知識(shí)清單
考點(diǎn)1實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)(5年4考)
1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的思路
2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)遵循的原則
(1)科學(xué)性:實(shí)驗(yàn)原理準(zhǔn)確、實(shí)驗(yàn)流程合理。
(2)安全性:保護(hù)人身、保護(hù)環(huán)境、保護(hù)儀器。
(3)可行性:條件允許、效果明顯、操作正確。
(4)簡(jiǎn)約性:做到步驟少、時(shí)間短、效果好等基本要求。
3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的步驟
(1)明確目的、原理
首先必須認(rèn)真審題,明確實(shí)驗(yàn)的目的、要求,弄清題目有哪些新的信息,綜合已學(xué)過(guò)的知識(shí),通過(guò)類(lèi)比、遷移、分析,從而明確實(shí)驗(yàn)原理。
(2)選擇儀器、藥品
根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和原理,以及反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)、反應(yīng)條件,如反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)、是否會(huì)腐蝕儀器和橡膠、反應(yīng)是否需要加熱及溫度是否控制在一定的范圍等,從而選擇合理的化學(xué)儀器和藥品。
(3)設(shè)計(jì)裝置、步驟
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?以及所選用的儀器和藥品,設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟,實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)完整而又簡(jiǎn)明。
(4)記錄現(xiàn)象、數(shù)據(jù)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察,全面而準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。
(5)分析得出結(jié)論
根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù),通過(guò)分析、計(jì)算、制作圖表、推理等處理,得出正確的結(jié)論。
4.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)
(1)藥品和裝置是部分或剛好給出還是有多余
若藥品和裝置只部分給出,則需要進(jìn)行必要的補(bǔ)充,若有多余,則應(yīng)進(jìn)行篩選和淘汰。
(2)題目條件有無(wú)特殊要求
如采用最簡(jiǎn)單或最合理的實(shí)驗(yàn)步驟,這些要求對(duì)我們考慮反應(yīng)原理、選擇藥品和裝置、確定操作步驟都進(jìn)行了限定,必須高度重視。
(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的隱蔽性操作
如某些必要的干燥、除雜、冷凝等,這些都是實(shí)驗(yàn)中必不可少的,但容易被忽略。
(4)藥品的名稱(chēng)及儀器的規(guī)格
有些題目要求指出藥品的名稱(chēng),這類(lèi)問(wèn)題學(xué)生最難答準(zhǔn)確,如有些藥品的準(zhǔn)確描述為硫酸銅粉末、澄清石灰水、濃硫酸、飽和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外也應(yīng)注意某些儀器的規(guī)格。
考點(diǎn)2實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)(5年4考)
1.對(duì)于給出的實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì),要求評(píng)價(jià)方案的合理性,推斷實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象并進(jìn)行分析,歸納結(jié)論(或規(guī)律)的題,可結(jié)合有關(guān)的化學(xué)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能,從實(shí)驗(yàn)的原理、實(shí)驗(yàn)儀器和藥品、實(shí)驗(yàn)操作和注意事項(xiàng)等方面考慮方案的合理性,描述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
2.對(duì)實(shí)驗(yàn)方案要全方位綜合地評(píng)價(jià)。如看方案是否科學(xué)合理、具有嚴(yán)密性,操作是否安全、簡(jiǎn)單易行,是否節(jié)約試劑、成本,保證產(chǎn)品質(zhì)量,是否有利于保護(hù)環(huán)境等。此外解題時(shí)要仔細(xì)審題,針對(duì)題意,運(yùn)用評(píng)價(jià)的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn),逐步、逐項(xiàng)全面地分析評(píng)價(jià)。
核心突破
重難點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
例題1 下圖是實(shí)驗(yàn)室制取某種氣體的裝置。
(1)儀器組裝完畢,下一步的實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)該是__________________。
