实验方案的评价与设计

1、实验方案的评价与设计学习目标 1初步掌握评价与设计实验方案的基本思路。 2以实验方案的评价和设计为背景，培养学生的合作意识、思维的多向性、发散性。 3针对实验方案存在误差的因素展开讨论，培养学生思维的批判性。并以减少实验方案中的误差因素为背景，进一步培养学生不墨守成规、不安于现状的意识。设计思想 在高三总复习教学中，如何使学生把握高考的热点与难点始终是教师的重要职责。高三的学生已经积累了不少化学的基础知识，但是思维的深度和广度有待于进一步加强，如果靠题海战术来达到深化知识的目的，不符合学生认知规律也不能培养学生的能力，与目前的高考导向相背。实验题历来是高考的难点和热点，学生难以把握，如何在课堂

2、教学中培养思维的灵活变通能力，形成解此类习题的思路是设计本节课的出发点。过程设计 (一)引出实验方案的评价。 A提问：从哪几个方面评价一个实验方案的可行性? 说明：由于高三的学生已接触了一些实验内容，但往往是给出现成的实验方案由学生进行验证性操作，较少接触实验方案是否合理等类型的讨论，因此学生的意见较零散，归纳后大致认为从以下几方面评价： 1误差越小越好； 2操作力求简便易行； 3现象明显易分辨； 4仪器组装顺序合理，设备安全可靠； 5注意环境保护、经济效益。 说明：在较短的时间内，让一个学生完成较复杂的综合性的问题是有较大难度的。而在教师引导下的讨论，利用了学习伙伴之间的集体智慧，无疑能使学

3、习者取长补短。这种合作学习是有利于培养学生发散性思维及合作意识的。在经过讨论得到比较明确的结论之后，似乎学生更乐意接受有关评价方面的具体问题。 B举例 某课外活动小组为测定某含脉石(Si02)的石灰石样品中CaCO3的质量分数，同学们设计了如下五种测定方案，试分析各方案的可取之处及不足之处。 1称取样品m克，加入过量盐酸，用排水法收集并测定生成的CO2体积，由CO2计算CaCO3的质量分数。 2称取样品m克，加入过量盐酸，使样品中的CaCO3完全溶解，过滤，将残渣洗涤、干燥、称量，得杂质ml克，由mml克的碳酸钙计算CaCO3的质量分数。 3称取样品m克，用酒精灯加热至固体质量不再变化，在干燥

4、器内冷却后称量，质量为ml克，利用差量法由mml克计算CaCO3的质量分数。 4称取样品m克，加入过量盐酸，使样品中的CaCO3完全溶解，过滤，在滤液中加入过量的CaCO3溶液，再过滤，将沉淀洗涤、干燥，称得碳酸钙固体质量为ml克，由样品中碳酸钙的质量和生成的碳酸钙质量相等，计算CaCO3的质量分数。 5称取样品m克，加入过量的CmolL盐酸VmL，使样品中的CaCO3完全溶解，取溶解样品后的溶液V/10mL，用C1molLNaOH溶液进行滴定，耗NaOH溶液V1mL(重复3次，取平均值)，由与碳酸钙反应的盐酸的量计算CaCO3的质量分数说明：对于篇幅长的问题，学生往往觉得棘手，难以抓住要领，

5、有必要引导学生掌握将复杂问题简单描述要点的方法。如表示为流程，框图等。 C本题简单表示为：过量HCl 1m克样品 排水法收集CO2 ，测定CO2的体积过量HCl CO2 2m克样品 滤液 滤渣 洗涤，干燥，称量，m1克酒精灯加热 3m克样品 干燥器冷却，称量，m1克过量HCl 滤渣过量Na2CO3 4m克样品 滤液 滤渣 洗涤，干燥，称量，m1克过量的C mol/L盐酸V ml 5m克样品 取V10 mL滤液，用C1 molL NaOH滴定，耗V1mL(三次平均值)。 ，D。学生对此方案的可能评价汇总：方案优点缺点综合评价1操作简单CO2微溶于水排水法测CO2体积误差较大该方案不可取2避免了测

6、量CO2体积引起的较大误差洗涤、干燥、固体转移至称量纸、称量等步骤多，操作误差较大该方案不可取3设计的操作简单避免固体的洗涤、于燥酒精灯加热温度只能达400oC左右，CaCO3分解温度在825oC以上CaCO3不分解该方案不可取4计算简单样品中的CaCO3质量就等于滤渣中CaCO3质量加入过量后Na2CO3产生的滤渣仍需洗涤、干燥、称量操作较繁，误差较大该方案不可取5避免测定二氧化碳气体的体积，避免洗涤、干燥、称量等连续步骤，避免高温的反应条件，精确度高采取中和滴定的方法至少需要重复操作三次，较繁琐该方案可取 E拓展性的讨论：在方案1中涉及气体的测量，因有一定的误差而没有采用。可否作一些改进以

7、提高其精确度? 学生的可能回答：A改用排饱和NaHCO3溶液法。 B改用碱石灰来吸收二氧化碳，称量干燥管吸收二氧化碳前后的质量之差。 C改用两根碱式滴定管以乳胶管连接后所组装出的U形管。说明：实验的系统误差是影响定量实验结果的主要因素，常常隐藏在实验原理、方案中，有时会给实验结果带来较大误差。这就要求教师引导学生尽可能以挑剔及批判的眼光去发现这些误差因素，然后设法进一步完善实验方案，减小误差。在此过程中促使学生勤于思考大胆质疑，不墨守成规，让学生体会到批判性思维在解决问题过程中的重要性。 (二)引出实验方案的设计。 A解释套管实验：“套管实验”是将一支较小的玻璃仪器装人另一玻璃仪器中，经组装来

8、完成原来需要两只或更多仪器进行的实验，具有许多优点，近年来被广泛开发并用于化学实验中。 B演示一个简单的“套管实验”：在一只普通大试管中滴加少量浓氨水，并用浓氨水润湿试管底部，将一只小试管中滴加浓盐酸后水平送人大试管，并用橡皮塞塞紧。观察实验现象。说明：改用套管来做产生氯化铵的实验的优点是药品用量少，现象明显，对环境没有污染，简便易行。提示学生对于常见的实验要善于变通，提高思维灵活性。 C设计一个实验方案的要求：利用“套管实验”验证NaHCO3固体比Na2CO3固体的热稳定性差，且分解产物中有H2O（g），CO2。 学生分小组讨论，并画出自己可能的设计：图2 说明：学生画出的设计图有一些欠缺。图1不能验证碳酸氢钠受热分解的产物中有水蒸气，也不能验证碳酸钠固体确实不分解。图2中引起无水硫酸铜变色的水蒸气的来源难以确定，碳酸氢钠固体270oC完全分解，在热的澄清石灰水中能否分解尚有待于验证。D总结出较合理的设计图： 说明：利用较熟悉的知识点求新求异，灵活变通，是培养学生思维灵活性的较好的一种手段。 (三)总结。 教师提问：设计实验方案的基本思维途径是什么? 学生可能的回答