專題十五　實驗方案的設(shè)計和評價講解部分

1、專 題 十 五實 驗 方 案 的 設(shè) 計 和 評 價實驗方案的設(shè)計ï實驗方案的設(shè)計與評價 íï î實驗方案的評價知識結(jié)構(gòu)實驗設(shè)計總體思路 明確實驗?zāi)康?弄清實驗原理 根據(jù)要求正確選擇儀器和藥品 設(shè)計實驗裝置和操作步驟 分析得出結(jié)論實驗儀器連接順序 一般遵循自下而上 自左而右的原則評價實驗方案的原則 理論上是否科學合理 具有嚴密性 操作是否簡單易行 是否 安全 從經(jīng)濟角度評價 是否節(jié)約藥品 降低成本 提高產(chǎn)品質(zhì)量 從環(huán)境角度考慮 是否會給環(huán)境造成污染考點一 實驗方案的設(shè)計考點清單用木條蘸少量濃硫酸驗證濃硫酸有腐蝕性實驗設(shè)計題的難度較大 綜合性較強 解答這類

2、題時 一 般 需要學生很好地掌 握 實 驗 操 作 的 基 本 知 識 掌 握 操 作 的 原 理 和 實驗的一般步驟 具備較好的元素化合物知識 熟悉常見物質(zhì)的 一些性質(zhì)及其制備原理 變化規(guī)律等 要全面了解實驗方案設(shè)計 考查的內(nèi)容 基本要求和思路 方法 考查內(nèi)容ìï物質(zhì)的制備實驗設(shè)計 ï物質(zhì)的性質(zhì)實驗設(shè)計 ï物質(zhì)的檢驗實驗設(shè)計化學實驗設(shè)計 í ï測定物質(zhì)的組成實驗設(shè)計ï物質(zhì)的分離或提純實驗設(shè)計ï î測定混合物的成分實驗設(shè)計 實驗方案設(shè)計的基本要求科學性 實 驗 原 理 實 驗 方 法 和 操 作 過 程

3、必 須 科 學 嚴 謹 合理可行性 設(shè)計的實驗方案要切實可行安全性 實驗操作要盡量避免帶 有 危 險 性 的 操 作 盡 量 避免與有毒物質(zhì) 接 觸 若 無 法 避 免 有 毒 物 質(zhì) 則 應(yīng) 采 取 防 范 措 施 以防造成環(huán)境污染和人身傷害簡約性 實驗方案設(shè)計要求操作簡便 裝置簡單 實驗現(xiàn) 象明顯 解題思路和方法明確目的和原理 明確實驗的目的 弄清題給信息 選擇儀器和藥品 選擇合理的化學儀器和藥品 設(shè)計裝置和步驟 設(shè)計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟 記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù) 全面 及時而又準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論 根據(jù) 實 驗 觀 察 到 的 現(xiàn) 象 和 記 錄 的 數(shù) 據(jù) 通過

4、分析 計算 推理等 得出正確的結(jié)論例 （ 天津， 分） 化學實驗中常用到木條或火柴 梗 下列實驗方案或操作不能達到目的的是用帶火星的木條檢驗氧氣 用燃著的木條區(qū)分氮氣和二氧化碳將火柴梗迅速平放入蠟燭火 焰 中 約 后 取 出 比 較 火焰各層溫度 解析 氧氣有助燃性 可以使帶火星的木條復燃 故 正 確 氮氣和二氧化碳都能使燃著的木條熄滅 用燃著的木條無法區(qū)分 故 錯誤 用木條蘸 少 量 濃 硫 酸 過 一 會 兒 木 條 會 炭 化 變 黑 可以驗證濃硫酸有腐 蝕 性 故 正 確 將 火 柴 梗 迅 速 平 放 入 蠟燭火焰中 約一秒后取出 根據(jù)各層火焰中火柴梗的變黑程度可比較火焰各層溫度 故

5、 正確 答案 考點二 實驗方案的評價實驗方案的評價包括實驗原理的評價 實驗裝置的評價 實 驗操作的評價 實 驗 現(xiàn) 象 的 描 述 與 結(jié) 論 分 析 的 評 價 等 進 行 評 價時一般從以下幾個方面入手方案在理論上是否科學 合理 是否具有嚴密性 在滿足安全性的前提下 操作上是否簡單易行從經(jīng)濟角度評價 是否節(jié)約試劑 降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量 從環(huán)境角度考慮 是否會給環(huán)境造成污染評價實驗方案是 一 個 復 雜 深 刻 的 思 維 活 動 要 通 過 分 析 綜合 比較和論證才能評選出最佳方案例 （ 內(nèi)蒙古呼和浩特， 分） 下 列 四 個 實 驗 方 案設(shè)計合理的是選項目的方案除去木炭粉中的少量在

