專題18實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)-2023年中考化學(xué)總復(fù)習(xí)真題探究與變式訓(xùn)練

主題五科學(xué)探究與化學(xué)實(shí)驗(yàn)專題18實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)命題方向考向?qū)嶒?yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)考向?qū)嶒?yàn)方案的設(shè)計(jì)與評價(jià)例1（2022年山東省泰安市中考）根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ┬蛱朅BCD實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄胯F生銹的條件探究蠟燭中是否含有氧元素探究不同溶劑中物質(zhì)溶解性強(qiáng)弱測定空氣中氧氣的含量【答案】C【解析】A、鐵生銹是鐵與氧氣、水共同作用的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)中左側(cè)試管中鐵釘沒有與氧氣接觸不易生銹，右側(cè)試管中鐵釘沒有與水接觸不易生銹，故無法通過對比探究出鐵生銹的條件；B、在蠟燭的上方放置干冷的燒杯若燒杯中產(chǎn)生水霧，證明燃燒產(chǎn)生水，水由H、O組成，反應(yīng)物中有氧氣參與反應(yīng)，氧氣中含有O，則證明蠟燭一定含有H，可能含有氧元素，故選項(xiàng)說法錯(cuò)誤；C、將0.5g碘分別放入10ml的水與酒精中，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)中除了溶劑的種類不同，其余的量都相同，則可以通過該實(shí)驗(yàn)探究不同溶劑中物質(zhì)溶解性強(qiáng)弱；D、根據(jù)質(zhì)量守恒可知，32份質(zhì)量的氧氣完全反應(yīng)需要128份質(zhì)量的銅，則完全消耗完玻璃管中的氧氣需要消耗大量的銅，則該裝置測定空氣中氧氣含量設(shè)計(jì)不合理；故選C。例2（2022年四川省成都市中考）下列實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到相應(yīng)目的的是（） A．觀察乳化現(xiàn)象 B．驗(yàn)證質(zhì)量守恒定律 C．比較鐵、鋁金屬活動(dòng)性 D．測定空氣中氧氣含量【答案】B【解析】A、圖中無乳化劑（如洗滌劑等），無法觀察乳化現(xiàn)象。所以A實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到相應(yīng)目的。B、碳酸鈉與稀鹽酸反應(yīng)生成氯化鈉、水和二氧化碳，在密閉環(huán)境中二氧化碳不會逸出。只要少滴稀鹽酸不使錐形瓶內(nèi)壓強(qiáng)過大即可。所以B實(shí)驗(yàn)?zāi)苓_(dá)到相應(yīng)目的。C、鐵片與鋁粉與5%稀硫酸反應(yīng)速率不同，但不能比較鐵、鋁金屬活動(dòng)性，還應(yīng)控制鐵、鋁的形狀相同。所以C實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到相應(yīng)目的。D、測定空氣中氧氣含量應(yīng)用紅磷作反應(yīng)物，用足量木炭生成二氧化碳是氣體占據(jù)了消耗的氧氣體積，壓強(qiáng)變化不明顯。測定失敗。所以D實(shí)驗(yàn)不能達(dá)到相應(yīng)目的。綜上所述：選擇B。例3（2022年浙江省寧波市中考）下列實(shí)驗(yàn)方案不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ┻x項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)方案A鑒別醬油和食醋聞氣味B檢驗(yàn)氫氧化鈉是否變質(zhì)溶于水，滴加酚酞試液C探究水的組成檢驗(yàn)水電解后產(chǎn)生的氣體D粗鹽提純?nèi)芙狻⑦^濾、蒸發(fā)【答案】B【解析】A、可用聞氣味的鑒別醬油和食醋，有酸味的是食醋，故選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。B、變質(zhì)后的氫氧化鈉中含有碳酸鈉，溶于水，滴加酚酞試液，氫氧化鈉、碳酸鈉溶液均顯堿性，均能使酚酞溶液變紅色，不能檢驗(yàn)氫氧化鈉是否變質(zhì)，故選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。