专题04 实验方案设计与评价（含答案）【实验攻略】备战2024年中考化学实验

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专题04 实验方案设计与评价
1．（2023·湖北十堰·统考中考真题）物质的检验和除杂是重要的实验技能。为了达到目的，下列实验方案合理的是
A．AB．BC．CD．D
2．（2023·湖南岳阳·统考中考真题）实验是科学探究的重要手段，下列实验不能达到目的的是
A．测定空气中氧气的含量
B．探究燃烧需要氧气
C．验证质量守恒定律
D．探究石墨的导电性
3．（2023·海南·统考中考真题）小林看到自热食品中的发热包产品说明如右图所示，咨询老师后得知该配方中氧化钙和铝粉的质量相等，为了探究其发热原理，设计了如下实验，实验结果记录如下(室温25℃)。
（1）序号2的实验方案为 。
（2）根据实验结果，该发热包与纯氧化钙发热包相比具有的优势是 。
（3）查阅资料可知，该发热包的反应原理如下：
a．(反应启动)
b．
c．(主要放热)
①请把反应c的化学方程式补充完整 。
②根据反应c的相关信息，写出该发热包使用时的注意事项： 。
4．（2023·湖北襄阳·统考中考真题）化学使世界变得绚丽多彩，绿色生活理念深入人心。小明同学在帮助老师处理实验室固体废弃物时，对其中一包固体废弃物很感兴趣，这包固体废弃物可能由木炭粉、铁粉、氧化铜、碳酸钾、硝酸钡、碳酸氢钠、氯化钠中的一种或几种组成。为确定其成分，小明在老师的指导下开展了以下科学探究活动。
【查阅资料】NaHCO3的水溶液显碱性；NaHCO3+NaOH=Na2CO3+H2O
【实验探究】
步骤Ⅰ：取少量固体样品于烧杯中，加入足量的水，充分搅拌后过滤，得到滤液A和滤渣甲。
步骤Ⅱ：向滤液A中加入过量的氢氧化钠溶液，产生白色沉淀，充分反应后过滤，得到滤液B。
步骤Ⅲ：取干燥后的滤渣甲用磁铁完全吸引得到固体乙，称量剩余滤渣，其质量为10g，然后向剩余滤渣中加入一定量稀硫酸，无气体产生，滤渣完全溶解，得到溶液C。
步骤Ⅳ：将固体乙加入到溶液C中，充分反应后过滤，将滤渣在低温下干燥，得到干燥固体丙。
【实验分析】
（1）若向滤液A中滴加少量无色酚酞试液，观察到的现象是 。
（2）步骤Ⅱ中产生的白色沉淀是 （填化学式）。
（3）若向滤液B中加入足量稀硫酸，产生白色沉淀，则滤液B中一定含有的溶质是 （填化学式）。
（4）由以上实验可知，原固体废弃物中一定含有的物质是 （填化学式）。
【拓展延伸】
（5）若固体乙和固体丙的质量相等且都为ag，则a的取值范围为 。
5．（2023·辽宁锦州·统考中考真题）（2023·四川雅安·统考中考真题）化学兴趣小组课外实验时，取出镁条，发现久置的镁条有一层灰黑色的“外衣”他们把该镁条放入试管中，倒入一定浓度的盐酸，观察到有气泡产生，试管壁发烫。同学们对此气体成分产生了兴趣。
【提出问题】产生的气体是什么？
【查阅资料】（1）灰黑色“外衣”中含有
（2）无水遇水由白色变为蓝色
【猜想假设】猜想一：
猜想二：和水蒸气
猜想三：、水蒸气和气体
（1）猜想三中有气体的理由是 。
【设计实验】为检测产生的气体成分，同学们设计如图所示装置进行实验（部分固定装置略去）

