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第18講實驗方案的設計與評價 甘肅省 1 2015 天水 下列圖象與對應選項關系不合理的是 A 電解水時生成氫氣和氧氣的體積關系B 向鹽酸和氯化銅的混合物溶液中滴加過量的氫氧化鈉溶液C 將等質量的鎂粉 鐵粉分別加入到足量且溶質質量分數(shù)相同的稀硫酸中D 向盛有一定質量稀鹽酸的燒杯中不斷加水稀釋 C 2 2014 蘭州 為了鑒別碳酸鉀溶液和氫氧化鉀溶液 同學們進行了探究實驗 分別取兩種溶液于兩支試管中 各滴入一定量的氯化鈣溶液 觀察到一支試管中出現(xiàn)白色渾濁 實驗結束后 同學們將廢液倒入同一個干凈的燒杯中 發(fā)現(xiàn)廢液變渾濁 同學們對廢液進行了過濾 并對濾液的成分進行了探究 提出問題 濾液中除水外還含有哪些物質 猜想 A 可能含有氫氧化鉀 氯化鉀和碳酸鉀 B 可能含有氫氧化鉀 氯化鉀 C 可能含有氫氧化鉀 氯化鉀 碳酸鉀和氯化鈣 你認為還可能是 寫一種猜想 討論 你認為 填字母 猜想不合理 請說明理由在溶液中碳酸鉀能與氯化鈣反應生成碳酸鈣沉淀 不能共存 氫氧化鉀 氯化鉀和氯化鈣 C 實驗設計 設計一個簡單的實驗 證明你的猜想正確 滴加碳酸鉀溶液 或滴加碳酸鈉溶液 出現(xiàn)白色沉淀 反思交流 寫出碳酸鉀與氯化鈣反應的化學方程式 在分析化學反應后所得物質的成分時 除考慮生成物外還需考慮 CaCl2 K2CO3 CaCO3 2KCl 可能過量的反應物 3 2014 慶陽 小軍同學在吃飯時不小心將醋壺打翻 醋灑在火爐旁的草木灰上 立即有大量氣泡產生 這一現(xiàn)象激發(fā)了他對草木灰成分進行探究的興趣 查閱資料 1 含鈣元素的化合物灼燒時 產生的火焰呈磚紅色 含鉀元素的化合物灼燒時 透過藍色鈷玻璃片 產生的火焰呈紫色 2 碳酸氫鉀與碳酸氫鈉的化學性質相似 碳酸氫鈉化學性質不穩(wěn)定 受熱易分解 3 將熟石灰與草木灰在水中作用 可以得到氫氧化鉀 實驗探究 1 他設計并進行如圖所示的實驗 觀察到錐形瓶A內有大量氣泡冒出 試管B中澄清石灰水變渾濁 試管B中有關反應的化學方程式為 據(jù)上述現(xiàn)象推斷草木灰中一定含有HCO3 或 填離子符號 Ca OH 2 CO2 CaCO3 H2O CO32 2 同學們在老師的指導下 取草木灰樣品在火焰上灼燒 透過藍色鈷玻璃片觀察到火焰呈紫色 由此得出草木灰中含有鉀元素的結論 討論交流 綜合上述探究結果 推測草木灰中含有KHCO3和K2CO3中的一種或兩種 但小麗認為不可能含有KHCO3 她的理由是草木灰由柴草燃燒而來 而KHCO3 遷移應用 K3CO3的水溶液顯堿性 用草木灰作鉀肥時 不能與下列哪些化肥混用 填字母 A 氯化銨B 硝酸銨C 硝酸鉀D 尿素 不穩(wěn)定 受熱易分解 AB 拓展延伸 小江同學由資料 3 受到啟示 他取少量澄清石灰水倒入燒杯中 再向其中加入碳酸鉀溶液來制取KOH 充分反應后過濾 洗滌得到固體A和溶液B 對于溶液B中溶質的成分 經大家分析認為 一定含有KOH 還可能含有Ca OH 2或 填化學式 為驗證溶液B中可能含有的溶質 他取少量溶液B于試管中 滴加Na2CO3溶液 若觀察到的現(xiàn)象 說明溶液B中含有Ca OH 2 產生白色沉淀 或溶液變渾濁 K2CO3 1 實驗設計的基本要求 1 科學性 