C、檢驗(yàn)水電解后產(chǎn)生的氣體是氫氣、氧氣，氫氣和氧氣分別是由氫元素和氧元素組成的，說明水是由氫元素和氧元素組成的，故選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹、粗鹽的主要成分是氯化鈉，氯化鈉易溶于水，泥沙難溶于水，粗鹽提純是通過溶解（把不溶物與食鹽初步分離）、過濾（把不溶物除去）、蒸發(fā)（氯化鈉從溶液中分離出來得到食鹽）得到精鹽的過程，故選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。故選B。例4（2022年江蘇省連云港市中考）下列實(shí)驗(yàn)方案能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ┻x項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)方案A稀釋濃H2SO4將水倒入濃H2SO4中并用玻璃棒不斷攪拌B鑒別NaOH和NH4NO3固體取樣，分別溶于水中，測量溶液溫度的變化C除去NaCl固體中少量的NH4Cl加入Ca(OH)2固體，研磨D檢驗(yàn)蠟燭中是否含有氧元素在蠟燭的火焰上方罩一只干燥燒杯，觀察現(xiàn)象【答案】B【解析】A、稀釋濃硫酸：將濃硫酸沿器壁慢慢注入水中，并用玻璃棒不斷攪拌，使熱量盡快散發(fā)出去，不能將水注入濃硫酸中，不符合題意；B、氫氧化鈉溶于水，放出大量的熱，溶液溫度升高，硝酸銨溶于水吸熱，溶液溫度降低，現(xiàn)象不同，可以區(qū)分，符合題意；C、加入氫氧化鈣固體，研磨，氫氧化鈣和氯化銨反應(yīng)生成氯化鈣、氨氣和水，引入了新的雜質(zhì)氯化鈣，不符合題意；D、在蠟燭的火焰上方罩一只干燥燒杯，有水霧出現(xiàn)，說明蠟燭燃燒生成了水，說明蠟燭中含有氫元素，不符合題意。故選B。例5（2022湖南常德中考真題）亞硝酸鈉是一種工業(yè)用鹽，它是有毒、有咸味的白色晶體，亞硝酸鈉的水溶液無色呈堿性。人誤食會引起中毒，危害人體健康，甚至死亡。硝酸鈉是常見的鈉鹽，其外形與亞硝酸鈉相似，硝酸鈉水溶液無色呈中性。實(shí)驗(yàn)室有一瓶亞硝酸鈉溶液和一瓶硝酸鈉溶液，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)鑒別（寫出實(shí)驗(yàn)操作、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論）。實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論_____________________【答案】取兩瓶中的其中一瓶試劑于試液中，向其中滴加無色酚酞（答案不唯一，合理即可，但所加試劑、現(xiàn)象、結(jié)論要保持一致）；溶液變紅色；所取試劑為亞硝酸鈉溶液，另一瓶為硝酸鈉溶液【解析】由于亞硝酸鈉的水溶液呈堿性，硝酸鈉的水溶液呈中性，而堿性溶液能使酚酞試液變紅，中性溶液不能使酚酞試液變色，則可取其中一瓶中的溶液少量于試管中，向溶液中滴加無色酚酞試液，若溶液變紅色，則說明該試劑為亞硝酸鈉溶液，若溶液仍為無色，則該試劑為硝酸鈉溶液。例6（2022湖北十堰中考真題）為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，下列?shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不合理的是（）選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)方案A區(qū)分O2和CO2分別將燃著的木條伸入盛有氣體的集氣瓶中B除去氯化鈉固體中的少量氯化鎂先加水溶解，然后加入適量氫氧化鈉溶液，過濾，最后將濾液蒸發(fā)結(jié)晶C除去銅粉中的少量碳粉在空氣中充分灼燒D區(qū)分四種白色固體：碳酸鈣、氫氧化鈉、硝酸銨、氯化鈉分別取樣，加適量水，觀察現(xiàn)象【答案】C【解析】A、氧氣有助燃性，將燃著的木條伸入盛有氧氣的集氣瓶中，木條燃燒的更旺，二氧化碳不燃燒也不支持燃燒，將燃著的木條伸入盛有二氧化碳的集氣瓶中，木條熄滅，可以鑒別，故選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)合理；B、氯化鎂和氫氧化鈉能反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀和氯化鈉，過濾，最后將濾液蒸發(fā)結(jié)晶，能除去雜質(zhì)，且沒有引入新的雜質(zhì)，符合除雜原則，故選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)合理；C、除去銅粉中的少量碳粉在空氣中充分灼燒，碳粉和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳，銅和氧氣反應(yīng)生成氧化銅，不僅除去了雜質(zhì)，也除去了原物質(zhì)，不符合除雜原則，故選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)不合理；D、區(qū)分四種白色固體：碳酸鈣、氫氧化鈉、硝酸銨、氯化鈉，加水，碳酸鈣不溶于水，氫氧化鈉溶于水放出大量的熱，硝酸銨溶于水會吸收大量的熱，氯化鈉溶于水，溫度變化不大，可以鑒別，故選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)合理。