专题20 简单实验方案的设计与评价【考点精讲】-【中考高分导航】中考化学考点总复习（解析版）

简单实验方案的设计与评价1.实验方案的设计（1）实验方案设计的总体思路明确实验目的→确定反应原理→选择合适的药品和仪器→设计实验装置和操作步骤→记录实验现象和数据→分析、推理得出结论。（2）实验方案设计的基本要求①科学性：实验原理、方案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、仪器、装置安全可靠。③安全性：要尽量避免危险性的操作、避免接触有毒物质，若无法避免则应采取安全措施，以防污染环境和人身伤害。④简易性：实验方案设计要求操作简便、装置简单、实验现象明显。2.实验方案的评价（1）评价实验方案的原则①实验目的明确；②实验方法简便、现象明显；③操作安全可靠；④分析严密、结论正确。（2）实验方案的评价一般包括以下几方面Ⅰ.原理的评价：①所选药品是否可行；②反应是否易于控制；③所用药品是否安全(是否易燃易爆、有毒)；④反应是否会造成环境污染；⑤药品的利用率是否高。Ⅱ.装置的评价：①操作是否简便；②添加药品的难易度；③是否安全；④是否节约药品(微型装置)。Ⅲ.操作的评价：①操作顺序是否正确；②实验步骤是否完善等。Ⅳ.实验结果的评价：①对现象分析得出的结论的评价；②实验误差的评价；③实验的创意性的评价等。（3）实验方案的评价解答时主要考虑以下几种常见的情况。Ⅰ.常温下，产生气体的反应：①活泼金属与稀盐酸或稀硫酸；②碳酸盐或碳酸氢盐与稀盐酸或稀硫酸；③铵态氮肥与碱（刺激性气体，尿素不与碱反应）。Ⅱ.滴加酚酞溶液不变色的溶液既可能是酸性溶液也可能是中性溶液。Ⅲ.向加盐酸酸化的某溶液中滴加氯化钡溶液产生白色沉淀，则某溶液中可能含有SO,也可能含有Ag+。Ⅳ.氢氧化钠固体、浓硫酸溶于水时会放出大量的热，因此向氢氧化钠固体中加入酸溶液，或把浓硫酸加入碱溶液中，试管壁发烫，都不能说是中和反应放热。Ⅴ.将二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中溶液变红色，是二氧化碳与水反应生成的碳酸使石蕊溶液变红色，而不是二氧化碳使石蕊溶液变红色。Ⅵ.未打磨的铝条放入硫酸铜或硝酸银溶液中不发生反应，并不是铝的活泼性比铜或银弱，而是铝条表面的氧化膜阻止了反应的进行，影响判断。考点1：简单实验方案的设计与评价【例1】（2022河北中考）下列实验设计不能达到相应实验目的的是（）选项实验目的实验设计A鉴别H2O加入MnB鉴别NaCl溶液和NaOH溶液滴加CuSOC除去H2中混有的少量通过灼热的CuOD除去木炭粉中混有的氧化铁加入足量稀盐酸，过滤、洗涤、干燥【答案】C【解析】A、加入MnO2，产生大量气泡的是H2O2溶液，无明显现象的是H2O，可以鉴别，故选项实验设计能达到相应实验目的。

B、滴加CuSO4溶液，产生蓝色沉淀的是NaOH溶液，无明显现象的是NaCl溶液，可以鉴别，故选项实验设计能达到相应实验目的。

C、H2、【例2】（2022年四川省成都市中考）下列实验能达到相应目的的是（）A．观察乳化现象B．验证质量守恒定律C．比较铁、铝金属活动性D．测定空气中氧气含量【答案】B【解析】A、图中无乳化剂（如洗涤剂等），无法观察乳化现象。所以A实验不能达到相应目的。B、碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，在密闭环境中二氧化碳不会逸出。只要少滴稀盐酸不使锥形瓶内压强过大即可。所以B实验能达到相应目的。C、铁片与铝粉与5%稀硫酸反应速率不同，但不能比较铁、铝金属活动性，还应控制铁、铝的形状相同。所以C实验不能达到相应目的。D、测定空气中氧气含量应用红磷作反应物，用足量木炭生成二氧化碳是气体占据了消耗的氧气体积，压强变化不明显。测定失败。