第20讲实验方案的设计与评价考点1实验方案的设计1.实验设计以化学实验为基础，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定，常联系科学研究、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发现和结论。2.实验设计的基本要求：①科学性；②可行性；③安全性；④简约性；⑤单一性；⑥对比性。3.实验方案的设计原则：方法简便，现象明显，操作易行。考点2实验方案的评价1.实验评价题由题目提供多套方案，要求从某一角度或几个方面评价方案的优劣，解题时要求学生以批判的思维和方法排除不合理的或不是最优的方案，选择、创造更好的方案。2.通常有如下的方面：(1)对典型装置的多种用途的评价；(2)对实验方案是否合理，实验现象和结论是否正确的评价；(3)依据实验条件和要求，设计物质的制取、成分的推断、定量组成测定等实验方案。命题点1实验方案的设计例1(2022·泰安)某化学兴趣小组为验证Ag、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验操作。其中可以达到实验目的的组合是()A.①②或②③或②④⑤B.②④或①③或②④⑤C.①③或②③或①④⑤D.①②或②③或③④⑤思路点拨:要验证Ag、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，可以用金属与可溶性盐是否发生反应来判断，最简单的方法是用金属Cu与Ag和Fe的可溶性盐溶液进行反应来判断，或用金属Ag和金属Fe与Cu的可溶性盐溶液进行反应来判断，也可以用酸、金属Cu、金属Fe和Ag的可溶性盐溶液进行反应来判断。1.(2022·河北)如图所示实验设计不能达到目的的是()A.鉴别碳酸钠和氢氧化钠溶液B.除去氢气中的氯化氢气体C.测定空气中的氧气含量D.验证化学反应前后质量守恒2.(2022·山西)下列实验中实验设计不合理的是()实验目的操作或所用试剂A除去NaCl固体中混有的泥沙溶解、过滤、蒸发B除去CO中混有的CO2NaOH溶液、浓H2SO4C鉴别食盐、蔗糖品尝D鉴别H2O、KCl溶液AgNO3溶液命题点2实验方案的评价6\n例2(2022·哈尔滨)实验室有四瓶失去标签的溶液，现标为A、B、C、D，分别是碳酸钠溶液、氯化钡溶液、硫酸钠溶液和稀盐酸中的一种。【提出问题】如何区分出四种溶液?【进行实验】甲同学实验如图所示：由此甲同学认为A一定不是____________。【表达与交流】甲同学向实验后的溶液中滴加酚酞溶液，酚酞溶液由无色变为红色，则甲同学的结论：A是氯化钡溶液。乙同学不同意甲同学的结论，乙同学的理由是______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。于是乙同学另取少量A于试管中，向其中滴加一种试剂是__________，观察到的明显现象是__________。由此证明了甲同学的结论是错误的，同时确定了A。乙同学继续实验如图所示：【收集证据】观察到C中产生气泡，D中产生白色沉淀。【解释与结论】写出D中发生反应的化学方程式____________________________________。乙同学最终通过实验区分出了四种溶液。【反思与评价】请指出甲同学区分上述四种溶液时，在实验方法上的一点不足之处_____________________________________________________________________________________________________________________________。思路点拨:由于A中加入氢氧化钡后无明显现象，所以能与氢氧化钡产生沉淀的物质是不可能是A的；如果A是盐酸，加入的氢氧化钡过量时，酚酞溶液也能变红；由于氯化钡与碳酸钠反应生成碳酸钡白色沉淀，所以如果加入碳酸钠，没有现象，说明不能是氯化钡；盐酸与碳酸钠反应生成氯化钠、水、二氧化碳，所以现象是有气泡产生；根据方程式的书写注意事项，写出方程式；甲同学在实验开始时只取A，没有同时取A、B、C、D进行对比实验是不科学的方法。1.(2022·泰安)化学兴趣小组的同学利用废铜制取硫酸铜，设计了如下两个方案：方案一：CuCuOCuSO4方案二：CuCuSO4［Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O］比较上述两个方案，你认为方案一的优点是()①节约能源②不产生污染大气的二氧化硫③提高硫酸的利用率④提高铜的利用率A.②③B.①②③C.①③④D.①②③④2.(2022·揭阳)如图表示实验室用稀H2SO4、CuO、Fe粉三种物质，制取铜的两种实验方案。方案1方案26\n(1)若按方案1制取铜，步骤II反应的现象是______________________________；(2)若按方案2制取铜，步骤I发生反应的化学方程式是______________________________；(3)两种方案比较，方案更好，理由是：______________________________________________________。