2017年中考化学专题复习_实验方案的设计与评价.pdf
科学探究之专题科学探究之专题：实验方案的设计与评价实验方案的设计与评价 中考导航仪中考导航仪 中考说明中考说明学会根据实验目的、原理,正确选择仪器、药品、控制技术条件,并对仪器装置进行科学的连接。能够对实验现象进行分析,得出初步结论；能对实验方案进行分析、评价和改进。围绕考纲我们应掌握如下要点围绕考纲我们应掌握如下要点：能根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案。能评价化学实验方案,反思评价过程,评价探究结果。解读考纲解读考纲能对所获得的事实与证据进行分析、归纳,得出正确的结论。能用书面方式比较明确地表述探究过程和结果。初步学习运用简单的装置和方法制取某些气体。物质的检验与鉴别：会检验氧气、二氧化碳；会检验碳酸盐、铵盐；会依据物质的性质进行鉴别。实验设计题对学生的知识迁移能力、应用能力和综合分析问题的能力要求较高,是近年来中考中较难的一种型题。主要考查有关基本实验操作的有机结合的问题；根据提供的仪器、药品设计实验进行定性分析或定量分析；根据题目的要求设计实验对某物质进行鉴别、鉴定、除杂、分离和提纯。中考考查的热点：一是联系生命题预测命题预测活实际设计实验对某些物质进行鉴别和提纯；二是根据实验目的和有关实验仪器装置,设计实验组装仪器,进行定性分析。题型主要有填空题、简答题和实验题。中考的命题趋势中考的命题趋势：给出正确的实验方案描述实验现象,归纳出实验结论；给出实验目的,要求设计实验方案；给出实验方案,评价方案的合理性、实验现象或结论的正确性,并改进实验方案等。教材放大镜教材放大镜 知识点一知识点一：科学探究科学探究1.1.科学探究的一般步骤科学探究的一般步骤：提出问题猜想设计实验设计实验制定计划、进行实验、收集证据解释与结论反思与评价表达与交流。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。2.2.考试要求考试要求源自义务教育九年级化学课程标准：要素要素提出问题提出问题猜想与假设猜想与假设制订计划制订计划目标目标1能从日常现象或化学学习中,独立地或经过启发发现一些有探究价值的问题。2能比较明确地表述所发现的问题。1能主动地或在他人的启发下对问题可能的答案做出猜想或假设。2具有依据已有的知识和经验对猜想或假设做初步论证的意识。1在教师指导下或通过小组讨论,提出活动方案,经历制订科学探究活动计划的过程。2能在教师指导下或通过小组讨论,根据所要探究的具体问题设计简单的化学实验方案。具有控制实验条件的意识。1能积极参与化学实验。2能独立地或与他人合作进行实验操作。3能在实验操作中注意观察和思考相结合。1认识收集证据的重要性。2学习运用多种手段对物质及其变化进行观察。3能独立地或与他人合作对观察和测量的结果进行记录,并运用图表等形式加以表述。4初步学习运用调查、查阅资料等方式收集证据。1能对事实与证据进行加工与整理,初步判断事实证据与假设之间的关系。2能在教师的指导下或通过讨论,对所获得的事实与证据进行归纳,得出合理的结论。3初步学习通过比较、分类、归纳、概括等方法逐步建立知识之间的联系。1有对探究结果的可靠性进行评价的意识。2能在教师的指导下或通过讨论,对探究学习活动进行反思,发现自己和他人的长处与不足,并提出改进的具体建议。3能体验到探究活动的乐趣和学习成功的喜悦。1.能用口头、书面等方式表述探究过程和结果,并能与他人进行交流和讨论。2.与他人交流讨论时,既敢于发表自己的观点,又善于倾听他人的意见。进行实验进行实验收集证据收集证据解释与结论解释与结论反思与评价反思与评价表达与交流表达与交流3.3.解题注意事项解题注意事项：不要答非所问不要答非所问：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。注意猜想或假设的合理性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不能脱离题目给出的条件,否则就是无源之水。正确选择实验用品正确选择实验用品：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。答题的发散性答题的发散性：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,我们往往从最熟悉从最熟悉、最符合最符合-1-/9题意入手题意入手,从而有效防止错误的发生。知识点二知识点二：实验方案的设计实验方案的设计1.1.