实验方案的设计与评价
知识总结实验方案设计与评价
知识总结实验方案设计与评价一、实验方案设计实验方案设计是指设计一个实验的过程，包括确定实验的研究对象、实验的目的和假设、实验的步骤和操作方法、实验的数据处理方法等。
一个好的实验方案设计能够确保实验结果的可靠性和准确性。
1. 确定实验的研究对象和目的根据实验的目的和研究对象的特点来确定实验方案。
例如，如果研究对象是某种生物，那么需要确定实验的生长环境和饲养方式；如果研究对象是某种材料，那么需要确定实验的测试方法和测量仪器。
2. 确定实验的假设和变量根据实验的目的和研究对象的特征，确定实验的假设和变量。
假设是指对研究对象进行的一种猜测或预测，变量是指实验中可以被改变的因素。
实验的变量分为独立变量和依赖变量。
独立变量是实验中自行改变的变量，依赖变量是实验中被观察的、受独立变量影响的变量。
3. 确定实验的步骤和操作方法根据实验的目的和研究对象的特点，设计实验的步骤和操作方法。
在设计实验步骤时，需要思考每一步的目的和相应的操作方法。
同时，也需要考虑实验操作的安全性和实验室环境。
4. 确定实验的数据处理方法在确定实验方案时，需要确定实验的数据处理方法。
数据处理方法是指对实验数据进行分析、处理和计算的过程。
需要根据实验数据的特点和研究目的，选择合适的数据处理方法，保证实验结果的可靠性和准确性。
二、实验方案评价实验方案评价是指对已经设计出的实验方案进行评估，确定其可行性和实验结果的可靠性。
实验方案评价的主要内容包括实验方案的合理性、操作的有效性、实验数据的可靠性等。
1. 实验方案的合理性实验方案的合理性是指实验方案是否符合研究目的，并且能够有效地解决研究问题。
在评价实验方案的合理性时，需要考虑实验的操作方法、实验操作环境、实验的变量和数据处理方法等方面。
2. 操作的有效性在实验过程中，需要对实验操作的有效性进行评估，确保实验数据的可靠性和准确性。
操作的有效性包括实验操作的规范性、实验数据采集的准确性、实验量的测量精度等方面。
第十二章第4节 实验方案的设计与评价(共71张PPT)
[固本自测] 1. 设计实验方案证明H2SO3的酸性强于H2CO3。 答案：三种参考方案如下： 方案一：配制相同物质的量浓度的NaHSO3和 NaHCO3溶液，用酸度计(或pH试纸)测两溶液 的pH，前者的pH小于后者，证明H2SO3酸性强 于H2CO3；
方案二：将SO2气体依次通过NaHCO3(或 Na2CO3)溶液、酸性KMnO4溶液、品红溶液、 澄清石灰水，品红溶液不褪色，且澄清石灰水 变浑浊，证明H2SO3酸性强于H2CO3； 方案三：将CO2气体依次通过NaHSO3(或 Na2SO3)溶液、品红溶液，品红溶液不褪色， 证明H2SO3酸性强于H2CO3。
3. 实验各部分知识与技能的综合应用。 怎么考 本节内容在高考实验中处于核心位置，每年必考。通过近几年 的高考实验研究发现，以物质的制备、物质的性质探究为载 体，考查气体物质的实验室制法、化学实验的设计及评价能力 已成为高考实验的首选。
追本溯源拓认知
知识点一
实验方案的设计
1.实验方案设计的基本要求 基 本 要 求
知识点二
实验方案的评价
1.实验方案的评价解题要点 (1)理论上要科学 。 简单可行 。 (2)操作上要 节约 (3)原料用量要 。 (4)要环保，符合 绿色化学
原则。
