中考化学专题复习：实验方案的设计与评价(2013年版)

专题五科学探究

5.4实验方案的设计与评价（2013年版）

【

⑴提出问题⑵猜想(假设) 设计实验【⑶制定计划、⑷进行实验、⑸收集证据】⑹解释与结论⑺反思与评价⑻表达与交流(迁移与知识的拓展) 。作为探究题，一般并不需要完全具备以上八个步骤，通常因题目的需要而选择其中重要的步骤呈现。

2.

3.

⑴不要答非所问：一般而言，最终的结论与开始的猜想与假设有一致性，至少也是有关系的。同时，探究过程方案的设

计，也是与探究目的紧密相关的。

⑵注意猜想或假设的合理性：虽然猜想和假设有很多可能，但是我们的猜想与假设，不能脱离题目给出的条件，否则就

是无源之水。

⑶正确选择实验用品：首先要弄清实验原理；设计实验方案，要紧扣假设，正确选择仪器和药品，正确选择装置。

⑷答题的发散性：探究性的问题往往在假设的提出、方案的设计等方面，答案并非唯一。所以，我们往往从最熟悉、最符

合题意入手，从而有效防止错误的发生。

⑴科学性：指实验原理、实验操作程序和方法要正确；

⑵可行性：切实可行，所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足；

⑶安全性：实验设计时，应尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作；

⑷简约性：要尽可能简单易行，应选用简单的实验装置、用较少的实验步骤和实验用品，并能短时间内完成实验；

⑸创造性：有创新意识。

2.实验方案的内容：

⑴一个比较完整的化学实验设计方案，一般包括以下几个内容：

①实验目的；②实验原理；③实验用品（包括仪器和药品等）及规格；④实验装置、实验步骤；操作方法及注意事项；

⑤实验现象及结论；⑥问题与讨论。

⑵对于给出实验目的，要求设计实验方案的题一般可以按以下思维程序进行：

①根据实验目的，确定实验原理（或假设）；

②根据实验原理（或假设），选择需要的仪器和药品（或实验装置图）；

③写出实验操作步骤及注意事项；

④记录实验现象，分析实验结果，得出正确结论。

⑶实验设计要科学合理，安全可靠，操作简便、现象明显、结论可信、绿色环保。

3.实验方案的设计思路：

4.实验方案设计的分类：

⑴气体的制取、净化&

①性质实验方案设计的思路

②探索性实验与验证性实验

性质探索性实验方案：根据物质的结构特点或所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此分别设计出合理的实验方案，去探究该物质可能具有的性质。程序：物质→实验事实→科学抽象→结论。

性质验证性实验方案：对物质具备的性质去求证，关键在于设计出简捷的实验方案，操作简单，现象明显，且安全可行。程序：物质→性质推测→实验事实→科学抽象→结论。

⑶物质的检验、鉴别&提纯

⑷混合物中某成分的验证 ⑴可行性：原理是否正确、可行；操作是否安全、合理；步骤是否简单、方便；效果是否明显等。

⑵绿色化：原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否较快；原料利用率、产物产率是否较高；合成过程是否有环境污染。 ⑶安全性：防倒吸；防爆炸；防氧化；防吸水；防挥发等。

2.实验方案设计和评价的思路：

⑴根据实验目的，阐明实验原理，选择合适的仪器和药品；

⑵根据实验特点，设计实验装置；

⑶根据实验要求，设计可行的操作步骤和观察重点，分析实验中要注意的事项；

⑷通过对比和归纳，选出最佳方案；

⑸实验结束后写出完整的实验报告。

●学习时可以依据以下思路，在理解的前提下加以掌握：

物质的性质 药品的变质、保存 物质的鉴别、检验 物质的制备 物质的分离、提纯 实验装置

选择 组合

[解答]A、向盛有二氧化碳的塑料瓶中倒入水，看到塑料瓶变瘪，只能说明二氧化碳溶于水或与水发生反应，不能说明二氧化碳与水反应生成碳酸，故A错误；B、石蜡不充分燃烧生成碳，根据质量守恒定律定律，可确定石蜡中含有碳元素，故B正确；C、探究燃烧的条件，图示现象只能得出燃烧需要达到着火点，不能证明燃烧是否需要氧气，故C错误；D、铁生锈是铁与水、氧气共同作用的结果，图示实验不能证明铁生锈是否与水有关，故D错误。故选B。

