專題16-實驗方案設計與評價概要

專題16試驗方案設計與評價目錄：第一部分學問梳理其次部分典例分析第三部分方法研習第四部分達標訓練課時數(shù)：2課時制作老師：王強第一部分學問梳理一、試驗設計

1．遵循的原則

(1)科學性，試驗原理精確，試驗流程合理。

(2)平安性，疼惜人身、疼惜環(huán)境、疼惜儀器。

(3)可行性，條件允許，效果明顯，操作簡便正確。

(4)簡約性，做到藥品經(jīng)濟、步驟少、時間短、效果好。

3．類型

①制備試驗方案的設計②性質(zhì)試驗方案的設計③試驗設計方案的評價④綜合試驗2．方法

(1)明確試驗目的、試驗原理；(2)選擇反應物；(3)設計裝置步驟；(4)記錄試驗現(xiàn)象、試驗數(shù)據(jù)；

(5)分析得出結(jié)論。

以上只是解答綜合試驗設計題的一般思索方法。在解答過程中，應依據(jù)試驗設計題的具體狀況和要求，作出正確的回答。

二、試驗評價1．評價內(nèi)容

試驗方案的評價包括試驗原理的評價、方案的評價、試驗裝置的評價、試驗操作的評價、試驗現(xiàn)象的描述與結(jié)論分析的評價等。2．評價方法

(1)化學反應原理是否正確，是否與試驗目的相符；

(2)試驗裝置是否科學、優(yōu)化、平安；

(3)操作方法是否可行，簡捷；

(4)是否符合綠色化學的理念，有利于疼惜環(huán)境等；

(5)推理過程是否嚴密。其次部分典例分析1、現(xiàn)在很多食品都接受密封包裝，但包裝袋中的空氣、水蒸氣仍會使食品氧化、受潮變質(zhì)，因此一些食品包裝袋中需放入一些脫氧劑，以使食品保質(zhì)期更長一些。甲、乙、丙同學為了探究“脫氧劑”的成分，從某食品廠的月餅包裝袋中取出“脫氧劑”一袋，打開封口，將其倒在濾紙上，細致視察，脫氧劑為灰黑色粉末，還有少量的紅色粉末。提出問題：該脫氧劑中的黑色粉末、紅色粉末各是什么？猜想：甲同學認為：灰黑色粉末可能是氧化銅、紅色粉末可能是銅。乙同學認為：灰黑色粉末可能是鐵粉，也可能還有少量的活性炭粉，紅色粉末是氧化鐵。丙同學認為：灰黑色粉末可能是氧化銅、活性炭粉，紅色粉末可能是銅。（1）、你認為

同學的猜想正確。（2）、請設計一個試驗方案來驗證你的猜想是正確的，并填寫以下試驗報告：實驗步驟預期的實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論

乙取少量該物質(zhì)，用磁鐵吸引有部分黑色物質(zhì)被吸引到磁鐵上取被磁鐵充分吸引后的物質(zhì)加入到試管理加熱，將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水物質(zhì)削減，并變成黑色，澄清石灰水變渾濁乙同學猜想正確分析：此題聯(lián)系生活實際“脫氧劑”，考察C、Fe、Cu、Fe2O3、CuO的性質(zhì)?！懊撗鮿背叵聭斈芘c氧氣反應，而銅在常溫下不易與氧氣反應，氧化銅又是黑色的且銅生銹后的物質(zhì)是堿式碳酸銅為綠色的，所以脫氧劑與銅、氧化銅無關。鐵生銹后生成物的主要成分是氧化鐵是紅色的粉末，故甲、丙的猜想不對，乙是正確的。那么針對乙的猜想進行試驗即是考察Fe、Fe2O3、活性炭的性質(zhì)?？衫肍e、Fe2O3與鹽酸、稀硫酸反應、活性炭不與鹽酸、稀硫酸反應所產(chǎn)生的不同現(xiàn)象加以說明。（對于鐵粉也可以用磁鐵吸）２．某校進行化學試驗考察時，老師給了同學們一小包黑色粉末，這種黑色粉末可能是氧化銅、木炭粉或者是這兩者的混合物，讓他們通過試驗探究來確定。某同學探究過程如下：（1）〔提出問題〕假設1：黑色粉末是木炭粉；假設2：

