论文：化学实验方案的设计与评价.docVIP

啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊科学性的原则:所设计的实验应该符合科学道理,不能凭空捏造对照性的原则:要设计一个对照性的实验,要想这个实验更能够说明问题,一定要有正反两个方面的实验.啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊化学实验方案的设计与评价啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊化学实验方案的设计与评价【考试说明】1知道化学实验是科学探究过程中的一种重要方法，了解实验探究的一般过程。2了解控制实验条件的方法，能设计、评价和改进简单的实验方案。3能绘制和识别简单的实验仪器装置图，能对实验数据进行初步分析或处理，并得出合理结论。4能对探究方案、探究过程、探究结论等进行分析和评价，能准确地表述探究结果，并应用探究结果解决相关问题。【命题趋势】纵观近几年高考，尤其新实验区的高考，实验题中新情境试题不断增多，这类试题的特点是将基本的实验操作设计置于新的情境中（主要是中学课本没有的新反应或新装置或是能使中学生理解的最新科技知识、简化的改进的装置等），结合学生原有的知识和能力，来进行仪器组装、现象描述、数据分析、考虑安全和防污等，用来考查考生自学能力、思维能力、分析综合及评价的能力。由于这类实验试题情境新颖、设问巧妙、铺垫得当、知识新、思维量大、所以区分度很好，能确实将一些基础扎实、自学能力强、思维敏捷、心理素质好的考生选拨出来。所以，新情境实验试题将是今后实验试题的命题方向【要点梳理】1一个完整的实验方案一般应包括以下内容(1)实验名称(2)实验目的(3)实验原理(4)实验用品(5)实验步骤(6)实验现象记录及结果处理(7)问题和讨论2化学实验方案设计的原则科学性的原则：所设计的实验应该符合科学道理，不能凭空捏造对照性的原则：要设计一个对照性的实验，要想这个实验更能够说明问题，一定要有正反两个方面的实验。等量性的原则：所设计的实验中的平行反应，试剂的取用应该是等量的单因子的变量原则：对某个实验的影响，会有很多的因素，实验正是要人为控制条件，使众多变量中，只能有一个因素是变量，其余几个是一样的。3化学实验方案设计的基本思路（1）实验方案的设计往往有许多途径。为了适应中学生的知识能力水平，中学课本中的某些实验可能不是最优的方案。所以在实验复习中要根据实验原理来设计实验步骤和装置，掌握一些装置和仪器药品的替代方法，力求使设计的实验仪器简单、操作便捷、节省试剂、现象明显、安全防污等，培养和增强实验设计能力和创造性思维能力。（2）物质制备实验方案设计的一般思路物质制备实验方案设计，对巩固元素化合物知识和掌握好各类有机物之间的相互转化关系，全面训练实验技能，培养分析问题和解决问题的能力都是非常有效的。（3）物质性质实验方案设计的一般思路 探索性实验方案的设计程序为：物质实验事实科学抽象结论。 验证性实验方案的设计程序为：物质性质推测实验验证结论。（4）物质检验方案设计的一般思路 先对试样进行外观观察，确定其颜色、气味、状态等。 准备试样，并进行检验。当试样是固体时，应先取少量配成溶液，同时观察试样是否溶解，在溶解时有无气体产生等，以初步判断试样可能含有哪类物质。 根据实验现象得出结论。4化学实验方案设计的注意点思考问题的顺序：围绕主要问题思考，如选择实验路线、方法恰当与否；所用药品仪器简单易得与否；实验过程快速、安全、环保与否；实验现象明显与否（有干扰否）；思考有关物质的制备、净化、吸收、存放、环保、安全，是否需驱赶空气，防止空气中H2O、CO2进入装置等有关问题，如制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入；思考实验的仪器、实验的操作程序及装置的连接顺序一般为：驱赶气体流动装置、发生、除杂质（干燥）、主体实验和尾气处理（或防止空气中H2O、CO2进入装置内的装置）。仪器连接的顺序：所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用；仪器是否齐全，如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置；安装顺序是否合理，如是否遵循“自下而上、从左到右”的原则，又如气体净化装量中不应先干燥后又经过水溶液洗气；仪器间连接顺序是否正确，如洗气时“进气管长、出气管短”；排液法量气时则是“短进长出”；干燥管除杂质时“大进小出”。实验操作的须序：连接仪器。按气体发生、除杂质、主体实验和尾气处理的顺序连接好实验仪器；检查气密性。在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性；然后装入药品，检查装置的气密性的方法依装置的特点而定；装药品，进行实验操作。（4）全方位思考的问题检查气体的纯度：点燃或加热通有可燃性气体（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等）的装置前，必须检查气体的纯度。