实验方案的设计实验方案的设计原则原则：科学性科学性：指实验原理、实验操作程序和方法要正确；可行性可行性：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；安全性安全性：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；简约性简约性：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；创造性创造性：有创新意识。2.2.实验方案的内容实验方案的内容：一个比较完整的化学实验设计方案实验设计方案,一般包括以下几个内容：实验目的实验目的；实验原理实验原理；实验用品实验用品包括仪器和药品等及规格；实验装置实验装置、实验步骤实验步骤；操作方法及注意事项；实验现象及结论实验现象及结论；问题与讨论问题与讨论。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：根据实验目的,确定实验原理或假设；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；写出实验操作步骤及注意事项；记录实验现象,分析实验结果,得出正确结论。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。3.3.实验方案的设计思路实验方案的设计思路：4.4.实验方案设计的分类实验方案设计的分类：气体的制取气体的制取、净化净化&性质的综合设计性质的综合设计：发生装置净化装置干燥装置收集装置尾气处理装置原则原则：制取干燥纯净的气体应遵循先除杂先除杂,后干燥后干燥的原则。尾气处理尾气处理：有毒气体常采用溶液或固体吸收或将之点燃,无毒气体直接排空。接口的连接接口的连接：总体上遵循装置的排列顺序,但对于吸收装置吸收装置应长进短出；干燥管干燥管应大进小出。制气实验制气实验：装置选择与连接气密性检查装固体药品加液体药品开始实验按程序拆卸仪器其它处理等制气体的实验,在实验前均应进行气密性检查,气体在点燃之前一般应进行纯度的检验。加热操作加热操作：加热前一般应先通原料气赶走空气先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯。其目的是：一是防止爆炸如氢气还原氧化铜、CO 还原 Fe2O3等；二是保证产品纯度。熄灭酒精灯时,一般是先撤后灭的原则。还应该考虑以下因素还应该考虑以下因素:熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；进行易爆、易燃实验时要防止爆炸如氢气还原氧化铜应该下通氢气,气体点燃前应该先验纯等；防氧化如 H2还原 CuO 后要先灭灯,再停氢,白磷的切割要在水中进行等；防吸水如实验取用制取易吸水、潮解的物质必须采取有效措施。物质性质的探究物质性质的探究：性质实验方案设计的思路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。物质的检验物质的检验、鉴别鉴别&提纯提纯混合物中某成分的验证混合物中某成分的验证知识点三知识点三：实验方案的评价实验方案的评价1.1.实验方案的评价原则实验方案的评价原则：可行性可行性：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。绿色化绿色化：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。安全性安全性：防倒吸；防爆炸；防氧化；防吸水；防挥发等。2.2.实验方案设计和评价的思路实验方案设计和评价的思路：根据实验目的,阐明实验原理,选择合适的仪器和药品；根据实验特点,设计实验装置；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；通过对比和归纳,选出最佳方案；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学习时可以依据以下思路,在理解的前提下加以掌握在理解的前提下加以掌握：气体实验装置的连接顺序设计气体实验装置的连接顺序设计物物质质决定决定 考点新突破考点新突破 的的性性质质药品的变质、保存药品的变质、保存物质的鉴别、检验物质的鉴别、检验物质的制备物质的制备物质的分离、提纯物质的分离、提纯选择选择化学实验仪器化学实验仪器组合组合实验装置实验装置-2-/9使用方法和操作要领使用方法和操作要领例题例题 1 1：下列实验能够达到对应的实验目的是实验实验A AB BC CD D设计设计目的目的验证二氧化碳与水反确定石蜡成分中含有探究可燃物燃烧需要氧气和证明铁生锈是水和氧气应生成碳酸碳元素温度达到着火点共同作用的结果 分析分析 A、根据二氧化碳能溶于水分析；B、根据质量守恒定律分析；C、要研究燃烧的条件,需要没有氧气支持的一个对比实验；D、证明铁生锈的条件,还缺少一个没有水存在的对比实验。