实验方案的设计与评价

实验方案的设计与评价★题型解读化学实验设计与评价，能根据提供的药品、仪器依据实验原理、实验目的设计一些简单的实验方案，明确科学探究的要素；会对实验方案进行评价。

实验设计与评价是中考的热点题型。

侧重于考查同学们是否理解基本的实验原理，是否掌握基本的实验操作技能。

（一）实验方案的设计（1）一个比较完整的化学实验设计方案，一般包括以下几个内容：①实验目的②实验原理；③实验用品（包括仪器和药品等）及规格④实验装置、实验步骤；操作方法及注意事项⑤实验现象及结论。

（2）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：1根据实验目的，确定实验原理（或假设）；②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）；③写出实验操作步骤及注意事项；④记录实验现象，分析实验结果，得出正确结论。

（3）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。

（二）实验方案的评价（1）对于给出的实验方案设计，要求评价方案的合理性，推断实验中的现象和分析．归纳出结论（或规律）的题，可结合有关的化学知识和实验技能，从实验的原理、实验仪器和药品、实验操作和注意事项等方面考虑方案的合理性，描述实验现象，得出实验的结论。

（2）对实验方案的评价要全方位综合评价。

如看方案是否科学合理、具有严密性，操作是否安全简单易行；是否节约试剂、成本，保证产品质量；是否有利于保护环境等。

此外解题时要仔细审题，针对题意，运用评价的各个标准逐步逐项进行全面的分析评价。

★★中考典例精析1．以物质的制取、性质实验为背景的实验设计（(2010·宁夏）据中广网2010年5月3日报道：中卫市孟家湾路段一辆汽车满载的浓硫酸发生严重泄漏。

浓硫酸沿公路流淌，并向路基两边蔓延。

消防官兵立即启动应急预案，用沙土封堵，控制浓硫酸进一步蔓延，同时设法封堵泄漏点，并对路面上的浓硫酸进行稀释和清除。

看到这则新闻，学校的化学活动小组开展了一次关于浓硫酸腐蚀性及事故处理的研讨活动。

请你也参与其中积极探究，并将活动记录补充完整。

（一）浓硫酸的腐蚀性实验探究【实验用品】浓硫酸、小木条、玻璃片实验步骤实验现象结论浓硫酸有强烈的腐蚀性，使用时应十分小心（二）对浓硫酸泄漏事故处理的讨论（1）小明同学认为，如果仅用水稀释，并不能消除事故所造成的污染。

因为从溶液的角度看，在稀释过程中溶质的没变，仅仅是变小了。

小敏同学受到启发，制订了如下方案：采取措施依据原理效果评价反应类型向硫酸所流经范围抛撒大量氢氧化钠小颗粒硫酸与氢氧化钠反应将硫酸转化为无害物质，可消除污染【思维拓展】写出小敏所依据原理的化学方程式。

小聪同学认为，小敏同学的方案虽然有效，但有一个缺陷：如果用量把握不准又可能引发新的污染，因为。

（2）请你参照小敏的设计方案，结合小聪的看法，也设计一个方案。

采取措施依据原理效果评价将硫酸转化为无害物质，可消除污染【解析】本题是以硫酸的性质知识为背景的实验设计与评价。

（一）浓硫酸的腐蚀性实验探究，能从提供的实验用品“小木条”设计实验。

考查了对浓硫酸具有强烈的腐蚀性认识。

（二）对浓硫酸泄漏事故处理的讨论，能从评价中读取信息进行实验设计。

考查了对浓硫酸的防腐认识。

【答案】（一）实验步骤实验现象结论在小木条上蘸少量浓硫酸，放在玻璃片上观察小木条变黑（或碳化）（二）（1）质量；质量分数；采取措施依据原理效果评价反应类型中和反应或复分解反应2NaOH+H2SO4=Na2SO4+2H2O；氢氧化钠也有强腐蚀性；（2）采取措施依据原理效果评价向硫酸所流经范围抛撒大量氢氧化钙粉末硫酸与氢氧化钙反应（原理运用正确，符合题意即可得分）◇变式训练◇◇(2010·海南)为探究铁锈蚀的影响因素，某兴趣小组做了如下实验。

