初中化学专题复习--实验方案的设计与评价

简单实验方案的设计与评价初中化学专题复习1．实验方案的设计实验设计考查的发展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发现和结论，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的实验方案的设计。设计实验方案的试题大多思考性、综合性较强，解答时必须联系自己掌握的基础知识和技能，在进行适当的类比、迁移、重组后从已知条件出发，找到解决问题的突破口，设计出合理的实验步骤。实验方案设计原则：原理正确；条件合适；原料丰富，价格低廉；产物纯净，污染物少；方法简便；现象明显；操作易行；对于定量实验还要考虑系统误差要小。化学实验方案的内容一般包括：实验名称；实验目的；实验原理；实验用品；实验步骤；实验现象和记录及结果处理；问题和讨论。2．实验方案的评价实验方案的评价包括实验原理及方案的评价、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。进行评价时一般从这几个方面入手：理论上是否正确、操作上是否简便、会不会造成环境的污染、所需药品或原料的来源是否丰富、实验方案是否安全等等。实验评价的考查范围包括对课本中重要的化学实验方案的评价，对为解决科学研究、生产、生活、环境保护中所出现的实际问题所设计出的实验方案的评价。方案可行性评价原则：包括实验设计原理、仪器的选择、操作顺序和方法等，必须符合化学学科的科学性、合理性。最佳方案评价标准：方案科学合理；所需试剂用量少，经济且来源广；装置简单、操作方便、现象明显；产物易分离提纯；安全环保等问题1某工厂的废水只含硫酸镁和少量硫酸，课外活动小组以此作为课题，探讨如何从中回收纯净的硫酸镁固体。他们设计了两种不同的方案，请你参加讨论：(1)方案一，选用镁粉为试剂。①往废水中逐次加入镁粉，当观察到时，说明加入镁粉的量已经足够。此过程发生反应的化学方程式是；②接下来的操作方法依次是和；(2)方案二，选用氢氧化钠溶液为试剂。①向废水中逐滴加入氢氧化钠溶液，当时，停止滴入氢氧化钠溶液。此过程发生反应的化学方程式是；②为了得到纯净的硫酸镁溶液，接着应进行的实验操作是(请简要写出操作过程)；③……，得到硫酸镁固体。(3)比较两个方案，假设实验中都没有损耗，那么，最后得到的硫酸镁固体的质量是否相同?，原因是。(4)请你继续探究，设计新的方案(使用的试剂必须是与镁粉和氢氧化钠属不同类别)：你选用的一种试剂是(写化学式)；该试剂发生反应的化学方程式是。溶液中不再有气泡产生Mg+H2SO4==MgSO4+H2↑过滤蒸发不再生成沉淀H2SO4+2NaOH==Na2SO4+2H2OMgSO4+2NaOH==Mg(OH)2↓+Na2SO4过滤，取出沉淀，加入稀硫酸，至沉淀恰好完全溶解不同方案一中加入镁粉，增加了硫酸镁的质量MgO问题2某校化学课外兴趣小组的同学在研究性学习课上展示了一套如右图所示的实验装置（假设每步化学反应都完全，氧化铁样品中的杂质不参加反应）。查阅资料：草酸在浓硫酸存在时加热发生如下反应：H2C2O4CO↑+CO2+H2O通过讨论，同学们对这套装置有了多种认识。（1）第一小组同学说：从实验安全和实验操作程序看,首先要检查装置的气密性,实验开始先加热___（填A或D）处，实验结束时，应_____（填先或后）停止D处的加热；从环保的角度讲，在E装置后还应对尾气进行处理，其方法是：。（2）第二小组的同学说：用该实验装置可以检验一氧化碳与氧化铁反应的产物，其中B装置的作用_______；E装置的作用___；一氧化碳与氧化铁反应的化学方程式为____________。（3）第三小组的同学说：利用这套装置还可以测定氧化铁样品中氧化铁的质量分数。他们的测定方法是：称量氧化铁样品的质量10.0g，样品与玻璃管的总质量为60.0g,完全反应并冷却后再称量玻璃管与剩余固体的总质量为57.6g。