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1、安徽省,化学,学科渗透与探究,专题十三,实验设计,1实验设计必须遵循科学性 实验设计的对象为制取物质或进行物质性质的实验，首先应了解实验的原理，这就要求实验设计必须遵循的科学性。 2实验设计必须注意可行性 设计时要注意仪器的性能，所用原料资源丰富，廉价易得，这就要注意实验设计的可行性。 3实验设计必须遵循有关原理的规律性,实验设计的主要内容有：仪器的组装、 药品的选择、操作步骤的设计,仪器的组装顺序为先下后上，先左后右。 1制气装置包括制气、净化、收集、尾气处理四部分 制气发生装置的确定，应该依据反应物的状态和反应条件： (1)若原料为固体(一种或多种)，反应需加热就采用制氧气装置； (2)若
2、原料为固体和液体，反应不需加热，就采用制氢气装置。 2净化装置的构成原则 先除杂后干燥，气体通过除杂的顺序是先“液”后“固”，且气体是“长管”进，“短管”出。,中考中的实验设计题种类,从实验题发展趋势来看，大概有如下几类： 1给出正确的实验方案，要求指出实验现象，归纳出实验的结论； 2给出实验方案，要求合理地评价方案，正确地写出实验现象或结论，要求学生改进实验方案； 3给出实验的目的，要求设计实验方案。此类题难度较大。,实验评价与分析题是考查学生分析问题能力的题型之一。近几年来中考和竞赛题中经常出现，是一类必须引起重视的题目。 解答这类试题时，可以从以下几个方面着手评价：(1)方案在理论上是否
3、科学合理，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，是否节约试剂及降低原料成本和提高产品质量；(4)从环保角度考虑，是否会给环境造成污染。,实验方案评价,1明确目的原理明确实验的目的要求，弄清题给的新信息。 2选择仪器药品选择合理的化学仪器和药品。 3设计装置步骤设计出合理的实验装置和实验操作步骤。 4记录现象数据全面、及时而准确地记录实验过程中的数据和现象。 5分析得出结论根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。,实验方案设计题的解题思路与方法,【例1】(2014，苏州)下列有关实验操作正确的是( ) A稀
4、释浓硫酸时，将水沿内壁注入盛有浓硫酸的烧杯中 B排水法收集二氧化碳时，看到水槽内导管口有气泡冒出立即收集 C实验室制取氧气时，先用分液漏斗将双氧水加入锥形瓶中，后检查装置气密性 D氢氧化钠和稀盐酸两种无色溶液混合前后，插入温度计观察温度变化 答案D 解析：稀释浓硫酸时，应将浓硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不断搅拌，A错；CO2能溶于水，收集CO2不用排水法，而用向上排空气法，B错；实验室制取气体时，应先检查装置气密性，后加药品，C错；D正确。,【例2】(2013，北京)下列实验操作、现象与结论对应关系正确的是( ),答案D 解析：醋酸能与氢氧化钠发生中和反应生成醋酸钠和水，但反应时没有明显
5、现象，A错；催化剂能改变化学反应的速率而自身的质量和化学性质不变，B中做法只能证明氧化铜改变了该反应的化学反应速率，但没有说明氧化铜的质量和化学性质在反应前后是否改变，上述条件不足以证明氧化铜起了催化作用，B错；C中现象只能证明铁的金属活动性比铜强，铁的金属活动性比银强，但是，仅凭C中操作和现象，不能比较铜和银的金属活动性强弱，C错；D中热水和冷水温度不同，通入氧气后，热水中白磷燃烧而冷水中白磷不燃烧，可以说明燃烧的条件之一是温度达到着火点。,【例3】(2013，潍坊)按右图所示装置进行实验(图中铁架台等仪器均已略去)。先在试管中加入试剂乙，然后在试管中加入试剂甲，立即塞紧橡皮塞，一段时间后，
