专题十五　实验方案的设计和评价讲解部分

1、专 题 十 五实 验 方 案 的 设 计 和 评 价实验方案的设计ï实验方案的设计与评价 íï î实验方案的评价知识结构实验设计总体思路 明确实验目的 弄清实验原理 根据要求正确选择仪器和药品 设计实验装置和操作步骤 分析得出结论实验仪器连接顺序 一般遵循自下而上 自左而右的原则评价实验方案的原则 理论上是否科学合理 具有严密性 操作是否简单易行 是否 安全 从经济角度评价 是否节约药品 降低成本 提高产品质量 从环境角度考虑 是否会给环境造成污染考点一 实验方案的设计考点清单用木条蘸少量浓硫酸验证浓硫酸有腐蚀性实验设计题的难度较大 综合性较强 解答这类

2、题时 一 般 需要学生很好地掌 握 实 验 操 作 的 基 本 知 识 掌 握 操 作 的 原 理 和 实验的一般步骤 具备较好的元素化合物知识 熟悉常见物质的 一些性质及其制备原理 变化规律等 要全面了解实验方案设计 考查的内容 基本要求和思路 方法 考查内容ìï物质的制备实验设计 ï物质的性质实验设计 ï物质的检验实验设计化学实验设计 í ï测定物质的组成实验设计ï物质的分离或提纯实验设计ï î测定混合物的成分实验设计 实验方案设计的基本要求科学性 实 验 原 理 实 验 方 法 和 操 作 过 程

3、必 须 科 学 严 谨 合理可行性 设计的实验方案要切实可行安全性 实验操作要尽量避免带 有 危 险 性 的 操 作 尽 量 避免与有毒物质 接 触 若 无 法 避 免 有 毒 物 质 则 应 采 取 防 范 措 施 以防造成环境污染和人身伤害简约性 实验方案设计要求操作简便 装置简单 实验现 象明显 解题思路和方法明确目的和原理 明确实验的目的 弄清题给信息 选择仪器和药品 选择合理的化学仪器和药品 设计装置和步骤 设计出合理的实验装置和实验操作步骤 记录现象和数据 全面 及时而又准确地记录实验过程中的现象和数据分析得出结论 根据 实 验 观 察 到 的 现 象 和 记 录 的 数 据 通过

4、分析 计算 推理等 得出正确的结论例 （ 天津， 分） 化学实验中常用到木条或火柴 梗 下列实验方案或操作不能达到目的的是用带火星的木条检验氧气 用燃着的木条区分氮气和二氧化碳将火柴梗迅速平放入蜡烛火 焰 中 约 后 取 出 比 较 火焰各层温度 解析 氧气有助燃性 可以使带火星的木条复燃 故 正 确 氮气和二氧化碳都能使燃着的木条熄灭 用燃着的木条无法区分 故 错误 用木条蘸 少 量 浓 硫 酸 过 一 会 儿 木 条 会 炭 化 变 黑 可以验证浓硫酸有腐 蚀 性 故 正 确 将 火 柴 梗 迅 速 平 放 入 蜡烛火焰中 约一秒后取出 根据各层火焰中火柴梗的变黑程度可比较火焰各层温度 故

5、 正确 答案 考点二 实验方案的评价实验方案的评价包括实验原理的评价 实验装置的评价 实 验操作的评价 实 验 现 象 的 描 述 与 结 论 分 析 的 评 价 等 进 行 评 价时一般从以下几个方面入手方案在理论上是否科学 合理 是否具有严密性 在满足安全性的前提下 操作上是否简单易行从经济角度评价 是否节约试剂 降低成本和提高产品质量 从环境角度考虑 是否会给环境造成污染评价实验方案是 一 个 复 杂 深 刻 的 思 维 活 动 要 通 过 分 析 综合 比较和论证才能评选出最佳方案例 （ 内蒙古呼和浩特， 分） 下 列 四 个 实 验 方 案设计合理的是选项目的方案除去木炭粉中的少量在

