2025年中考化學二輪專項復習核心考點講解專題04 實驗方案的設計與評價（原卷版）

專題04實驗方案的設計與評價【題型一】實驗方案的設計（2024?新邵縣一模）實驗室用燃燒法測定某種氨基酸（CxHyOzNm）的分子構(gòu)成。取Wg該種氨基酸放在純氧中充分燃燒，生成二氧化碳、水和氮氣。按圖所示裝置進行實驗，每步均充分反應?；卮鹣铝袉栴}：（1）實驗開始時，首先通入一段時間的氧氣，其理由是。（2）以上裝置中需要加熱的儀器有A和D兩處，操作時應先點燃處的酒精燈。（3）實驗測得B、C裝置分別增重4.5克和8.8克，則該物質(zhì)化學式中x、y之比為。（4）將B和C裝置互換，則測得的氫元素的含量會（選填“偏大”、“偏小”“不變”）。（2023?奉賢區(qū)二模）1840年，法國化學家杜馬利用碳在足量氧氣中充分燃燒，并用堿吸收的方法來測定二氧化碳中碳、氧元素的質(zhì)量比。某小組模擬該方法進行實驗，裝置如圖所示（裝置氣密性良好，夾持儀器省略）。（1）A中發(fā)生反應的化學方程式是。（2）B中生石灰的作用是；C中碳在氧氣中燃燒的現(xiàn)象是。（3）該實驗需要測定的量：反應前后裝置C的質(zhì)量和的質(zhì)量。（4）足量H2O2溶液的作用是。（5）為進一步確定D中氫氧化鈉固體是否消耗完，請設計方案。實驗操作實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論氫氧化鈉固體未完全消耗完1.實驗方案的設計思路:(1)明確實驗目的，弄清實驗原理。(2)選擇儀器和藥品。(3)設計實驗裝置和操作步驟。(4)記錄實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)(5)分析得出實驗結(jié)論。2.實驗方案的設計要求:(1)科學性性:實驗原理、方案和操作過程必須科學、嚴謹、合理。(2)可行性:實驗方案要切實可行。(3)安全性:所用藥品、儀器、裝置安全可靠。(4)簡約性:實驗方案設計要求操作簡便、裝置簡單、現(xiàn)象明顯。3.用控制變量法或?qū)Ρ确ㄌ骄繂栴}時，必須保持其他條件相同，只改變需要探究的因素，進而探究該因素的影響。分析問題時，要先找出對比實驗中哪些條件相同，哪些探究不同，進而分析改變的條件所產(chǎn)生的影響，并得出結(jié)論?！绢}型二】實驗方案的評價（2022?臨平區(qū)一模）小樂為了測定某生銹的生鐵片中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)，設計并完成了如下實驗：實驗編號及裝置實驗步驟實驗現(xiàn)象①天平稱量生銹的生鐵片的質(zhì)量生銹的生鐵片的質(zhì)量為mg②裝置甲先通入一段時間CO，然后加熱；完全反應后，停止加熱；繼續(xù)通CO至室溫生銹的生鐵片變成光亮的銀白色③裝置乙將②中生成的光亮的銀白色鐵片放入稀鹽酸中，完全反應試管中；測得室溫下產(chǎn)生氫氣的體積為VL（1）裝置甲存在缺陷，其改進方法是。（2）裝置乙試管中觀察到的實驗現(xiàn)象是。（3）若室溫下氫氣的密度為ρg/L，生銹的生鐵片中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)是%（4）有人認為：“②中所得光亮的銀白色鐵片的質(zhì)量，即為此生銹的生鐵片中鐵元素的質(zhì)量，沒有必要進行③的操作”。判斷此觀點是否正確，并說明理由。。（2022?