故選：C。一、實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)1、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的總體思路：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模磁宄?shí)驗(yàn)原理）；根據(jù)要求正確選擇儀器和藥品；設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和操作步驟；分析得出結(jié)論。2、解答此類題目的要求（1）明確實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求=1\*GB3①科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)對象為制取物質(zhì)或判定物質(zhì)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)，首先保證原理的正確性。=2\*GB3②可行性：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要注意儀器的性能，所用原料資源豐富，廉價(jià)易得。=3\*GB3③安全性：a：點(diǎn)燃可燃性氣體的實(shí)驗(yàn)之前，必須要檢驗(yàn)氣體的純度，防止爆炸。b：進(jìn)行有毒氣體實(shí)驗(yàn)，應(yīng)在通風(fēng)櫥中進(jìn)行，并注意尾氣處理，避免中毒。=4\*GB3④簡約性：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)操作簡便，裝置簡單，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本思路①根據(jù)某一主題，“發(fā)現(xiàn)問題”“提出猜想”“確定假設(shè)”；②根據(jù)假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案；③通過實(shí)驗(yàn)收集證據(jù)或?qū)嶒?yàn)現(xiàn)象；④作出假設(shè)是否成立的結(jié)論；⑤對結(jié)論進(jìn)行反思與評價(jià)。二、實(shí)驗(yàn)方案的評價(jià)（1）明確評價(jià)的內(nèi)容：=1\*GB3①方案在理論上是否科學(xué)合理，具有嚴(yán)密性；=2\*GB3②在安全的前提下，操作是否簡便易行；=3\*GB3③從經(jīng)濟(jì)角度，是否節(jié)約試劑、降低成本和提高產(chǎn)量；=4\*GB3④從環(huán)境角度評價(jià)，是否會對環(huán)境造成污染；（2）熟悉解題的一般步驟明確目的；確定實(shí)驗(yàn)原理；評價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣（或可行性）；提出改進(jìn)建議。（3）實(shí)驗(yàn)方案評價(jià)的原則①理論正確，設(shè)計(jì)方案一定要符合化學(xué)變化規(guī)律和實(shí)驗(yàn)原理；②實(shí)驗(yàn)裝置科學(xué)、優(yōu)化、安全；③操作可行、簡便；④合理嚴(yán)密；⑤保護(hù)環(huán)境。【變式1】（2022·河南·統(tǒng)考模擬預(yù)測）硫酸氫鈉（NaHSO4）溶于水形成無色溶液，小明預(yù)測其化學(xué)性質(zhì)并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。下列有關(guān)說法不正確的是（）A．依據(jù)Ba2+與反應(yīng)生成BaSO4沉淀，預(yù)測NaHSO4能與含Ba2+的鹽反應(yīng)B．向NaHSO4溶液中滴入BaCl2溶液，若有白色沉淀生成，則證明NaHSO4能與含Ba2+的鹽反應(yīng)C．向少量NaOH溶液中滴入NaHSO4溶液，通過觀察溶液顏色的變化，驗(yàn)證NaHSO4與堿反應(yīng)的預(yù)測是否正確D．