一、选择题1.(2022·广元)下列实验方案中不合理的是()A.热固性塑料和热塑性塑料——加热，观察外形变化B.为检验CaO中是否含有Ca(OH)2，可将其加水后滴加酚酞溶液C.用稀硫酸区别NaOH、K2CO3、BaCl2三种白色固体D.用熟石灰区别化肥硝酸钾和硝酸铵2.(2022·衡阳)下列实验不能达到实验目的的是()A.探究水的组成B.探究化学反应是否遵循质量守恒定律C.探究分子运动D.探究二氧化锰能否加快过氧化氢分解3.(2022·南充)下列有关物质的检验、除杂质所用的试剂或方法错误的是()A.实验目的：检验NH4Cl溶液和Na2SO4溶液；所用试剂或方法：NaOH溶液或Ba(NO3)2溶液B.实验目的：区分失去标签的白酒和白醋；所用试剂或方法：闻气味C.实验目的：除去生石灰中含有的杂质石灰石；所用试剂或方法：水或稀盐酸D.实验目的：除去NaCl溶液中含有的少量Na2CO3；所用试剂或方法：稀盐酸4.(2022·北京)某同学欲测定Na2CO3和NaCl固体混合物中Na2CO3的质量分数，分别取ag样品，按下列方案进行实验，合理的是()A.与足量稀盐酸充分反应，用排水法收集到VmL气体B.与足量稀盐酸充分反应，称量反应后的溶液，质量为m1gC.与足量Ca(OH)2溶液充分反应，将沉淀过滤、洗涤、干燥，得到m2g固体D.与足量浓盐酸充分反应，逸出的气体用NaOH固体充分吸收，固体质量增加m3g二、填空题5.(2022·南宁)某化学兴趣小组设计了如图所示的装置，对纯碱(Na2CO3)和小苏打(NaHCO3)两种固体进行实验探究。(1)写出甲、丙两种仪器的名称：甲______，丙______。6\n(2)在实验过程中，观察到乙仪器中的澄清石灰水没有变浑浊。丙仪器中的澄清石灰水变浑浊，请写出丙仪器中发生反应的化学方程式__________________________________________。(3)该实验探究利用的科学方法是______(填“控制变量法”“对比观察法”或“定量分析法”)，实验目的是____________。6.某化学实验小组为了除去混在N2中的O2，将混合气体通过红热的铜丝网后，发现铜丝网变黑。在研究如何除去黑色物质，回收再利用铜丝网的讨论中，制定了下列方案。甲方案图示乙方案图示请根据以上方案回答：(1)乙方案的烧杯中发生反应的化学方程式是(其中B物质自行确定)__________________。两种方案相比较，甲方案明显的不足之处是________________________。(2)若采用甲、乙两种方案处理此黑色铜丝网，则回收的铜丝网a的质量______(填“<”“>”或“=”)铜丝网b的质量。(3)实验小组的同学发现，反应后烧杯中的液体有腐蚀性，应加以适当的处理。他们采取加入铁粉的方案处理废液。加入足量的铁粉充分搅拌，最后得到的溶液中溶质为______。7.（2022·日照）已知某粗盐样品中含有Na2SO4、MgCl2、CaCl2等杂质。实验室提纯流程如下：（1）用托盘天平称量粗盐时，若指针偏向右边，则表示______（填下列正确选项的代码）。A．右盘重，砝码轻B．右盘轻，样品重C．左盘重，样品轻D．左盘轻，砝码重（2）第④步操作发生反应的化学方程式是________________________。（3）第⑤步操作的目的是________________________。（4）第⑥步操作a的名称是______，此步操作中，玻璃棒的末端要轻轻地斜靠在______的一边。（5）在第⑦步操作中，向滤液中滴加足量盐酸的目的是________________________。（6）在第⑧步操作时，要用玻璃棒不断搅拌，目的是________________________。三、实验探究题8.(2022·滨州)在研究酸和碱的化学性质时，某小组想证明稀硫酸和氢氧化钠溶液混合后，虽然无明显现象，但确实发生了化学反应。试与他们一起完成实验方案的设计、实施和评价，并得出有关结论。(1)探究稀硫酸和氢氧化钠溶液的反应。当滴入几滴酚酞试液后，溶液由无色变为______色。根据上述实验中颜色变化，可确定稀硫酸和氢氧化钠溶液发生了化学反应，反应的化学方程式为：__________________________________________；6\n(2)探究上述稀硫酸和氢氧化钠溶液反应后烧杯中的硫酸是否过量。根据上述反应过程中溶液变成无色，不能确定稀硫酸是否过量。同学们又分别选取氯化钡溶液、紫色石蕊试液设计实验方案，请你判断并分析：实验方案实验步骤实验现象实验结论方案一取样，滴入适量的氯化钡溶液出现白色沉淀稀硫酸过量方案二取样，滴入几滴紫色石蕊试液溶液变红稀硫酸过量上述设计的实验方案中，正确的是______(填“方案一”或“方案二”)；另外一个实验方案错误的原因是________________________；若请你再设计一个确定稀硫酸是否过量的实验方案，你选用的药品是______，实验现象及结论是____________________________________。