慈溪市模擬）硝酸鉀是一種重要的工業(yè)原料，我國年產(chǎn)量達到6萬多噸。小科和小寧在實驗室用不同的方案制取硝酸鉀。[實驗步驟]①小科將A、B鹽加到裝有少量水的試管中，充分振蕩制取硝酸鉀，如圖甲。②小寧向試管中依次加入濃度為10%的酸溶液15g，濃度為15%的堿溶液8g，充分振蕩制取硝酸鉀，如圖乙。[實驗分析]（1）小寧想分析小科所用的A、B鹽成分，分別取A、B鹽配成溶液后進行以下實驗。①取少量A、B鹽溶液分別滴加稀鹽酸，A鹽溶液有氣泡生成，B鹽溶液無明顯現(xiàn)象。②另取少量A、B鹽溶液，分別滴加氫氧化鈉溶液，A、B鹽溶液均無明顯現(xiàn)象。則B鹽可能是（寫出一種即可）。（2）工業(yè)生產(chǎn)中，目的產(chǎn)物的實際生成量占目的產(chǎn)物的理論生成量的百分率稱為收率。已知小寧最終制得硝酸鉀1.8g，則反應的收率為（計算結(jié)果保留到0.1%）。（3）請你從安全的角度，對小寧制取硝酸鉀的方案進行評價：。1.實驗方案的評價原則(1)實驗目的明確。(2)實驗方法簡便，現(xiàn)象明顯。(3)操作安全可靠。(4)結(jié)論完整嚴密。2.評價一般包括以下幾個方面:(1)原理的評價:所選藥品是否可行;反應是否易于控制;所用藥品是否安全;是否會給環(huán)境造成污染。(2)裝置的評價:操作是否簡便;是否節(jié)約藥品;是否安全。(3)操作的評價:操作的先后順序及實驗步驟是否完善。(4)實驗結(jié)果的評價:結(jié)論是否正確、全面。對實驗結(jié)論進行評價時，應對實驗操作和現(xiàn)象進行全面的分析，考慮多種可能性，避免得出片面的結(jié)論。（2022?和平區(qū)模擬）圖Ⅰ是小紅按課本進行的一個化學實驗，在實驗時同學們聞到了一股難聞的刺激性氣味。于是小明對原實驗裝置進行了改進，裝置如圖Ⅱ。實驗操作如圖：a：向B、C、E三支試管中分別加入5mL的蒸餾水，各滴入1～2滴無色酚酞溶液，振蕩，觀察溶液顏色。b：在A、D試管分別加入2mL濃氨水，立即用帶橡皮塞的導管按實驗圖Ⅱ連接好，并將D試管放置在盛有熱水的燒杯中，觀察幾分鐘。分析討論：（1）E試管放有酚酞溶液的目的是。（2）B、C試管中的實驗現(xiàn)象是；C試管中發(fā)生變化速度比B試管中要（填“快”或“慢”）。（3）由此可以得到的實驗結(jié)論是①，②。（4）對比改進前的實驗，改進后實驗的優(yōu)點是。（2022?和平區(qū)模擬）某化學興趣小組探究在實驗室中由Cu為原料制取CuSO4溶液的實驗方案，并進行評價分析、實驗探究和方案改進?！緦嶒灧桨浮糠桨敢唬篊u→△O2CuO方案二：Cu→H2O2稀H2SO4CuSO4[Cu+H2O方案三：Cu→△濃H2SO4CuSO4[Cu+2H2SO4（濃）△方案四：Cu→Fe2(SO4)3CuSO4[Cu+Fe2方案五：Cu→稀HNO3稀H2SO4CuSO4[3Cu+3H2SO4（稀【評價分析】（1）方案二與方案一相比，優(yōu)點是實驗的操作步驟不需要走分步進行和。但工業(yè)上不采用方案二大量使用H2O2制硫酸銅的原因是。（2）方案三與方案一、二相比，缺點是和反應會產(chǎn)生SO生產(chǎn)生活中大量的SO2排放到空氣中容易形成。【實驗探究】（3）老師設計了如下的實驗方案四：已知：①4FeSO4+O2+2H2SO4（?。┄T2Fe2（SO4）3+2H2O②溶液中pH＝3.2時Fe（OH）3開始沉淀，實驗流程中“濾渣”的化學式為，濾渣與稀H2SO4反應的化學方程式為?！