一、實驗設計
1．特點及型別
實驗設計題考查的方向是以化學實驗為基礎，聯絡科學研究、生產、生活、環境保護的實際去發現並提出問題、設計實驗去**和解決實際問題並得出科學的結論。它包括物質的製備、物質的鑑別、物質的分離、物質的組成分析、氣體的淨化與轉化等實驗方案的設計。
2．設計要求
實驗設計要科學，安全可靠，操作簡便，藥品經濟，現象明顯。
3．一般流程
(1)根據某一主題，「發現問題」「提出猜想」「確定假設」；
(2)根據假設設計實驗方案；
(3)通過實驗收集證據或實驗現象；
(4)做出假設是否成立的結論；
(5)對結論進行反思與評價。
4．解題策略
(1)分析題給條件，明確實驗目的；
(2)根據反應原理，選擇恰當的儀器和藥品；
(3)對儀器裝置進行科學的連線；
(4)制定操作步驟；
(5)結合物質性質，根據實驗現象，得出正確的結論。
溫馨提示在進行實驗方案設計時要特別注意水的處理。
(1)水作為雜質要除去：要先除去其他雜質，後乾燥。
(2)水作為產物的檢驗：先檢驗水，再檢驗其他產物。
(3)水的定量測量：前後都要排除外來水的干擾。
二、實驗評價
1．評價內容
實驗方案的評價包括實驗原理的評價、方案的評價、實驗裝置的評價、實驗操作的評價、實驗現象的描述與結論分析的評價等。
2．評價方法
(1)化學反應原理是否正確，是否與實驗目的相符；
(2)實驗裝置是否科學、優化、安全；
(3)操作方法是否可行，簡捷；
(4)綠色化學的理念是否符合，對環境是否會造成汙染；
(5)推理過程是否嚴密。
考點一： **物質成分的實驗設計
【例1】水田或池塘裡常常冒出一些氣泡，幾位同學決心弄清這種氣泡的成分。請你與他們一起完成如下**：
【收集氣體】他們設計了如上圖所示的取氣方法：將空的塑料瓶裝滿水，倒放在池塘中，瓶口對準水底冒出的氣泡進行收集，由於瓶口太小不便於收集，在不換瓶的情況下，你的改進方法是
【查閱資料】收集的氣體可能是ch4、co2、co中的一種或幾種，其中ch4、co是難溶於水的可燃性氣體。
【實驗**】如圖1，將塑料瓶a中收集到的氣體依次通入b、c中，在d處點燃。
圖1圖2：注水裝置
(1)要將a中的氣體通入後面的裝置中，應選圖2中的________(填序號)。
(2)若b中石灰水變渾濁，則說明a中含有________氣體。
(3)裝置c作用是
(4)若d處倒扣的是乾冷的大燒杯，杯壁有水霧出現，有同學認為此現象不能證明收集到的氣體中一定含有ch4，理由是要排除這種干擾可採取的措施是
(5)採取(4)中的排除干擾措施後，在d處倒扣塗有澄清石灰水的燒杯，出現渾濁，再在d處倒扣乾冷的燒杯，若杯壁有水霧，則證明a中肯定含有________，若杯壁無水霧，則證明a中肯定含有________。
(6)經進一步**得知，收集的氣體是ch4、co2、co的混合物，這幾位同學擬用下圖裝置，粗略測定取樣氣體中co2的含量。裝置e中發生的反應方程式是若取樣氣體為100 ml，裝置g讀數為65.0 ml，則取樣氣體中co2體積含量約為
解析：在不換瓶的情況下，瓶口太小不便於收集氣體，需要擴大瓶口的面積，所以可在瓶口插乙個倒扣的漏斗，增大收集氣體的速率等；(1)注水時不能讓a中氣體逸出，應選②，由分液漏斗加水，氣體通過導氣管溢位；(2)在初中階段只有co2能使石灰水變渾濁；(3)氫氧化鈉可用來吸收氣體中的co2；(4)氣體通過溶液時會帶走部分水分，為了實驗的嚴謹，應加入乾燥裝置，除去水對實驗的影響；(5)d處石灰水變渾濁和杯壁有水霧，說明a中肯定含有ch4，若d處石灰水變渾濁，杯壁無水霧，說明a中肯定含有co；(6)co2和naoh反應生成碳酸鈉和水；co2的體積為100 ml－65.0 ml＝35.
0 ml，氣體中co2的體積含量＝×100%＝35%。
參***：
在瓶口插乙個倒扣的漏斗(或其他合理的答案)
(1)② (2)co2
(3)除去氣體中沒反應的二氧化碳
(4)水霧有可能是從b、c溶液中帶出的在c裝置後加乙個(濃硫酸)乾燥裝置
(5)甲烷(ch4) 一氧化碳(co)
(6)co2＋2naoh===na2co3＋h2o 35
方法歸納解答此類題目的關鍵是明確各裝置的作用和特徵物質的相關反應；通過對實驗資料進行分析，得出結論。
考點二： 儀器組合裝置的實驗設計
【例2】 如下圖所示，老師在演示用過氧化氫和二氧化錳製取氧氣的實驗中，收集完氧氣後，反應還在繼續進行。小明同學認為，這個裝置的缺點是不能控制反應隨時發生、隨時停止，造成了藥品的浪費。
為了解決小明提出的問題，請你對原實驗裝置加以改進，或設計新的簡易實驗裝置，以便有效地控制過氧化氫的分解反應。
友情提示：你可從下列用品中選取，也可自行選用其他儀器。
請你至少寫出兩種方案：
方案一方案二
解析：要想控制過氧化氫分解反應，就要控制過氧化氫與二氧化錳的接觸，方法有很多，如將長頸漏斗改用注射器或分液漏斗，逐滴加入過氧化氫，或將二氧化錳裝入布袋中，通過抽動連在小袋子上的鐵絲來控制二氧化錳與過氧化氫的接觸，方法合理即可。
參***：
(1)將長頸漏斗改用分液漏斗
(2)將長頸漏斗改用注射器
(3)將長頸漏斗改用膠頭滴管
(4)選用盛裝二氧化錳的小布袋，將連在小袋子上的鐵絲穿過橡皮塞並上下抽動
(5)仿啟普發生器原理的簡易實驗裝置(答案合理即可)
方法歸納解答此類試題時，一般應考慮以下幾點：(1)根據實驗目的選擇合適的藥品；(2)根據藥品的性質設計合理的裝置、選擇所需的儀器；(3)檢驗評價實驗設計的裝置是否操作簡便、安全可控等。
考點三： 對不同實驗方案的評價
【例3】 下列實驗設計能達到實驗目的的是( )。
解析：本題是對實驗設計做出評價。二氧化碳與水反應無明顯現象，故a設計不能達到目的；冷碟子罩在石蠟的火焰上，底部會出現黑色的碳，由此可確定石蠟的成分中含有碳元素，故b設計正確；c設計只能驗證可燃物燃燒需要溫度達到著火點，要驗證需要氧氣，還需在燒杯內放一塊白磷，故達不到目的；d設計只能證明鐵生鏽與氧氣有關，無法證明與水有關，故達不到目的。
方法歸納進行方案評價時一般從以下幾個方面入手：(1)方案在理論上是否科學合理，具有嚴密性；(2)在滿足安全性的前提下，操作上是否簡單易行；(3)從經濟角度評價，是否節約試劑、降低成本和提高產量；(4)從環境角度考慮，是否會造成環境汙染等。
聚焦化學實驗方案設計與評價題
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