专题04 实验方案设计与评价-中考化学实验精讲精练

【实验攻略】备战2024年中考化学实验新考法专题04实验方案设计与评价1．（2023·湖北十堰·统考中考真题）物质的检验和除杂是重要的实验技能。为了达到目的，下列实验方案合理的是选项实验目的实验方案A区分硬水和软水取样，观察颜色B区分和两种固体取样，分别加水溶解，触摸烧杯外壁C除去溶液中少量的加过量的镁粉，过滤D除去中的水蒸气将气体通过足量生石灰A．A B．B C．C D．D2．（2023·湖南岳阳·统考中考真题）实验是科学探究的重要手段，下列实验不能达到目的的是A．测定空气中氧气的含量

B．探究燃烧需要氧气

C．验证质量守恒定律

D．探究石墨的导电性

3．（2023·海南·统考中考真题）小林看到自热食品中的发热包产品说明如右图所示，咨询老师后得知该配方中氧化钙和铝粉的质量相等，为了探究其发热原理，设计了如下实验，实验结果记录如下(室温25℃)。序号实验方案最高温度/℃达到最高温度所需时间/min开始降温时间/min15.0g氧化钙15水6812.52381.13.835.0g铝粉15水无明显变化42.5g氧化钙2.5g铝粉15水431.22.554.0g氧化钙1.0g碳酸钠15水2917.564.0g铝粉1.0g碳酸钠15水无明显变化72.0g氧化钙2.0g铝粉1.0g碳酸钠15水968.113.4（1）序号2的实验方案为。（2）根据实验结果，该发热包与纯氧化钙发热包相比具有的优势是。（3）查阅资料可知，该发热包的反应原理如下：a．(反应启动)b．c．(主要放热)①请把反应c的化学方程式补充完整。②根据反应c的相关信息，写出该发热包使用时的注意事项：。4．（2023·湖北襄阳·统考中考真题）化学使世界变得绚丽多彩，绿色生活理念深入人心。小明同学在帮助老师处理实验室固体废弃物时，对其中一包固体废弃物很感兴趣，这包固体废弃物可能由木炭粉、铁粉、氧化铜、碳酸钾、硝酸钡、碳酸氢钠、氯化钠中的一种或几种组成。为确定其成分，小明在老师的指导下开展了以下科学探究活动。【查阅资料】NaHCO3的水溶液显碱性；NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O【实验探究】步骤Ⅰ：取少量固体样品于烧杯中，加入足量的水，充分搅拌后过滤，得到滤液A和滤渣甲。步骤Ⅱ：向滤液A中加入过量的氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，充分反应后过滤，得到滤液B。步骤Ⅲ：取干燥后的滤渣甲用磁铁完全吸引得到固体乙，称量剩余滤渣，其质量为10g，然后向剩余滤渣中加入一定量稀硫酸，无气体产生，滤渣完全溶解，得到溶液C。步骤Ⅳ：将固体乙加入到溶液C中，充分反应后过滤，将滤渣在低温下干燥，得到干燥固体丙。【实验分析】（1）若向滤液A中滴加少量无色酚酞试液，观察到的现象是。（2）步骤Ⅱ中产生的白色沉淀是（填化学式）。（3）若向滤液B中加入足量稀硫酸，产生白色沉淀，则滤液B中一定含有的溶质是（填化学式）。（4）由以上实验可知，原固体废弃物中一定含有的物质是（填化学式）。【拓展延伸】（5）若固体乙和固体丙的质量相等且都为ag，则a的取值范围为。5．（2023·辽宁锦州·统考中考真题）（2023·四川雅安·统考中考真题）化学兴趣小组课外实验时，取出镁条，发现久置的镁条有一层灰黑色的“外衣”他们把该镁条放入试管中，倒入一定浓度的盐酸，观察到有气泡产生，试管壁发烫。同学们对此气体成分产生了兴趣。【提出问题】产生的气体是什么？【查阅资料】（1）灰黑色“外衣”中含有（2）无水遇水由白色变为蓝色【猜想假设】猜想一：猜想二：和水蒸气猜想三：、水蒸气和气体（1）猜想三中有气体的理由是。【设计实验】为检测产生的气体成分，同学们设计如图所示装置进行实验（部分固定装置略去）