[评价]本题主要考查了一些验证实验的设计成功的关键，以及控制变量法的正确应用。

例题2：同学们用Na2CO3溶液和浓HCl来研究简易灭火器的反应原理时，对废液的成分进行探究。

[推理假设]

上述两种物质发生反应的化学方程式为。

由此推测出废液中一定有NaCl，可能有Na2CO3或盐酸。

[实验探究]

㈠确定废液中是否含有盐酸：

⑴选择试剂：根据盐酸的化学性质，同学们选用了如图所示的五种物

质，其中物质x是酸碱指示剂中的溶液。

⑵实验验证：某同学向废液中加入少量的镁粉，观察到，确定

废液中一定没有盐酸。

㈡确定废液中是否含有Na2CO3某同学选用测出废液的pH=l0，确定废液中一定含有Na2CO3。

[

用的酸碱指示剂不能用酚酞试剂，因酸不能使无色的酚酞变色；⑵明确镁和盐酸反应出现的现象；㈡测定溶液的酸碱性的最

【查阅资料】红磷的着火点为240℃，白磷的着火点为40℃。

【设计实验】同学们设计了如下图所示的方案一和方案二来测定氧气含量。

【进行实验】按上述两个方案进行多次实验。

【中考练兵场】（总分178，自我测试 分，正确率百分比 %）

1.(2分)观察和实验是学习科学的重要方式，下列实验中观察到的颜色正确的是（ ）

A ．铁锈放入稀盐酸中溶液变黄色

B ．酚酞试液滴入硫酸溶液中变红色

C ．硫在氧气中燃烧发出微弱的淡蓝色火焰

D ．硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液出现红褐色絮状沉淀

．

有：①Cu 和C ；②Fe 2O 3和C ；③Fe 3O 4和C ；④Fe 3O 4、C 和Fe ；⑤Fe 2O 3、C 和Fe ．其中猜想合理的是（ ）

A ．①③⑤

B ．②④⑤

C ．②⑤

D ．④⑤

4. 验证氢气的

5.

A ．A1C13溶液

B ．Cu(NO 3)2溶液 Ｃ．H 2SO 4溶液 D ．AgNO 3溶液

6.(2分)小明同学为了区别氢氧化钠溶液和澄清石灰水，设计了四组实验方案，其中能达到目的是（ ）

A ．盐酸

B ．氯化铜溶液

C ．石蕊试液

D ．二氧化碳

水 氢气流吹肥皂泡石墨

电池

7.(2分)右图是物质间发生化学反应的颜色变化，其中X是（）

A.稀盐酸

B.稀硫酸

C.硫酸钠溶液

D.澄清石灰水

8.(2分)下列实验能达到目的的是（）

A.①验证可燃物燃烧的条件

B.②检验铵态氮肥

C.③检验CO32一的存在

D.④用水吸收CO

9.(2分)下列实验方案能达到目的是（）

A．探究燃烧条件B．探究铁生锈的条件C．探究二氧化锰对反应速率的影响D．探究溶解性的影响因素10.(2分)下列物质之间的转化能够实现的是（）

16.

