實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)

1、專(zhuān)題突破 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)通過(guò)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，探討研究并解決科學(xué)研究、生產(chǎn)、生活、環(huán)境保護(hù)中面臨的一些問(wèn)題是化學(xué)學(xué)科永恒的主題。在學(xué)習(xí)中，要求同學(xué)們能根據(jù)實(shí)際情況提出問(wèn)題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)研究問(wèn)題、解決問(wèn)題，在實(shí)踐活動(dòng)中鞏固知識(shí)、提高認(rèn)識(shí)、增強(qiáng)能力。考點(diǎn)1 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)1實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則原理正確、操作簡(jiǎn)便、現(xiàn)象明顯、藥品經(jīng)濟(jì)、結(jié)論可信。2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的考查實(shí)驗(yàn)儀器的設(shè)計(jì)和改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)和改進(jìn)、制備方案的設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)裝置組裝設(shè)計(jì)，化學(xué)與生產(chǎn)、生活的連接等。解題策略實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，就是由題目提出目標(biāo)，答案開(kāi)放，由自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，選擇實(shí)驗(yàn)藥品，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，得出正確結(jié)論，解

2、決題目提出的問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)過(guò)程的一個(gè)重要資料，實(shí)驗(yàn)報(bào)告就是要將每一步實(shí)驗(yàn)的操作、實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)結(jié)論記錄下來(lái)，以備實(shí)驗(yàn)后進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)報(bào)告的填寫(xiě)必須對(duì)現(xiàn)象的描述準(zhǔn)確簡(jiǎn)捷，對(duì)結(jié)論和解釋必須正確完善，觀點(diǎn)鮮明，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和裝置必須目的明確，識(shí)別準(zhǔn)確。典型例題例1 某校進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)考查時(shí)，教師給了同學(xué)們1小包黑色粉末，這種黑色粉末可能是氧化銅、炭粉或者是這兩種的混合物，讓他們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究來(lái)確定。某同學(xué)探究過(guò)程如下：(1)【提出假設(shè)】假設(shè)1：黑色粉末是炭粉；假設(shè)2：_；假設(shè)3：_。(2)【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案】他對(duì)實(shí)驗(yàn)做了如下設(shè)想和分析：取少量黑色粉末于燒杯中，并加入過(guò)量的稀硫酸。則實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象與

3、對(duì)應(yīng)結(jié)論如下表，請(qǐng)你完成下表。實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象結(jié)論假設(shè)1成立假設(shè)3成立(3)【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】通過(guò)實(shí)驗(yàn)及分析，確定該黑色物質(zhì)為炭粉和氧化銅的混合物。(4)【拓展】為了進(jìn)一步探究炭粉和氧化銅的性質(zhì)，他又利用這種混合物補(bǔ)充做了如下實(shí)驗(yàn)：將此黑色粉末隔絕空氣加熱(若碳完全反應(yīng))，待冷卻到室溫后，取剩余固體于燒杯中，再加入過(guò)量稀硫酸，反應(yīng)完全后，靜置。請(qǐng)你回答：燒杯中_(填“有”或“無(wú)”)不溶物；若靜置后溶液呈無(wú)色，則該溶液中溶質(zhì)是_(寫(xiě)化學(xué)式)；若靜置后溶液呈藍(lán)色，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_。解析：這是一道聯(lián)系常見(jiàn)化學(xué)物質(zhì)因某些性質(zhì)相似，人們?cè)谑褂弥胁灰讌^(qū)分而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)探究題。旨在利用一些常見(jiàn)現(xiàn)象、問(wèn)題