（2）B装置中出现白色沉淀，证明产生的气体中含有，写出有关的化学方程式。（3）C装置的作用是。（4）甲同学观察到装置中无水由白色变为蓝色，于是得出结论：产生的气体中一定含有。乙同学对此提出质疑，理由是。（5）若颠倒装置和C装置的安装顺序，（填“能”或“不能”）达到实验目的，原因是。【反思与评价】（6）从安全角度考虑，你认为实验时应注意。6．（2023·辽宁锦州·统考中考真题）（2023·黑龙江哈尔滨·统考中考真题）某初中化学兴趣小组的同学们在老师的指导下，用以下6种试剂：无色酚酞溶液、硫酸钠溶液、碳酸钠溶液、氯化钡溶液、氢氧化钡溶液、稀硫酸，完成下列所有实验活动：实验活动一：

资料卡片离子方程式：用实际参加反应的离子符号来表示反应的式子。例：氢氧化钠与盐酸反应化学方程式为：离子方程式为：注：和仍共存于溶液中。【对比分析】（1）四支试管中产生的相同实验现象为：。（2）试管①中发生反应的化学方程式为：；试管②中发生反应的化学方程式为：。【归纳总结】（3）根据所学知识并结合老师提供的资料卡片，同学们总结出试管①、②中发生的两个反应可以用同一个离子方程式表示为：，试管③、④中发生的两个反应可以用同一个离子方程式表示为：。实验活动二：实验后同学们将4支试管中的所有物质倒入一个烧杯中，充分混合后过滤得滤渣和滤液（废液）。【提出问题】如何处理废液？（老师提示：要处理成中性，有毒，若存在也需除去。）【交流设计】（4）有的同学提出处理废液应先确定溶质成分，再逐一处理。同学们经讨论后认为，从离子角度分析和处理废液相对简单。于是同学们进行了如下实验设计：操作可能出现的现象由现象得出的结论取少量废液于试管中，加入足量稀硫酸溶液中产生白色沉淀有，无（填离子符号）无明显现象无（填离子符号）溶液中产生气泡有，无（填离子符号）【拓展应用】（5）小组同学们按照设计的实验方案进行了实验，观察到溶液中产生白色沉淀。经老师协助，测定废液中和的个数比大于1∶2。老师让同学们在处理废液时，还要考虑到节约药品这一原则，则处理废液的最佳做法是。【反思评价】同学们又讨论了若是其他情况废液该如何处理。老师对同学们能够从多角度来设计方案和分析问题，并从中寻找到解决实际问题较好的方法给予了充分肯定！6．（2023·辽宁锦州·统考中考真题）化学兴趣小组的同学从废品收购站找到了一个内壁积了一层厚厚水垢的铝制烧水壶，开展了如下实验探究。【实验目的】探究清除水垢的方法【查阅资料】水垢的主要成分是CaCO3和Mg（OH）2【进行实验】步骤实验操作实验现象实验结论1向水壶中加入少量水，振荡无现象水垢不溶于水，用此方法不能去除2倒掉步骤1水壶中的水，用砂纸在水壶内壁打磨一会儿①水垢有少许掉落②打磨过的水壶内壁有明显的。此方法不仅不易清除水垢，而且会对铝制水壶造成损伤3向水壶中加入一定量稀盐酸，振荡，静置①水垢逐渐减少至消失②有气泡生成此方法可以有效清除水垢，写出清除水垢的化学反应方程式（没有顺序要求）：①。②。【反思评价】（1）有同学认为步骤3中产生的气泡可能不是单一气体，还可能有一种气体单质，原因是。（2）家庭中除水垢，可以使用厨房中的一种酸性调味品（填物质名称）。【拓展延伸】兴趣高涨的同学又做了如图所示的探究实验。观察到右侧试管中溶液红色褪去，原因可能是。