解答解答 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。例题例题 2 2：同学们用同学们用 NaNa2 2COCO3 3溶液和浓溶液和浓 HClHCl 来研究简易灭火器的反应原理时来研究简易灭火器的反应原理时,对废液的成分进行探究对废液的成分进行探究。推理假设推理假设 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。实验探究实验探究 确定废液中是否含有盐酸：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。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。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。处理废液,回收利用欲从废液中得到纯净的 NaCl,请完成如下实验方案设计方案方案一一二二加入试剂加入试剂适量 CaNO32溶液过量的分离方法分离方法过滤、蒸发结晶蒸发结晶方案评价方案评价不可行,理由是可行 分析分析 推理假设根据碳酸钠与盐酸反应的实质写出其反应的化学方程式；实验探究判定废液中是否含盐酸所取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；明确镁和盐酸反应出现的现象；测定溶液的酸碱性的最简单方法用 pH 试纸；根据化学上除杂质原则分析实验方案设计,即除去原杂质不能添加新的杂质。解答解答 推理假设根据碳酸钠与盐酸反应的实质写出其反应的化学方程式为：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2；实验探究判定废液中是否含盐酸所取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,故取用石蕊试液,酸能使石蕊试液变红色；镁和盐酸反应出现的现象是产生大量气泡,如没气泡产生则证明废液中一定没有盐酸；测定溶液的酸碱性的最简单方法用 pH 试纸也可使用 pH 计；根据化学上除杂质原则分析实验方案设计,即除去原杂质不能添加新的杂质,因而处理废液,回收利用废液中得到纯净的 NaCl 时,如加适量 CaNO32溶液,虽然除去了碳酸钠,但却引进新杂质NaNO3；如加入过量的稀盐酸蒸发结晶后可得到纯净的氯化钠。故答案为故答案为：推理假设Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2；实验探究石蕊；无气泡产生或无现象或无变化；pH 试纸或 pH 计方案方案加入试剂加入试剂盐酸或稀 HCl 或 HCl分离方法分离方法方案评价方案评价引进新杂质或有 NaNO3,生成或引进 NO3-评价评价 此题考查探究酸的性质及书写有关化学方程式,题型设计科学合理,能很好的培养学生对酸的知识系统化,不再机械记忆,囫囵吞枣的记忆酸碱盐的知识点。例题例题 3 3：竹子是竹子是 有节有节、中空中空、四季常绿四季常绿 的植物的植物 如图所示如图所示。同学们对竹子中的气体成分展开了探究同学们对竹子中的气体成分展开了探究,测定其成分测定其成分。收集竹子中的气体。小华提出：将一节竹子浸没在水中,在竹子上钻孔,用排水法收集气体。小刚提出：可用注射器从竹子中抽取气体。大家认为两人的想法都可行,于是分为 A、B 两组,在相同条件下,A 组采用小华的取气方法,B 组采用小刚的取气方法,分别完成下面的实验。-3-/9检验气体中是否含有二氧化碳气体。实验步骤实验步骤向所取得气体中加入实验现象实验现象实验结论及解释实验结论及解释有二氧化碳测定氧气含量。查阅资料查阅资料红磷的着火点为 240,白磷的着火点为 40。设计实验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。进行实验进行实验按上述两个方案进行多次实验。反思与评价反思与评价a实验中磷的量应为足量,原因是b两个方案的实验测定结果不同,测定结果比较准确的是方案,原因是c经过 A、B 两组同学的实验,A 组测得的含氧量总是大于 B 组的,你认为原因是 分析分析 检验二氧化碳的存在一般用澄清石灰水,实验是想验证空气中氧气的含量,就应该彻底消耗掉其内的氧气,对比分析方案一密封性不如二方案,收集气体的方法不同可能结果会不同。