6、观察到试管中有白色沉淀生成。符合以上实验现象的一组试剂是( ) A甲：NaHCO3、稀HCl 乙：NaOH溶液 B甲：Al、稀H2SO4 乙：Ba(NO3)2溶液 C甲：MgO、稀盐酸 乙：AgNO3溶液 D甲：Cu、稀H2SO4 乙：BaCl2溶液 答案B 解析：选项金属铝与稀硫酸反应产生H2，试管中的液体被压入试管，Ba2与SO42结合生成白色沉淀硫酸钡。,【问题讨论】 有同学认为，取一定量样品直接加热，再将产生的气体通入澄清石灰水，根据实验现象，对上述三种假设的每一种是否成立都能进行判断。请评价这种方案是否合理_(填“是”或“否”)，理由是_。,答案【假设猜想】Na2CO3 NaHCO3
7、和Na2CO3 【实验方案】 操作一中有沉淀出现 操作二中有沉淀出现 【问题讨论】否 不能判断是部分还是没有变质的情况 解析：【假设猜想】因为碳酸氢钠变质就是分解为碳酸钠、水和二氧化碳，所以若完全变质，则为碳酸钠；若没有变质，则为碳酸氢钠；若部分变质则为碳酸钠和碳酸氢钠的混合物；【实验方案】因为碳酸氢钠与氯化钙溶液不能发生化学反应，碳酸钠能与氯化钙溶液反应生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠；碳酸氢钠能与氢氧化钙溶液反应生成碳酸钙白色沉淀、碳酸钠和水；故应用氯化钙溶液先检验碳酸钠的存在，再用氢氧化钙溶液来检验碳酸氢钠的存在；【问题讨论】无论碳酸氢钠没有变质还是部分变质，其中的碳酸氢钠加热都会产生能使澄清
8、的石灰水变浑浊的二氧化碳气体，故这种方案不合理。,答案(1)过滤 不需要 (2)用蒸馏水润湿了pH试纸，将pH试纸伸入试剂瓶中 (3)不能 选用的过氧化氢溶液的溶质质量分数不同，无法进行对比实验 解析：(1)除去粗盐中难溶性杂质的三个操作步骤依次是溶解、过滤、蒸发，操作B应为过滤，蒸发皿可以直接加热，不需要垫石棉网；(2)测定溶液pH的方法是用干燥、洁净的玻璃棒蘸取待测液，滴在pH试纸上，再与标准比色卡对照，该同学实验操作中存在的错误有用蒸馏水润湿和伸入试剂瓶中，因为用蒸馏水润湿pH试纸，会使测定的结果不正确，pH试纸伸入试剂瓶中会污染试剂；(3)该实验对过氧化氢溶液的质量分数控制不正确，既然
9、是对比实验，应该使两种过氧化氢溶液的质量和质量分数都相同，再向其中1个试管中加入二氧化锰，就能够证明二氧化锰能加快该化学反应的速率。,【例6】(2014，安徽)某研究性学习小组在验证“碱使酚酞试液变红”的实验时，发现一个意外现象：将酚酞试液滴入某NaOH溶液中，溶液变成了红色，可是过一会儿红色却消失了。 【提出问题】 是什么原因导致滴有酚酞的NaOH溶液由红色褪为无色？ 【猜想与假设】 他们分别对这种意外现象作如下猜想： 甲同学：可能是酚酞与O2发生了反应； 乙同学：可能是NaOH溶液与空气中的CO2发生了反应； 丙：可能与NaOH溶液浓度大小有关；你认为可能还与_ 有关(写一条即可)。,答案
10、【猜想与假设】从试剂用量、温度等角度考虑，合理答案均可 【设计实验】(1)除去NaOH溶液中溶解的O2 隔绝空气 不正确 (2)CO22NaOH=Na2CO3H2O CO2气体中可能含有HCl气体(其他合理答案均可) (3)NaOH溶液浓度越大，褪色越快；NaOH溶液浓度越大，起始颜色越深(其他合理答案均可) F 解析：本题主要考查实验设计方案的分析与评估，难度较大。结合所学知识，可猜测红色褪去的原因可能是仪器不干净，附有酸性物质所致。(1)气体的溶解度随温度的升高而减小，将NaOH溶液加热煮沸可以除去氢氧化钠溶液中溶解的氧气；向冷却后的溶液中滴入酚酞，并滴一些植物油在其上方，溶液被植物油隔绝氧气后最终红色仍褪去，说明溶液褪色与氧气无关，可判断甲同学的猜想不正确。(2)依据质量守恒定律，完成二氧化碳与氢氧化钠反应的化学方程式(注意配平化学方程式)，根据反应物中的盐酸具有挥发性可判断出乙同学的实验不够严谨。(3)分析题中图像可知，氢氧化钠溶液的浓度大(如c溶液)，酚酞试液的色度值变100%所需时间越短，表明溶液褪色越快；从图中看出5%的NaOH溶液滴加2滴酚酞试液后，在140 s的时间内其色度从85%升高到92%，那么其色度从92%升高到100%，所需要的时间要大于140 s，故其褪为无色的时间大于280 s。,