实验方案设计实验设计题的难度较大、综合性较强，解答这类题时，一般需要学生很好地掌握实验操作的基本知识，掌握操作的原理和实验的一般步骤,具备较好的元素化合物知识，熟悉常见物质的一些性质及其制备原理、变化规律等，要全面了解实验方案设计考查的内容、基本要求和思路方法。1．考查内容：①物质的制备实验设计；②物质的性质实验设计；③物质的检验实验设计；④测定物质的组成实验设计；⑤物质的分离或提纯实验设计；⑥测定混合物的成分实验设计2．实验方案设计的基本要求（1）科学性：实验原理、实验方法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。（3）安全性：实验操作要尽量避免带有危险性的操作,尽量避免与有毒物质接触。若无法避免有毒物质,则应采取防范措施,以防造成环境污染和人身伤害。（4）简约性：实验方案设计要求操作简单、装置简单、实验现象明显。3．解题思路和方法（1）明确目的和原理---明确实验的目的,弄清题给信息（2）选择仪器和药品--选择合理的化学仪器和药品。（3）设计装置和步骤--设计出合理的实验装置和实验操作步骤。（4）记录现象和数据--全面、及时而又准确地记录实验过程中的现象和数据。（5）分析得出结论--根据实验观察到的现象和记录的数据,通过分析、推理等,得出正确的结论。实验方案的评价实验方案的评价包括实验原理的评价、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。进行评价时一般从以下四个方面入手，(1)方案在理论上是否科学、台理,是否具有严密性:(2)在满足安全性的前提下,操作上是否简单易行:(3)从经济角度评价,是否节约试剂、降低成本和提高产品质量(4)从环境角度考虑,是否会给环境造成污染评价实验方案是一个复杂、深刻的思维活动,要通过分析综合、比较和论证才能评选出最佳方案解答此类题首先应具备扎实的实验操作基本知识，熟悉操作的一般步骤和原理，熟悉相关物质的性质、制备原理和变化规律。同时读懂题，明确实验目的，充分利用题中所给信息(如装置、药品、题干中描述的目的等)，分析题意做出相关的猜想(假设)，提出问题，设计实验的步骤，再分析现象得出相关的结论和启示。解答实验题还应具备全局意识，即审题时要先统观全局，逐宇逐句地把整个题审读一遍，再细致地读懂每步要求，这样才能在答题时做到不丢分。1．（2023·山西大同·校联考三模）实验课上，同学们设计了如下四个实验，其中能达到目的是A．探究分子的运动B．探究燃烧的条件C．测定空气里氧气含量D．探究铝、铜、银的金属活动性顺序2．（2023·山西太原·山西实验中学校考三模）实验是化学课堂的“最高法庭”，实验设计的严谨性直接会影响实验结论的准确获得。下列实验设计可以达到实验目的的是A．