解答解答 检验二氧化碳的常用办法一般是澄清石灰水,现象是石灰水变浑浊；故答案为：澄清石灰水澄清石灰水变浑浊。测定氧气的含量就要把氧气消耗干净,方案二是密闭环境的实验,结果会更准确。故答案为：a将瓶中氧气耗尽。b二,方案二的实验始终在密闭装置中进行,能保持瓶内气体在反应前不发生改变或方案一在实验过程中打开了瓶塞,瓶中的气体成分在反应前发生了改变。c二氧化碳能溶于水故用排水法收集时会有一定量的二氧化碳溶于水,使A组总是比B组含氧量高。故答案为：A 组采用排水取气法,部分二氧化碳溶解于水。评价评价 此题是对竹子内气体的验证实验,涉及到二氧化碳的鉴定,氧气含量的测定,是一道结合课本知识的综合性实验探究题。-4-/9科学探究之专题科学探究之专题 2 2：氢氧化钙和氢氧化钠的变质氢氧化钙和氢氧化钠的变质 中考练兵场中考练兵场 1、某化学实验室有一瓶失去标签的碱溶液,可能是氢氧化钠或氢氧化钙溶液；小王同学认为是氢氧化钙溶液。请你按小王同学的猜想,进行下列实验探究,并按要求填写写表：-5-/9猜想可实验步骤实验现象结论与相应的化学方程式若不反应可不写化学方程式方案：用试管取约2mL该溶液,向其中滴加几滴_溶液该溶液是_,化学方程式：_能是氢氧化钙溶液方案：选用与方案 不同类别的其他物质_该溶液是_,化学方程式：_2、某化学兴趣小组的同学发现有一瓶氢氧化钠溶液没有塞橡皮塞,征得老师同意后,开展了以下探究：提出问题 1该氢氧化钠溶液是否变质了呢？实验探究 1实验操作实验现象实验结论取少量该溶液于试管中,向溶液中滴加,有气泡冒出并不断振荡猜想与假设猜想 1：该氢氧化钠溶液部分变质；猜想 2：该氢氧化钠溶液查阅资料1 氯化钙溶液呈中性2 氯化钙溶液能与碳酸钠溶液反应：CaCl2+Na2CO3=CaCO3+2NaCl实验探究 2实验步骤实验现象实验结论溶液一定变质了-6-/91 取少量该溶液于试管中,向溶液中滴加过量的氯化钙溶液,并不断振荡有白色沉淀生成说明原溶液中一定有2 取步骤1 试管中的少量上层清液,滴加酚酞溶溶液变红色液实验结论该溶液填部分或全部变质说明原溶液中一定有反思与评价在上述实验探究 2中,填能或不能用氢氧化钙溶液代替氯化钙溶液,原因是。总结掌握总结掌握：1 1、氢氧化钠在空气中变质的化学方程式氢氧化钠在空气中变质的化学方程式：。：。2 2、检验氢氧化钠是否变质的方法检验氢氧化钠是否变质的方法：稀盐酸稀盐酸,化学方程式化学方程式,现象现象。氢氧化钙或氢氧化钡氢氧化钙或氢氧化钡,化学方程式化学方程式,现象现象。氯化钙或氯化钡氯化钙或氯化钡,方程式方程式,现象现象。3 3、检验氢氧化钠部分或完全变质检验氢氧化钠部分或完全变质：稀盐酸和无色酚酞稀盐酸和无色酚酞,现象现象,说明氢氧化钠变质说明氢氧化钠变质；氯化钙和无色酚酞氯化钙和无色酚酞。变式拓展变式拓展：某校化学兴趣小组为了解碳酸氢钠粉末NaHCO3的化学性质,进行了如下探究该小组成员将少量碳酸氢钠粉末置于下图装置的试管中,充分加热至反应完全,发现试管口出现无色液体,澄清石灰水变浑浊,且试管底部有白色固体残余两位同学提出以下猜想：-7-/91 提出问题：残余白色固体的成分是什么？2 猜想与假设：根据化学反应前后元素种类不变,两位同学提出以下猜想：猜想一甲同学：白色固体是氢氧化钠NaOH；猜想二乙同学：白色固体是碳酸钠Na2CO33 实验与结论：澄清石灰水变浑浊的反应方程式：；为了验证自己的猜想,甲同学设计了以下方案并实验验证：实验步骤实验现象实验结论取少量残余固体于试管中,加入适量的水使之溶解,往试管中滴加2滴无溶液变红色酚酞溶液,观察现象根据甲同学的猜想与验证,乙同学认为甲的结论不准确,因为。以下是乙同学设计的实验：实验步骤实验现象白色固体是氢氧化钠实验结论取少量残余固体于试管中,加入适量试管中产生大量气泡,观察现象根据以上实验探究内容,写出碳酸氢钠受热分解的化学方程式：4 讨论交流：你还能设计不同的实验方案来验证乙同学的猜想吗？实验步骤实验现象实验结论科学探究科学探究-8-/9猜想猜想设计设计实验实验现象现象验证验证得出得出结论结论反思反思评价评价拓展拓展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1.1.实验设计题的考查实验设计题的考查：实验仪器的设计和改进、实验装置的设计和改进、制备方案的设计、实验装置组装设计,化学与生产、生活的连接等。2.2.实验评价题的考查实验评价题的考查：实验评价要求同学对不同的实验方案进行对比分析,或对已完成的实验原理、装置、效果与实验目的要求进行对比,认识实验成功与不足,以及可能存在的问题,甚至要求提出改进方案。这是对同学们综合素质的考查。-9-/9