6、空气中充分灼烧除去 中混有的少量取样 加二氧化锰 充分加热鉴别化肥 和取样 加熟石灰 研磨除去 中混有的少量通过灼热的铜网 解析 项 在空气中充分灼烧 木炭粉会和氧气发生反 应 不符合除杂原则 错误 项 会引入新的杂质 错误项 氯化铵和硫酸 铵 分 别 与 熟 石 灰 混 合 研 磨 均 会 有 刺 激 性 气 味产生 无法鉴别 错误 项正确 答案 一、不能顾大局识整体，实验设计无序在进行实验设计或仪器连接时 应注意以下几点易混易错验装置 在常规条件下进行 用较少的实验步骤和试剂 在 较 短 的时间内完成实验 充分体现实验设计的简约性原则实验设计的原则是 原理正确 简便易行 包括装置 条 件

7、操作等 现象明显 药品经济 安全节能 绿色环保实验装置的组装设计总体要求 符 合 实 验 要 求 操 作 方便 避免干扰 防止污染等连接仪器的一般顺序 气体发生装置 除杂质装置 干 燥装置 主体实验装置 产物的鉴定装置 尾气处理装置要验证混合气体中某组分存在 时 应 注 意 三 个 先 后 先 净化后验证 净化时先除杂后干燥 验证时先验证水蒸气后验证其他气体 如果原 气 体 不 能 直 接 验 证 则 需 转 化 成 其 他 气 体 再 验证 如例 化学兴趣小组用以下装置探究炼铁的原理加热 之前要先 通 一 会 儿 目 的 是 方框中连接的是 和 导管接口的顺序为如 果 导 管 连 接 错 误

8、 后 果 是 玻璃管中发生反应的化学方程式 是用这种方法 炼 得的铁与工业上炼出的 生 铁 在 组 成上的最大区别是 解析 与 还 原 操 作 类 似 实 验 前 应 先 通 气 再点灯 目的是排尽装置中的空气 防止加热 时 与 玻璃管内空气混合而 发 生 爆 炸 用 装 置 收 集 未 反 应 的 并除去生成的 时 气体要 短进长出 气体 含 从口进入 被 溶液吸收掉 多余的 将 溶液 压入装置 中 若接口 接反 会导致 从 口逸出 污染空气 据工业与实验室炼铁原理分析可知工业 上 炼 出 的 铁中含碳量较高 答案 排尽装置中的空气 进入空气 污染环境高温效果明显 效果明显就是按照实验设计进

9、行操作 产生的现象直观 易于观察 记录安全可靠 安全 是 指 实 验 设 计 要 尽 量 避 免 选 用 有 毒 药 品 和具有一定危险性的实验操作 如果必须选用 应在设计方案中 给出明确提示和预防措施 以避免造成环境污染或实验事故 可 靠是指设计方案要确保成功 最佳方案的评价标准方案 科学 合理原料 来源广泛 价格低廉 种类和用量少实验 装置简单 条件不高 步骤简短 操作简便 现象明显 产物 容易提纯 具有安全性和环保性例 现有下图所示的实验装置现有稀硫酸 粉 三 种 物 质 请 设 计 两 种 制 取 铜 的 实 验方案 填写下表实验方案有关反应的化学方程式选用装置 填字母代号方案一方案二

10、在 以 上 两 个 设 计 方 案 中 你 认 为 操 作 更 合 理 更不含碳用 这 种 方 法 炼 得 的 铁简便 解析 设计实验方案的基本要求是根据实验目的确定实错因透视 易错点是导管接口的顺序。 “ 多用瓶” 在此实验 中扮演了收集 并 除 去 的 双 重 角 色，用 排 水 法 收 集 气 体 时，不论气体的密度比空气大还是小，气体均“ 短 进 长 出” ，故 该题方框中导管的接口顺序为 。 把握炼 铁 的 原 理，透析“ 多用瓶” 在实验中的作用，是减少本题失分的前提。二、不能全面分析方案，给出最优评价实验方案的评价主要包括对方案可行性的评价和对方案优 劣的评价 对方案可行性评价的

