专题16 实验方案设计与评价

1、专题专题16 实验方案设计与评价实验方案设计与评价目 录： 第一部分 知识梳理 第二部分 典例分析 第三部分 方法研习 第四部分 达标训练课时数：课时数：2课时课时制作教师：王制作教师：王 强强第一部分第一部分 知识梳理知识梳理一、实验设计1遵循的原则(1)科学性，实验原理准确，实验流程合理。(2)安全性，保护人身、保护环境、保护仪器。(3)可行性，条件允许，效果明显，操作简便正确。(4)简约性，做到药品经济、步骤少、时间短、效果好。3类型类型 制备实验方案的设计制备实验方案的设计性质实验方案的设计性质实验方案的设计实验设计方案的评价实验设计方案的评价综合实验综合实验2方法(1)明确实验目的、

2、实验原理；(2)选择反应物；(3)设计装置步骤；(4)记录实验现象、实验数据；(5)分析得出结论。以上只是解答综合实验设计题的一般思考方法。在解答过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答。二、实验评价1评价内容评价内容 实验方案的评价包括实验原理的评价、方实验方案的评价包括实验原理的评价、方案的评价、实验装置的评价、实验操作的评价、案的评价、实验装置的评价、实验操作的评价、实验现象的描述与结论分析的评价等。实验现象的描述与结论分析的评价等。2评价方法(1)化学反应原理是否正确，是否与实验目的相符；(2)实验装置是否科学、优化、安全；(3)操作方法是否可行，简捷；(4)是否符合绿

3、色化学的理念，有利于保护环境等；(5)推理过程是否严密。第二部分第二部分 典例分析典例分析1、现在许多食品都采用密封包装，但包装袋中的空气、水蒸气仍会使食品氧化、受潮变质，因此一些食品包装袋中需放入一些脱氧剂，以使食品保质期更长一些。甲、乙、丙同学为了探究“脱氧剂”的成分，从某食品厂的月饼包装袋中取出“脱氧剂”一袋，打开封口，将其倒在滤纸上，仔细观察，脱氧剂为灰黑色粉末，还有少量的红色粉末。提出问题：该脱氧剂中的黑色粉末、红色粉末各是什么？猜想：甲同学认为：灰黑色粉末可能是氧化铜、红色粉末可能是铜。乙同学认为：灰黑色粉末可能是铁粉，也可能还有少量的活性炭粉，红色粉末是氧化铁。丙同学认为：灰黑色

4、粉末可能是氧化铜、活性炭粉，红色粉末可能是铜。（1）、你认为同学的猜想正确。（2）、请设计一个实验方案来验证你的猜想是正确的，并填写以下实验报告：实验步骤预期的实验现象实验结论 乙乙取少量该物质，用磁铁吸引取少量该物质，用磁铁吸引有部分黑色物质被吸引到磁铁上有部分黑色物质被吸引到磁铁上取被磁铁充分吸引后的物质加取被磁铁充分吸引后的物质加入到试管理加热，将产生的气入到试管理加热，将产生的气体通入澄清石灰水体通入澄清石灰水物质减少，并变成黑色，澄物质减少，并变成黑色，澄清石灰水变浑浊清石灰水变浑浊乙同学猜乙同学猜想正确想正确分析：此题联系生活实际“脱氧剂”，考察C、Fe、Cu、Fe2O3、CuO的

5、性质。“脱氧剂”常温下应该能与氧气反应，而铜在常温下不易与氧气反应，氧化铜又是黑色的且铜生锈后的物质是碱式碳酸铜为绿色的，所以脱氧剂与铜、氧化铜无关。铁生锈后生成物的主要成分是氧化铁是红色的粉末，故甲、丙的猜想不对，乙是正确的。那么针对乙的猜想进行实验即是考察Fe、Fe2O3、活性炭的性质。可利用Fe、Fe2O3与盐酸、稀硫酸反应、活性炭不与盐酸、稀硫酸反应所产生的不同现象加以说明。（对于铁粉也可以用磁铁吸） 某校进行化学实验考察时，老师给了同学们一小包黑色粉末，这种黑色粉末可能是氧化铜、木炭粉或者是这两者的混合物，让他们通过实验探究来确定。某同学探究过程如下：（1）提出问题假设1：黑色粉末是

