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1、初中化学实验方案设计与评价 一、实验设计 1特点及类型 实验设计题考查的方向是以化学实验为基础，联系科学研究、生产、生活、环境保护的 实际去发现并提出问题、设计实验去探讨和解决实际问题并得出科学的结论。它包括物质的 制备、物质的鉴别、物质的分离、物质的组成分析、气体的净化与转化等实验方案的设计。 2设计要求 实验设计要科学，安全可靠，操作简便，药品经济，现象明显。 3一般流程 (1) 根据某一主题，“发现问题”“提出猜想”“确定假设”； (2) 根据假设设计实验方案； (3) 通过实验收集证据或实验现象； (4) 做出假设是否成立的结论； (5) 对结论进行反思与评价。 4解题策略 (1) 分
2、析题给条件，明确实验目的； (2) 根据反应原理，选择恰当的仪器和药品； (3) 对仪器装置进行科学的连接； (4) 制定操作步骤； (5) 结合物质性质，根据实验现象，得出正确的结论。 温馨提示在进行实验方案设计时要特别注意水的处理。 (1) 水作为杂质要除去：要先除去其他杂质，后干燥。 (2) 水作为产物的检验：先检验水，再检验其他产物。 (3) 水的定量测量：前后都要排除外来水的干扰。 二、实验评价 1评价内容 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、 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
3、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) 绿色化学的理念是否符合，对环境是否会造成污染； (5) 推理过程是否严密。 考点一：探究物质成分的实验设计 【例 1】水田或池塘里常常冒出一些气泡，几位同学决心弄清这种气泡的成分。请你与 他们一起完成如下探究： 【收集气体】 他们设计了如上图所示的取气方法：将空的塑料瓶装满水，倒放在池塘中， 瓶口对准水底冒出的气泡进行收集，由于瓶口太小不便于收集，在不换瓶的情况下，你的改 进方法是 _ 。 【查阅资料】收集的气体可能是CH4、CO2、CO中的一种或几种，其中CH4、CO是难溶于 水的可燃性气体。 【实验探究
4、】如图1，将塑料瓶A中收集到的气体依次通入B、C中，在 D处点燃。 图 1 图 2：注水装置 (1) 要将 A中的气体通入后面的装置中，应选图2 中的 _( 填序号 ) 。 (2) 若 B中石灰水变浑浊，则说明A中含有 _气体。 (3) 装置 C作用是 _ 。 (4) 若 D处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为此现象不能证明收集 到的气体中一定含有CH4，理由是 _，要排除这 种干扰可采取的措施是 _ 。 (5) 采取 (4) 中的排除干扰措施后，在 D处倒扣涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊， 再在 D处倒扣干冷的烧杯，若杯壁有水雾，则证明A中肯定含有 _，若杯壁无水雾，则证 明
5、A中肯定含有 _。 (6) 经进一步探究得知，收集的气体是CH4、CO2、CO的混合物，这几位同学拟用下图装 置，粗略测定取样气体中CO2的含量。装置E 中发生的反应方程式是_； 若取样气体为100 mL，装置 G读数为 65.0 mL ，则取样气体中CO2体积含量约为_% 。 解析： 在不换瓶的情况下，瓶口太小不便于收集气体，需要扩大瓶口的面积，所以可在 瓶口插一个倒扣的漏斗，增大收集气体的速率等；(1) 注水时不能让A中气体逸出， 应选， 由分液漏斗加水，气体通过导气管溢出；(2) 在初中阶段只有CO2能使石灰水变浑浊；(3) 氢 氧化钠可用来吸收气体中的CO2；(4) 气体通过溶液时会带
6、走部分水分，为了实验的严谨，应 加入干燥装置，除去水对实验的影响；(5)D 处石灰水变浑浊和杯壁有水雾，说明A 中肯定 含有 CH4，若 D 处石灰水变浑浊，杯壁无水雾，说明A中肯定含有CO ；(6)CO2和 NaOH 反应 生成碳酸钠和水； CO2的体积为100 mL 65.0 mL 35.0 mL， 气体中 CO2的体积含量 35.0 mL 100 mL 100% 35% 。 参考答案： 在瓶口插一个倒扣的漏斗( 或其他合理的答案) (1) (2)CO2 (3) 除去气体中没反应的二氧化碳 (4) 水雾有可能是从B、C溶液中带出的在 C装置后加一个 ( 浓硫酸 ) 干燥装置 (5) 甲烷
7、(CH4) 一氧化碳 (CO) (6)CO22NaOH=Na 2CO3H2O 35 方法归纳解答此类题目的关键是明确各装置的作用和特征物质的相关反应；通过对实 验数据进行分析，得出结论。 考点二：仪器组合装置的实验设计 【例 2】 如下图所示，老师在演示用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的实验中，收集完 氧气后 ，反应还在继续进行。小明同学认为，这个装置的缺点是不能控制反应随时发生、 随时停止，造成了药品的浪费。 为了解决小明提出的问题，请你对原实验装置加以改进，或设计新的简易实验装置，以 便有效地控制过氧化氢的分解反应。 友情提示：你可从下列用品中选取，也可自行选用其他仪器。 请你至少写出两种方案
8、： 方案一： _ ； 方案二： _ _ 。 解析： 要想控制 过氧化氢分解反应，就要控制过氧化氢与二氧化锰的接触，方法有很 多，如将长颈漏斗改用注射器或分液漏斗，逐滴加入过氧化氢，或将二氧化锰装入布袋中， 通过抽动连在小袋子上的铁丝来控制二氧化锰与过氧化氢的接触，方法合理即可。 参考答案： (1) 将长颈漏斗改用分液漏斗 (2) 将长颈漏斗改用注射器 (3) 将长颈漏斗改用胶头滴管 (4) 选用盛装二氧化锰的小布袋，将连在小袋子上的铁丝穿过橡皮塞并上下抽动 (5) 仿启普发生器原理的简易实验装置( 答案合理即可 ) 方法归纳解答此类试题时，一般应考虑以下几点：(1) 根据实验目的选择合适的药品
9、； (2) 根据药品的性质设计合理的装置、选择所需的仪器；(3) 检验评价实验设计的装置是否操 作简便、安全可控等。 考点三：对不同实验方案的评价 【例 3】 下列实验设计能达到实验目的的是( ) 。 选项A B C D 实验 设计 实验 目的 验证二氧化碳与 水反应生成碳酸 确定石蜡成分中 含有碳元素 探究可燃物燃烧 需要氧气和温度 达到着火点 证明铁生锈是水 和氧气共同作用 的结果 解析： 本题是对实验设计做出评价。二氧化碳与水反应无明显现象，故 A设计不能 达到目的； 冷碟子罩在石蜡的火焰上，底部会出现黑色的碳，由此可确定石蜡的成分中含有 碳元素， 故 B设计正确； C设计只能验证可燃物燃烧需要温度达到着火点，要验证需要氧气， 还需在烧杯内放一块白磷，故达不到目的；D设计只能证明铁生锈与氧气有关，无法证明与 水有关，故达不到目的。 参考答案： B 方法归纳进行方案评价时一般从以下几个方面入手：(1)方案在理论上是否科学合理， 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、降低成本和提高产量；(4)从环境角度考虑，是否会造成环境污染等。