探究铁生锈的条件B．

探究温度对分子运动速率的影响C．

证明是分解的催化剂D．

证明二氧化碳可以与水反应3．（2023·福建厦门·统考二模）根据下列实验方案进行实验，能达到相应实验目的的是A．

探究铁生锈的条件 B．

探究蜡烛中是否含有氧元素C．

验证质量守恒定律 D．

测定空气中氧气的含量4．（2022·广东东莞·校考一模）对下列实验过程的评价，正确的是A．向某固体中滴加稀盐酸，有气泡产生，该固体一定是碳酸盐B．在无色溶液中滴入酚酞试液，溶液变红色，该溶液一定是碱溶液C．打开盛有浓盐酸试剂瓶的瓶盖，瓶口产生白雾——浓盐酸有吸水性D．把生石灰投入水中，水会沸腾，生石灰变成熟石灰的过程是放热反应5．（2023·陕西西安·高新一中校考模拟预测）下列实验方案设计均合理的一组是选项实验目的实验方案或用品A检验碳酸钾中是否混有氯化钾取样，加水溶解，滴加硝酸银溶液B制备Fe(OH)3将Fe2(SO4)3和适量Ba(OH)2溶液混合，过滤C除去氢气中混有的二氧化碳和水蒸气将混合气体依次通过浓硫酸和氢氧化钠溶液，收集D鉴别BaCl2溶液、稀硫酸、NaOH溶液取样，分别滴加碳酸钠溶液，观察现象A．A B．B C．C D．D6．（2023·广东珠海·校考一模）课外实验：“叶脉书签”(如图)的制作过程是将洗干净的树叶放在一定浓度的氢氧化钠溶液中煮沸，再加以处理，除去表皮和叶肉，只余清晰的叶脉，就能得到“叶脉书签”。实验小组同学对该制作过程及氢氧化钠的性质进行了研究。I.探究制作“叶脉书签”的最佳条件【查阅资料】氢氧化钠溶液有腐蚀性。【进行实验】实验1：相同煮沸时间内，将洗干净的树叶放在不同浓度的氢氧化钠溶液里，处理后叶片变化如表。NaOH溶液浓度1%5%10%叶片变化留有很多叶肉留有较多叶肉残留很少叶肉实验2：在10%的氢氧化钠溶液里，将洗干净的树叶进行不同时间的煮沸，处理后叶片变化如表。煮沸时间5min15min20min叶片变化留有较多叶肉残留很少叶肉叶片卷起来，叶肉与叶脉不易分离【解释与结论】（1）实验1的实验目的是。（2）实验小组同学选择了10%的氢氧化钠溶液制作“叶脉书签”，原因是。（3）通过实验2可知，制作“叶脉书签”的最佳煮沸时间是_______(填字母序号)。A．5min B．15min C．20minII.探究氢氧化钠的性质【查阅资料】a.氢氧化钠与氢氧化钙化学性质相似。b.稀盐酸与碳酸钠(Na2CO3)反应的化学方程式为：2HCl+Na2CO3═2NaCl+H2O+CO2↑。c.通常状况下，1体积的水约能溶解1体积二氧化碳。【猜想与假设】（4）氢氧化钠能与二氧化碳发生反应，其化学方程式为：。【进行实验】实验步骤实验现象①无明显变化甲同学发现实验步骤①中无明显变化，产生疑问：两种物质是否发生了化学反应？在老师的帮助下，通过对比实验步骤②③证明NaOH与二氧化碳发生了反应。实验步骤实验现象②

A中有大量气泡产生，B中_______。③

无明显变化【解释与结论】（5）步骤②中通过B中的现象，可知稀盐酸加入到步骤①所得溶液中有二氧化碳产生。（6）实验③的目的是排除的干扰。（7）乙同学认为用软塑料瓶也可以验证氢氧化钠与二氧化碳的反应，需要对比的实验装置有_______(填字母序号)。A．

B． C．

7．（2023·辽宁丹东·统考二模）实验桌上现有一包白色粉末，可能是氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠和氯化铜中的两种或两种以上组成。现将其放入一干净的烧杯M中，加入足量的水后，固体全部溶解得到无色溶液，再滴加几滴无色酚酞，溶液变为红色。为进一步确定白色粉末的成分，同学们进行了如下探究。【查阅资料】氯化钡溶液和硫酸钠溶液呈中性。【讨论猜想】经过分析，针对白色粉末的组成，大家提出如下猜想：小红：氢氧化钠、硫酸钠；