；假設3：

；（2）〔設計試驗方案〕：他對試驗進行了一下設想和分析：取少量黑色粉末于燒杯中，并加入過量的稀硫酸。則試驗中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象與對應結(jié)論如下表，請你完成下表。實驗中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象結(jié)論①假設1成立②

③假設3成立黑色粉末是氧化銅黑色粉末是氧化銅和木炭粉的混合物無明顯現(xiàn)象黑色粉末漸漸消逝，且溶液呈藍色假設2成立黑色粉末漸漸消逝，且有不溶物，溶液呈藍色（3）〔進行試驗〕：通過試驗及分析，確定該黑色粉末為木炭粉和氧化銅的混合物。

（4）〔拓展〕：為了進一步探究木炭粉和氧化銅的性質(zhì)，他又利用這種混合物補充作了如下試驗：將此黑色粉末隔絕空氣加熱（若木炭粉完全反應），待冷卻到室溫后，取剩余固體于燒杯中，再加入過量稀硫酸，反應完全后，靜置。請你回答:

①燒杯中

(填“有”或“沒有”)不溶物.

②若靜置后溶液呈無色,則該溶液中的溶質(zhì)是

(寫化學式).

③若靜置后溶液呈藍色,該反應的化學方程式為

。分析：此題照舊是一道有關C、CuO的性質(zhì)探究題。木炭粉和氧化銅均為黑色粉末，所以假設時，可以是它們中的隨意一種，也可以是它們的混合物。對木炭粉和氧化銅的區(qū)分上只能利用其化學性質(zhì)的差異來進行，最常用的就是用酸來區(qū)分，木炭粉不溶于酸（即不與酸反應），氧化銅溶于酸且所得溶液為藍色，所以填寫試驗現(xiàn)象時要留意語言的精確性。拓展考察碳的還原性，木炭還原氧化銅生成的固體是銅。剩余的固體成分有兩種可能（因為木炭粉無剩余），一是只有銅生成，二是在生成銅的同時氧化銅剩下了。那么假如是第一種狀況加酸沒有反應發(fā)生，溶液呈無色仍為硫酸溶液；假如是其次種狀況剩余的氧化銅會與硫酸反應得到硫酸銅的藍色溶液，方程式也很自然的就寫出來了。沒有H2SO4CuO+H2SO4=CuSO4+H2O３．化學反應往往伴隨著一些現(xiàn)象發(fā)生，如發(fā)光、放熱、變色、產(chǎn)生沉淀、產(chǎn)生氣體等。但CO2與NaOH溶液的反應沒有明顯的現(xiàn)象。為了通過一些現(xiàn)象說明CO2與NaOH發(fā)生了反應，某班同學分兩組作了如下探究試驗：(1)第一組同學把一只收集有CO2的試管倒立在裝有飽和NaOH溶液的燒杯中，如圖1所示看到試管內(nèi)液面上升。這種現(xiàn)象是因為試管內(nèi)外產(chǎn)生

。(2)其次組同學也得到了啟發(fā)，也設計了如圖2、3、4、5、6所示的試驗裝置進行探究：他們各自會看到什么現(xiàn)象？壓力差圖2圖3。圖4圖5。圖6。你認為以上能達到試驗要求的是

。（3）同學們經(jīng)過分析探討，認為第一組的試驗中產(chǎn)生液面上升現(xiàn)象的緣由可能有兩種。一種是因為CO2與溶液中的NaOH反應，消耗了CO2，你認為另一種緣由是

。

（4）為了進一步證明CO2與NaOH溶液已經(jīng)發(fā)生了反應，甲同學設計了如右圖方案：你認為可以說明問題嗎？你會看到什么現(xiàn)象

。乙同學沒有滴加稀鹽酸，他加了另一種物質(zhì)看到的現(xiàn)象是

，乙同學加的物質(zhì)