6、空氣中充分灼燒除去 中混有的少量取樣 加二氧化錳 充分加熱鑒別化肥 和取樣 加熟石灰 研磨除去 中混有的少量通過灼熱的銅網(wǎng) 解析 項 在空氣中充分灼燒 木炭粉會和氧氣發(fā)生反 應(yīng) 不符合除雜原則 錯誤 項 會引入新的雜質(zhì) 錯誤項 氯化銨和硫酸 銨 分 別 與 熟 石 灰 混 合 研 磨 均 會 有 刺 激 性 氣 味產(chǎn)生 無法鑒別 錯誤 項正確 答案 一、不能顧大局識整體，實驗設(shè)計無序在進行實驗設(shè)計或儀器連接時 應(yīng)注意以下幾點易混易錯驗裝置 在常規(guī)條件下進行 用較少的實驗步驟和試劑 在 較 短 的時間內(nèi)完成實驗 充分體現(xiàn)實驗設(shè)計的簡約性原則實驗設(shè)計的原則是 原理正確 簡便易行 包括裝置 條 件

7、操作等 現(xiàn)象明顯 藥品經(jīng)濟 安全節(jié)能 綠色環(huán)保實驗裝置的組裝設(shè)計總體要求 符 合 實 驗 要 求 操 作 方便 避免干擾 防止污染等連接儀器的一般順序 氣體發(fā)生裝置 除雜質(zhì)裝置 干 燥裝置 主體實驗裝置 產(chǎn)物的鑒定裝置 尾氣處理裝置要驗證混合氣體中某組分存在 時 應(yīng) 注 意 三 個 先 后 先 凈化后驗證 凈化時先除雜后干燥 驗證時先驗證水蒸氣后驗證其他氣體 如果原 氣 體 不 能 直 接 驗 證 則 需 轉(zhuǎn) 化 成 其 他 氣 體 再 驗證 如例 化學興趣小組用以下裝置探究煉鐵的原理加熱 之前要先 通 一 會 兒 目 的 是 方框中連接的是 和 導管接口的順序為如 果 導 管 連 接 錯 誤

8、 后 果 是 玻璃管中發(fā)生反應(yīng)的化學方程式 是用這種方法 煉 得的鐵與工業(yè)上煉出的 生 鐵 在 組 成上的最大區(qū)別是 解析 與 還 原 操 作 類 似 實 驗 前 應(yīng) 先 通 氣 再點燈 目的是排盡裝置中的空氣 防止加熱 時 與 玻璃管內(nèi)空氣混合而 發(fā) 生 爆 炸 用 裝 置 收 集 未 反 應(yīng) 的 并除去生成的 時 氣體要 短進長出 氣體 含 從口進入 被 溶液吸收掉 多余的 將 溶液 壓入裝置 中 若接口 接反 會導致 從 口逸出 污染空氣 據(jù)工業(yè)與實驗室煉鐵原理分析可知工業(yè) 上 煉 出 的 鐵中含碳量較高 答案 排盡裝置中的空氣 進入空氣 污染環(huán)境高溫效果明顯 效果明顯就是按照實驗設(shè)計進

9、行操作 產(chǎn)生的現(xiàn)象直觀 易于觀察 記錄安全可靠 安全 是 指 實 驗 設(shè) 計 要 盡 量 避 免 選 用 有 毒 藥 品 和具有一定危險性的實驗操作 如果必須選用 應(yīng)在設(shè)計方案中 給出明確提示和預防措施 以避免造成環(huán)境污染或?qū)嶒炇鹿?可 靠是指設(shè)計方案要確保成功 最佳方案的評價標準方案 科學 合理原料 來源廣泛 價格低廉 種類和用量少實驗 裝置簡單 條件不高 步驟簡短 操作簡便 現(xiàn)象明顯 產(chǎn)物 容易提純 具有安全性和環(huán)保性例 現(xiàn)有下圖所示的實驗裝置現(xiàn)有稀硫酸 粉 三 種 物 質(zhì) 請 設(shè) 計 兩 種 制 取 銅 的 實 驗方案 填寫下表實驗方案有關(guān)反應(yīng)的化學方程式選用裝置 填字母代號方案一方案二

10、在 以 上 兩 個 設(shè) 計 方 案 中 你 認 為 操 作 更 合 理 更不含碳用 這 種 方 法 煉 得 的 鐵簡便 解析 設(shè)計實驗方案的基本要求是根據(jù)實驗?zāi)康拇_定實錯因透視 易錯點是導管接口的順序。 “ 多用瓶” 在此實驗 中扮演了收集 并 除 去 的 雙 重 角 色，用 排 水 法 收 集 氣 體 時，不論氣體的密度比空氣大還是小，氣體均“ 短 進 長 出” ，故 該題方框中導管的接口順序為 。 把握煉 鐵 的 原 理，透析“ 多用瓶” 在實驗中的作用，是減少本題失分的前提。二、不能全面分析方案，給出最優(yōu)評價實驗方案的評價主要包括對方案可行性的評價和對方案優(yōu) 劣的評價 對方案可行性評價的