小华：；小明：碳酸钠、硫酸钠；

小亮：氢氧化钠、碳酸钠和硫酸钠。【实验分析】四位同学共同设计并进行了如下实验：实验步骤实验现象实验结论1．取烧杯M中的少量溶液于试管A中，向其中加入一定量的稀盐酸溶液由红色变为无色且有气泡产生的猜想不正确2．另取烧杯M中的少量溶液于另一试管B中，向其中加入过量氯化钡溶液请写出步骤2的反应化学方程式，小亮的猜想正确3．继续向试管B中加入过量的稀盐酸8．（2023·安徽合肥·校联考二模）碳酸钠、碳酸氢钠是我们初中化学中两种常见的碳酸盐，它们与酸反应的情形非常相似。两者与酸反应有区别吗？某研究小组通过控制变量法设计实验进行探究。【实验1】：同时将“40mL8%(足量)的”稀盐酸分别倒入装有2克碳酸钠和碳酸氢钠的锥形瓶甲和锥形瓶乙中(如下图)。

（1）写出甲，乙锥形瓶中任意一个化学方程式。（2）探究甲乙锥形瓶中化学反应速率，可采取的方法是。【实验2】：在两个锥形瓶中分别加入2g碳酸钠粉末，然后向其中一个锥形瓶中倒入20mL的蒸馏水，向另一个锥形瓶中倒入20mL质量分数15%的稀盐酸(足量)，利用温度传感器测定其温度变化(如图a)。另取2g碳酸氢钠粉末，重复上述实验(如图b)。

（3）从温度曲线看，碳酸氢钠粉末溶于水及与酸反应过程中，(选填“吸收”或“放出”)热量。（4）从两种粉末状固体溶于水及与酸反应过程的能量变化判断，反应速率快的固体物质是(选填Na2CO3或NaHCO3)。（5）该实验中，相同质量固体与足量稀盐酸反应结束产生的二氧化碳的量：Na2CO3NaHCO3(选填“>”、“<”或“=”)【实验3】（6）研究小组还想继续通过实验检测二者的碱性强弱，请你设计一种简单的实验方法(只写方法，不写实验过程)。Na2CO3和NaHCO3溶液均呈碱性，但在物质分类上不属于碱。以Na2CO3为例，它的水溶液为什么会呈碱性呢？（7）Na2CO3在水溶液中呈离子状态：其实水本身也会分解为一小部分离子，请写出水分解会产生的阴阳两种离子符号。（8）Na2CO3在水溶液中的离子与水本身分解产生的离子，从复分解反应离子交换特征思考，会生成少量新物质。请你继续分析Na2CO3溶液呈碱性的原因。9．（2023·云南保山·统考一模）某白色固体可能由BaCl2、NaOH、Na2CO3、Na2SO4中的一种或几种物质组成，某兴趣小组的同学为确定该白色固体的成分，进行了如下的实验探究，请你参与并回答相关问题。I．初步探究：小金同学设计的实验过程及现象如图所示。【查阅资料】BaCl2溶液显中性。【初步结论】（1）原白色固体中一定有的物质是，一定没有的物质是。（2）M溶液中的溶质一定有，一定没有氯化钡。【交流讨论】小英同学认为：无色溶液M变红色，说明溶液M中含有碱性物质，但不能由此推导出原固体物质中是否含有氢氧化钠。若要进一步确定，需对溶液M继续进行探究。为此同学们进行了如下的探究：Ⅱ．继续探究：【提出问题】无色溶液M中有氢氧化钠吗？【猜想与假设】猜想一：有NaOH；猜想二：没有NaOH【探究与结论】（3）实验步骤实验现象实验结论A．取无色溶液M于试管中，加入过量的氯化钡溶液，振荡，静置。证明溶液M中有碳酸钠并被除尽B．取实验A所得上层清液于试管中，加入。。猜想一正确【反思与评价】（3）在老师的指导下，同学们通过交流、讨论，呈现碱性的物质一定属于碱吗？请举例说明：。10．（2023·湖北随州·一模）实验活动一：请你参与下列实验，回答问题。