6、木炭粉；假设2：；假设3：；（2）设计实验方案：他对实验进行了一下设想和分析：取少量黑色粉末于烧杯中，并加入过量的稀硫酸。则实验中可能出现的现象与对应结论如下表，请你完成下表。实验中可能出现的现象结论假设1成立 假设3成立黑色粉末是氧化铜黑色粉末是氧化铜黑色粉末是氧化铜和木炭粉的混合物黑色粉末是氧化铜和木炭粉的混合物无明显现象无明显现象黑色粉末逐渐消失，且溶液呈蓝黑色粉末逐渐消失，且溶液呈蓝色色假设假设2成立成立黑色粉末逐渐消失，且有不溶物，黑色粉末逐渐消失，且有不溶物，溶液呈蓝色溶液呈蓝色（3）进行实验：通过实验及分析，确定该黑色粉末为木炭粉和氧化铜的混合物。（4）拓展：为了进一步探究木炭粉

7、和氧化铜的性质，他又利用这种混合物补充作了如下实验：将此黑色粉末隔绝空气加热（若木炭粉完全反应），待冷却到室温后，取剩余固体于烧杯中，再加入过量稀硫酸，反应完全后，静置。请你回答:烧杯中(填“有”或“没有”)不溶物.若静置后溶液呈无色,则该溶液中的溶质是(写化学式).若静置后溶液呈蓝色,该反应的化学方程式为。分析：此题仍然是一道有关分析：此题仍然是一道有关C、CuO的性质探究题。木炭粉和氧化铜均为黑的性质探究题。木炭粉和氧化铜均为黑色粉末，所以假设时，可以是它们中的任意一种，也可以是它们的混合物。对色粉末，所以假设时，可以是它们中的任意一种，也可以是它们的混合物。对木炭粉和氧化铜的区分上只能利

8、用其化学性质的差异来进行，最常用的就是用木炭粉和氧化铜的区分上只能利用其化学性质的差异来进行，最常用的就是用酸来区分，木炭粉不溶于酸（即不与酸反应），氧化铜溶于酸且所得溶液为蓝酸来区分，木炭粉不溶于酸（即不与酸反应），氧化铜溶于酸且所得溶液为蓝色，所以填写实验现象时要注意语言的准确性。拓展考察碳的还原性，木炭还色，所以填写实验现象时要注意语言的准确性。拓展考察碳的还原性，木炭还原氧化铜生成的固体是铜。剩余的固体成分有两种可能（因为木炭粉无剩余），原氧化铜生成的固体是铜。剩余的固体成分有两种可能（因为木炭粉无剩余），一是只有铜生成，二是在生成铜的同时氧化铜剩下了。那么如果是第一种情况一是只有铜生

9、成，二是在生成铜的同时氧化铜剩下了。那么如果是第一种情况加酸没有反应发生，溶液呈无色仍为硫酸溶液；如果是第二种情况剩余的氧化加酸没有反应发生，溶液呈无色仍为硫酸溶液；如果是第二种情况剩余的氧化铜会与硫酸反应得到硫酸铜的蓝色溶液，方程式也很自然的就写出来了。铜会与硫酸反应得到硫酸铜的蓝色溶液，方程式也很自然的就写出来了。没有没有H2SO4CuO+H2SO4=CuSO4+H2O 化学反应往往伴随着一些现象发生，如发光、放热、变色、产生沉淀、产生气体等。但CO2与NaOH溶液的反应没有明显的现象。为了通过一些现象说明CO2与NaOH发生了反应，某班同学分两组作了如下探究实验：(1)第一组同学把一只收

10、集有CO2的试管倒立在装有饱和NaOH溶液的烧杯中，如图1所示看到试管内液面上升。这种现象是因为试管内外产生。(2)第二组同学也得到了启发，也设计了如图2、3、4、5、6所示的实验装置进行探究：他们各自会看到什么现象？压力差压力差图2图3。图4图5。图6。你认为以上能达到实验要求的是。（3）同学们经过分析讨论，认为第一组的实验中产生液面上升现象的原因可能有两种。一种是因为CO2与溶液中的NaOH反应，消耗了CO2，你认为另一种原因是。（4）为了进一步证实CO2与NaOH溶液已经发生了反应，甲同学设计了如右图方案：你认为可以说明问题吗？你会看到什么现象。乙同学没有滴加稀盐酸，他加了另一种物质看到