4、培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、研究問(wèn)題的意識(shí)和能力。解答（1）一定要聯(lián)系題中給出的黑色物質(zhì)的可能性，由此提出你的猜想或假設(shè)：兩種物質(zhì)的三種組合。解答（2）（4），即設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案驗(yàn)證你的三個(gè)假設(shè)，必須要了解木炭、氧化銅、稀硫酸的性質(zhì)及相互反應(yīng)的規(guī)律和能否反應(yīng)呈現(xiàn)出不同現(xiàn)象。木炭H2SO4不反應(yīng)，黑色的木炭在H2SO4中不會(huì)溶解消失。CuO+H2SO4CuSO4+H2O，反應(yīng)發(fā)生，溶液會(huì)由無(wú)色變?yōu)樗{(lán)色；由上述知識(shí)，不難對(duì)（2）作出解答。解答（4）時(shí)，一定要理解它的意義和探究實(shí)驗(yàn)的基本方法。還應(yīng)注意到題中關(guān)鍵處的說(shuō)明，如“隔絕空氣加熱（碳完全反應(yīng)）”，應(yīng)該認(rèn)識(shí)此處有2CuO+C 2Cu+CO2反應(yīng)發(fā)生，此反應(yīng)中

5、，木炭反應(yīng)消耗完了，一定沒(méi)有，生成的Cu一定有，CuO則不能確定，可能有也可能無(wú)。答案：（1）黑色粉末是氧化銅 黑色粉末是碳粉和氧化銅的混合物 （2）無(wú)變化 溶液變藍(lán)色，黑色粉末溶解；假設(shè)2成立 溶液變藍(lán)色，仍有部分黑色不溶物 （4）有 H2SO4 CuO+H2SO4CuSO4+H2O新題展示1化學(xué)真是太奇妙了，它幾乎無(wú)處不在，在你的周?chē)鷷r(shí)刻不停地發(fā)生著變化。同學(xué)們讓我們踏上探究之旅。（1）提出問(wèn)題聰聰在用水煮蝦過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，青色的生蝦煮熟以后顏色變成紅色，特別是蝦湯的顏色更是鮮紅。聰聰想，蝦湯中這種紅色的物質(zhì)究竟是什么呢？（2）猜想與假設(shè)聰聰猜想，這種紅色物質(zhì)可能像酸堿指示劑一樣，遇到酸或堿時(shí)

6、，顏色會(huì)發(fā)生改變。（3）收集證據(jù)現(xiàn)在請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的探究活動(dòng)方案，驗(yàn)證聰聰?shù)牟孪?。使用試劑?shí)驗(yàn)操作方案可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（4）交流與反思以上探究之旅，對(duì)你有什么啟示？_。解析：該題從日常生活現(xiàn)象或問(wèn)題入手，引導(dǎo)并培養(yǎng)了學(xué)生注意觀察現(xiàn)象、研究問(wèn)題的意識(shí)和能力。同時(shí)也讓學(xué)生了解到科學(xué)新發(fā)現(xiàn)是如何獲得的。解答此題首先要圍繞猜想與假設(shè)的問(wèn)題進(jìn)行思考，其次是理解酸堿指示劑的含義，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)探究實(shí)驗(yàn)方案，具體內(nèi)容在題中表格框架下完成并注意探究實(shí)驗(yàn)的比較過(guò)程。答案：（3）使用試劑實(shí)驗(yàn)操作方案可能的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象稀鹽酸、氫氧化鈉溶液(其他酸性或堿性物質(zhì)均可)把紅色的蝦湯分成三份：向一份中加入稀鹽酸，向另一份中加入

7、氫氧化鈉溶液，與第三份進(jìn)行顏色對(duì)比加入酸或堿的兩份蝦湯的顏色可能發(fā)生改變（4）要像聰聰那樣，善于觀察、善于發(fā)現(xiàn)、善于思考、大膽猜想；或猜想要有一定的依據(jù)，不能憑空想象；或要通過(guò)查閱資料、實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)真求證自己的猜想；進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)是一種重要的科學(xué)方法（此題為答案開(kāi)放性試題，有多種答案。同學(xué)們?nèi)粲衅渌鸢?，只要從三維目標(biāo)來(lái)回答，言之成理均可）。考點(diǎn)2 實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)基礎(chǔ)知識(shí)1實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)的原則理論上是否科學(xué)合理、具有嚴(yán)密性；在滿足安全性的前提下，是否簡(jiǎn)便易行；從經(jīng)濟(jì)角度考慮，是否節(jié)約試劑及降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量；從環(huán)保角度考慮，是否會(huì)給環(huán)境造成污染。2實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題的考查實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)要求同學(xué)對(duì)不同的實(shí)驗(yàn)方案