17.(3分)下列实验方案合理的是（）

⑴检验二氧化碳气体用装置，现象是，反应方程式是。

⑵王强同学设计的系列实验的装置顺序是：混合气体→A→B→C→D→B，其中C装置的作用是；

装置D中可看到的现象是；第二次使用装置B作用是；

⑶针对王强同学的设计，小美同学提出，应该在装置C后加一个装置B，目的是；

⑷周密同学提出，该系列装置还有一个缺点就是。

21.(10分)下列A～F是初中化学中的六个实验，请按要求填空：

⑴上述实验中能达到实验目的且正确的是(填字母)。

⑵B实验中反应的化学方程式为，实验说明空气中氧气的体积约为，

实验成功的关键是①；②；③。(答三条)。

⑶D实验中烧杯③的作用是，F实验中玻璃棒的作用是。

⑷E实验的全过程观察到的现象是，发生反应的化学方程式为。

22.(6分)结合下列各图装置，回答有关问题。

⑴实验室中，用加热高锰酸钾的方法制取氧气，发生装置可选用(填序号)，该反应的化学方程式为。

⑵氢气是最清洁的燃料，密度比空气小，难溶于水，实验室常用锌粒与稀硫酸反应来制得。其制备氢气发生装置和收集装

置可选用。(填序号)。

⑶实验室用石灰石与稀盐酸反应制备二氧化碳，并测定所收集的二氧化碳的体积，应选用的装置是（填序号）。

⑷用下列实验装置完成对应实验（部分仪器已省略），操作正确并能达到实验目的的是。

23．(10分)水蒸气通过灼热的焦炭后得到的混合气体有哪些成分？某化学兴趣小组在老师的指导下，对此进行了实验探究。【提出猜想】①该混合气体只含有一氧化碳、氢气；

②该混合气体含有一氧化碳、二氧化碳、氢气和水蒸气；

③该混合气体只含有二氧化碳、氢气和水蒸气；

④该混合气体只含有一氧化碳、二氧化碳和氢气

【查阅资料】a．无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。

b．碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。

c．浓硫酸具有强烈的吸水性，常用作某些气体的干燥剂。

【实验过程】同学们在老师的指导下设计了如下图所示装置，并进行了实验(部分夹持仪器已略去)。

⑴装置A中无水硫酸铜变蓝，装置B中澄清石灰水变浑浊，由此得出的结论为混合气体

中有。B中变化的化学方程式为。

⑵装置C中的药品为。

⑶E中氧化铜变红、F中无水硫酸铜变蓝、G中澄清石灰水变浑浊，说明混合气体中还

存在的气体是；E中的变化说明氧化铜具有性。

【实验结论】猜想正确。

【实验反思】经过讨论，同学们将上图中装置C~H进行了简化，只用下图所示装置并自选必要试剂就能完成探究。

其中，干燥管中碱石灰的作用为，烧杯上能观察到的现象是。

最后一步的实验操作及现象是。

24.(8分)小明在探究CO2和NaOH是否发生反应时，设计出下列三种装置进行实验：

⑴写出上图中标有字母的仪器名称：a ，b 。

⑵以上三个实验中，①③有明显现象，请你帮小明记录他观察到的实验现象：

实验①。实验③。

⑶实验②因选用仪器不当导致未能观察到明显现象，请你帮小明寻找一种物品替代该装置中的广口瓶

．．．，以使实验取得成功，你将选用的物品是，改进后能看到的实验现象是。

25.(13分)在高效复习课堂中，同学们利用“硫酸、钡、氢氧化钠、碳酸钾”四种物质的溶液对“复分解反应发生的

条件”进行再探究。

【知识回放】

通过判断上述四种溶液两两之间能否发生反应，我能写出其中符合下列条件的两个化学方程式：

⑴一个中和反应；⑵一个有沉淀生成的反应。

【挖掘实质】

⑴图1是HCl和NaOH在水中解离出离子的示意图，小丽发现HCl在水中会解离出H+和Cl－，NaOH在水中会解离出

Na+和OH－，以此类推钡在水中会解离出的离子是(填离子符号)。

⑵图2是稀盐酸和氢氧化钠溶液发生化学反应的微观过程示意图，该化学反应的实质可以表示为H+ + OH－＝H2O

我也能用同样的方式表示上述四种溶液两两之间发生反应时有气体

．．．生成的反应的实质。【实践运用】

⑴通过上述探究发现，在溶液中H+和OH－不能大量共存，我还发现在溶液中和(填离子符号，下同)