11、的现象是，乙同学加的物质或。他们看到的现象虽然不同，但都可以证实CO2与NaOH溶液已经发生了反应。烧杯中的水倒吸入锥形瓶里烧杯中的水倒吸入锥形瓶里园底烧瓶里形成喷泉园底烧瓶里形成喷泉U形管内的水面左高右低形管内的水面左高右低塑料瓶变瘪塑料瓶变瘪气球变得膨胀气球变得膨胀CO2与溶液中的水反应与溶液中的水反应滴稀盐酸后有气泡产生滴稀盐酸后有气泡产生有白色沉淀产生有白色沉淀产生Ca(OH)2溶液溶液BaCl2溶液溶液图图2、3、4、5、6分析：此题看似很长但考察的知识点并不复杂，考察CO2与NaOH溶液反应后生成的是Na2CO3溶液，因反应中消耗了CO2气体，反应前后容器内外形成了压力差。所以利用

12、这一原理考查学生知识的拓展和迁移，思维的开放，综合运用知识的能力要求较高。第三问要求学生思维必须严谨，因为NaOH溶液由两部分组成NaOH和水，CO2本身既溶于水又可以和水反应，所以一种情况是CO2气体与水反应，另一种情况是CO2气体与NaOH反应。第四问考查学生对CO32-离子的检验方法，常用稀盐酸有气泡产生，也可以用碱Ca(OH)2、Ba(OH)2或盐CaCl2、BaCl2等物质产生CaCO3、BaCO3的白色沉淀。第三部分第三部分 方法研习方法研习1为验证Fe、Cu、Ag三种从属的活泼性是依次减弱的，某化学兴趣小组设计了下图所示的四个实验。其中不必进行的是（）Fe稀盐酸稀盐酸稀盐酸AgN

13、O3溶液CuAgCuBCDC2（2008遵义）碱式碳酸铜化学式Cu2(OH)2CO3，相对分子质量为222加热完全分解后生成的黑色固体是什么？甲、乙、丙、丁四位同学对此进行探究。请你与他们一起，踏上探究之路。（1）他们称取了2.5g碱式碳酸铜在试管中加热使之完全分解，冷却至室温后，称量黑色固体产物质量为1.8g。结合碱式碳酸铜的化学式，他们对黑色固体产物做出以下猜想：a、可能是氧化铜；b、可能是炭粉；c、可能是氧化铜和炭粉的混合物。他们做出以上猜想的依据是。（2）甲同学从资料中得知：碳、氢气、一氧化碳在加热或高温条件下都能夺取一些金属氧化物中的氧，使其变为金属单质。他认为猜想C可以排除，理由是

14、。（3）乙同学通过对得到的实验数据进行计算分析。排出了猜想b，他的理由是。（4）黑色固体究竟是什么？反应前后元素种类不变反应前后元素种类不变灰粉与灰粉与CuO在加热或高温条件下能发生反应在加热或高温条件下能发生反应Cu2(OH)2CO3中碳元素质量小于黑色固体的质量，即2.5g100%=0.141.8g12222丙同学设计的实验方案：向盛有少量该黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，充分振荡后，静置观察。黑色固体消失，溶液变蓝。丁同学设计的实验方案（如右图所示）：在盛有少量该黑色固体的玻璃管中，通入一氧化碳后加热。黑色固体逐渐变成光亮的红色，澄清石灰水变浑浊。他们根据实验现象都得出结论：黑色固体是

15、氧化铜。丙、丁两同学的实验方案，（填丙同学或丁同学）较好，谈谈你的看法：。（简答一条）（5）科学探究的方法和途径有多种，只要善于思考，就会有惊喜的发现。根据实验数据进行计算分析，也可以得出结论：黑色固体是氧化铜。理由是。丙同学丙同学丁同学需要加热丁同学需要加热(操作复杂操作复杂,易污染空气易污染空气)2.5gCu2(OH)2CO3可生成可生成CuO的质量为的质量为2.5g 100%=1.8g与生成黑色固与生成黑色固体质量相等体质量相等,则黑色固体为则黑色固体为CuO1602223某探究小组的同学将铁粉和氧化铜粉末混合均匀后，放入试管中，隔绝空气，高温34分钟，冷却后，试管内有红色物质。提出问题