或

。他們看到的現(xiàn)象雖然不同，但都可以證明CO2與NaOH溶液已經(jīng)發(fā)生了反應。燒杯中的水倒吸入錐形瓶里園底燒瓶里形成噴泉U形管內(nèi)的水面左高右低塑料瓶變癟氣球變得膨脹CO2與溶液中的水反應滴稀鹽酸后有氣泡產(chǎn)生有白色沉淀產(chǎn)生Ca(OH)2溶液BaCl2溶液圖2、3、4、5、6分析：此題看似很長但考察的學問點并不困難，考察CO2與NaOH溶液反應后生成的是Na2CO3溶液，因反應中消耗了CO2氣體，反應前后容器內(nèi)外形成了壓力差。所以利用這一原理考查學生學問的拓展和遷移，思維的開放，綜合運用學問的實力要求較高。第三問要求學生思維必需嚴謹，因為NaOH溶液由兩部分組成NaOH和水，CO2本身既溶于水又可以和水反應，所以一種狀況是CO2氣體與水反應，另一種狀況是CO2氣體與NaOH反應。第四問考查學生對CO32-離子的檢驗方法，常用稀鹽酸有氣泡產(chǎn)生，也可以用堿Ca(OH)2、Ba(OH)2或鹽CaCl2、BaCl2等物質(zhì)產(chǎn)生CaCO3、BaCO3的白色沉淀。第三部分方法研習1．為驗證Fe、Cu、Ag三種從屬的活潑性是依次減弱的，某化學愛好小組設計了下圖所示的四個試驗。其中不必進行的是（）Fe稀鹽酸稀鹽酸稀鹽酸AgNO3溶液CuAgCuBCDC2．（2008遵義）堿式碳酸銅[化學式Cu2(OH)2CO3，相對分子質(zhì)量為222]加熱完全分解后生成的黑色固體是什么？甲、乙、丙、丁四位同學對此進行探究。請你與他們一起，踏上探究之路。（1）他們稱取了2.5g堿式碳酸銅在試管中加熱使之完全分解，冷卻至室溫后，稱量黑色固體產(chǎn)物質(zhì)量為1.8g。結(jié)合堿式碳酸銅的化學式，他們對黑色固體產(chǎn)物做出以下猜想：a、可能是氧化銅；b、可能是炭粉；c、可能是氧化銅和炭粉的混合物。他們做出以上猜想的依據(jù)是。（2）甲同學從資料中得知：碳、氫氣、一氧化碳在加熱或高溫條件下都能奪取一些金屬氧化物中的氧，使其變?yōu)榻饘賳钨|(zhì)。他認為猜想C可以解除，理由是。（3）乙同學通過對得到的試驗數(shù)據(jù)進行計算分析。排出了猜想b，他的理由是。（4）黑色固體原委是什么？

反應前后元素種類不變灰粉與CuO在加熱或高溫條件下能發(fā)生反應Cu2(OH)2CO3中碳元素質(zhì)量小于黑色固體的質(zhì)量，即2.5g××100%=0.14<1.8g12222丙同學設計的試驗方案：向盛有少量該黑色固體的試管中加入足量的稀硫酸，充分振蕩后，靜置視察。黑色固體消逝，溶液變藍。丁同學設計的試驗方案（如右圖所示）：在盛有少量該黑色固體的玻璃管中，通入一氧化碳后加熱。黑色固體漸漸變成光亮的紅色，澄清石灰水變渾濁。他們依據(jù)試驗現(xiàn)象都得出結(jié)論：黑色固體是氧化銅。丙、丁兩同學的試驗方案，（填丙同學或丁同學）較好，談談你的看法：。（簡答一條）（5）科學探究的方法和途徑有多種，只要擅長思索，就會有驚喜的發(fā)覺。依據(jù)試驗數(shù)據(jù)進行計算分析，也可以得出結(jié)論：黑色固體是氧化銅。理由是。丙同學丁同學須要加熱(操作困難,易污染空氣)2.5gCu2(OH)2CO3可生成CuO的質(zhì)量為2.5g××100%=1.8g與生成黑色固體質(zhì)量相等,則黑色固體為CuO1602223．某探究小組的同學將鐵粉和氧化銅粉末混合勻整后，放入試管中，隔絕空氣，高溫3－4分鐘，冷卻后，試管內(nèi)有紅色物質(zhì)。提出問題：試管內(nèi)的紅色物質(zhì)可能是什么？進行猜想：你認為可能是、。（任寫兩種猜想）試驗方案：依據(jù)下表要求，任選一種猜想，設計一個試驗方案來作驗證。

查閱資料：鐵粉和氧化銅在高溫下可以發(fā)生置換反應。得出結(jié)論：鐵粉和氧化銅反應的化學方程式是。實驗步驟及操作方法預期的實驗現(xiàn)象結(jié)論取少量紅色物質(zhì)放入試管中，