所以D实验不能达到相应目的。综上所述：选择B。【例3】（2022年四川省凉山州中考）实验是学习化学的基础。下列装置所示的实验操作正确且能达到实验目的的是（）A．用NaHCO3溶于水验证质量守恒定律B．蒸发食盐水C．探究水是铁生锈的必要条件之一D．测空气中O2的含量【答案】C【解析】A、碳酸氢钠溶于水后没有生成新物质，属于物理变化，质量守恒定律是化学变化中的一种规律，所以用NaHCO3溶于水不能验证质量守恒定律，选项错误；B、蒸发食盐水时，应边加热边用玻璃棒搅拌，防止液体受热不匀发生飞溅，图中缺少玻璃棒，选项错误；C、由图可知，左侧试管中的铁钉既能够与空气接触，也能够与水接触，右侧试管中的铁钉只能够接触空气，不接触水分，一段时间后，观察到U型管中红墨水左侧液面上升，右侧液面下降，说明左侧的铁钉发生了锈蚀，证明水是铁生锈的必要条件之一，选项正确；D、碳与装置中的空气中的氧气反应生成二氧化碳气体，实验后，装置中剩余的气体的体积不变或变化较小，则实验结果为零或偏小，选项错误，故选C。【例4】（2021·浙江台州市·中考真题）某班同学研究碱的性质时，进行如图实验，观察到有蓝色絮状沉淀产生。一段时间后，发现试管中的沉淀有些小组部分变黑，有些小组仍为蓝色。（1）反应生成的蓝色絮状沉淀物质是___________。（2）根据质量守恒定律，推测黑色物质可能是___________。A．铁B．碳C．二氧化锰D．氧化铜（3）某同学认为试管中沉淀的颜色变黑可能是由于反应物的溶质质量分数较高所致。为验证猜想是否成立，他改用溶质质量分数更大的硫酸铜溶液再一次进行了实验，发现生成的蓝色絮状沉淀过一段时间并未变黑。因此，他认为自己的猜想是错误的。请回答，他能否据此否定自己的猜想？并说明理由___________。【答案】（1）氢氧化铜（2）D（3）不能，反应物还有氢氧化钠溶液，因此还需要改变氢氧化钠溶液的浓度，验证猜想是否正确【详解】（1）氢氧化钠与硫酸铜反应生成氢氧化铜沉淀，所以蓝色絮状沉淀物质为氢氧化铜；故答案为：氢氧化铜。（2）A、铁元素不存在反应物中，选项A错误；B、碳元素反应物中不存在，选项B错误；C、二氧化锰中锰元素在反应物中不存在，选项C错误；D、氧化铜中氧元素和铜元素，在反应物中都存在，选项D正确；故答案为：D。（3）根据题目信息可知，需要验证反应物的溶质质量分数，反应物包括氢氧化钠和硫酸铜，因此需要验证氢氧化钠和硫酸铜两种溶液的，而上述实验只测试了硫酸铜溶液，所以还需要验证氢氧化钠溶液的浓度；故答案为：不能，反应物还有氢氧化钠溶液，因此还需要改变氢氧化钠溶液的浓度，验证猜想是否正确。一个问题常常受多种因素影响，为了研究每一个因素对问题的影响程度，常采用控制变量法逐个进行检验。用控制变量法探究某一因素的影响时，只改变需要探究的因素而其他条件保持不变，如果要探究多个因素的影响则必须逐一进行；分析问题时，要先找出对比实验中哪些条件相同，哪些条件不同，进而分析改变的条件所产生的影响，得出结论。采用控制变量法探究的问题一般有：①燃烧条件的探究；②金属锈蚀的条件；③影响化学反应速率的因素（包含催化剂）的探究等。1．【2022湖北十堰中考】为了达到实验目的，下列实验方案设计不合理的是（）选项实验目的实验方案A区分O2和CO2分别将燃着的木条伸入盛有气体的集气瓶中B除去氯化钠固体中的少量氯化镁先加水溶解，然后加入适量氢氧化钠溶液，过滤，最后将滤液蒸发结晶C除去铜粉中的少量碳粉在空气中充分灼烧D区分四种白色固体：碳酸钙、氢氧化钠、硝酸铵、氯化钠分别取样，加适量水，观察现象【答案】C【解析】A、氧气有助燃性，将燃着的木条伸入盛有氧气的集气瓶中，木条燃烧的更旺，二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，将燃着的木条