专题突破四 实验设计 专 题 分 析 专题分析 重难突波 实验设计题突出能力立意，考查考生的观察能力、思维能力、实验能力、评价能力和文字表达能力，是近年中考化学常见的试题类型，题材主要源于教材的实验，是实验重组、拓展题，立意具有创新性。 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 1实验设计的基本要求 (1)科学性：实验原理、实验方法和操作过程必须科学。 (2)可行性：设计的实验方案要切实可行，所用药品、仪器、装置安全可靠。 (3)安全性：实验操作要尽量避免带有危险性的操作，尽量避免与有毒物质接触。 (4)简约性：实验方案设计要求操作简便、装置简单、实验现象明显。 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 2解题思路和方法 (1)明确目的原理 明确实验的目的，弄清题给信息。 (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)记录现象和数据 全面、及时而又准确地记录实验过程中的现象和数据。 (5)分析得到结论 根据实验观察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。 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 3实验设计的评价 实验设计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。一般从以下几个方面入手： (1)方案在理论上是否科学合理，是否具有严密性。 (2)在满足安全性的前提下，操作上是否简便。 (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。 重 难 突 波 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 突破一 物质的制备 例 1 2014 雅安 登山运动员常利用氢化钙固体作为能源提供剂，在需要时与水反应生成其他物质和氢气，提供燃料。某兴趣小组用纯净干燥的氢气和金属钙制取氢化钙，所选装置如图1所示： 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 图 1 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 查阅资料： (1)钙易与水反应生成碱和气体； (2)无水氯化钙能作干燥剂。 (1)请写出 名称： _。 (2) 请按气流方向连接顺序： )， ( )接 ( )， ( )接 ( )， a(填仪器接口的字母编号 )。写出 _。 铁架台 e f d c j = 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 (3)实验结束后，某同学取少量生成物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚酞溶液后显红色。该同学据此判断，上述实验的确有 一位同学认为该同学的判断不准确，原因是 _。 (4)氢化钙作为能源提供剂，与直接用氢气相比，其优点是_。 钙与水反应也能生成碱，同时也有气泡冒出 便于携带 (或安全；通过反应，能将水中的氢元素部分转化为 氢气，合理答案均可 ) 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 解析 (2)钙属于极活泼的金属，极易与水反应生成氢氧化钙和氢气，而制备的氢气中会混有水蒸气和氯化氢，所以在氢气与钙化合之前需要除杂和干燥，分别选用试剂硝酸银和浓硫酸；同时为防止空气中的水蒸气进入，最后还需要连接干燥管，所以仪器正确的连接顺序为： ie ， fd ， cj ，ka ； 学方程式为 = (3)H)2和 应方程式分别为： 2=H)22和 2=H)2 ，因此不能根据反应后有气泡冒出，溶液中加入酚酞溶液后显红色即溶液呈碱性来判断生成物中是否含有 (4)作为能源，氢化钙明显比氢气更易携带，使用也较方便。 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 听课笔记 _ _ 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 突破二 测定物质的组成 例 2 2014 江西某兴趣小组同学为了探究干电池中物质的成分，将电池剥开时闻到异味且发现有黑色物质。 提出问题 为什么有异味？黑色物质的成分是什么？ 网络搜索 干电池的成分有二氧化锰、铁粉及铵盐等物质。 实验设计 同学们分别设计实验进行探究。 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 实验 ：小婧取适量黑色物质与 _混合置于研钵内研磨，嗅到氨味，再用湿润的红色石蕊试纸检测，试纸变蓝，证明黑色物质中含有铵盐。 实验 ：小清用一种物理方法发现黑色物质中不含铁粉，他采用的方法是 _。 实验 ：小明将黑色物质加入适量的水中搅拌，静置后过滤，取滤渣进行实验。 熟石灰 用磁铁吸引 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 实验步骤 实验现象 实验结论 取适量黑色滤渣装入试管中，再加入过氧化氢溶液 _ 有气体生成 立即向试管中 _ 木条复燃 该气体是氧气 上述实验中产生氧气的化学方程式为 _， 据此小明认为黑色物质中一定含有二氧化锰。 产生大量气泡 伸入带火星的小木条 2H 2O 2= = 2 2H 2O O 2 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 交流讨论 大家对小明的结论提出了质疑。 (1)小莹认为若要证明黑色物质中一定含有二氧化锰，必须验证二氧化锰的质量和 _在反应前后都没有发生变化。 (2)小仪认为除了小莹考虑的因素外，另一个原因是氧化铜等黑色物质对过氧化氢分解也有催化作用。 结论与反思 (1)干电池中一定含有铵盐，可能含有二氧化锰，一定不含有铁粉。 (2)面对网络信息，我们要去伪存真，不应盲从。 化学性质 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 听课笔记 _ _ 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 突破三 物质的分离或提纯 例 3 2014 呼和浩特有一种工业废水，其中含有大量的硫酸亚铁、少量硫酸铜和污泥。某同学设计了一个既经济又合理的实验方案，制备硫酸亚铁晶体 (H 2O)并回收铜。方案流程如图 2所示： 图 2 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 查阅资料 H 2 回答下列问题。 (1)步骤中用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和 _。 (2)步骤中需加入的物质是 _，目的是 _ _。 (3)步骤中发生反应的化学方程式是_。 (4)步骤的操作是蒸发浓缩、 _、过滤。 玻璃棒 铁 (或 把硫酸铜转 化为铜 (或把硫酸铜转化为铜和硫酸亚铁，或除去硫酸铜 ) = 降温结晶 (或冷却结晶 ) 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 解析 (1)步骤是将污泥与溶液分离，故可用过滤，过滤操作中用到的玻璃仪器是烧杯、漏斗、玻璃棒。 (2)要从硫酸铜与硫酸亚铁的混合溶液中回收铜，同时得到硫酸亚铁溶液，只能加入过量的铁置换硫酸铜溶液中的铜。 (3)铁与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，因此经过步骤之后得到的固体中含有生成的铜和剩余的铁，加入适量稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁，铜与稀硫酸不反应。 (4)最后将溶液 2和 3合在一起进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤，即可得到硫酸亚铁晶体。 听课笔记 _ _ 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 突破四 测定混合物的成分 例 4 2014 株洲 现有某黄铜 (铜锌合金，假定其他成分均不与盐酸反应 )样品，请从图 3中选择适当的实验装置，设计最简单的实验测定该黄铜样品中锌的质量分数并回答下列问题。 图 3 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 (1)写出仪器 _。 (2)实验要选择的装置是 _(填装置编号 )。若产生的气体从左向右流，则接口的顺序为 _ (填接口字母代号 )。 (3)细心观察发现：盛装溶液的试剂瓶与收集气体的集气瓶都有磨砂部分，所不同的是集气瓶的磨砂部分位于 _。 a瓶底内壁 b瓶口边缘 c瓶颈内壁 d瓶底外壁 长颈漏斗 乙、丁、戊 B、 F、 E、 G b 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 (4)仪器组装好后，在开始实验时，要先 _。 (5)若实验样品的质量是 9.9 g，实验中测定氢气的体积是 (氢气密度为 g/L)，则该黄铜样品中锌的质量分数为 _ _。 检查装置的气密性 解析 (5)根据氢气的体积求出氢气的质量，进而求出金属锌的质量，再求出该黄铜样品中锌的质量分数。氢气的质量 g/L g。 专题突破四 实验设计 专题分析 重难突波 设金属锌的质量为 x 。 2 HC l = =Z nC l 2 H 2 65 2 x 0 9 g 65209 9 x 3