16、：试管内的红色物质可能是什么？进行猜想：你认为可能是、。（任写两种猜想）实验方案：根据下表要求，任选一种猜想，设计一个实验方案来作验证。查阅资料：铁粉和氧化铜在高温下可以发生置换反应。得出结论：铁粉和氧化铜反应的化学方程式是。实验步骤及操作方法预期的实验现象结论取少量红色物质放入试管中， 。CuFe2O3滴加稀盐酸滴加稀盐酸红色固体部分溶红色固体部分溶解，且得到黄色解，且得到黄色溶液。溶液。生成物中生成物中有氧化铁有氧化铁和铜和铜2Fe+3CuO=3Cu+Fe2O3高温高温第四部分第四部分 达标训练达标训练下列有关物质的检验或区分方法中不正确的是（）A、向某物质中加入稀盐酸，有无色气体放出，则

17、证明该物质是碳酸盐B、鉴别氧气和空气两瓶气体时，将燃着的木条分别插入瓶中，燃烧更旺的为氧气C、区别铁粉和石墨粉时，分别加入稀盐酸，若有气体放出，则证明为铁粉D、某化肥与碱共热，若产生使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体，证明为铵态氮肥3.有四瓶失去标签的溶液，它们分别是：氯化铁、稀硫酸、稀盐酸、无色酚酞试液，若只用一种试剂将它们分开，这种试剂是（）A、Na2CO3溶液B、Ba(OH)2溶液C、KOH溶液D、BaCl2溶液下列除杂方案中，括号内为除去杂质所需的药品，其中正确的是（）A、NaCl溶液中混有Na2CO3Ca(OH)2B、KNO3溶液中混有AgNO3（KCl）C、CO2中混有HCl汽体（Nao

18、H溶液）D、Fe粉中混有Zn粉（稀盐酸）ABB4某初级中学学生为了探究实验室的一种黑色粉末和一瓶标签破损的无色溶液（如右图）可能是什么物质，大胆猜想并设计实验进行验证。发现问题当把黑色粉末与无色溶液混合时,即产生气泡。查阅资料初中化学实验室常见的黑色粉末有CuO、MnO2、Fe3O4、铁粉、炭粉等。提出假设黑色粉末是，无色溶液是。（只写一种假设）设计实验向盛有少许黑色粉末的试管中加入适量试剂瓶中的无色溶液；用收集一试管气体；检验气体（写出操作方法）。实验现象。实验结论此气体是，原假设。MnO2H2O2溶液溶液集气瓶集气瓶用带火星的木条伸入瓶口用带火星的木条伸入瓶口用带火星的木条复燃用带火星的木

19、条复燃O2成立成立5.（2010北京）根据下列实验装置图回答(装置用代号表示)：(1)写出编号为的仪器名称_。(2)实验室制氧气时，应选用的发生装置是_；实验室制氢气时，应选用的发生装置是_；实验室制二氧化碳时，应选用的发生装置是_；检验二氧化碳气体可选用D装置，其装置中盛放的试剂一般是。试管试管ABB澄清石灰水澄清石灰水(3)用锌粒和浓盐酸反应制氢气，将制出的气体通入硝酸银溶液中，有白色沉淀生成，说明氢气中含有(写化学式)，若要制出纯净、干燥的氢气，除发生装置外还应选用的一种装置是，该装置中药品的作用是。(4)实验室制取氧气有以下主要操作步骤：加热把药品装入试管后固定在铁架台上检查装置的气密

20、性熄灭酒精灯用排水法收集气体从水槽中取出导管。正确的操作顺序是(写序号)。HClC除去氯化氢和水蒸气除去氯化氢和水蒸气(或盐酸酸雾或盐酸酸雾) 6(2006遵义)请结合图4的实验装置回答下列问题：(1)写出A装置中标有字母a、b的仪器名称：ab。(2)实验室制取CO2一般分为五个步骤：向广口瓶中放入大理石；向长颈漏斗中注入稀盐酸；检查装置的气密性；收集气体；连接仪器。正确的操作顺序是(填序号)。(3)实验室制取CO2可选用的发生装置是(填装置编号，下同)，收集装置是。(4)实验室制取和收集O2可选用装置。用化学方程式表示反应原理。铁架台铁架台漏斗漏斗DFBH(BF/DH/DF)2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O27(2013遵义)根据下列