9.(2022·衡阳)“侯氏制碱法”首先得到的是碳酸氢钠，然后将碳酸氢钠加热分解得到产品碳酸钠：2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O。碳酸钠露置在空气中能与空气中的二氧化碳和水反应生成碳酸氢钠：Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3。某中学化学研究性学习小组对一瓶开启后久置的碳酸钠是否变质及变质程度进行探究。【提出问题】假设Ⅰ：完全变质；假设Ⅱ：没有变质；假设Ⅲ：__________________。【实验探究】实验一：取少量样品于试管中，加水溶解后再加入少量CaCl2溶液，产生白色沉淀，说明假设______不成立。反应的化学方程式为________________________。实验二：取少量样品于试管中，用导管连接后固定在铁架台上，导管的另一端插入澄清石灰水中。加热样品，有气体产生，澄清的石灰水变浑浊，说明假设Ⅱ不成立。【实验结论】假设______成立，样品的成分是____________。【交流反思】欲除去Na2CO3变质后的杂质，最合适的方法是______________________________。10.(2022·广州)同学们在实验室用混合两种固体药品的办法自制“钾、氮复合肥料”，使用到的药品有KCl、K2SO4、NH4HCO3、NH4Cl。同学们制得了成分不同的“钾、氮复合肥料”，从中抽取一份作为样品探究其成分，请回答有关问题：限选试剂：稀HCl，稀H2SO4，BaCl2溶液，AgNO3溶液，蒸馏水。(1)提出合理假设。所抽样品的成分有4种可能：假设1：KCl和NH4HCO3；假设2：KCl和NH4Cl；假设3：K2SO4和NH4HCO3；假设4：____________。(2)形成设计思路。①甲同学提出先用AgNO3溶液确定是否含有KCl，你是否同意并说出理由：_______________________________________________________________________________________________________________________________________。②乙同学提出先确定是否含有NH4HCO3，则可以选择的试剂是___________。(3)完成实验方案。请填写实验操作及与表中结论相符的预期现象。实验操作预期现象结论步骤1：____________________假设2成立步骤2：____________________参考答案各个击破例1 A题组训练 1.A 2.C例2 碳酸钠溶液或硫酸钠溶液 若A是稀盐酸，氢氧化钡与稀盐酸反应后氢氧化钡过量，也能使酚酞溶液变红(或酚酞溶液变红只能说明实验后的溶液中有氢氧化钡，不能说明A是氯化钡溶液) 碳酸钠溶液(或碳酸钾溶液或紫色石蕊溶液) 产生气泡(或产生气泡或紫色石蕊溶液变为红色) H2SO4+BaCl2BaSO4↓6\n+2HCl 甲同学在实验开始时只取A，没有同时取A、B、C、D进行对比实验是不科学的方法(或甲同学用实验后的溶液证明A，没有另取原溶液鉴别是错误的方法)(其他答法合理即可)题组训练 1.A 2.(1)黑色固体变为红色，且有水珠出现(2)CuO+H2SO4CuSO4+H2O (3)2 安全、节能、炼铜率高整合集训1.B 2.B 3.C 4.C 5.(1)酒精灯 烧杯 (2)Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O (3)对比观察法 探究纯碱和小苏打两种固体加热是否分解(合理即可) 6.(1)CuO+H2SO4CuSO4+H2O 需制取CO；CO有剧毒；尾气未作处理；装置复杂等 (2)> (3)FeSO4 7.（1）D （2）MgCl2+2NaOHMg(OH)2↓+2NaCl （3）除去杂质CaCl2和加入的过量试剂BaCl2 （4）过滤 三层滤纸 （5）除去加入的过量试剂NaOH和Na2CO3 （6）防止蒸发时因局部温度过高，造成液滴飞溅 8.(1)红 H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O (2)方案二 当稀硫酸不过量时，生成的硫酸钠也会与氯化钡反应生成白色沉淀 镁条 若有气体放出，证明稀硫酸过量，反之稀硫酸不过量 9.部分变质 Ⅰ Na2CO3+CaCl2CaCO3↓+2NaCl Ⅲ Na2CO3和NaHCO3 加热至不再产生气泡10.(1)K2SO4和NH4Cl (2)①不同意，因为AgNO3也可以与NH4Cl反应生成AgCl沉淀，不能确定是否有KCl ②稀HCl(或稀H2SO4) (3)取少量这种混合固体于试管中，滴加适量稀盐酸(或稀硫酸) 无气泡冒出 另取少量这种混合固体于另一支试管中，加足量蒸馏水溶解，滴加氯化钡溶液，振荡 无白色沉淀产生6