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中，木条熄灭，可以鉴别，故选项实验方案设计合理；B、氯化镁和氢氧化钠能反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，过滤，最后将滤液蒸发结晶，能除去杂质，且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故选项实验方案设计合理；C、除去铜粉中的少量碳粉在空气中充分灼烧，碳粉和氧气反应生成二氧化碳，铜和氧气反应生成氧化铜，不仅除去了杂质，也除去了原物质，不符合除杂原则，故选项实验方案设计不合理；D、区分四种白色固体：碳酸钙、氢氧化钠、硝酸铵、氯化钠，加水，碳酸钙不溶于水，氢氧化钠溶于水放出大量的热，硝酸铵溶于水会吸收大量的热，氯化钠溶于水，温度变化不大，可以鉴别，故选项实验方案设计合理。故选：C。2．【2022福建中考】下列实验方案能达到实验目的的是（）实验目的实验方案A鉴别(NH4)2SO4和K2SO4取样，与熟石灰混合研磨，闻气味B检验二氧化碳是否集满将燃着木条伸入集气瓶中C除去氮气中的少量氧气将气体通过灼热的木炭D探究锌、铁、铜的金属活动性顺序将铜丝、铁丝分别插入硫酸锌溶液中【答案】A【解析】A、加入的熟石灰会与硫酸铵反应生成硫酸钙、氨气和水，氨气有刺激性气味，而硫酸钾与熟石灰固体不反应，现象不同，能够鉴别，选项正确；B、检验二氧化碳是否集满，应将燃着的木条平置于集气瓶口，木条熄灭，则已满，不能伸到瓶中，选项错误；C、除去氮气中的少量氧气，将气体通入灼热的木炭，木炭会与氧气反应生成二氧化碳，虽能除去氧气，但引入新杂质二氧化碳，故不能完成除杂，选项错误；D、将铜丝、铁丝分别插入硫酸锌溶液中，铜和铁都不能与硫酸锌反应，无明显现象，故只能证明锌最活泼，无法验证铜和铁的活动性顺序，选项错误；答案为：A。3．【2022湖南常德】化学实验的设计能力是化学学习的关键能力之一。下列实验方案不可行的是（）实验目的实验设计A鉴别真金和假金（铜锌合金）加入稀硫酸B检验二氧化碳中混有少量氧气将带火星的木条伸入气体中C除去CO2中混有的少量CO将气体通过灼热氧化铜粉末D除去NaCl溶液中少量的Na2SO4加入适量的BaCl2溶液后过滤【答案】B【解析】A.假金中的锌能与稀硫酸反应生成气泡，而黄金不能反应，则能用稀硫酸鉴别真金和假金，该选项方案可行；B.虽然氧气能使带火星的木条复燃，但二氧化碳不可燃也不助燃，则当二氧化碳中混有少量氧气时，并不能使带火星的木条复燃，该选项方案不可行；C.一氧化碳能与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，则能用灼热的氧化铜除去二氧化碳中的一氧化碳，该选项方案可行；D.硫酸钠能与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，则能用适量的氯化钡除去氯化钠中的硫酸钠，该选项方案可行，故选B。4．【2022湖南常德】亚硝酸钠是一种工业用盐，它是有毒、有咸味的白色晶体，亚硝酸钠的水溶液无色呈碱性。人误食会引起中毒，危害人体健康，甚至死亡。硝酸钠是常见的钠盐，其外形与亚硝酸钠相似，硝酸钠水溶液无色呈中性。实验室有一瓶亚硝酸钠溶液和一瓶硝酸钠溶液，请设计实验鉴别（写出实验操作、实验现象、实验结论）。实验操作实验现象实验结论_____________________【答案】①.取两瓶中的其中一瓶试剂于试液中，向其中滴加无色酚酞（答案不唯一，合理即可，但所加试剂、现象、结论要保持一致）②.溶液变红色③.所取试剂为亚硝酸钠溶液，另一瓶为硝酸钠溶液【解析】由于亚硝酸钠的水溶液呈碱性，硝酸钠的水溶液呈中性，而碱性溶液能使酚酞试液变红，中性溶液不能使酚酞试液变色，则可取其中一瓶中的溶液少量于试管中，向溶液中滴加无色酚酞试液，若溶液变红色，则说明该试剂为亚硝酸钠溶液，若溶液仍为无色，则该试剂为硝酸钠溶液。