11、原則化學實驗設(shè)計的原理 操作順序和方法 必須與化學知識的 科學性和實驗操作的合理性相一致 即要科學 合理 對方案優(yōu)劣評價的原則設(shè)計簡潔 設(shè)計 簡 潔 就 是 要 盡 可 能 采 用 簡 單 的 儀 器 或 實驗方案 根據(jù)實驗原理選擇合適的試劑 然后確定實驗儀器和裝置 并由此確定操 作 步 驟 因 此 根 據(jù) 本 題 現(xiàn) 有 鐵 粉 稀 硫 酸 和 氧化銅 可考慮方案 一選擇制取 及 還原 的裝置 方案二因方案一中的第二步需加熱 故方案二的操作更合理 簡便些 答案續(xù)表 方案二錯因透視 在評價哪種方案更簡便時，易錯選方案一，原因 是忽 略 了 還 原 時 需 加 熱， 這 樣 既 消 耗 能 源，

12、 操 作 也 不 簡便。方法 有關(guān)實驗方案設(shè)計與評價的解題方法解答此類題首 先 應(yīng) 具 備 扎 實 的 實 驗 操 作 基 本 知 識 懂 得 操 作的一般步驟和原理 熟悉相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì) 制備原理和變化規(guī) 律 同時讀懂題 明確實 驗 目 的 充 分 利 用 題 中 所 給 信 息 如 裝 置 藥品 題干中描述的目的等 分析題意做出相 關(guān) 的 猜 想 假 設(shè) 提出問題 設(shè)計實驗的程序 再分析現(xiàn)象得出相關(guān)的結(jié)論和 啟示解答實驗題還應(yīng)具備全局意識 即審題時要先統(tǒng)觀全局 逐 字逐句地把整個題審讀一遍 再細致地讀懂每步要求 這樣才能在答題時做到不丟分例 （ 河南， 分） 生 活 中 常 見 物 質(zhì) 的

13、性 質(zhì) 制 法 等是化學研究的重要內(nèi)容復分解 反 應(yīng) 發(fā) 生 后 生 成 物 肯 定 不 會 是 填 單質(zhì) 或 化合物鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時溶液 的變化如圖所示 下列說法中正確的是 點所示溶液為堿性 點所示溶液中加紫色石蕊溶液顯紅色 點所示溶液中的溶質(zhì)為 和 該圖所對應(yīng)操作是將鹽酸滴入氫氧化鈉溶液中濃硫酸和濃鹽酸敞口放置均會變稀 這是為什么 下圖裝置可做一氧化碳還原氧化鐵的實驗 并檢驗生成的氣體產(chǎn)物裝置玻璃管里可觀察到的現(xiàn)象為 裝置中反應(yīng)的化學方程式為 質(zhì)量是多少 解析 復分解反應(yīng)是兩種化合物相互交換成分 生成 兩種新的化合物的反應(yīng) 因此生成物肯定不是單質(zhì)根據(jù)圖像可知 點所示溶液的 說明鹽

14、酸 過 量 溶液顯酸性 錯誤 點所示溶液的 說明酸 堿恰好完全中和 溶液顯中性 加 入 紫 色 石 蕊 溶 液 顯 紫 色 錯 誤 點 所 示溶液的 溶液顯堿性 說明氫氧化鈉過量 此處溶液中的溶 質(zhì)是 和 正確 該圖像起點處 隨著溶液的加入 逐漸增大 說明起始溶液呈酸性 是鹽酸 加入的試劑是氫 氧化鈉溶液 錯誤濃硫酸有吸水性 溶劑質(zhì)量會增大 溶液濃度變小 濃鹽 酸有揮發(fā)性 溶質(zhì)質(zhì)量會減小 溶液濃度變小 因此敞口放 置 后均會變稀一氧化碳還原氧化鐵時 由于 生 成 了 鐵 粉 因 此 可 觀 察到的現(xiàn)象是玻璃管內(nèi)的固體粉末由紅棕色變?yōu)楹谏?中 澄清石灰水與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀而變渾濁 裝置中的氫氧化鈉溶液是為了除去二氧化碳 因此實驗結(jié)束后 裝置 的溶液中一定含有碳酸鈉 可能含有氫氧化鈉 設(shè)計實驗時 只需 證明有無氫氧化鈉即可 先取少量 中溶液 加入足量的氯化鋇或 氯化鈣溶液 靜置 向上層清液中滴加酚酞 若溶液變紅 說明溶液中含有碳酸鈉和氫氧化鈉 否則 只含有碳酸鈉 根據(jù)題意可寫出鋁和四氧化三鐵反應(yīng)的化學方 程 式 為高溫已知鐵的質(zhì)量為 利用化學方程式即可計算出消耗鋁的質(zhì)量 答案單質(zhì)分 分因為濃硫酸有吸水性 溶劑會增多 濃鹽酸有揮發(fā)性 溶 質(zhì)會減少 分固體粉末由紅棕色逐漸變黑 分分取少量 裝置中的溶液 加入足量 溶液 或 溶液