實驗原理 實驗方法和操作過程必須科學 嚴謹 合理 2 安全性 實驗操作要盡量防止帶有危險性的操作 盡量避免與有毒物質接觸 若無法避免有毒物質 則應采取安全措施 以防造成環(huán)境污染和人身傷害 3 可行性 設計的實驗方案要切實可行 所選藥品 儀器 裝置要經濟可靠 4 簡約性 實驗設計應簡單易行 裝置簡單 實驗操作簡便 實驗現(xiàn)象明顯 2 解題思路和方法 1 明確目的原理 明確實驗的目的要求 弄清題目給的新信息 2 選擇儀器藥品 選擇合理的化學儀器和藥品 3 設計裝置步驟 設計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟 4 記錄現(xiàn)象數(shù)據(jù) 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 畫圖表 推理等處理 得出正確的結論 1 這類試題的出現(xiàn) 使化學實驗命題思想得到更新和升華 對實驗方案的評價一般從以下角度進行 1 可行性 實驗原理是否正確 可行 實驗操作是否安全 合理 實驗步驟是否簡單 科學 實驗現(xiàn)象是否明顯 實驗結果是否與實驗目的一致等 2 綠色化學 原料是否易得 安全 無毒 反應速率是否適中 原料利用率以及生成物質的產率是否較高 合成過程中是否會造成環(huán)境污染 命題解讀 關于物質成分的探究是中考的重點 以物質的性質為基礎 對物質的成分進行探究 考查的命題點有溶液的組成 固體的組成等 例1 2015 泰安 雙吸劑 一種常見袋裝食品的保鮮劑 能吸收空氣中的氧氣 二氧化碳和水蒸氣等 化學興趣小組的同學在袋裝食品中發(fā)現(xiàn)一包 雙吸劑 的固體物質 其標簽如下圖所示 同學們對這包久置的 雙吸劑 固體樣品很好奇 設計實驗進行探究 提出問題 久置 雙吸劑 固體的成分是什么 查閱資料 鐵與氯化鐵溶液在常溫下生成氯化亞鐵 Fe 2FeCl3 3FeCl2 堿性的碳酸鈉溶液可以和中性的氯化鈣溶液發(fā)生復分解反應 作出猜想 久置固體中可能含有Fe Fe2O3 CaO Ca OH 2和CaCO3 實驗探究1 下表是小明設計的實驗方案和記錄的實驗報告 請你補充完整 稀鹽酸 Fe CaCO3 CaO Ca OH 2或其中的一種 實驗質疑 小組同學通過討論認為實驗并不能得出一定不含F(xiàn)e2O3的結論 理由是 用化學方程式表示 為進一步確定這包久置的 雙吸劑 固體的成分 進行如下定量實驗 Fe2O3 6HCl 2FeCl3 3H2O 2FeCl3 Fe 3FeCl2 實驗探究2 取3g樣品研碎 并用磁鐵充分吸引后 得到剩余固體2 6g 按照下圖流程進行實驗 請回答相關問題 1 操作二 操作三名稱是 2 固體 的成分是 填物質的化學式 下同 3 燒杯A中溶液和加入的碳酸鈉溶液反應的化學方程式為 4 依據(jù)實驗探究1 2中現(xiàn)象的分析及數(shù)據(jù)計算判斷 這包久置 雙吸劑 固體的成分是 過濾 CaCO3 Fe2O3 Na2CO3 Ca OH 2 CaCO3 2NaOH Fe Fe2O3 CaCO3 CaO Ca OH 2 實驗反思 下列對實驗探究1 2的反思 不正確的是 填字母 A 對物質成分的探究有時需要定性與定量實驗的結合B 實驗探究2燒杯C中的溶質為Na2CO3 NaOHC 實驗探究1 2中都有氣體產生 