。CuFe2O3滴加稀鹽酸紅色固體部分溶解，且得到黃色溶液。

生成物中有氧化鐵和銅2Fe+3CuO==3Cu+Fe2O3高溫第四部分達標訓練１．下列有關物質(zhì)的檢驗或區(qū)分方法中不正確的是（）A、向某物質(zhì)中加入稀鹽酸，有無色氣體放出，則證明該物質(zhì)是碳酸鹽B、鑒別氧氣和空氣兩瓶氣體時，將燃著的木條分別插入瓶中，燃燒更旺的為氧氣C、區(qū)分鐵粉和石墨粉時，分別加入稀鹽酸，若有氣體放出，則證明為鐵粉D、某化肥與堿共熱，若產(chǎn)生使潮濕紅色石蕊試紙變藍的氣體，證明為銨態(tài)氮肥3.有四瓶失去標簽的溶液，它們分別是：氯化鐵、稀硫酸、稀鹽酸、無色酚酞試液，若只用一種試劑將它們分開，這種試劑是（）A、Na2CO3溶液B、Ba(OH)2溶液C、KOH溶液D、BaCl2溶液２．下列除雜方案中，括號內(nèi)為除去雜質(zhì)所需的藥品，其中正確的是（）A、NaCl溶液中混有Na2CO3[Ca(OH)2]B、KNO3溶液中混有AgNO3（KCl）C、CO2中混有HCl汽體（NaoH溶液）D、Fe粉中混有Zn粉（稀鹽酸）ABB4．某初級中學學生為了探究試驗室的一種黑色粉末和一瓶標簽破損的無色溶液（如右圖）可能是什么物質(zhì)，大膽猜想并設計實驗進行驗證。[發(fā)覺問題]當把黑色粉末與無色溶液混合時,即產(chǎn)生氣泡。[查閱資料]初中化學試驗室常見的黑色粉末有CuO、MnO2、Fe3O4、鐵粉、炭粉等。[提出假設]黑色粉末是，無色溶液是。（只寫一種假設）[設計試驗]①向盛有少許黑色粉末的試管中加入適量試劑瓶中的無色溶液；②用收集一試管氣體；③檢驗氣體（寫出操作方法）。[試驗現(xiàn)象]。[試驗結(jié)論]此氣體是，原假設。MnO2H2O2溶液集氣瓶用帶火星的木條伸入瓶口用帶火星的木條復燃O2成立5.（2010北京）依據(jù)下列試驗裝置圖回答(裝置用代號表示)：(1)寫出編號為①的儀器名稱____。(2)試驗室制氧氣時，應選用的發(fā)生裝置是____；試驗室制氫氣時，應選用的發(fā)生裝置是____；試驗室制二氧化碳時，應選用的發(fā)生裝置是____；檢驗二氧化碳氣體可選用D裝置，其裝置中盛放的試劑一般是。試管ABB澄清石灰水(3)用鋅粒和濃鹽酸反應制氫氣，將制出的氣體通入硝酸銀溶液中，有白色沉淀生成，說明氫氣中含有(寫化學式)，若要制出純凈、干燥的氫氣，除發(fā)生裝置外還應選用的一種裝置是，該裝置中藥品的作用是。

(4)試驗室制取氧氣有以下主要操作步驟：①加熱②把藥品裝入試管后固定在鐵架臺上③檢查裝置的氣密性④熄滅酒精燈⑤用排水法收集氣體⑥從水槽中取出導管。正確的操作依次是(寫序號)。

HClC除去氯化氫和水蒸氣(或鹽酸酸霧)③②①⑤⑥④6．(2006遵義)請結(jié)合圖4的試驗裝置回答下列問題：(1)寫出A裝置中標有字母a、b的儀器名稱：ab。(2)試驗室制取CO2一般分為五個步驟：①向廣口瓶中放入大理石；②向長頸漏斗中注入稀鹽酸；③檢查裝置的氣密性；④收集氣體；⑤連接儀器。正確的操作依次是(填序號)。(3)試驗室制取CO2可選用的發(fā)生裝置是(填裝置編號，下同)，收集裝置是。(4)試驗室制取和收集O2可選用裝置。用化學方程式表示反應原理。鐵架臺漏斗⑤③①②④DFBH(BF/DH/DF)2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑△7．(2013遵義)依據(jù)下列裝置，結(jié)合所學化學學問，回答下列問題（1）寫出圖1中標號為①的儀器名稱.（2）試驗室用高錳酸鉀制取氧氣的發(fā)生裝置選用，化學方程式為收集O2的裝置最好選用（填字母編號），用該裝置驗滿O2的方法是。（