[实验方案] 将3枚洁净的铁钉同时置于如图所示环境下的斌舒中，观察铁钉锈蚀情况。

[实验现象]3天后，I、Ⅲ中铁钉不生锈，Ⅱ中铁钉明显生锈。

[获得结论](1)对照实验l、Ⅱ，可知铁锈蚀的条件之一为___________________________；(2)防止铁锈蚀的一种方法是___________________________ 。

[拓展探究](3)小明发现海边的铁器很容易生锈，从而猜测氯化钠能加快铁的锈蚀。

请设计实验方案验证小明的猜想__________________________________________________________________________。

【解析】本题(1) (2)考查了铁锈蚀的条件及对生活中防止铁锈蚀的方法的了解。

(3)考查能根据所要探究的具体问题设计化学实验方案的能力，懂得利用对比实验设计实验方案。

【答案】（1）在潮湿的空气中、与酸性溶液接触、与碛性溶液接触、与食盐水接触（合理均给分）（2）涂油、喷漆、搪瓷等（3）在A、B、C、D四支试中分别放入干燥的细铁丝、浸过食盐水的细铁丝、浸过清水的细铁丝、完全浸没在食盐水中的细铁丝，两天后观察，发现浸过食盐水的细铁丝锈蚀最严重。

◇变式训练◇◇（2010·芜湖）某化学兴趣小组的同学将一枚洁净的铁钉放入食盐水中(如图，装置气密性良好)，一段时间后，进行观察。

请你一起参与分析，并完成后续实验设计。

[观察现象]①装置中右侧导管中的液面升高。

②铁钉生锈，试管底部有黑色固体物质。

[提出问题]导管中液体为何升高？黑色固体物质又是什么？[理论分析]小组同学根据已学过的知识分析得知，液面上升的原因是。

[猜想与假设]小组中的小明同学猜测该黑色固体可能含有：①Fe、②Fe2O3、③FeCl3、④C四种物质。

[分析与验证]小组同学根据小明的四种猜测做了以下分析：⑴小红同学认为不可能含有氯化铁，该结论得到小组同学的认可，理由是。

⑵小强同学认为一定含有碳，该结论也得到小组同学的认可，理由是。

⑶小组同学不能确定是否含有铁，请人帮他们设计方案进行确认：实验步骤实验现象实验结论你选用的试剂是：[知识链接]相信你一定在家中做过铁钉分别在水以及食盐水中生锈的实验，你的结论之一是铁钉在 (填“水”或“食盐水”)中生锈快。

【答案】 [理论分析]铁钉生锈消耗了试管内的氧气，使试管内压强低于大气压。

(合理即可)[分析与验证]⑴氯化铁溶于水；⑵铁钉是铁合金，含有碳；⑶实验步骤实验现象实验结论有气泡产生（无气泡产生）含有（或不含有）稀盐酸（或稀硫酸）(合理即可) ⑷[知识链接]食盐水（2010·咸宁）某兴趣小组同学将CO2分别通入澄清石灰水和氢氧化钠溶液中，观察到前者变浑浊，后者无明显现象。