但生成的氣體成分不同D 在原樣品中加入足量鹽酸有4個反應發(fā)生 方法指導 解答此類題目 猜想必須完整 圍繞猜想利用不同物質的特性設計實驗 分析得出結論 D 命題解讀 有關物質變質是中考的高頻考點 常出現(xiàn)在實驗探究題 主要命題點有氫氧化鈉的變質 生石灰的變質 干燥劑的變質等 例2 2015 益陽 某同學發(fā)現(xiàn) 上個月做實驗用的NaOH溶液忘記了蓋瓶蓋 對于該溶液是否變質 同學們開始實驗探究 猜想假設 猜想 1 該溶液沒有變質 為NaOH溶液 猜想 2 該溶液全部變質 為Na2CO3溶液 猜想 3 該溶液部分變質 為NaOH和Na2CO3的混合溶液 查閱資料 Na2CO3溶液呈堿性 設計方案 請你完善下表幾組同學探討的設計方案 探究實驗 綜合各小組的方案后 動手實驗 結論與反思 NaOH溶液易與空氣中CO2反應而變質 所以要密封保存 拓展延伸 同學們設計了下列兩套裝置進行實驗 用膠頭滴管吸取某種液體 錐形瓶中充入一種氣體或放入一種固體物質 擠壓膠頭滴管 一段時間后 兩裝置中氣球明顯脹大 1 甲裝置中可能發(fā)生反應的化學方程式是 2 若乙裝置中膠頭滴管吸取的是稀鹽酸 則錐形瓶中放入的固體可能是 方法指導 解答此類題主要理解物質變質的原因 掌握變質后的物質和原物質的性質差異 設計實驗證明是沒有變質 部分變質還是全部變質 CO2 2NaOH Na2CO3 H2O Zn 命題解讀 規(guī)律類探究主要是對金屬活動性的探究 例3 2015 義烏 小明在學習金屬活動性順序后 知道鉀 鈣 鈉金屬活動性特別強 能與水反應生成堿和氫氣 他想鎂緊排在鈉后面 它是否也能與水反應呢 提出問題 鎂是否能與水反應 實驗探究 在兩個燒杯中 分別加入等量的冷水和鎂條 用酚酞作指示劑 實驗過程和現(xiàn)象如圖 反思與總結 1 小明得出的實驗結論是 2 小明發(fā)現(xiàn)B試管放置在空氣中一會兒 溶液的紅色會褪色 這說明溶液的堿性減弱了 于是他大膽作出了一個猜想并設計了驗證方案 鎂不能與冷水反應 能與熱水反應 加熱 小明通過實驗證明了自己的猜想是正確的 3 一段時間后 小明觀察到鎂條在熱水中無現(xiàn)象 但當他想到實驗室制取二氧化碳不能用稀硫酸和大理石反應時 便有了解釋 他的解釋是 方法指導 利用物質的性質進行對比實驗分析得出結論 鎂條表面覆蓋了難溶于水的氫氧化鎂導致反應終止 命題解讀 主要應用對比實驗來探究一些化學反應的條件進行探究 主要有鐵生銹 復分解反應發(fā)生的條件 化學反應速率的影響因素及催化劑等命題點 例4 2015 雅安 研究和控制化學反應條件有重要意義 1 同學們想探究雙氧水的溶質質量分數(shù)對反應速率的影響 在其他條件相同的情況下進行了三次實驗 記錄各收集一瓶相同體積氧氣所需要的時間 取用二氧化錳的儀器是 填字母 B 5 相同條件下 反應物濃度越大 反應速率越快 2 同學們通過查閱資料得知 雙氧水在70 以上會較快分解產生氧氣 為了驗證加熱雙氧水也可以產生氧氣 同學們選擇右圖裝置 氣密性良好 進行實驗 實驗中觀察到試管內產生氣泡 但將帶火星的木條放在導管口沒有復燃 可能的原因是 同學們分析原因后 采用了法收集氣體 再檢驗 證明加熱雙氧水也可產生氧氣 方法指導 通過控制變量法進行實驗 認真分析實驗的條件 實驗現(xiàn)象 得出實驗結論 氧氣中混有較多的水蒸氣 排水集氣