计算实验测得氧化铁样品中氧化铁的质量分数为。（4）第四小组同学说：利用这套装置还有另外测定样品中氧化铁的质量分数的方法：先称量氧化铁样品的质量,再分别称量E装置在反应前后的总质量，即可计算求得样品中氧化铁的质量分数。但按此方法实际实验测定结果却偏大，分析造成偏大的原因可能是。A先点燃或用气球收集除去CO2检验CO与Fe2O3反应生成的二氧化碳3CO+Fe2O32Fe+3CO2高温80％原装置中空气含有的二氧化碳被E装置吸收问题3请完成以下探究过程：问题：如何鉴定孔雀石[Cu2(OH)2CO3]加热分解的产物?假设：假设孔雀石加热分解的产物是H2O、CO2和CuO。设计实验：实验①：按右图进行实验，证明分解产物中有H2O和CO2。该装置的连接顺序是：a接，接；按此顺序连接的理由是：。deb必须先通过无水硫酸铜检验水蒸气，否则，因澄清石灰水中水的挥发或冷凝作用而干扰原产物中水蒸气的检出；气体通过澄清石灰水时须遵循长进短出的原则。实验②：请你设计实验，证明孔雀石完全分解后，试管中剩余的黑色固体是CuO(用图示或文字说明均可)：。现象和结论：实验①中：U形管中的无水硫酸铜变成蓝色，证明产物中有；证明产物中有CO2的现象是。实验②中(你设计的)：因为有现象，所以黑色固体中有铜元素；因为有现象，所以黑色固体中有氧元素；由此可得到结论：产物中有CuO。待反应后的试管冷却，拔下橡皮塞，用一根长导管向黑色固体通氢气，一会儿，加热试管，当看到黑色固体变红，试管口有水珠时，停止加热，冷却，停止通入氢气(本问题是开放的：用图示、或其他合理解答均可)H2O(水)澄清石灰水变浑浊试管中黑色固体变红色试管口有水珠出现学以致用1．将一块光亮的纯铜片放在酒精灯火焰上灼烧，表面变黑。对黑色物质的来源，提出你的二个预测（假设），并设计一个或几个实验来证明你预测的正确性。预测序号实验步骤和方法现象和结论预测1：可能来源于。预测2：可能来源于。将铜片放入试管中加热，观察现象。若铜片上仍有黑色物质出现，说明预测1正确。（可能的实验方案还有：（1）用酸或H2、CO等，检验预测假设的成分；（2）冷却后，用软布轻擦黑色物质。）提示：黑色物质有可能与铜本身有关（氧化铜），也可能来源于酒精不完全燃烧产生的炭黑。由铜与氧气反应生成氧化铜由酒精不完全燃烧，产生的碳2．用珍珠（主要成分CaCO3）加工成的“珍珠粉”是一种名贵中药材、保健品，可近年来市场上出现了一些假冒的“珍珠粉”，仅用肉眼观察难辨真假。为了向消费者提供鉴别方法，须找出真假“珍珠粉”理化性质上的差异。工商局提供了真、假“珍珠粉”样品，请你展开探究：（只要写出猜想、方案，不需要说出方案实施的具体结果）猜想一：真、假“珍珠粉”的气味可能不同。方案一：取样，分别闻一闻它们的气味，分辨气味有无差异。猜想二：。方案二：。猜想三：。方案三：。真假“珍珠粉”在水中的溶解性可能不同；取样，分别加入适量水中并搅拌，观察它们溶解性有无差异。真假“珍珠粉”与酸反应现象可能不同；取样，分别加入适量稀盐酸，观察现象有无差异。猜想：真假“珍珠粉”灼烧后可能有不同现象；方案：取样，在酒精灯火焰上灼烧片刻，观察色态变化。【假珍珠粉】（一般是用碱水和石灰将蚌壳加温，然后除去表层的黑衣，通过粉碎、筛、包装而成。）1）质地：（用手指沾取少量粉末，展开在阳光或灯光下仔细观察，可以发现有明显闪光，这是云母。）海水珍珠粉磨研的细度不够细的情况下也会出现这种现状，不一定就是云母。2）色泽：明显白于纯珍珠粉。这种假珍珠粉内兑有水解动物蛋白粉，长期服用，云母会在胃中粘结。【劣质珍珠粉】1）质地：（此粉主要原料是加工珍珠首饰时钻孔钻下来的粉末，掺入滑石粉而成），钻孔钻下来的粉末没有这么多，掺入滑石粉不必要，假的就是假的，假的珍珠粉就是用单纯的滑石粉。2）色泽：偏黄，这主要是钻孔时高温发热所引起的。3）气味：服用时口感有焦味或臭味。乌钢针靠加热转动在珍珠上钻孔，乌钢针的碎片落在粉末中，内含大量的金属体，长期服用会使人慢性中毒。