例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排干净后，检查气体是否纯净（验纯），待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。加热操作先后顺序的选择：若气体发生需加热，应先用酒精灯加热发生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热。目的是：一则防止爆炸（如氢气还原氧化铜）；二则保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中其它物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3，实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点燃加热Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。*驱赶空气的问题：也可用外加的实验装置产生不参与反应的气体（如N2、H2、CO2等）驱赶空气。冷凝回流的问题：有的易挥发的液体反应物，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置设计冷凝回流装置。如在发生装置安装长玻璃管等。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体（物质蒸气），使物质蒸气冷凝为液态便于收集。防止倒吸问题：某些实验在溶解度大（或与液体反应迅速）的气体溶于液体后，可能会引起倒吸，从而影响实验，为防气体溶解而引起的倒吸一般需加专门的防倒吸装置。具有特殊作用的实验改进装置：如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一只小试管等。拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或停止通气的顺序，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才停止通氢气，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成可爆气；拆卸用排水法收集需加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；拆后的仪器要清洗、干燥、归位。空气中H2O、CO2的问题：在制取易和H2O、CO2反应的物质的实验中，通常需在装置的末端加盛碱石灰的干燥管类装置，以防空气中H2O、CO2进入体系，影响实验。5化学实验方案评价科学性：实验原理、操作程序和方法是否正确安全性：用药及操作是否安全，环境保护问题是否得到解决可行性：是否满足中学现有的实验条件简约性：装置要尽量简单、步骤要尽量少、药品用量要尽量少、时间要尽量短。环保性：有毒有害物质是否经过处理。经济性：原料用量要尽量少，价格要尽量便宜化学实验设计是一个系统问题，我们应该首先知道实验设计的目的、题型和要具备的知识方法；其次，复习时要求动手写(写方案、写步骤、写现象、写原因、写结论等)、重点做（做系列实验）、仔细观察（观察现象）、学会表述（说现象、说原理）；三是要有几份配套练习题，通过训练，理论联系实际，在实验操作中来加强对实验理论的理解，同时又用实验理论知识来指导自己的实验设计，在复习中将两者有机地结合起来，扎扎实实搞好实验设计。【典例精析】例1.实验室用浓盐酸和MnO2加热制Cl2并用Cl2 和Ca(OH)2 反应制少量漂白粉，现已知反应：2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，温度稍高即发生副反应：6Cl2+2Ca(OH)2=5CaCl2+Ca(ClO3)2+6H2O。现有三个学生分别设计的三套实验装置如下：请从以下六个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作出评价，并选择符合题目要求的选项填在空格内（用字母表示）：a、不易控制反应速率 b、容易控制反应速率 c、有副反应发生； d、可防止副反应发生 e、污染环境 f、可防止环境污染甲装置：优点 ，缺点 。乙装置：优点 ，缺点 。丙装置：优点 ，缺点 。请从上述甲、乙、丙装置中选取合理的组成部分，组装一套较完善的实验装置，装置各部分按气流从左到右的方向是（用字母表示） 。实验中若取12mol / L盐酸50mL与足量 MnO2 反应，最终生成Ca(ClO)2的物质的量是 0.15mol (填大于、小于或等于)，其可能原因是：（假定各步反应均无反应物质损耗，且无副反应发生） 。【解析】此题为一综合实验辨析题。实验过程中注意：一要将浓盐酸与MnO2 分开盛放，二要及时对Cl2与消石灰的反应混合物进行冷却，三要及时对尾气进行吸收处理。【答案】甲装置d，a、e。乙装置f，a、c。丙装置b，c、e。 F、B、E。 