（1）图一是同学们自制的简易净水器。利用活性炭净化水，主要利用它的性。（2）图二是品红在静置的水中扩散的实验，说明分子具有的性质是。（3）图三是某兴趣小组进行的石灰水导电性实验。同学们观察到观察到灯泡发光，通电一段时间后，两个石墨电极附近有气泡产生。与负极相连的石墨附近产生的气体是。实验探究二：怎样证明无明显现象的化学反应发生？

（4）【实验一】当观察到试管中溶液的现象时，证明化学反应发生。（5）【实验二】加入X可验证稀硫酸与NaOH能发生反应，符合此条件的X是_____(填字母)。A．NaCl B．Cu(NO3)2 C．Ba(NO3)2（6）【实验三】用气压传感器测得曲线1和2，要证明CO2与NaOH一定发生了反应，左瓶中应加入。有同学认为，取反应后右瓶中的溶液适量于试管中，滴入足量的稀盐酸、或滴入氯化钡溶液、或滴入无色酚酞溶液都可证明有碳酸钠生成，从而证明CO2与NaOH发生反应，该同学的看法(填“正确”或“错误”)。【反思】上述实验的设计思想是通过证明反应物已转化为其他物质，来判断化学反应的发生。11．（2023·河北廊坊·一模）倡导“低碳”生活，建设美丽河北。“低碳”生活可以理解为：减少二氧化碳的排放，低能量、低消耗、低开支的生活方式。如图为“低碳”生活的公益宣传海报，下列做法符合“低碳”生活理念的是（选填序号）。

A．鼓励开私家车出行B．随手关灯节约用电C．打印纸双面使用D．提倡使用一次性餐具在减少CO2排放的同时还要知道如何将排放的CO2消除，同学们做了以下实验。【实验1】如图所示，用烧杯分别取20mL的水、氢氧化钠溶液和澄清石灰水，加入到集满二氧化碳的甲、乙、丙三个相同的软塑料瓶中，盖紧瓶盖，振荡。

观察到甲、乙、丙塑料瓶均变瘪，乙塑料瓶变瘪最明显；丙塑料瓶中溶液变浑浊，甲、乙塑料瓶中液体无明显变化。【结论】通过对比甲、乙、丙塑料瓶的变瘪程度，可得出水、氢氧化钠溶液及澄清石灰水都可以作为CO2的吸收剂，氢氧化钠溶液的效果最好。二氧化碳与氢氧化钠反应的化学方程式为。【提出问题】上述实验通过对比塑料瓶变瘪程度确定二氧化碳与氢氧化钠溶液发生了反应。但“乙塑料瓶中液体无明显变化”，如何证明乙塑料瓶中确有新物质生成？【实验2】同学们设计如下实验方案，验证乙塑料瓶中确有新物质生成。方案实验步骤实验现象方案①从乙塑料瓶中取2～3mL液体于试管中，滴加3滴酚酞溶液溶液变红方案②从乙塑料瓶中取2～3mL液体于试管中，加入氯化钡溶液有沉淀生成方案③从乙塑料瓶中取2～3mL液体于试管中，逐滴加入开始没有气泡产生，过一会儿有气泡产生【实验分析】（1）小组同学认为，方案①不能证明二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成了新物质，理由是。（2）方案②中反应的化学方程式为。（3）方案③中“开始没有气泡产生”的原因是。（4）请你再设计一种实验方案，验证乙塑料瓶中确有新物质生成，要求所用试剂与上述三个方案的试剂属于不同类别的物质。实验方案是：从乙塑料瓶中取2～3mL液体于试管中，加入（填一种试剂）。12．（2023·河北邯郸·校考三模）老师在课堂上做了“燃纸成铁”的趣味实验，将一张滤纸（组成元素为）用的浓溶液湿润，在酒精灯上烘干后点燃，滤纸变黑、红热，最终生成黑褐色物质。通过物理方法进行检验，发现黑褐色物质中