(2)制得所需氣體后,請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,驗(yàn)證該氣體的一個(gè)化學(xué)性質(zhì)。
【溫馨提示:從①實(shí)驗(yàn)操作、②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、③實(shí)驗(yàn)原理(用化學(xué)方程式表示)、④實(shí)驗(yàn)結(jié)論四個(gè)方面進(jìn)行簡(jiǎn)述?！?br>【參考答案】
(1)檢查裝置氣密性
(2)若制備二氧化碳,①實(shí)驗(yàn)操作:將二氧化碳通入澄清石灰水中;②實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象:澄清石灰水變渾濁;③實(shí)驗(yàn)原理:CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O;④實(shí)驗(yàn)結(jié)論:二氧化碳能與氫氧化鈣反應(yīng)(制備其他氣體,實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)合理即可)。
【解析】反應(yīng)有氣體參與,因此避免氣體泄漏,需要驗(yàn)證裝置氣密性;反應(yīng)裝置為不加熱發(fā)生裝置,可以制取二氧化碳,二氧化碳可使澄清石灰水變渾濁,主要是二氧化碳與澄清石灰水中的氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀和水,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證二氧化碳需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)論四個(gè)方面進(jìn)行闡述,另外也可以制取其他氣體,只要答案合理即可。
思維破冰 (1)根據(jù)有氣體參與的反應(yīng)需要驗(yàn)證裝置氣密性分析回答此題。
(2)根據(jù)裝置特點(diǎn)選擇制備的氣體,然后設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證氣體性質(zhì)。
變式訓(xùn)練
（變題型）某化學(xué)興趣小組欲分離KCl和BaCl2混合溶液,得到都含單一溶質(zhì)的兩種溶液。他們?cè)O(shè)計(jì)了如圖所示的實(shí)驗(yàn)流程:
供選試劑:K2SO4溶液、Na2CO3溶液、K2CO3溶液、鹽酸、稀硫酸。
(1)步驟①中,分離A、B的實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng)是________,試劑a是__________________。
(2)沉淀B表面殘留少量濾液,需用蒸餾水多次洗滌,為了檢驗(yàn)沉淀B是否洗滌干凈,可取兩份步驟②的最后一次洗滌液分別加入的試劑是________(雙選,填字母)。
A.NaOH溶液
B.CaCl2溶液
C.NaCl溶液
D.AgNO3和HNO3混合溶液
(3)步驟③中,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________。
(4)要達(dá)到預(yù)期的目的,還需要改進(jìn)的方法為_(kāi)_________________________________。
【參考答案】
(1)K2CO3溶液 (2)BD
(3)BaCO3+2HClBaCl2+H2O+CO2↑
(4)加入過(guò)量試劑a改為適量的試劑a
【解析】(1)步驟①是將沉淀與濾液分離,實(shí)驗(yàn)操作名稱(chēng)是過(guò)濾。試劑a是K2CO3溶液,碳酸鉀能與氯化鋇溶液反應(yīng)生成碳酸鋇沉淀和氯化鉀溶液,不會(huì)生成新的雜質(zhì)。
(2)沉淀B是碳酸鋇沉淀,表面殘留少量濾液是氯化鉀和碳酸鉀溶液,為了檢驗(yàn)沉淀B是否洗滌干凈,可取兩份步驟②的最后一次洗滌液分別加入的試劑是CaCl2溶液、AgNO3和HNO3混合溶液,分別能檢驗(yàn)碳酸鉀和氯化鉀是否洗滌干凈。
(3)步驟③中碳酸鋇與試劑b反應(yīng),應(yīng)生成氯化鋇溶液,b應(yīng)為稀鹽酸,碳酸鋇與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鋇、水和二氧化碳,反應(yīng)的化學(xué)方程式為BaCO3+2HClBaCl2+H2O+CO2↑。
(4)濾液A中含有過(guò)量的碳酸鉀溶液,因此,加入過(guò)量試劑a改為適量的試劑a。
重難點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)
思維破冰 下列探究實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到探究目的的是（ ）
A.探究“同種溶質(zhì)在不同溶劑里的溶解性”
B.探究“分子在不斷運(yùn)動(dòng)”
C.探究“CO2與NaOH是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)”
D.探究“鐵銹蝕的條件”
【參考答案】 B
思維破冰 要注意設(shè)計(jì)的對(duì)照實(shí)驗(yàn)之間變量是什么,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果不同的即為該變量所致;沒(méi)有對(duì)比實(shí)驗(yàn)的要思考是否存在其他物質(zhì)干擾實(shí)驗(yàn),如果有,是否需要設(shè)置對(duì)照實(shí)驗(yàn);只有單一實(shí)驗(yàn)無(wú)干擾因素的,分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推理可得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論,判斷實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的正誤。
變式訓(xùn)練