2．实验评价题的常见考查角度 (1)从绿色化学的思想(操作简单、药品价廉、 安全无污染、现象明显)评价不同实验方案的优 劣。 (2)如果实验中提供试剂的价格，要注意成本的 核算。 [特别提醒] (1)有水蒸气生成的，先检验水蒸气， 再检验其他成分。 (2)对于需要进行转化才能检测的成分，要先转 化，然后再检测转化产物。 (3)要注意某些仪器的规格和药品的名称。
[固本自测] 2. 某无色混合气体中可能含有乙烯、二氧化碳、 二氧化硫和氧气，为确定其中一定含有二氧化 碳、二氧化硫，甲、乙、丙3位同学分别设计 了下述实验方案，并都认为：如果观察到的现 象与自己设计的方案一样，就可确认无色气体 中一定含有二氧化碳和二氧化硫。
实验方案的设计与评价
专题五实验方案的设计与评价一、实验方案的设计1．设计原则(1)科学性：实验原理准确、实验流程合理。
(2)安全性：实验操作要尽量避免带有危险性的操作，尽量避免与有害性的物质接触。
若无法避免与有毒物质接触，则应采取安全措施，以免造成环境污染和人身伤害。
(3)可行性：条件允许，实验效果要明显，操作简单，设计的实验方案切实可行。
(4)简约性：步骤少、时间短、效果好。
2．实验方案设计的一般思路(1)目的明确：明确实验的目的要求，弄清题目的已知信息。
(2)选择仪器药品：选择合适的仪器和药品，组合实验装置性能安全可靠，易于操作，实验现象明显。
(3)设计实验步骤：设计步骤，思路清晰，步骤尽可能的少。
(4)记录现象和数据：全面、及时、准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论：根据记录的实验现象和数据，经过分析、计算、推理和理论论证，得出结论。
3．设计实验的几种方法(1)对比实验设计对比实验是实验设计中的一种基本方法。
目的是通过实验现象的对比，有利于推理论证结论。
(2)控制变量法实验设计某一问题，常受多个变量因素的制约，为了研究其中某一个因素对问题产生的影响，采用控制变量法，对变量因素逐个进行实验。
综合各个变量因素对问题的影响作出综合性判断。
(3)对比实验法和控制变量法同时应用对同一个问题研究既用对比实验法又用控制变量法。
如课本上燃烧条件的实验设计，既利用了控制变量法又利用了对比法。
二、实验方案的评价1．评价要求(1)实验方案理论上科学合理具有严密性。
(2)在实验安全的前提下，操作简单易解。
(3)从经济的角度考虑，节约试剂，节约能源，无仪器损坏，成本低。
(4)从环境角度考虑，对环境无污染。
2．评价细节(1)实验方案在理论上是否科学合理，设计脉络是否严密，无漏洞。
(2)可行性：①原理是否正确，可解；②实验步骤是否简单科学易解；③实验现象是否明显，实验结果是否与实验目的一致。
(3)实验成本：①是否从节约角度使用仪器和药品、药品的利用率是否较高；②实验中是否有节能措施。
实验方案的设计与评价
实验方案的设计与评价1. 引言实验方案的设计与评价是科研和工程项目中非常重要的环节。
一个合理的实验方案能够保证实验结果的可靠性和可重复性，从而有效支持科学研究和工程开发。
本文将介绍实验方案的设计与评价的一般流程和方法，并分析其重要性和影响因素。
2. 实验方案设计实验方案设计是实验工作的基础，它涉及到实验目的、实验材料、实验方法、实验步骤等方面的内容。
2.1 实验目的实验目的是实验工作的出发点，是实验方案设计的首要考虑因素。
实验目的应该明确、具体、可操作性强，并符合科学研究或工程开发的要求。
在实验方案设计过程中，应该明确实验目的并在后续的设计中保持一致。
2.2 实验材料实验材料是实验方案设计中需要考虑的重要因素之一。
实验材料的选择应该与实验目的和实验方法相匹配，能够保证实验的可行性和准确性。