小于；随着反应的进行，盐酸浓度逐渐降低，当变成稀盐酸后不再与MnO2反应。【点评】温度稍高即发生副反应，是该题确定实验装置的重要条件，部分同学因忽视这一点而难以确定装置的优缺点；与MnO2反应的盐酸必须是浓盐酸，当盐酸的浓度降低后，反应便不再发生，不少同学未能理解这一点而出错。【变式训练】（08天津卷28）、（19分），（8分）化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中。请从下图中挑选所需仪器，在方框内画出用该方法制备、收集干燥氯化氢气体的装置简图，并在图中标明所用试剂。（仪器可重复使用，固定装置不必画出），（11分）实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%30%的稀硫酸溶液，在5080水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。（1）写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式： 。（2）硫酸溶液过稀会导致 。（3）采用水浴加热的原因是 。（4）反应时铁屑过量的目的是（用离子方程式表示） 。（5）溶液趁热过滤的原因是 。塞紧试管口的目的是 。（6）静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是 。【解析】I.浓硫酸和浓盐酸反应制取HCl气体，不需要加热，即：液液气，可采用分液漏斗和圆底烧瓶组成发生装置；干燥HCl可以装有浓硫酸的洗瓶，收集HCl用向上排空气法，由于HCl气体极易溶于水，故在水面用倒扣的漏斗来吸收尾气。.铁和稀硫酸反应的方程式为：Fe+H2SO4(稀)FeSO4+H2。（2）硫酸如果浓度过稀，则反应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸亚铁晶体的析出。（3）水浴加热受热均匀，温度容易控制。（4）铁屑过量的目的是防止Fe2被氧化成Fe3，即使被氧化Fe可以使Fe3还原Fe+2Fe3=3Fe2。(5)溶液趁热过滤的目的是减少FeSO4的损失；塞紧试管口的目的是防止空气中的氧气将FeSO4氧化。（6）硫酸亚铁热溶液在冷却过程中，溶解度降低，在静止冷却一段时间后会有浅绿色硫酸亚铁晶体析出。【答案】（1）Fe+H2SO4（稀）FeSO4+H2 （2）反应速率慢 不利于晶体析出（3）（4）Fe3+2Fe3Fe2+（5）减少FeSO4的损失 防止空气进入试管将Fe2+氧化为Fe3+（6）有浅绿色晶体析出例2. （07广东23）已知某混合金属粉末中，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1molL-1硫酸、 2molL-1硝酸、2molL-1 NaOH溶液、20%KSCN溶液。 完成以下实验探究过程：（1）提出假设假设1 该混合金属粉末中除铝外还含有 元素；假设2 该混合金属粉末中除铝外还含有 元素；假设3 该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素。（2）设计实验方案基于假设3，设计出实验方案。（3）实验过程根据（2）的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。编号实验操作预期现象和结论【解析】在生产和科学研究中，常常需要对一些物质的成分进行检验。本题在设计实验时要充分考虑到Al、Fe、Cu三种金属在性质上的差异，从而达到探究的目的。Al与NaOH溶液反应产生H2，Fe、Cu与碱液不反应；Fe+H2SO4(稀) FeSO4+H2，而Cu不与稀硫酸反应；加入稀硝酸后，溶液中的Fe2+会被硝酸氧化为Fe3+，Fe3+可用SCN-检验；3Cu+8H+2NO3-=3Cu2+2NO+4H2O , Cu2+2OH-=Cu(OH)2(蓝色)通过以上分析，完成对样品成分的确定。【变式训练】(08上海26)某实验小组用下列装置进行乙醇催化氧化的实验。实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象，请写出相应的化学方程式 在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该乙醇催化反应是 反应。甲和乙两个水浴作用不相同。甲的作用是 ；乙的作用是 。反应进行一段时间后，干燥管a中能收集到不同的物质，它们是 。集气瓶中收集到的气体的主要成分是 。若试管a中收集到的液体用紫色石蕊试纸检验，试纸显红色，说明液体中还含有 。要除去该物质，可现在混合液中加入 （填写字母）。氯化钠溶液b苯 c碳酸氢钠溶液 d四氯化碳然后，再通过（填试验操作名称）即可除去。【答案】 2Cu+O22CuO CH3CH2OH+CuOCH3CHO+Cu+H2O 放热 加热 冷却 乙醛 乙醇 水 氮气 乙酸 c 蒸馏8啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