也不能大量共存。

⑵利用上述四种物质的溶液完成实验后，将所得物质混合并过滤，得到一种无色溶液。经测定，该溶液显酸性。则在该溶

对“复分解反应发生的条件”的再探究，我发现在分析多种溶液混合后所得溶液中离子的成分时，应考虑的

因素是。

26.(7分)实验室常用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气，写出反应的化学方程式：。

小芳发现，氯酸钾与氧化铜混合加热，也能较快产生氧气，于是进行如下探究：

【提出猜想】除Mn02、CuO外，Fe203也可以作KCl03分解的催化剂．

【完成实验

【

⑴由实验与实验④对比，证明猜想合理；

⑵实验所用的三种金属氧化物，催化效果最好的是．

【反思】

⑴若要证明Fe203是该反应的催化剂，还要验证它在化学反应前后质量和不变；

⑵同种催化剂，颗粒大小可能影响催化效果，请设计实验方案进行验证；

⑶同种催化剂，还有哪些因素可能影响催化效果，请你再探究（探究一种因素即可）．

【提出假设】催化剂与反应物的不同，催化效果不同．

【设计方案】①取的同一催化剂与氯酸钾以不同充分混合；②分别加热，测定分解温度

【得出结论】如果分解温度，说明假设成立；反之则不成立．

27.(12分)在“课内比教学”活动中，化学兴趣小组的同学对初中化学常见物质进行了如下探究．

【活动与探究一】

如图是实验室自制汽水的配方．为了检验自制汽水中是否含有二氧化碳，

小燕和小苗设计了如下两个实验方案：

小燕：取汽水样品于试管中，滴入紫色石蕊溶液，观察到溶液．

小苗：振荡汽水瓶，将产生的气体通入澄清石灰水，观察到澄清石灰水，该反应的化学方程式是．

以上两个方案中，我认为（填“小燕”或“小苗”）的方案正确．

【活动与探究二】

写出其中任意一个反应的化学方程式．

【活动与探究三】

实验桌上老师提供了六瓶失去标签的无色溶液，分别是碳酸钠、盐酸、氯化钠、硫酸锌、氢氧化钠和氢氧化钡，

28.(10分

的实验探究。

【实验设计】⑴将石蕊试液滴入稀中，预计石蕊试液由紫色变色。

⑵将Zn片投入稀中，预计将产生H2，其名称为。

【实验验证】同学们按上述设计做了实验，却发现石蕊变色后一会儿即褪去，Zn片投入稀HNO3后，溶液中冒出气泡，产生无色气体A，在试管口气体A变成红棕色有刺激性气味的气体B。

【提出问题】⑴石蕊试液变色后为何会褪色？

(2)上述产生的无色气体是什么？具有哪些特性？

【查阅资料】看到如此异常的现象，在老师的指导下，同学们上网查到了下列资料：

⑴可与Zn、Cu等多种金属反应生成相应的盐，但不生成H2。

(2)

【

⑴小明认为石蕊变色后又褪色的原因是因试管不干净，含其他杂质造成的，要证明他的观点，应进行的操作是。

⑵大家一致认同了红棕色气体B是NO2，但对于无色气体A及变化的原因有不同的看法：

①小丽同学认为A是NH3，但遭到大家的一致反对，原因是；

②小强同学认为A是N2，也遭到大家的一致反对，原因是；

③经讨论，最终大家获得了A是NO的共识。NO遇氧变成NO2的化学方程式为。【实验探究】小红同学对能与Cu反应很感兴趣，便取了一小块铜片投入稀HNO3中，发现Cu溶解，也出现上述Zn 与稀HNO3反应的类似现象，确证生成了NO，并在老师的帮助下，测出恰好反应的Cu和HNO3的质量比为8∶21，由此获得了Cu与稀HNO3的反应方程式为。【交流与反思】根据探究结果，请你解释稀HCl跟铜不反应而稀HNO3却能跟铜反应的原因。

29.(15分)某实验小组用图A完成课本实验“碳酸氢钠与盐酸反应的探究”后，他们发现两种反应物的用量不同时反应后

溶液中的成分也可能不同，于是他们对碳酸氢钠与盐酸反应后的大试管中溶液的成分进行探究，请回答以下问题：

⑴写出图A中大试管发生反应的化学方程式：；

写出小试管中发生反应的化学方程式：；(2)若实验室制二氧化碳应选装置（填B或C），药品为：（填名称）；

【提出假设】小组成员认为A中大试管的溶液的溶质只能存在三种情况：

假设1.两溶液恰好完全反应，溶质为NaCl；

假设2.两溶液完全反应后，盐酸过量，溶质为NaCl和HCl；

假设3. 。

【设计并进行实验和得出结论】小组同学讨论后发现只要用反应物本身两种试剂（碳酸氢钠溶液和稀盐酸）就可以完成

30.

标签中只剩下“Na”字样．老师告诉他们，这瓶溶液中的溶质可能是氢氧化钠、氯化钠或碳酸钠．同学们很感兴趣，决定对其成分进行探究．

【提出问题】这瓶试剂可能是什么溶液呢？

【交流讨论】根据受损标签的情况判断，这瓶试剂不可能是（填字母代号）．

A．酸B．碱C．盐

【查阅资料】碱性的Na2CO3溶液与中性的CaCl2溶液能发生复分解反应．

⑴可能是溶液；(2)可能是Na2CO3溶液；⑶可能是NaCl溶液．

【

请写出氢氧化钠溶液在空气中变质的化学反应方程式．老师提示，不需另取样，只要在实验Ⅰ后的试管中加入足量CaCl2溶液，若观察到现象，即可说明该溶液中有氢氧化钠．31.(10分)同学们，你们爱吃巧克力吗?你们可知道，在巧克力中含有一种常见的化学物质——草酸（化学式为C2H2O4）。

草酸通常以晶体（C2H2O4·2H2O）的形式存在，在常温下为固体。以下是某化学兴趣小组提取了草酸晶体之后对其进行研究的过程。

【提出问题】草酸晶体受热分解产生了什么?