（變素材）下列操作或方法不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵? ）
【參考答案】C 【解析】分別聞氣味,有酸味的是白醋,沒(méi)有氣味的是氯化鈉溶液,A正確;將帶火星的木條伸入集氣瓶?jī)?nèi),若帶火星的木條復(fù)燃,說(shuō)明集氣瓶?jī)?nèi)氣體是氧氣,B正確;硝酸銅和硝酸銀均能與足量鋁粉反應(yīng),不但能把雜質(zhì)除去,也會(huì)把原物質(zhì)除去,C錯(cuò)誤;稀釋濃硫酸時(shí),要把濃硫酸慢慢地沿器壁注入水中,同時(shí)用玻璃棒不斷攪拌,使熱量能及時(shí)地?cái)U(kuò)散,一定不能把水注入濃硫酸中,以防酸液飛濺,D正確。
【真題精粹】
考向1實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
1.(2023·河北節(jié)選)根據(jù)如圖所示實(shí)驗(yàn)回答問(wèn)題。圖中是稀釋濃硫酸的實(shí)驗(yàn)。試劑X是__________;為使溶解時(shí)熱量及時(shí)散失,防止液滴飛濺,應(yīng)沿?zé)瓋?nèi)壁慢慢倒入并______________________。
2.(2022·河北節(jié)選)根據(jù)下圖所示的實(shí)驗(yàn)回答問(wèn)題。
上圖是探究金屬化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前先用砂紙打磨鋁絲的目的是 ____________________________;步驟②中觀察到鋁絲表面的現(xiàn)象是 ______________________。設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是 ____________________________________。
考向2實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)
3.(2021·河北)下列實(shí)驗(yàn)方案能夠達(dá)到目的的是（ ）
A.用點(diǎn)燃的方法除去二氧化碳中少量的一氧化碳
B.用溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)的方法從粗鹽中提取純凈的氯化鈉
C.分別加入熟石灰研磨、聞氣味,鑒別化肥氯化鉀和氯化銨
D.分別將鎂片、鋅片放入硝酸銀溶液中,驗(yàn)證鎂、鋅、銀的金屬活動(dòng)性順序
4.(2020·河北)下圖所示的實(shí)驗(yàn)方案不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵? ）
A.證明待測(cè)溶液呈酸性
B.探究硝酸鉀的溶解度與溫度的關(guān)系
C.探究水的組成元素
D.驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律
【參考答案】
1.濃硫酸 不斷地用玻璃棒攪拌
2.除去鋁絲表面的氧化鋁薄膜 覆蓋著一層紅色物質(zhì) 三種金屬的活動(dòng)性順序是鋁>銅>銀
【解析】鋁絲的表面有一層致密的氧化鋁薄膜,實(shí)驗(yàn)前先用砂紙打磨鋁絲的目的是除去鋁絲表面的氧化鋁薄膜。銅與硝酸銀反應(yīng)生成硝酸銅和銀,①反應(yīng)后所得溶液為硝酸銅溶液,步驟②中鋁能與硝酸銅反應(yīng)生成硝酸鋁和銅,觀察到鋁絲表面的現(xiàn)象是覆蓋著一層紅色物質(zhì);設(shè)計(jì)該實(shí)驗(yàn)的依據(jù)是三種金屬的活動(dòng)性順序是鋁>銅>銀。
3.C 【解析】當(dāng)二氧化碳(不能燃燒、不能支持燃燒)大量存在時(shí),少量的一氧化碳是不會(huì)燃燒的,A不能達(dá)到目的;用溶解、過(guò)濾、蒸發(fā)的方法從粗鹽中提取得到的氯化鈉并不純凈,其中仍含有可溶性雜質(zhì),B不能達(dá)到目的;氯化鉀與熟石灰不反應(yīng),氯化銨能與熟石灰反應(yīng)生成有刺激性氣味的氨氣,現(xiàn)象不同,可以鑒別,C能達(dá)到目的;鎂片、鋅片都能和硝酸銀溶液發(fā)生置換反應(yīng),說(shuō)明銀最不活潑,但是無(wú)法比較鎂和鋅的金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱,D不能達(dá)到目的。
4.A 【解析】無(wú)色酚酞溶液遇酸性溶液不變色,不能證明待測(cè)溶液呈酸性,也可能顯中性,A不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?根據(jù)加熱后硝酸鉀能繼續(xù)溶解,可用于探究硝酸鉀的溶解度與溫度的關(guān)系,B可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?電解水生成氫氣和氧氣,氫氣和氧氣分別是由氫元素和氧元素組成的,說(shuō)明水是由氫元素和氧元素組成的,C可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?氫氧化鈉與硫酸銅溶液反應(yīng)生成氫氧化銅沉淀和硫酸鈉,沒(méi)有氣體逸出,反應(yīng)前后容器中物質(zhì)的總質(zhì)量不變,能直接用于驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律,D可達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?br>選項(xiàng)
操作或方法
實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br>A
分別聞氣味
鑒別氯化鈉溶液和白醋
B
將帶火星的木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)
檢驗(yàn)集氣瓶?jī)?nèi)氣體是否為氧氣
C
加入足量鋁粉
除去硝酸銅溶液中的硝酸銀
D
將濃硫酸沿著燒杯壁,緩慢地注入水中,并用玻璃棒不停攪拌
稀釋濃硫酸

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