向NaHSO4溶液中滴入Na2CO3溶液，有氣泡產(chǎn)生，證明NaHSO4溶液呈酸性【答案】C【解析】A、鋇離子能與硫酸根離子反應(yīng)生成硫酸鋇沉淀，而NaHSO4溶液中也含硫酸根離子，故硫酸氫鈉能與含鋇離子的鹽反應(yīng)，不符合題意；B、向硫酸氫鈉溶液中滴入氯化鋇溶液，產(chǎn)生白色沉淀，而兩種溶液中只有硫酸根離子與鋇離子反應(yīng)生成硫酸鋇白色沉淀，故說明硫酸氫鈉能與含鋇離子的鹽反應(yīng)，不符合題意；C、硫酸氫鈉溶于水形成無色溶液，氫氧化鈉溶液是無色溶液，向少量NaOH溶液中滴入NaHSO4溶液，氫離子和氫氧根離子結(jié)合生成水，反應(yīng)無溶液顏色變化，無法通過觀察溶液顏色的變化，驗(yàn)證NaHSO4與堿反應(yīng)的預(yù)測是否正確，符合題意；D、向NaHSO4溶液中滴入Na2CO3溶液，有氣泡產(chǎn)生，證明NaHSO4溶液呈酸性，碳酸鈉和酸中的氫離子反應(yīng)生成了二氧化碳，不符合題意。故選C。【變式2】（2022·遼寧大連·一模）下列選項(xiàng)中，對相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的描述正確的是（） A．甲烷燃燒生成二氧化碳和水 B．鐵能在氧氣中燃燒 C．紅磷的著火點(diǎn)比白磷的低 D．用于除去二氧化碳中的水蒸氣【答案】B【解析】A、將干而冷的燒杯罩在點(diǎn)燃的甲烷火焰上，燒杯內(nèi)壁會出現(xiàn)水霧，只能證明甲烷燃燒生成了水，而不能證明產(chǎn)生了二氧化碳，故選項(xiàng)錯(cuò)誤；B、根據(jù)圖中的現(xiàn)象，火星四射、有黑色固體生成，說明鐵能在氧氣中燃燒，該選項(xiàng)正確；C、從實(shí)驗(yàn)可以看出，白磷燃燒而紅磷未燃燒，說明白磷的著火點(diǎn)比紅磷低，故該選項(xiàng)錯(cuò)誤；D、混合氣體通入到足量的石灰水中，并不能除去二氧化碳中的水蒸氣，會除掉二氧化碳，故該選項(xiàng)錯(cuò)誤；故選擇B?！咀兪?】（2022·重慶渝中·統(tǒng)考二模）下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ┻x項(xiàng)ABCD實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康奶骄康獾娜芙庑允欠衽c溶劑種類有關(guān)探究蠟燭中是否含有氧元素探究可燃物燃燒是否需要氧氣探究二氧化碳能否與水反應(yīng)【答案】A【解析】A、圖中溶劑種類不同，其它因素相同，可以探究碘的溶解性是否與溶劑種類有關(guān)，符合題意；B、在燃著的蠟燭上方罩一個(gè)干冷燒杯，有水霧出現(xiàn)，說明蠟燭燃燒生成了水，說明蠟燭中含有氫元素，不能說明含氧元素，氧元素可能來自于氧氣，不符合題意；C、銅片上的白磷燃燒，紅磷不燃燒，說明燃燒需要溫度達(dá)到可燃物的著火點(diǎn)，不能說明燃燒需要氧氣，不符合題意；D、將二氧化碳通入紫色石蕊試液中，溶液變紅，不能說明二氧化碳與水發(fā)生了反應(yīng)，還應(yīng)設(shè)計(jì)對照實(shí)驗(yàn)證明二氧化碳不能使紫色石蕊試液變紅，不符合題意。故選A?！咀兪?】（2022·廣東·模擬預(yù)測）下列實(shí)驗(yàn)方案不能達(dá)到目的的是（）選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)方案A除去水中的異味和色素用活性炭吸附B鑒別硬水和軟水取樣，分別加入肥皂水，振蕩C除去FeCl2溶液中的CuCl2雜質(zhì)加入過量的鐵屑充分反應(yīng)，過濾D檢驗(yàn)久置的NaOH是否變質(zhì)取樣，滴加酚酞溶液【答案】D【解析】A、活性炭具有吸附性，可以吸附水中的色素和異味，不符合題意；B、通常用肥皂水來區(qū)分硬水和軟水，肥皂水在硬水中易起浮渣，在軟水中泡沫較多，不符合題意；C、加入過量的鐵屑充分反應(yīng)，鐵和氯化銅反應(yīng)生成氯化亞鐵和銅，過濾，除去過量的鐵和反應(yīng)生成的銅，可除去雜質(zhì)，不符合題意；D、氫氧化鈉能與空氣中的二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和水，氫氧化鈉和碳酸鈉均顯堿性，均能使無色酚酞試液變紅，故取樣，滴加酚酞溶液，無法檢驗(yàn)氫氧化鈉是否變質(zhì)，符合題意。故選D?！咀兪?】（2022·湖南·統(tǒng)考模擬預(yù)測）下列實(shí)驗(yàn)方案錯(cuò)誤的是（） A．探究NH4NO3溶解時(shí)的溫度變化 B．配制一定溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NaCl溶液 C．驗(yàn)證木炭的還原性 D．探究鐵生銹的條件【答案】B【解析】A、燒杯中放入溫度計(jì)，隨著硝酸銨的溶解，溶液溫度改變，可以通過溫度計(jì)時(shí)時(shí)觀察體系溫度變化，方案正確，不符合題意；B、配制一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)的氯化鈉溶液，首先取用、左物右碼稱量