初中化学中考总复习：实验方案的设计和评价(基础) 知识讲解含答案

中考总复习：实验方案的设计和评价（基础）

【考纲要求】

1.了解实验设计的基本要求，了解实验设计的几种类型，学会实验设计的方法和技巧。

2.了解实验设计评价的原则。

3.掌握对比实验设计和条件控制实验设计；了解实验设计的改进和创新，

【知识网络】

多种仪器连接方式的设计

气体制备方案的设计

实验设计金属活动性顺序探究的设计

混合物分离方法的设计

物质性质探究实验的设计

明确目的原理

选择仪器药品

思路方法设计装置步骤

记录现象数据

分析得出结论

评价理论上是否可行

评价操作是否简便

实验评价评价是否安全可靠

评价原料是否经济

评价是否给环境造成污染

【考点梳理】

考点一、实验设计

1.实验设计基本要求：

（1）科学性：实验原理、实验方法和操作过程必须科学、严谨、合理。

（2）安全性：实验操作要尽量防止带有危险性的操作，尽量避免与有毒物质接触。若无法避免有毒物质，则应采取安全措施，以防造成环境污染和人体伤害。

（3）可行性：设计的实验方案要真正切实可行，所选药品、仪器、装置经济可靠。

（4）简约性：实验设计应简单易行。装置简单，实验操作简便，实验现象明显。

2.实验方案设计的几种思路：

（1）对比实验设计：对比实验是实验设计的一种基本思路，有利于实验现象观察对比，有利于推理论证结论。如某学生欲探究碳酸具有酸性而二氧化碳不具有酸性，按下图进行实验。

（2）控制变量实验设计：一个问题常常受多方面的因素制约，为了研究每一个因素对问题的影响程度，常常采取控制变量法逐个检验，每一个现象只说明一个问题，换一个条件再检验。综合各个因素对问题的影响作出综合性的判断。如课本上燃烧条件实验设计和铁的生锈条件设计都是控制变量实验设计。（3）综合实验设计：设计一个实验探究多方面的问题，如设计一个组合实验探究某一混合气体的成分、某一气体的性质和组成等。

3.实验设计题的类型：

（1）单项实验设计题：设计实验求证某一单项问题，或求证某一规律。设计的特点是围绕某一问题设计一个指向很单一的实验，而且实验通常一步到位。如证明中和反应是放热反应（如下图所示）。

（2）综合实验设计题：设计实验求证多个问题，其特点是多步操作、装置复杂、现象多样。常见的有对某气体从制取到组成、成分含量、性质、尾气处理等多项目标进行实验检验和求证。如下图所示的装置，将其组合起来制取气体，验证其性质等。

（3）定量实验设计：通过实验，获取有关数据，然后分析数据推理出结论。定量实验设计要精密一些，要尽可能地回避一些误差的引入。常见的定量实验有：分子组成测定、混合物成分含量的测定、物质溶解度的测定、气体体积的测定等。

（4）开放型实验设计：试题从提出问题、实验的方向、仪器的选择、装置的设计、现象的观察记录到结论的推理完全自主完成。解答此类试题，过程要合理完整，方法简便，现象叙述要准确，推理要符合逻辑。

【要点诠释】

1.解答实验设计题的方法技巧：

（1）解答实验设计题首先应具备良好的实验操作基本知识，懂得操作的一般步骤和原理，熟悉相关物质的性质、制备原理和变化规律。同时要读懂题，明确实验目的，充分利用题中所给信息（如装置、药品、题干中描述的目的等），分析题意设计相关的猜想（假设），提出问题，设计实验的程序，再分析现象得出相关的结论和启示。