8、進(jìn)行對(duì)比分析，或?qū)σ淹瓿傻膶?shí)驗(yàn)原理、裝置、效果與實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊筮M(jìn)行對(duì)比，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)的成功與不足，以及可能存在的問(wèn)題，甚至要求提出改進(jìn)方案。這是對(duì)同學(xué)們綜合素質(zhì)的考查。解題策略實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)題是指由題目提供多套方案，要求從某一角度或某幾個(gè)方面評(píng)價(jià)方案的優(yōu)劣，解題時(shí)用批判的思想排除不合理的或不最優(yōu)的方案，選擇、創(chuàng)造更好的方案。典型例題例2 用鐵片、銅片、硝酸汞溶液和鹽酸四種物質(zhì)，驗(yàn)證Fe、Cu、Hg；的金屬活動(dòng)性順序，有如下三種實(shí)驗(yàn)方案（選項(xiàng)中FeHCl表示鐵片加入鹽酸中，F(xiàn)eHg(NO3)2表示鐵片加入硝酸汞溶液中，其他文字說(shuō)明省略）AFeHCl CuHCI CuHg(NO3)2 BCuHCl CuHg(

9、NO3)2CFeHg(NO3)2 FeHCl CFeHCI CuHg(NO3)2 FeHg(NO3)2 試評(píng)價(jià)上述三種實(shí)驗(yàn)方案，其中最佳的方案是_（寫(xiě)序號(hào)）。解析：通過(guò)審題可知，解答本題需要兩個(gè)層面的知識(shí)及能力。第一個(gè)層面是根據(jù)題目的選項(xiàng)，弄清哪個(gè)實(shí)驗(yàn)?zāi)苡脕?lái)驗(yàn)證Fe、Cu、Hg的金屬活動(dòng)性順序。第二個(gè)層面是要判斷在可行的方案中，哪個(gè)是最佳方案即評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣。本題的原型是競(jìng)賽題。一般講，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的優(yōu)劣比評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的正誤難度更大，但由于本題只涉及置換反應(yīng)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，且綜合性又比較小，因而，本題屬于較難題。本題把三個(gè)方案分別設(shè)計(jì)為：C錯(cuò)誤、B正確但畫(huà)蛇添足、A正確且簡(jiǎn)便三個(gè)層次，使同學(xué)們

10、在解題時(shí)不但要考慮“正誤”，而且要考慮“最佳”。目前評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的題目已經(jīng)開(kāi)始從高考移植到中考中，應(yīng)該引起重視。這類(lèi)題目考查了學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)；要求較高復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)將知識(shí)融會(huì)貫通，在不斷提高學(xué)科能力的基礎(chǔ)上強(qiáng)化。“創(chuàng)新”意識(shí)和“評(píng)價(jià)”意識(shí)，進(jìn)一步提高分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力。檢驗(yàn)金屬的活動(dòng)性順序通常有以下兩種方法：（1）一種金屬跟另一種金屬的鹽溶液發(fā)生反應(yīng)，能將金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)，可以說(shuō)明被置換出來(lái)的金屬的活動(dòng)性弱。（2）一種金屬能跟酸發(fā)生置換反應(yīng)，另一種金屬不能跟酸發(fā)生置換反應(yīng)，說(shuō)明前者的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于后者。有金屬A和B、C的鹽溶液。若A不能將B、C從它們的鹽溶液中置換出來(lái)，則不能比