（1）写出上述澄清石灰水变浑浊的化学方程式。

（2）为探究CO2和NaOH是否发生了化学反应，王强设计了如图所示的A、B实验，验证CO2与NaOH溶液发生了化学反应。

实验现象为：A中试管内液面上升;B中气球胀大。

①王强认为上述实验是可行的，其共同原理是。

②李莉提出质疑，她认为上述实验不严谨，其理由是。

要得到科学严谨的结论，仍利用该装置，补做的对比实验是。

③杨红通过检验生成物：向B实验后的溶液中加入，观察到现象，从而也证明CO2与NaOH发生了反应。

④你认为两实验中存在安全隐患的是（填代号），理由是。

【解析】本题以二氧化碳的性质知识为背景，考查学生能从实验现象中获取信息进行实验的评价，并进行实验设计。

（1）CO2+C a(O H)2=CaCO3↓+H2O （2）①氢氧化钠溶液与CO2发生反应，使容器内气压降低，所以试管内液面上升。

②CO2能溶于水，也能使容器内气压降低，同样也可能出现液面上升现象，实验设计将氢氧化钠溶液换成等体积的水作对比实验进行评价认识③CO2与氢氧化钠发生了反应生成碳酸钠，碳酸钠能与稀盐酸反应产生CO2，有气泡产生(或加氯化钙溶液，有沉淀生成也可检验) ④氢氧化钠有腐蚀性，易伤到手。

所以答案为A【答案】（1）CO2+C a(O H)2=CaCO3↓+H2O （2）①氢氧化钠溶液与CO2发生反应，使容器内气压降低②CO2能溶于水，也能使容器内气压降低将氢氧化钠溶液换成等体积的水③稀盐酸有气泡产生(或加氯化钙溶液有沉淀生成) ④A 氢氧化钠有腐蚀性，易伤到手◇变式训练◇◇1。

（2010·长沙）将CO2通入NaOH溶液中无明显现象。

某学习小组的同学为了观察到CO2与NaOH溶液反应的明显外观现象，并同时利用这一反应来验证质量守恒定律，设计了下列实验。

请根据实验过程及内容，思考并回答相关问题。

（1）实验装置如图甲所示。

将整套装置（包括CO2及NaOH溶液）放在天平上称量，测得质量为78.2g。

（2）用力推压注射器活塞向密闭的软塑料瓶中注入10mLNaOH溶液（装置如图乙所示），振荡后观察到的现象有__________________________________。

（3）静置片刻后，将整套装置再次放在天平上称量，测得其质量仍为78.2g，你对这一结果的解析是______________________________________________。

（4）通过上述探究实验，你得到的启示是：①若采用有气体参加或生成的反应来验证质量守恒定律，应让化学反应在____________中进行。

②为进一步证明CO2与NaOH溶液确已发生了化学反应，你还能想到的方法是__________________________________。

【答案】（2）塑料瓶被压瘪，注射器中剩余溶液“自动”进入塑料瓶中（3）反应容器密闭，生成物全部留在瓶内，也没有空气进入，因而反应后质量相等（即质量守恒）（4）①密闭容器；②向反应后溶液中加入稀盐酸，有气泡产生◇变式训练◇◇2。

（2010·上海）在研究酸和碱的化学性质时，某小组同学想证明：稀H2SO4与NaOH溶液混合后，虽然仍无色溶液，但确实发生了化学反应。

请与他们一起完成实验方案的设计、实施和评价。

①方案一：测定稀H2SO4与NaOH溶液混合前后的pH(20℃)。

测定某NaOH溶液的pH，pH ______7(选填“大于”、“等于”或“小于”)。

将一定量的稀H2SO4加入该NaOH溶液中，混合均匀后测定其pH ，pH 小于7。

结论：稀H2SO4与NaOH溶液发生了化学反应，并且_______过量。

②方案二：观察______________________________。

(根据图示实验步骤，概括方案要点)结论：稀H2SO4与NaOH溶液发生了化学反应，反应的化学方程式为_________________。

③上述两个方案在设计思想上的相同点是______________________________________。

④为了进一步获取稀H2SO4与NaOH溶液确实发生了化学反应的证据，依据中和反应是___________(选填“放热”、“吸热”或“无热量变化”)的反应，采用同温下的稀H2SO4与NaOH 溶液进行实验，整个实验中至少需要测定溶液温度_______次。