體要從___________端通入。（4）A、B裝置都可以制取氧氣、二氧化碳和氫氣，若要控制液體滴加速率，獲得平穩(wěn)氣流，應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是___________。（5）生活中常用草酸溶液除鐵銹和瓷磚上的污漬。草酸晶體加熱會發(fā)生如下反應(yīng)：。為檢驗分解后的產(chǎn)物，小趙設(shè)計了如下實驗?；卮鹣铝袉栴}。（白色的無水硫酸銅遇水變藍）①實驗中證明有水生成的現(xiàn)象是___________。②乙中澄清石灰水的作用是___________。③要證明有CO生成，在不連接其他裝置的情況下，可進行的操作是___________。【答案】（1）試管（2）氣泡連續(xù)均勻冒出（3）Cn（4）B（5）裝置甲中無水硫酸銅變藍色檢驗二氧化碳氣體裝置丁后放一個點燃的酒精燈【詳解】（1）儀器a的名稱是試管。（2過氧化氫在二氧化錳催化作用下生成氧氣和水，；用F裝置收集氧氣，當觀察到氣泡連續(xù)均勻冒出時再開始收集，防止一開始收集到裝置中排出的空氣導(dǎo)致氣體不純。（3）實驗室常用加熱堿石灰（氧化鈣和氫氧化鈉固體的混合物）和醋酸鈉固體制取甲烷氣體，反應(yīng)為固體加熱反應(yīng)，應(yīng)選用的發(fā)生裝置是C；甲烷密度比空氣小，若用G裝置收集時，則氣體要短進長出，從n端通入。（4）A、B裝置都可以制取氧氣、二氧化碳和氫氣，若要控制液體滴加速率，獲得平穩(wěn)氣流，應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是B，裝置B可以通過分液漏斗活塞控制液體的滴加速率來控制反應(yīng)速率。（5）①白色的無水硫酸銅遇水