【猜想与假设】根据质量守恒定律，草酸晶体分解的产物中可能含水、CO或CO2。

【实验论证】研究小组设计了以下实验装置（图1）对上述猜想进行了探究。

信息提示：装置B为干燥管，其中的无水硫酸铜与水反应会变成蓝色

⑴装置A中饱和澄清石灰水的作用是

⑵如分解产物中存在一氧化碳，则C中实验现象为___________________，该反应的化学方程式为_____________________。

⑶该反应装置中的酒精灯是否应在实验前先点燃，以便对氧化铁进行预热?____（填“是”或“否”），为什么?__________。

⑷装置E的作用是__________________________________________________________。

【反思与评价】

⑴该实验装置在设计上存在一个明显的错误，请你将其指出：__________，可以改进的方法是______________________。

⑵用于草酸晶体分解的实验发生装置如图2所示，由此可以推断草酸晶体的一条物理性质是_________________________。

32.(7分)实验室常用的干燥剂“碱石灰”是CaO和NaOH固体的混合物。

同学们为确认一瓶久置的“碱石灰”样品的成分，进行如下实验探究。

【查阅资料】1．Ca(OH)2、Na2CO3溶于水无明显的温度变化。

2．CaCl2+Na2CO3=2NaCl+CaCO3↓。

3．CaCl2溶液呈中性。

I.滤渣B中一定含有_________，产生该物质的化学方程式可能是_____________________________（写出一个即可）。

II.滤液C成分的探究。

【猜想】滤液C中的溶质可能为：①NaOH；②Na2CO3；③NaOH和Ca(OH)2；④____________________。【设计方案并进行实验】甲、乙、丙同学分别设计如下方案并进行探究：

甲同学：取滤液C少许放入试管中，滴加足量的稀盐酸，产生大量无色气体，则滤液C中的溶质是Na2CO3。

乙同学：取滤液C少许放入试管中，滴加足量的无色酚酞，液体变成红色，则滤液C中的溶质一定含有NaOH。

丙同学：取滤液C少许放入试管中，滴加Ca(OH)2溶液，有白色沉淀产生。向上层清液中滴加无色酚酞，无色酚酞变成红色，则滤液C中的溶质是NaOH和Na2CO3。

【反思与评价】

丁同学认真分析上述三位同学的实验，认为他们的结论均有不足之处，并且做出了正确的判断。他认为滤液C中的

的分析正确的是__________（填序号）。

①样品中一定含NaOH；②样品中一定含Na2CO3；③样品中含NaOH、CaO中的一种或两种

33.(3分)实验老师买来一瓶浓硫酸，仔细观察标签，其内容如下图所示,请回答下列问题：

⑴该试剂瓶中硫酸溶液的质量是。

(2)现要将100g这种浓硫酸稀释为质量分数为20%的硫酸，

需要加水的质量是。

⑶写出稀释过程。

34.(7分)现有铜与金属镁、铁、锌中的一种组成的混合物，现欲测定其组成。

【查阅资料】镁、铁、锌皆能与稀硫酸发生置换反应，且生成+2价的可溶性金属化合物和氢气。

【实验步骤及数据】取该混合物粉末8g放入烧杯中，将140g 绒织的质量分数为14.0%的稀硫酸平均分四次加入该烧杯中充分反应后，测得剩余固体质量数据记录如图：

通过计算(写出计算过程)，求：

(1)该混合物粉末中铜的质量分数?

(2)第三次加入硫酸充分反应后，所得溶液中溶质的质量分数是多少?

【知识网络图】

科学探究

★用语完整规范 ★对应问题 ★现象明显

★对比实验中控制一个变量 ★原理可行

科学严谨 ★简单方便

★安全

★环保

★成本

★节能

【错题整理】请将易错题处理如下：“分析错因→重新审题→写出解题过程→总结知识点→获得启示”