11、原则化学实验设计的原理 操作顺序和方法 必须与化学知识的 科学性和实验操作的合理性相一致 即要科学 合理 对方案优劣评价的原则设计简洁 设计 简 洁 就 是 要 尽 可 能 采 用 简 单 的 仪 器 或 实验方案 根据实验原理选择合适的试剂 然后确定实验仪器和装置 并由此确定操 作 步 骤 因 此 根 据 本 题 现 有 铁 粉 稀 硫 酸 和 氧化铜 可考虑方案 一选择制取 及 还原 的装置 方案二因方案一中的第二步需加热 故方案二的操作更合理 简便些 答案续表 方案二错因透视 在评价哪种方案更简便时，易错选方案一，原因 是忽 略 了 还 原 时 需 加 热， 这 样 既 消 耗 能 源，

12、 操 作 也 不 简便。方法 有关实验方案设计与评价的解题方法解答此类题首 先 应 具 备 扎 实 的 实 验 操 作 基 本 知 识 懂 得 操 作的一般步骤和原理 熟悉相关物质的性质 制备原理和变化规 律 同时读懂题 明确实 验 目 的 充 分 利 用 题 中 所 给 信 息 如 装 置 药品 题干中描述的目的等 分析题意做出相 关 的 猜 想 假 设 提出问题 设计实验的程序 再分析现象得出相关的结论和 启示解答实验题还应具备全局意识 即审题时要先统观全局 逐 字逐句地把整个题审读一遍 再细致地读懂每步要求 这样才能在答题时做到不丢分例 （ 河南， 分） 生 活 中 常 见 物 质 的

13、性 质 制 法 等是化学研究的重要内容复分解 反 应 发 生 后 生 成 物 肯 定 不 会 是 填 单质 或 化合物盐酸与氢氧化钠溶液反应时溶液 的变化如图所示 下列说法中正确的是 点所示溶液为碱性 点所示溶液中加紫色石蕊溶液显红色 点所示溶液中的溶质为 和 该图所对应操作是将盐酸滴入氢氧化钠溶液中浓硫酸和浓盐酸敞口放置均会变稀 这是为什么 下图装置可做一氧化碳还原氧化铁的实验 并检验生成的气体产物装置玻璃管里可观察到的现象为 装置中反应的化学方程式为 质量是多少 解析 复分解反应是两种化合物相互交换成分 生成 两种新的化合物的反应 因此生成物肯定不是单质根据图像可知 点所示溶液的 说明盐

14、酸 过 量 溶液显酸性 错误 点所示溶液的 说明酸 碱恰好完全中和 溶液显中性 加 入 紫 色 石 蕊 溶 液 显 紫 色 错 误 点 所 示溶液的 溶液显碱性 说明氢氧化钠过量 此处溶液中的溶 质是 和 正确 该图像起点处 随着溶液的加入 逐渐增大 说明起始溶液呈酸性 是盐酸 加入的试剂是氢 氧化钠溶液 错误浓硫酸有吸水性 溶剂质量会增大 溶液浓度变小 浓盐 酸有挥发性 溶质质量会减小 溶液浓度变小 因此敞口放 置 后均会变稀一氧化碳还原氧化铁时 由于 生 成 了 铁 粉 因 此 可 观 察到的现象是玻璃管内的固体粉末由红棕色变为黑色 中 澄清石灰水与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀而变浑浊 装置中的氢氧化钠溶液是为了除去二氧化碳 因此实验结束后 装置 的溶液中一定含有碳酸钠 可能含有氢氧化钠 设计实验时 只需 证明有无氢氧化钠即可 先取少量 中溶液 加入足量的氯化钡或 氯化钙溶液 静置 向上层清液中滴加酚酞 若溶液变红 说明溶液中含有碳酸钠和氢氧化钠 否则 只含有碳酸钠 根据题意可写出铝和四氧化三铁反应的化学方 程 式 为高温已知铁的质量为 利用化学方程式即可计算出消耗铝的质量 答案单质分 分因为浓硫酸有吸水性 溶剂会增多 浓盐酸有挥发性 溶 质会减少 分固体粉末由红棕色逐渐变黑 分分取少量 装置中的溶液 加入足量 溶液 或 溶液