（2）B装置中出现白色沉淀，证明产生的气体中含有 ，写出有关的化学方程式 。
（3）C装置的作用是 。
（4）甲同学观察到装置中无水由白色变为蓝色，于是得出结论：产生的气体中一定含有。乙同学对此提出质疑，理由是 。
（5）若颠倒装置和C装置的安装顺序， （填“能”或“不能”）达到实验目的，原因是 。
【反思与评价】
（6）从安全角度考虑，你认为实验时应注意 。
6．（2023·辽宁锦州·统考中考真题）（2023·黑龙江哈尔滨·统考中考真题）某初中化学兴趣小组的同学们在老师的指导下，用以下6种试剂：无色酚酞溶液、硫酸钠溶液、碳酸钠溶液、氯化钡溶液、氢氧化钡溶液、稀硫酸，完成下列所有实验活动：
实验活动一：
【对比分析】
（1）四支试管中产生的相同实验现象为： 。
（2）试管①中发生反应的化学方程式为：；试管②中发生反应的化学方程式为： 。
【归纳总结】
（3）根据所学知识并结合老师提供的资料卡片，同学们总结出试管①、②中发生的两个反应可以用同一个离子方程式表示为：，试管③、④中发生的两个反应可以用同一个离子方程式表示为： 。
实验活动二：实验后同学们将4支试管中的所有物质倒入一个烧杯中，充分混合后过滤得滤渣和滤液（废液）。
【提出问题】如何处理废液？（老师提示：要处理成中性，有毒，若存在也需除去。）
【交流设计】
（4）有的同学提出处理废液应先确定溶质成分，再逐一处理。同学们经讨论后认为，从离子角度分析和处理废液相对简单。于是同学们进行了如下实验设计：
【拓展应用】
（5）小组同学们按照设计的实验方案进行了实验，观察到溶液中产生白色沉淀。经老师协助，测定废液中和的个数比大于1∶2。老师让同学们在处理废液时，还要考虑到节约药品这一原则，则处理废液的最佳做法是 。
【反思评价】同学们又讨论了若是其他情况废液该如何处理。老师对同学们能够从多角度来设计方案和分析问题，并从中寻找到解决实际问题较好的方法给予了充分肯定！
6．（2023·辽宁锦州·统考中考真题）化学兴趣小组的同学从废品收购站找到了一个内壁积了一层厚厚水垢的铝制烧水壶，开展了如下实验探究。
【实验目的】探究清除水垢的方法
【查阅资料】水垢的主要成分是CaCO3和Mg（OH）2
【进行实验】
【反思评价】
（1）有同学认为步骤3中产生的气泡可能不是单一气体，还可能有一种气体单质，原因是 。
（2）家庭中除水垢，可以使用厨房中的一种酸性调味品 （填物质名称）。
【拓展延伸】兴趣高涨的同学又做了如图所示的探究实验。观察到右侧试管中溶液红色褪去，原因可能是 。