白云母的化学式为KAl2〔AlSi3O10〕〔OH〕2，其中SiO245.2%、Al2O338.5%、K2O11.8%、H2O4.5%，此外，含少量Na、Ca、Mg、Ti、Cr、Mn、Fe和F等。滑石主要成分是滑石含水的硅酸镁，分子式为Mg3［Si4O10］(OH)2。3．实验室可以选用下图所示的装置，制取二氧化碳气体(混有氯化氢、水蒸气)和进行有关实验，回答下列问题：(1)写出制取二氧化碳反应的化学方程式；(2)如果要证明制得的气体中混有氯化氢气体，应把A装置与E装置连接，E装置中观察到的现象是，写出有关反应的化学方程式：；(3)如果要验证制得的气体是二氧化碳，除A装置外，还应选用上述装置中的(填装置序号，下同)。(4)如果要收集一瓶纯净、干燥的二氧化碳气体，请从上述各装置中选择适当的装置进行连接，连接顺序是，其中B装置中浓硫酸的作用是。E、CA、E、B、D干燥二氧化碳气体(或吸收CO2中的水分)5．课堂上同学们利用甲图装置做过氧化氢分解实验时，带火星的木条很难复燃，于是老师加了一个u形管，如乙图，带火星的木条较易复燃。请回答：（1）写出实验室制取氧气的化学方程式：______________。（2）改用乙装置后能使带火星的木条复燃的原因：________________________________。（3）根据(2)中推测的原因，请你设计一个新的改进装置（可用图示或用文字叙述改进要点）。氧气中含有的较多的水蒸气得到冷却可将产生的气体通过浓硫酸（或氧化钙或无水氯化钙或烧碱固体或碱石灰）进行干燥。6．我国青海湖地区素有“夏天晒盐，冬天捞碱”之说，其中捞出的碱主要是碳酸钠和少量氯化钠的混合物。小王同学以捞出的碱作为样品，并用以下一套装置对样品进行分析，根据量筒中收集到的液体的体积（相当于二氧化碳的体积）来计算样品中碳酸钠的含量。（已知：HCl+NaHCO3===NaCl+CO2↑+H2O；CO2在饱和NaHCO3溶液中溶解度很小）（1）在A和B两套装置中，哪一套装置更合理________（选填“A”或“B”）。（2）准确读取量筒内液体体积的方法是_________________。（3）锥形瓶中原有的空气对实验结果是否有明显影响？______（填“有”或“没有”）。A取出导管，量筒平放，视线与溶液凹液面的最低处相切没有（4）若实验中用的盐酸是浓盐酸，则测得的样品中碳酸钠的含量与实际值相比会________（填“偏大”或“偏小”或“不变”）。（5）在实验过程中，对取用样品的量的多少有一定要求，为什么？______________。偏大因为样品量太多会使液体外溢或气体外逸导致测量不准；太少会导致气体量太少，产生的气压不够，造成较大误差科学探究一、什么是科学探究科学探究原指的是科学家们用以研究自然界并基于此种研究获得的证据提出种种解释的多种不同途径。这里的科学探究指的是同学们用以获取知识、领悟科学的思想观念、领悟科学家们研究自然界所用的方法而进行的各种活动。二、科学探究的一般步骤1、发现问题2、猜想与假设3、制定计划4、收集证据5、解释与结论6、交流与讨论问题探究问题1请你参与某学习小组的探究活动，并回答相关问题：[发现问题]小丽发现盛水的铁锅在与水面接触的部位最易生锈；小茜发现自己的铜制眼镜框表面出现了绿色的铜锈；小玲发现苹果切开不久，果肉上会产生一层咖啡色物质，好像生了“锈”一般。[提出问题]这三种物质“生锈¨的原因是什么?[收集证据](1)回忆已有知识：铁生锈的条件是。(2)查阅有关资料：“铜锈”主要成分是Cu2(OH)2CO3(俗称铜绿)；苹果“生锈”是果肉里的物质(酚和酶)与空气中的氧气发生了一系列的反应，生成咖啡色的物质。(3)实验探究：将四小块铜片分别按下图所示放置一个月，观察现象如下：实验装置实验现象铜片不生锈铜片不生锈铜片不生锈铜片生锈且水面附近锈蚀最严量铁与氧气和水同时接触由实验可知：铜生锈是铜与水、、等物质共同作用的结果，铜变成铜绿的化学方程式为。[得出结论]经过交流讨论，三位同学认为这些物质“生锈”除了可能与水有关外