11、較A、B、C的金屬活動(dòng)性。例如，Cu不能從ZnSO4溶液中置換出Zn的實(shí)驗(yàn)不足以說(shuō)明Zn的金屬活動(dòng)性強(qiáng)于Cu。答案： A新題展示2實(shí)驗(yàn)室用鐵、氧化銅、硫酸為原料制取銅，某同學(xué)設(shè)計(jì)了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案：AFe H2 CuBCuOCuSO4 Cu兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案中最好的是_，理由是_解析：根據(jù)學(xué)過(guò)的化學(xué)知識(shí)，上述兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案都能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。然而，要評(píng)價(jià)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)方案哪個(gè)更好，應(yīng)從操作的簡(jiǎn)便、原料的廉價(jià)、對(duì)環(huán)境的污染、產(chǎn)率等多方面進(jìn)行分析。鐵跟稀硫酸反應(yīng)可以生成氫氣，用氫氣還原氧化銅可以得到單質(zhì)銅。氧化銅跟稀硫酸反應(yīng)可以得到硫酸銅溶液，鐵跟硫酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)也可以得到單質(zhì)銅。比較兩個(gè)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：從原料看，所

12、用原料完全相同；從對(duì)環(huán)境的污染看，兩個(gè)實(shí)驗(yàn)均無(wú)污染環(huán)境的氣體產(chǎn)生；從操作及產(chǎn)率看，A需要做氫氣還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)要對(duì)氫氣和氧化銅進(jìn)行加熱，有一定的危險(xiǎn)性。另外，該實(shí)驗(yàn)是氣體和固體發(fā)生反應(yīng)，氫氣的浪費(fèi)比較嚴(yán)重。而B(niǎo)實(shí)驗(yàn)則是在溶液中進(jìn)行反應(yīng)，操作簡(jiǎn)便，產(chǎn)率高，節(jié)約原料。對(duì)于物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)，一般應(yīng)具備反應(yīng)環(huán)節(jié)少、產(chǎn)率高、操作簡(jiǎn)便、對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。反應(yīng)環(huán)節(jié)少是指能通過(guò)兩步反應(yīng)完成的，一般不要選擇三步反應(yīng)來(lái)完成；操作簡(jiǎn)便是指為完成該實(shí)驗(yàn)所應(yīng)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作應(yīng)簡(jiǎn)便易行，能用加熱操作完成的就決不采用高溫操作；對(duì)環(huán)境無(wú)污染是指要選擇那些不產(chǎn)生對(duì)環(huán)境有污染的物質(zhì)（如一氧化碳、二氧化硫）的反應(yīng)等。答案：B

13、 節(jié)約原料，不需要熱源，沒(méi)有爆炸危險(xiǎn)二、考點(diǎn)突破解答此類(lèi)試題時(shí)，一是要遵循上述原則，二是要有創(chuàng)新意識(shí)，三是圍繞目標(biāo)理清思路，制定步驟。三、命題趨勢(shì)1化學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)是培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，利用實(shí)驗(yàn)探究問(wèn)題的重要過(guò)程，也就是說(shuō)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)是學(xué)生學(xué)會(huì)利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行科學(xué)研究的基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。它包括實(shí)驗(yàn)原理及方案的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)價(jià)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述與結(jié)論分析的評(píng)價(jià)等等。考查熱點(diǎn)多是課本上重要的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案，聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際、環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)出的實(shí)驗(yàn)方案。2科學(xué)的發(fā)現(xiàn)、進(jìn)步離不開(kāi)人類(lèi)對(duì)自然界的研究，科學(xué)研究無(wú)疑離不開(kāi)對(duì)事物的觀察、問(wèn)題的提出、問(wèn)題的思考，再通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)活動(dòng)的研究，最終解決問(wèn)題，得出科學(xué)的發(fā)現(xiàn)與結(jié)論。因此，