实验方案设计
实验设计题的难度较大、综合性较强，解答这类题时，一般需要学生很好地掌握实验操作的基本知识，掌握操作的原理和实验的一般步骤,具备较好的元素化合物知识，熟悉常见物质的一些性质及其制备原理、变化规律等，要全面了解实验方案设计考查的内容、基本要求和思路方法。
1．考查内容：
① 物质的制备实验设计；② 物质的性质实验设计；③ 物质的检验实验设计；④ 测定物质的组成实验设计；⑤ 物质的分离或提纯实验设计；⑥ 测定混合物的成分实验设计
2．实验方案设计的基本要求
（1）科学性：实验原理、实验方法和操作过程必须科学、严谨、合理。
（2）可行性：设计的实验方案要切实可行。
（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。若无法避免有毒物质,则应采取防范措施,以防造成环境污染和人身伤害。
（4）简约性：实验方案设计要求操作简单、装置简单、实验现象明显。
3．解题思路和方法
（1）明确目的和原理---明确实验的目的,弄清题给信息
（2）选择仪器和药品--选择合理的化学仪器和药品。
（3）设计装置和步骤--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）分析得出结论--根据实验观察到的现象和记录的数据,通过分析、推理等,得出正确的结论。
实验方案的评价
实验方案的评价包括实验原理的评价、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。进行评价时一般从以下四个方面入手，(1)方案在理论上是否科学、台理,是否具有严密性:(2)在满足安全性的前提下,操作上是否简单易行:(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评价实验方案是一个复杂、深刻的思维活动,要通过分析综合、比较和论证才能评选出最佳方案
解答此类题首先应具备扎实的实验操作基本知识，熟悉操作的一般步骤和原理，熟悉相关物质的性质、制备原理和变化规律。同时读懂题，明确实验目的，充分利用题中所给信息(如装置、药品、题干中描述的目的等)，分析题意做出相关的猜想(假设)，提出问题，设计实验的步骤，再分析现象得出相关的结论和启示。
解答实验题还应具备全局意识，即审题时要先统观全局，逐宇逐句地把整个题审读一遍，再细致地读懂每步要求，这样才能在答题时做到不丢分。
1．（2023·山西大同·校联考三模）实验课上，同学们设计了如下四个实验，其中能达到目的是
A．探究分子的运动
B．探究燃烧的条件
C．测定空气里氧气含量
D．探究铝、铜、银的金属活动性顺序
2．（2023·山西太原·山西实验中学校考三模）实验是化学课堂的“最高法庭”，实验设计的严谨性直接会影响实验结论的准确获得。下列实验设计可以达到实验目的的是
A． 探究铁生锈的条件
B． 探究温度对分子运动速率的影响
C． 证明是分解的催化剂
D． 证明二氧化碳可以与水反应
3．（2023·福建厦门·统考二模）根据下列实验方案进行实验，能达到相应实验目的的是
A． 探究铁生锈的条件
B． 探究蜡烛中是否含有氧元素
C． 验证质量守恒定律
D． 测定空气中氧气的含量
4．（2022·广东东莞·校考一模）对下列实验过程的评价，正确的是
A．向某固体中滴加稀盐酸，有气泡产生，该固体一定是碳酸盐
B．在无色溶液中滴入酚酞试液，溶液变红色，该溶液一定是碱溶液
C．打开盛有浓盐酸试剂瓶的瓶盖，瓶口产生白雾——浓盐酸有吸水性
D．把生石灰投入水中，水会沸腾，生石灰变成熟石灰的过程是放热反应
5．（2023·陕西西安·高新一中校考模拟预测）下列实验方案设计均合理的一组是
A．AB．BC．CD．D
6．（2023·广东珠海·校考一模）课外实验：“叶脉书签”(如图)的制作过程是将洗干净的树叶放在一定浓度的氢氧化钠溶液中煮沸，再加以处理，除去表皮和叶肉，只余清晰的叶脉，就能得到“叶脉书签”。实验小组同学对该制作过程及氢氧化钠的性质进行了研究。
I.探究制作“叶脉书签”的最佳条件
【查阅资料】氢氧化钠溶液有腐蚀性。
【进行实验】实验1：相同煮沸时间内，将洗干净的树叶放在不同浓度的氢氧化钠溶液里，处理后叶片变化如表。
实验2：在10%的氢氧化钠溶液里，将洗干净的树叶进行不同时间的煮沸，处理后叶片变化如表。
【解释与结论】
（1）实验1的实验目的是 。
（2）实验小组同学选择了10%的氢氧化钠溶液制作“叶脉书签”，原因是 。
（3）通过实验2可知，制作“叶脉书签”的最佳煮沸时间是_______(填字母序号)。
A．5minB．15minC．20min
II.探究氢氧化钠的性质
【查阅资料】a.氢氧化钠与氢氧化钙化学性质相似。
b.稀盐酸与碳酸钠(Na2CO3)反应的化学方程式为：2HCl+Na2CO3═2NaCl+H2O+CO2↑。
c.通常状况下，1体积的水约能溶解1体积二氧化碳。
【猜想与假设】
（4）氢氧化钠能与二氧化碳发生反应，其化学方程式为： 。
【进行实验】
甲同学发现实验步骤①中无明显变化，产生疑问：两种物质是否发生了化学反应？在老师的帮助下，通过对比实验步骤②③证明NaOH与二氧化碳发生了反应。
【解释与结论】
（5）步骤②中通过B中 的现象，可知稀盐酸加入到步骤①所得溶液中有二氧化碳产生。
（6）实验③的目的是排除 的干扰。
（7）乙同学认为用软塑料瓶也可以验证氢氧化钠与二氧化碳的反应，需要对比的实验装置有_______(填字母序号)。
A． B．C．
7．（2023·辽宁丹东·统考二模）实验桌上现有一包白色粉末，可能是氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠和氯化铜中的两种或两种以上组成。现将其放入一干净的烧杯M中，加入足量的水后，固体全部溶解得到无色溶液，再滴加几滴无色酚酞，溶液变为红色。
为进一步确定白色粉末的成分，同学们进行了如下探究。
【查阅资料】氯化钡溶液和硫酸钠溶液呈中性。
【讨论猜想】经过分析，针对白色粉末的组成，大家提出如下猜想：
小红：氢氧化钠、硫酸钠；
小华： ；
小明：碳酸钠、硫酸钠； 小亮：氢氧化钠、碳酸钠和硫酸钠。
【实验分析】四位同学共同设计并进行了如下实验：
8．（2023·安徽合肥·校联考二模）碳酸钠、碳酸氢钠是我们初中化学中两种常见的碳酸盐，它们与酸反应的情形非常相似。两者与酸反应有区别吗？某研究小组通过控制变量法设计实验进行探究。
【实验1】：同时将“40mL8%(足量)的”稀盐酸分别倒入装有2克碳酸钠和碳酸氢钠的锥形瓶甲和锥形瓶乙中(如下图)。

（1）写出甲，乙锥形瓶中任意一个化学方程式 。
（2）探究甲乙锥形瓶中化学反应速率，可采取的方法是 。
【实验2】：在两个锥形瓶中分别加入2g碳酸钠粉末，然后向其中一个锥形瓶中倒入20mL的蒸馏水，向另一个锥形瓶中倒入20mL质量分数15%的稀盐酸(足量)，利用温度传感器测定其温度变化(如图a)。另取2g碳酸氢钠粉末，重复上述实验(如图b)。

（3）从温度曲线看，碳酸氢钠粉末溶于水及与酸反应过程中， (选填“吸收”或“放出”)热量。
（4）从两种粉末状固体溶于水及与酸反应过程的能量变化判断，反应速率快的固体物质是 (选填Na2CO3或NaHCO3)。
（5）该实验中，相同质量固体与足量稀盐酸反应结束产生的二氧化碳的量：Na2CO3 NaHCO3(选填“>”、“