（2）解答实验题还应具备整体、全局意识，即审题时要先统观全局，逐字逐句把整个题审读一遍再细致地读懂每一步要求，这样才能在答题时少丢分或不丢分。

（3）实验方案设计题的解答思路与方法

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。

2.信息综合实验设计题：

（1）信息实验设计综合题是中考中难度较大的试题，又是中考的热点题。此类题有如下特点：

①材料陌生，试题以信息的方式给出大家没有学习过的物质，介绍此种物质的部分性质；

②反应复杂，此类物质反应常常不符合四个基本反应类型，可能是很复杂的氧化还原反应；

③装置复杂，实验设计多种仪器组合，实验多步完成；

④试题较长，用实验探究组成性质定性定量结合。

（2）解题思路：

①逐字逐句审读完整个试题，了解实验的目的，每一步的要求；

②迅速理解题给知识条件、规律、方法以及与原来学习过的知识之间的相关性或相似性；

③运用临场学习的知识、方法、技能解答试题中提出的问题；

④分析实验装置，理解实验步骤是关键，要认识实验设计中每个装置作用，每步实验的意图，要能描述每步实验的现象，并能理解产生现象的原因；

⑤试题中给出的实验数据都是为推理结论服务的，要分析数据规律，应用数据准确计算作出结论。考点二、实验方案评价

1.实验方案评价：以批判的思维方法对所设计的实验方案、实验方法、装置设计从某角度否定，排除不合理或可行但不是最优的方法，选择、创新更好的方法。

2.实验评价的原则：

（1）理论正确，设计方案一定要符合化学变化规律和实验原理；（2）操作可行；（3）经济合理；（4）推理严密；（5）保护环境。

3.评价实验方案的方法：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。进行评价时一般从以下几个方面入手：

（1）方案在理论上是否科学合理，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、降低成本和提高产品质量。

（4）从环境角度考虑，是否会给环境造成污染。

【要点诠释】

1.实验方案的评价是一个深刻、复杂的思维活动，要根据严密性、安全性、节约性、环保性四个方面，通过分析和结合，比较和论证，才能评选出最佳方案。

2.装置设计题：主要评价装置设计原理是否科学，实验操作步骤是否合适，仪器排列顺序是否合理。

3.实验方案评价题：关键看实验途径是否合理。

【典型例题】

类型一、考查实验方案的设计和评价

1.（玉溪）你认为下列的实验方案中可行的是（）

A．把Mg、Zn、Cu、Ag分别插入同体积、同质量分数的稀盐酸中，比较四种金属的活泼性

B．加热水的方法测定水的组成

C．按溶解、过滤、蒸发的操作顺序分离Na2CO3和BaCO3

D．按方案：NaOH NaCl NaNO3，制取NaNO3

【思路点拨】

A、根据金属与酸反应的现象判断；

B、根据水分解的条件判断；

C、根据物质的溶解性判断；

D、根据复分解反应发生的条件判断。

【答案】C

【解析】

A、把Mg、Zn、Cu、Ag分别插入同体积、同质量分数的稀盐酸中，Cu和Ag都不反应，不能比较金属活动性，故此选项错误；

B、加热水的方法只能得到水蒸气，不能测定水的组成，故此选项错误；

C、碳酸钠溶于水，碳酸钡不溶于水，按溶解、过滤、蒸发的操作顺序可以分离Na2CO3和BaCO3，故此选项正确；

D、根据复分解反应发生的条件，氯化钠和硝酸钾不发生反应，不能制备硝酸钠，故此选项错误。故选C。【总结升华】本题主要考查化学实验方案的设计与评价方法。了解物质的鉴别、除杂、制备的方法和技巧；根据能否达到实验目的来判断实验方案的可行性。

2.（宜昌）下列实验能够达到对应的实验目的是（）

选项 A B C D

实验

设计

实验目的验证二氧化碳与水反

应生成碳酸

确定石蜡成分中含

有碳元素

探究可燃物燃烧需要氧气

和温度达到着火点

证明铁生锈是水和氧

气共同作用的结果

A．A B．B C．C D．D

【思路点拨】

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。【答案】B

【解析】

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。

【总结升华】了解一些验证实验设计成功的关键因素，以及控制变量法的正确应用是解题的关键。

3.（四川）下列有关实验操作正确的是（）

A．称量氢氧化钠固体时，将氢氧化钠固体直接放在纸上进行称量

B．蒸发食盐水后，将蒸发皿立即直接放于实验桌上

C．用10mL量筒量取7.5mL的蒸馏水

D．稀释浓硫酸时将蒸馏水沿烧杯壁慢慢注入浓硫酸中，并用玻璃棒不断搅拌

【思路点拨】

A、氢氧化钠能潮解、有腐蚀性，不能放在纸上称量；

B、蒸发皿要冷却后再从铁架台上取下；

C、根据要量取的液体条件选择适合的量筒；

D、浓硫酸溶于水时放出大量的热，浓硫酸的密度比水大。

【答案】C

【解析】

A、称量氢氧化钠固体时，将氢氧化钠固体放在玻璃器皿中进行称量，不能放在纸上，因为氢氧化钠会潮解且有腐蚀性，此项错误；

B、蒸发食盐水后，将蒸发皿立即直接放于实验桌上会烫坏实验桌，此项错误；

C、用10mL量筒量取7.5mL的蒸馏水，此项正确；

D、稀释浓硫酸时要将浓硫酸沿烧杯壁慢慢注入蒸馏水中，并用玻璃棒不断搅拌，此项错误。故选C。【总结升华】要熟悉实验室里的各种药品的性质和实验操作，严格按规范的操作过程进行实验，防止因错误操作而引起事故。