5．（2021·山西晋中市·中考真题）设计实验方案，分析实验原理，解决实验问题，是化学独特的学科思想。下图所示，当把胶头滴管内液体全部滴入试管中时，能达到实验目的的是A．检验铵根离子 B．处理酸性废水C．检验气体成分 D．证明反应发生【答案】A【详解】A、硝酸铵属于铵态氮肥，能与碱性物质反应生成氨气，氨气能与水反应生成氨水，氨水显碱性，能使无色酚酞试液变红，可以检验铵根离子，符合题意；B、氢氧化钾和硫酸反应生成了硫酸钾和水，氢氧化钾过量，又导致废水显碱性，不符合题意；C、小苏打是碳酸氢钠的俗称，碳酸氢钠和食醋反应生成醋酸钠、二氧化碳和水，无法检验气体成分，不符合题意；D、硝酸钾和氯化铁不能生成沉淀、气体和水，不能反应，无法证明反应发生，不符合题意。故选A。6．（2021·山东枣庄市·中考真题）下列图示实验中，不能达到目的的是A．探究CO2与NaOH能否发生反应B．用硝酸钾和水验证质量守恒定律C．探究燃烧的条件——温度达到着火点D．验证浓硫酸溶于水放热【答案】B【详解】A、二氧化碳和氢氧化钠反应、溶于水和水反应，通过对比实验，盛有氢氧化钠溶液的塑料瓶变得更扁，说明CO2与NaOH能发生反应，正确；B、硝酸钾和水不反应，不能用来验证质量守恒定律，错误；C、干棉球燃烧；湿润的棉球中水蒸发使温度降低棉球不燃烧；对比实验可以探究燃烧的条件需要温度达到着火点，正确；D、验证浓硫酸溶于水放热，装置中气体膨胀，压强变大，U型管左侧液面下降，右侧液面上升，能验证，正确。故选B。7．（2021·云南中考真题）化学是一门以实验为基础的科学。根据下图回答问题。（1）仪器a的名称是___________。（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气的化学反应方程式为___________，用F装置收集氧气，当观察到___________的现象时再开始收集。（3）甲烷是一种没有颜色、没有气味、难溶于水、密度比空气小的气体。实验室常用加热碱石灰（氧化钙和氢氧化钠固体的混合物）和醋酸钠固体制取甲烷气体，应选用的发生装置是___________（填标号，下同），若用G装置收集时，则气体要从___________端通入。（4）A、B装置都可以制取氧气、二氧化碳和氢气，若要控制液体滴加速率，获得平稳气流，应选择的发生装置是___________。（5）生活中常用草酸溶液除铁锈和瓷砖上的污渍。草酸晶体加热会发生如下反应：。为检验分解后的产物，小赵设计了如下实验。回答下列问题。（白色的无水硫酸铜遇水变蓝）①实验中证明有水生成的现象是___________。②乙中澄清石灰水的作用是___________。③要证明有CO生成，在不连接其他装置的情况下，可进行的操作是___________。【答案】（1）试管（2）气泡连续均匀冒出（3）Cn（4）B（5）装置甲中无水硫酸铜变蓝色检验二氧化碳气体装置丁后放一个点燃的酒精灯【详解】（1）仪器a的名称是试管。（2过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成氧气和水，；用F装置收集氧气，当观察到气泡连续均匀冒出时再开始收集，防止一开始收集到装置中排出的空气导致气体不纯。（3）实验室常用加热碱石灰（氧化钙和氢氧化钠固体的混合物）和醋酸钠固体制取甲烷气体，反应为固体加热反应，应选用的发生装置是C；甲烷密度比空气小，若用G装置收集时，则气体要短进长出，从n端通入。（4）A、B装置都可以制取氧气、二氧化碳和氢气，若要控制液体滴加速率，获得平稳气流，应选择的发生装置是B，装置B可以通过分液漏斗活塞控制液体的滴加速率来控制反应速率。（5）①白色的无水硫酸铜遇水