实验方案设计与评价
例1 下列实验方案能达到实验目的是( ) 选项 实验目的 实验方案 A 证明某固体是碳酸盐 取样，滴加盐酸，观察是否有气泡 B 证明二氧化碳能与水反应 将二氧化碳通入滴有酚酞溶液的水中 C 检验氧气已收集满 将带火星的木条伸入集气瓶中 D 证明蜡烛中含有碳元素 将内壁蘸有澄清石灰水的烧杯罩在蜡烛火焰上方 解析 向样品中滴加盐酸有气泡产生，该样品可能为碳酸盐，也可能是活泼金属、碳酸氢盐等，A错误；酚酞在酸性溶液、中性溶液中都不变色，将二氧化碳通入滴有酚酞溶液的水中，不能证明二氧化碳是否与水发生了反应，B错误；检验氧气是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃则证明已经集满，C错误；含有碳元素的物质在燃烧时会生成二氧化碳气体，可以通过燃烧生成二氧化碳使澄清石灰水变浑浊的方式来证明蜡烛中含有碳元素，D正确。
答案 D
例2 “蓝瓶子”实验是一个有趣的化学振荡实验：盛有氢氧化钠、亚甲蓝(C16H18N3SCl)、葡萄糖混合液的试管，经振荡、静置后溶液颜色会出现反复变化(如图甲)。某兴趣小组开展如下探究，回答下列问题。
(1)混合液中属于人类基本营养物质的有水和_________。
(2)小明对振荡实验后溶液变蓝的原因进行如下猜想：①溶液中溶入CO2；②溶液中溶入O2；③溶液中溶入_________(填化学式)。
(3)小红利用图乙装置，从A端吹入呼出的气体，混合液由无色变为蓝色，由此_______(填“能”或“不能”)得出猜想①正确，原因是______________。
(4)为探究猜想②，利用图2装置设计实验方案：_______________________。
解析 (1)混合液中含有葡萄糖，葡萄糖属于糖类，是人类基本营养物质之一。(2)空气中除含有二氧化碳和氧气，还含有氮气和稀有气体，还可猜想与溶液中溶入氮气等物质有关。(3)由于人呼出的气体中含有氮气等，不能证明混合液变蓝是溶液中溶入二氧化碳造成的。(4)若要利用图乙装置证明是由溶液中溶入氧气造成混合液变蓝，可以从A端通入氧气，若溶液变蓝，则猜想②正确，若溶液不变蓝，则猜想②不正确。
答案 (1)葡萄糖 (2)N2(其他合理答案均可) (3)不能 人体呼出的气体中也含有氮气和氧气等 (4)从A端通入氧气，若溶液变蓝，则猜想②正确；若溶液不变蓝，则猜想②不正确
例3 氨气的水溶液称为氨水，呈碱性，易挥发，有强烈的刺激性气味。某兴趣小组利用浓氨水和浓盐酸探究分子运动速度与相对分子质量的关系。
方案I：在两玻璃片上同时分别滴加少量相同体积的浓氨水和浓盐酸，将2张湿润的pH试纸分别置于距玻璃片上方15厘米处(如图甲)，比较2张pH试纸变色的时间。
方案II ：将一支约35厘米长的玻璃管水平放置，将一湿润的pH试纸置于玻璃管的中间。在玻璃管两端同时分别滴加2滴浓氨水和浓盐酸后，迅速塞上橡皮塞(如图乙)，观察pH试纸的颜色变化。
(1)方案I实验中，观察到两液滴间的上方出现白烟。针对此现象，你的合理猜想是________。
(2)请指出方案I的两点不足之处________、________。
(3)多次进行方案II的实验，均观察到试纸先变蓝色，得出相对分子质量越小分子运动速度越快的结论。为使该结论更具有普遍性，还应继续研究_________。
解析 (1)浓氨水、浓盐酸都具有挥发性，氨气和氯化氢反应生成了氯化铵固体颗粒，所以方案I实验中，会观察到两液滴间的上方出现白烟。(2)浓氨水、浓盐酸都具有强烈的刺激性气味，对人体有害或污染空气；方案I在开放的环境中进行实验，实验结果易受环境影响，如空气流动或两种气体互相干扰等均能对实验结果产生影响。(3)方案II的实验得出了相对分子质量越小分子运动速度越快的结论，但为使该结论更具有普遍性，还应继续研究其他物质的分子运动速度与相对分子质量的关系。
答案 (1)浓氨水、浓盐酸具有挥发性，氨气和氯化氢反应生成了氯化铵固体颗粒 (2)污染环境 在开放的环境中进行实验，实验结果易受环境影响 (3)其他物质的分子运动速度与相对分子质量的关系
例4 某纯碱厂生产的某批次碳酸钠产品中可能含有氯化钠杂质。 定性检验
(1))要确定该产品中是否含有杂质氯化钠，你的方法是_________________。 定量测定
(2)若利用沉淀法测定该产品中碳酸钠的质量分数，你确定的反应原理是(用化学方程式表示)____________________________。
(3)假设你取样的质量为m1，根据你确定的反应原理，你需要通过实验测量沉淀(填化学式)_______的质量(假设你测得的沉淀的质量为m2)。
(4)请你设计实验方案，获得数据m1、m2，把方案填在下表中。 适用的仪器名称 实验步骤 (5)数据处理：
请用含m1、m2的式子表示所测样品中碳酸钠的质量分数。_________________。 分析讨论
(6)要测定混合物中某成分的含量，可通过化学方法将不易测定的物质转化为易测量的物质。除沉淀法外，还可依据反应(用化学方程式表示)_______________来测定该纯碱样品中碳酸钠的质量分数。