痉桨父倪M】（4）某同學針對方案五查閱資料：Cu與稀H2SO4和稀HNO3的混合酸反應時，生成的無色NO氣體很容易在常溫下與空氣中的O2反應，生成紅棕色，有刺激性氣味的有毒氣體NO2：NO2溶于H2O時生成HNO3和NO，工業(yè)上利用這一生產(chǎn)原理生產(chǎn)HNONO2溶于H2O的化學反應方程式為，若采用方案五制取CuSO4溶液，根據(jù)上述查閱資料所獲得的反應原理，改進的實驗方案中可循環(huán)使用的物質(zhì)是（填化學式）。（2022?鹿城區(qū)校級二模）俗話說“堿去油污、酸除銹”，純堿（Na2CO3）能做日常生活中的去油污劑。科學興趣小組設計實驗探究溫度和濃度對Na2CO3溶液去油污效果的影響。資料：去油污效果的測定方法：把Na2CO3溶液與油污布一起放入燒杯浸泡一段時間，取出油污布后用測量儀測定油污殘留量。實驗器材：20%的碳酸鈉溶液、蒸餾水、燒杯、油污布若干、恒溫箱、油污殘留量測量儀及其它實驗所需的儀器。（1）選擇合適器材，寫出實驗步驟。（2）碳酸鈉溶液的pH值會影響去油污效果，用pH試紙測試碳酸鈉溶液pH值的具體操作方法是。（2022?蕭山區(qū)二模）某CuO粉末中混有少量Cu2O，現(xiàn)有一課外活動小組利用如圖所示裝置測定其中Cu2O的質(zhì)量。已知在加熱條件下，氫氣還原氧化亞銅生成銅和水，一氧化碳還原氧化亞銅生成銅和二氧化碳。請根據(jù)圖示內(nèi)容回答下列問題：（1）X是常見還原性氣體CO、H2中的一種，請根據(jù)該組合裝置判斷X的化學式為。（2）若缺少B裝置，將直接導致反應后D裝置內(nèi)的物質(zhì)的質(zhì)量（填“偏大”、“偏小”或“不影響”）。（3）E裝置的作用是。（4）已知反應前CuO和Cu2O的總質(zhì)量為m1g，完全反應后D中U型管內(nèi)物質(zhì)的質(zhì)量增加了m2g（損失忽略不計），則原混合物中Cu2O的質(zhì)量為g。（用m1、m2表示）（2022?北京模擬）圖Ⅰ是課本上的一個化學實驗，在實驗時同學們聞到了一股難聞的刺激性氣味．于是小明對原實驗裝置進行了改進，裝置如圖Ⅱ．第一步：向B、C、E三支試管中分別加入5mL的蒸餾水，各滴入1～2滴無色酚酞溶液，振蕩，觀察溶液顏色．第二步：在A、D試管中分別加入2mL濃氨水，立即用帶橡皮塞的導管按實驗圖Ⅱ連接好，并將D試管放置在盛有熱水的燒杯中，觀察幾分鐘．（1）第一步操作中E試管中滴入酚酞溶液的目的是，有同學認為E試管可以不要，你認為（填“正確”或“不正確”）（2）第二步操作中可觀察到的現(xiàn)象是，由此可以得到的實驗結(jié)論是①；②．（3）對比改進前的實驗Ⅰ，改進后實驗Ⅱ的優(yōu)點是．（2022?通遼一模）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，草酸晶體（H2C2O4?2H2O）無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解?；卮鹣铝袉栴}：查閱資料：①已知H2C2O4能使澄清石灰水反應變渾濁②無水氯化鈣吸收水分③濃氫氧化鈉能吸收二氧化碳（1）甲組同學按照如圖1所示的裝置，通過實驗檢驗草酸晶體的分解產(chǎn)物。①裝置C中可觀察到的現(xiàn)象是，由此可知草酸晶體分解的產(chǎn)物中有CO2；②裝置B的主要作用是，使其不進入C，避免對C裝置CO2的檢驗造成干擾。