4.（宁夏）下列实验方案中，设计不合理的是（）

A．用二氧化锰区别水和过氧化氢溶液 B．用过滤的方法将浑浊的水变为澄清的水

C．用燃烧木炭的方法制备纯净的二氧化碳气体D．用熟石灰鉴别氯化铵和氯化钾

【思路点拨】

A、根据过氧化氢在二氧化锰作催化剂的条件下分解生成氧气，而水无变化；

B、根据过滤的原理和适用范围判断；

C、根据木炭在氧气的量不同时，燃烧产物也不同，且生成的气体不易收集等因素判断；

D、根据碱与铵盐反应生成氨气的性质判断。

【答案】C

【解析】

A、过氧化氢溶液中加入催化剂二氧化锰会迅速放出氧气，而水不能反应放出氧气，所以此选项正确；

B、过滤是把不溶于水的固体与液体分开的操作方法，浑浊的水中含有不溶的固体，所以此选项正确；

C、木炭不充分燃烧可能生成一氧化碳，且收集二氧化碳气体不方便，所以此选项错误；

D、熟石灰与氯化铵混合加热能放出刺激性气味的氨气，与氯化钾不反应，可以鉴别，所以此选项正确。故选C。

【总结升华】化学实验方案的设计是素质教育的基本要求，是考查学生能力的主要题型，同时也是实验教学的难点。在具体实验设计时，要充分利用教材资源，对其原理透彻理解，学会信息迁移，既要会模仿，又要注重创新。

5.（江苏）为了得到较纯净的氮气，某同学采用燃烧法除去一瓶空气中的氧气，下列物质中最适宜选用的是（）

A．红磷B．硫粉C．蜡烛D．铁丝

【思路点拨】将空气中氧气除去，在除去氧气的同时要通过体积的变化体现氧气的消耗量。本实验中选择物质的依据：（1）本身能够在空气中燃烧；（2）本身的状态为非气体；（3）生成的物质为非气态。红磷具备了以上三点特征。

【答案】A

【解析】

A、红磷能在空气中燃烧，且生成五氧化二磷固体，故此选项正确；

B、硫粉能在空气中燃烧，但是生成物二氧化硫为气体，故此选项错误；

C、蜡烛在空气中能够燃烧，但生成产物为二氧化碳和水，当氧气浓度较低时生成物为一氧化碳，故此选项错误；

D、铁丝在空气中不能燃烧，故此选项错误。故选A。

【总结升华】进行物质除杂时，可以根据物质的性质，采用物理或化学的方法除去；要求所选的除杂试剂只与杂质反应，不能与原有物质反应，且反应后不能引入（生成）新的杂质。

举一反三：

【变式1】某同学想用pH试纸测定一些物质的pH，下列做法能达到实验目的的是（）

A．用湿润的pH试纸测定稀硫酸的pH

B．用干燥的pH试纸测定二氧化碳气体的pH

C．用干燥的pH试纸测定氢氧化钠固体的pH

D．用干燥的pH试纸测定氢氧化钠溶液的pH

【答案】D

【变式2】利用如图所示装置能达到相应实验目的的是（）

【答案】C

【解析】KNO3和NaCl都溶于水，不能用过滤法分离；H2还原CuO时，应除掉橡皮塞，导管接近试管底部；D装置收集CO2气体应从长导管通入CO2。只有C正确。

组别要解决的问题所用方法

A 除去暖水瓶中水垢加入纯碱溶液

B 鉴别：氯酸钾固体和氯化钾固体加热，检验是否有氧气产生

A．A B．B C．C D．D

【答案】C

【解析】

A、水垢的主要成分是不溶的碳酸钙，纯碱是碳酸钠，二者不能反应生成可溶物，所以A错误；

B、氯酸钾受热分解放出氧气，而氯化钾不能，但氯酸钾中不加催化剂需较高温度才放出少量氧气，不能用直接加热是否产生氧气的方法鉴别，所以B错误；

C、铁能被磁铁吸引，铜不能，可以用磁铁吸引的方法分离二者，所以C正确；

D、水的沸点比油低，把水倒入燃烧的油中，水与油不混溶，水会迅速沸腾，造成危险，所以D错误。