解析 (1)要检验碳酸钠中是否含有氯化钠就需要先排除碳酸钠的干扰，取样品于试管中，加入足量的稀硝酸，再加入硝酸银溶液，观察是否产生白色沉淀。(2)利用沉淀法测定该产品中碳酸钠的质量分数，可以向待测溶液中加入过量的氯化钡溶液(或氯化钙溶液)，碳
酸钠与氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠(或碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠)。(3)根据生成碳酸钡沉淀或碳酸钙沉淀的质量来计算出碳酸钠的质量。(4)需要称取一定质量的样品并将其溶解，然后加入足量的氯化钡溶液或氯化钙溶液，实验结束后将沉淀过滤出来，洗涤、干燥、称量。(5)若是利用过量的氯化钡溶液来测定，设碳酸钠的质量为x。则： Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl 106 197 x m2 106：197=x:m2 解得，x=106m2/197
所测样品中碳酸钠的质量分数=106m2/197/m1×100%=106m2/197m1×100% 若是利用过量的氯化钙溶液来测定，设碳酸钠的质量为y，则： Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl 106 100 y m2 106:100=y:m2
解得，y=106m2/100
所测样品中碳酸钠的质量分数=106m2/100/m1×100%=106m2/100m1×100%
(6)利用氯化钠与稀盐酸不反应，碳酸钠能与稀盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，将反应生成的气体干燥后用足量的氢氧化钠溶液来吸收，根据氢氧化钠溶液增重的质量(即生成二氧化碳的质量)，通过化学方程式计算出碳酸钠的质量，并进一步计算出该纯碱样品中碳酸钠的质量分数。
答案 (1)取少量样品于试管中，加人足量稀硝酸，再加入硝酸银溶液，若观察到产生白色沉淀，则证明样品中含有氯化钠(合理即可) (2)Na2CO3+BaCl2=BaCO3↓+2NaCl(或Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl) (3)BaCO3 (或CaCO3) (4)烧杯、玻璃棒、胶头滴管、铁架台(带铁圈)、漏斗、托盘天平(或电子秤)、(洗瓶、干燥仪器) ①称量样品的质量；②溶解；③加试剂(需指明试剂过量或足量)；④过滤；⑤洗涤、干燥；⑥称量沉淀的质量(其他合理答案也可，如：使用含钙离子试剂或氯化银沉淀法) (5) 106m2/197/m1×100%(或106m2/100m1×100%) (6)Na2CO3+2HCl= 2NaCl+H2O+CO2↑
跟踪训练
1.下列实验设计不能达到其对应实验目的的是( )
A.测定空气里氧气的含量 B.检查装置的气密性
C.验证质量守恒定律 D.证明CO2密度比空气的大
2.(1)某研究性学习小组为验证“氨气还原氧化铜”的实验，认真阅资料并做出以下准备。 资料准备：
I.氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，溶液呈碱性。 Ⅱ.氨气还原氧化铜的化学反应原理：2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O。 实验准备：
请回答：
①为达成“氨气还原氧化铜”的实验目的，装置A、B、D、E的正确连接顺序________；(填序号)
②装置A中发生反应的化学方程式________；
③装置B观察到的现象________，装置E的作用________；
④将装置A产生的气体通入装置C中，石蕊试液浸泡的纸花变蓝色，原因是________。 (2)小凡同学利用氯化钡和氢氧化钠两种试剂，从硫酸钠、硫酸镁和氯化镁三瓶未贴标签的无色溶液中鉴别出硫酸镁溶液，设计并进行以下实验。请你补齐实验内容；
实验步骤 实验现象 实验结论
①取三支洁净试管，分别倒入三种无色溶
________ ________
液，然后滴加________，振荡，观察现象 ② ________ ________ ________
答案 1.C 2.(1)①A、C、D、B、E ②Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2H2O+2NH3↑ ③黑色氧化铜逐渐变成红色 吸收氨气，防止污染环境 ④氨气溶于水，形成氨水，氨水能使紫色石蕊显蓝色 (2)①氯化钡溶液 两支试管中生成白色沉淀，一支试管中没有明显现象 没有明显现象的是氯化镁 ②取两支试管，分别倒入生成白色沉淀的两种溶液，滴加氢氧化钠，振荡，观察现象 一支出现白色白色沉淀，一支没有明显现象 有白色沉淀的是硫酸镁，没有明显现象是硫酸钠
2020年中考化学热点题型解读：实验方案设计与评价（含答案）