（2）乙組同學認為草酸晶體分解的產(chǎn)物中含有CO，為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和圖2所示的部分裝置（可以重復選用）進行實驗。①乙組同學的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、F、D、、H、D、I；②裝置H反應管中盛有的物質(zhì)是；③能證明草酸晶體分解產(chǎn)物中有CO的現(xiàn)象是。（3）設計實驗證明：草酸是一種酸性物質(zhì)。（2021?北侖區(qū)模擬）在制作簡易酸堿滅火器前，小明準備先測定樣品中碳酸鈉的純度，小明用天平稱取6克樣品和足量的稀硫酸，按如圖裝置進行實驗。實驗前后，小明均往裝置中緩慢通一會兒氮氣。其中裝置A中碳酸鈉與稀硫酸反應的化學方程式為：Na2CO3+H2SO4═Na2SO4+H2O+CO2↑（假設樣品中其他成分不與稀硫酸反應）。（1）實驗后小明往裝置中緩慢通一會兒氮氣的目的是。（2）實驗前后小明用該天平測得裝置C增加的質(zhì)量為2.2g，則該樣品中碳酸鈉的質(zhì)量分數(shù)為多少？。（3）下列情況會導致樣品中碳酸鈉質(zhì)量分數(shù)測量值偏小的是（可多選）。A．樣品中滴加硫酸過量B．A瓶內(nèi)部分水蒸氣隨二氧化碳逸出C．反應結(jié)束后，A瓶內(nèi)有二氧化碳殘留D．反應速度過快，大量氣泡從氫氧化鈉溶液中出來（2023?商河縣一模）如圖所示為實驗室中常見氣體制備、凈化、干燥、收集和進行實驗探究的部分儀器（組裝實驗裝置時，可重復選擇儀器），某化學小組的同學欲利用其進行下列各實驗。（1）以石灰石和稀鹽酸為原料制取。收集干燥的二氧化碳氣體并除去混有的HCl氣體（提示：鹽酸中揮發(fā)出的少量的HCl氣體可用飽和碳酸氫鈉溶液吸收），按照要求設計實驗裝置，連接儀器，并檢驗裝置的氣密性。①所選儀器的連接順序為（從左到右填寫儀器序號字母）。②上述制取二氧化碳的化學方程式為。③若把燃燒的木條伸入盛滿二氧化碳的集氣瓶中，觀察到木條的現(xiàn)象，說明二氧化碳不支持燃燒。（2）化學小組的同學用鋅和稀硫酸反應制取氫氣，測定某氧化銅樣品中氧化銅的質(zhì)量（假設樣品中雜質(zhì)不分解，也不參與反應）。所選儀器按“A→C1→B→C2→堿石灰干燥管”的順序連接（已知：CuO+H2△ˉCu+H2O；C1、C2測量項目B中玻璃管內(nèi)固體質(zhì)量C2的質(zhì)量反應前質(zhì)量20g200g反應后質(zhì)量16.8g203.6g①在該裝置中，洗氣瓶C1的作用是。②該氧化銅樣品中氧化銅的質(zhì)量分數(shù)為（精確到0.1%）。③若不連接C1裝置，通過測定反應前后裝置B質(zhì)量的變化，來計算該樣品所含CuO的質(zhì)量分數(shù)，若其他操作正確，則計算結(jié)果將（填“不受影響”“偏大”或“偏小”）。（2023?增城區(qū)一模）化學興趣小組為了測定某石灰石樣品中碳酸鈣的質(zhì)量分數(shù)，稱取20g石灰石樣品在20℃按圖甲進行實驗（雜質(zhì)不與鹽酸反應，忽略容器空氣中二氧化碳和鹽酸揮發(fā)對實驗結(jié)果的影響）?；卮鹣铝袉栴}：（1）裝置A內(nèi)發(fā)生反應的化學方程式為。（2）裝置B的作用是吸收水分，盛放的試劑是。多孔球泡的作用是。（3）裝置C的作用是吸收反應產(chǎn)生的二氧化碳，吸收二