内容正文:
第五单元 科学探究与化学实验
5-3 实验方案的设计与评价
四维智学系列丛书
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实验设计的类型
(1)步骤型:筛选出必要的操作,并进行排序或设计,完成实验方案。(2)连接型:根据题目要求对实验仪器或装置进行一定顺序的连接。(3)限制型:给出课题、原理、材料、试剂、用具等,设计实验方案。(4)补充型:要求同学们对实验过程中的个别方面进行科学补充。(5)开放型:只给出课题,自选材料、试剂、用具等,设计实验方案。(6)探究型:以实验为探究手段,模拟科学探究过程,自己提出问题,制订探究活动计划、实验方案,处理实验数据,写出相应的实验报告。
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设计实验方案应遵循的原则
(1)科学性原则,即实验原理、方法和操作过程必须科学、严谨、合理。(2)单一性原则,即控制变量。
(3)安全性原则。(4)可行性原则。(5)简约性原则,即实验设计应简单易行。(6)对照性原则。
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◆考点说明:物质的分离、提纯、鉴别、除杂;实验方案的设计与评价。
【例1】 (2024·青岛)分离与提纯是获得物质的重要途径。下列实验方案设计中,能达到实验目的的是( )。
B
选项 实验目的 实验操作
A 除去CaO中混有的少量CaCO3 加适量水溶解,过滤
B 除去Cu粉中混有的少量CuO 加过量稀硫酸,过滤,洗涤,干燥
C 除去CO2中混有的少量CO 向其中通入过量氧气,点燃
D 除去Na2SO4溶液中混有的少量NaOH 滴加稀盐酸至溶液pH=7
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【例2】 (2024·青岛)某同学对下列4个实验都设计了两种方案,其中两种方案都合理的是( )。
选项 A B C D
实验目的 除去CuSO4溶液中少量的H2SO4 除去NaOH溶液中少量的Na2CO3 鉴别O2和 CO2气体 除去CO中少量的CO2
方案1 加入足量的Fe粉,过滤 滴入适量的石灰水,过滤 用带火星 的木条 点燃
方案2 加入足量的CuO,过滤 滴入适量的CaCl2溶液,过滤 用紫色石 蕊溶液 通入足量的NaOH溶液
C
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【例3 】 (2021·青岛)诗句“梅子留酸软齿牙”中的“梅子”含有较多的柠檬酸,柠檬酸具有酸的通性。小华同学设计下图所示实验,验证柠檬酸的某些性质,下列实验设计不能达成实验目的的是( )。
A.实验①验证柠
檬酸溶液呈酸性 B.实验②验证柠檬
酸能与金属反应
C.实验③验证柠檬
酸能与碱反应 D.实验④验证柠檬
酸能与碳酸盐反应
B
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【例4 】 (2024·青岛)设计实验方案是科学探究的要素,下列实验方案能达到实验目的的是( )。
选项 实验目的 实验方案
A 除去铁粉中的碳粉 加足量稀盐酸,过滤
B 除去空气中的氧气 将空气通过足量的灼热铜粉
C 除去氢氧化钠溶液中的碳酸钠 加过量澄清石灰水,过滤
D 鉴别氯化钙溶液和氢氧化钙溶液 取样,分别滴入几滴无色酚酞溶液,观察溶液是否变红
BD
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例5 (2022·青岛)分离与提纯是获得物质的重要方法。下列实验操作能达到实验目的的是( )。
选项 实验目的 实验操作
A 除去氧气中的水蒸气 将气体通过盛有足量浓硫酸的洗气瓶
B 除去氯化钠溶液中的硫酸钠 向溶液中加入过量的氯化钡溶液,过滤
C 除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠 将固体充分加热至不再产生气体
D 除去二氧化碳中的氯化氢气体 将气体通过盛有足量氢氧化钠的溶液的洗气瓶
AC
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【例6】 (2022·青岛)自然界中的铝元素以化合物的形式存在于各种矿石中。某铝土矿的主要成分是Al2O3,含少量SiO2、Fe2O3等杂质。从该铝土矿中提取铝可采用如下工艺流程(不考虑其他杂质参与反应):
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已知:SiO2不溶于水且不与盐酸反应;Al(OH)3能与NaOH溶液反应,生成可溶性盐。
请回答下列问题。
(1)步骤①加盐酸前先将铝土矿粉碎的目的是 ;所得滤液A中的溶质有 种。
(2)步骤②中所加NaOH溶液须过量的目的是 。
(3)步骤③Al(OH)3加热分解生成两种氧化物,请写出该反应的化学方程式: 。
增加反应物的接触面积,加快反应速率
3
使氢氧化铝完全转化为可溶性盐
2Al(OH)3≜Al2O3+3H2O
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(4)步骤④是通过电解熔融状态的Al2O3制备铝。Al2O3的熔点是2 050 ℃,很难达到熔融状态,工业上通过加入冰晶石使其在1 000 ℃左右熔化,请写出这一做法的意义:
。
节约能源,降低成本(合理即可)
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