初中化学实验方案设计与评价

初中化学实验方案设计与评价

一、实验设计

1．特点及类型

实验设计题考查的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实验方案的设计。

2．设计要求

实验设计要科学，安全可靠，操作简便，药品经济，现象明显。

3．一般流程

(1)根据某一主题，“发现问题”“提出猜想”“确定假设”；

(2)根据假设设计实验方案；

(3)通过实验收集证据或实验现象；

(4)做出假设是否成立的结论；

(5)对结论进行反思与评价。

4．解题策略

(1)分析题给条件，明确实验目的；

(2)根据反应原理，选择恰当的仪器和药品；

(3)对仪器装置进行科学的连接；

(4)制定操作步骤；

(5)结合物质性质，根据实验现象，得出正确的结论。

温馨提示在进行实验方案设计时要特别注意水的处理。

(1)水作为杂质要除去：要先除去其他杂质，后干燥。

(2)水作为产物的检验：先检验水，再检验其他产物。

(3)水的定量测量：前后都要排除外来水的干扰。

二、实验评价

1．评价内容

实验方案的评价包括实验原理的评价、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。

2．评价方法

(1)化学反应原理是否正确，是否与实验目的相符；

(2)实验装置是否科学、优化、安全；

(3)操作方法是否可行，简捷；

(4)绿色化学的理念是否符合，对环境是否会造成污染；

(5)推理过程是否严密。

考点一：探究物质成分的实验设计

【例1】水田或池塘里常常冒出一些气泡，几位同学决心弄清这种气泡的成分。请你与他们一起完成如下探究：

【收集气体】他们设计了如上图所示的取气方法：将空的塑料瓶装满水，倒放在池塘中，瓶口对准水底冒出的气泡进行收集，由于瓶口太小不便于收集，在不换瓶的情况下，你的改进方法是____________________________________________________________________。

【查阅资料】收集的气体可能是CH4、CO2、CO中的一种或几种，其中CH4、CO是难溶于

水的可燃性气体。

【实验探究】如图1，将塑料瓶A 中收集到的气体依次通入B 、C 中，在D 处点燃。

图1

图2：注水装置

(1)要将A 中的气体通入后面的装置中，应选图2中的________(填序号)。

(2)若B 中石灰水变浑浊，则说明A 中含有________气体。

(3)装置C 作用是________________________________________________________。

(4)若D 处倒扣的是干冷的大烧杯，杯壁有水雾出现，有同学认为此现象不能证明收集到的气体中一定含有CH 4，理由是____________________，要排除这种干扰可采取的措施是______________________________________________________。

(5)采取(4)中的排除干扰措施后，在D 处倒扣涂有澄清石灰水的烧杯，出现浑浊，再在D 处倒扣干冷的烧杯，若杯壁有水雾，则证明A 中肯定含有________，若杯壁无水雾，则证明A 中肯定含有________。

(6)经进一步探究得知，收集的气体是CH 4、CO 2、CO 的混合物，这几位同学拟用下图装置，粗略测定取样气体中CO 2的含量。装置E 中发生的反应方程式是_________________；若取样气体为100 mL ，装置G 读数为65.0 mL ，则取样气体中CO 2体积含量约为________%。

解析：在不换瓶的情况下，瓶口太小不便于收集气体，需要扩大瓶口的面积，所以可在瓶口插一个倒扣的漏斗，增大收集气体的速率等；(1)注水时不能让A 中气体逸出，应选②，由分液漏斗加水，气体通过导气管溢出；(2)在初中阶段只有CO 2能使石灰水变浑浊；(3)氢氧化钠可用来吸收气体中的CO 2；(4)气体通过溶液时会带走部分水分，为了实验的严谨，应加入干燥装置，除去水对实验的影响；(5)D 处石灰水变浑浊和杯壁有水雾，说明A 中肯定含有CH 4，若D 处石灰水变浑浊，杯壁无水雾，说明A 中肯定含有CO ；(6)CO 2和NaOH 反应

生成碳酸钠和水；CO 2的体积为100 mL －65.0 mL ＝35.0 mL ，气体中CO 2的体积含量＝35.0 mL 100 mL

×100%＝35%。

参考答案：

在瓶口插一个倒扣的漏斗(或其他合理的答案)

(1)② (2)CO 2

(3)除去气体中没反应的二氧化碳

(4)水雾有可能是从B、C溶液中带出的在C装置后加一个(浓硫酸)干燥装置

(5)甲烷(CH4) 一氧化碳(CO)

(6)CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O 35

方法归纳解答此类题目的关键是明确各装置的作用和特征物质的相关反应；通过对实验数据进行分析，得出结论。

考点二：仪器组合装置的实验设计

【例2】如下图所示，老师在演示用过氧化氢和二氧化锰制取氧气的实验中，收集完氧气后，反应还在继续进行。小明同学认为，这个装置的缺点是不能控制反应随时发生、随时停止，造成了药品的浪费。

为了解决小明提出的问题，请你对原实验装置加以改进，或设计新的简易实验装置，以便有效地控制过氧化氢的分解反应。

友情提示：你可从下列用品中选取，也可自行选用其他仪器。

请你至少写出两种方案：

方案一：_________________________________________________________________；

方案二：_________________________________________________________________。

解析：要想控制过氧化氢分解反应，就要控制过氧化氢与二氧化锰的接触，方法有很多，如将长颈漏斗改用注射器或分液漏斗，逐滴加入过氧化氢，或将二氧化锰装入布袋中，通过抽动连在小袋子上的铁丝来控制二氧化锰与过氧化氢的接触，方法合理即可。

参考答案：

(1)将长颈漏斗改用分液漏斗

(2)将长颈漏斗改用注射器

(3)将长颈漏斗改用胶头滴管

(4)选用盛装二氧化锰的小布袋，将连在小袋子上的铁丝穿过橡皮塞并上下抽动

(5)仿启普发生器原理的简易实验装置(答案合理即可)

方法归纳解答此类试题时，一般应考虑以下几点：(1)根据实验目的选择合适的药品；

(2)根据药品的性质设计合理的装置、选择所需的仪器；(3)检验评价实验设计的装置是否操作简便、安全可控等。

考点三：对不同实验方案的评价

【例3】下列实验设计能达到实验目的的是( )。