在选择实验材料时，还需要考虑其可获取性、可重复性和成本等因素。
2.3 实验方法实验方法是实验方案设计的核心内容，它包括了实验的基本原理、实验步骤和实验数据的采集方法等。
实验方法应该符合科学研究的规范和要求，能够保证实验结果的可靠性和准确性。
在设计实验方法时，需要综合考虑实验目的、实验材料和实验条件等多个因素。
2.4 实验步骤实验步骤是实验方案设计的实施指南，它描述了实验的具体操作过程。
实验步骤应该详细、清晰，并包含必要的实验注意事项和安全措施等。
在编写实验步骤时，应该遵循规范的科技写作要求，以确保实验能够顺利进行并获得可靠的实验结果。
3. 实验方案评价实验方案评价是对实验方案设计的客观评估和分析，旨在发现潜在问题并提供改进方案。
3.1 可行性评价可行性评价是对实验方案的可行性进行评估，主要考虑实验目的的实现、实验材料的可获取性和实验方法的可操作性等。
可行性评价的结果将影响实验方案的进一步开展和修订，以确保实验的成功进行。
3.2 可靠性评价可靠性评价是对实验方案的可靠性进行评估，主要考虑实验结果的准确性和可重复性。
实验方案的设计与评价
实验方案的设计与评价一、实验方案的设计（一）、一个相对完整的化学实验方案一般应包括的内容有：实验名称、实验目的、实验原理、实验用品和实验步骤、实验现象记录，及结果处理、问题和讨论等。
（二）、实验方案设计的基本要求1、科学性（1）、当制备具有还原性的物质时,不能用强氧化性酸,如:①、制氢气不能用HNO3、浓H2SO4，宜用稀H2SO4等。
另外，宜用粗锌（利用原电池原理加快反应速率），不宜用纯锌（反应速率慢）。
②、同理，制H2S、HBr、HI等气体时,皆不宜用浓H2SO4。
前者宜用稀盐酸，后两者宜用浓磷酸。
FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑H3PO4 + NaBr NaH2PO4 + HBr↑（制HI用NaI）（2)、与反应进行、停滞有关的问题用CaCO3制CO2，不宜用H2SO4。
生成的微溶物CaSO4会覆盖在CaCO3表面，阻止反应进一步进行。
（3）、MnO2和浓盐酸在加热条件下反应，制备的Cl2中含HCl气体和水蒸气较多;若用KMnO4代替MnO2进行反应，由于反应不需加热，使制得的Cl2中含HCl气体和水蒸气极少.（4）、酸性废气可用碱石灰或强碱溶液吸收，不用石灰水,因为Ca(OH)2属于微溶物质，石灰水中Ca（OH）2的含量少。
（5)、检查多个连续装置的气密性，一般不用手悟法,因为手掌热量有限.（6)、用排水法测量气体体积时,一定要注意装置内外压强应相同.（7）、实验室制备Al（OH)3的反应原理有两个：由Al3+制Al（OH)3，需加氨水;由AlO2—制Al（OH)3,需通CO2气体.（8）、装置顺序中,应先除杂后干燥.如实验室制取Cl2的装置中，应先用饱和食盐水除去HCl 气体，后用浓H2SO4吸收水蒸气。
2、可行性（1)、在制备Fe(OH)2时，宜将NaOH溶液煮沸，以除去NaOH溶液中溶解的O2；其次在新制的FeSO4溶液中加一层苯，可以隔离空气中的O2，防止生成的Fe(OH)2被氧化.（2）、实验室一般不宜采用高压、低压和低温(低于0℃)等条件。
实验方案的设计与评价概要
15
核心考点整合
一
二
三
四
五
【例 3】(2014·枣庄中考)某化学兴趣小组的四位同学对氢氧化钠溶
液与稀盐酸混合后,所得溶液中溶质的成分进行了探究。
【作出猜想】小马猜想:溶质有 NaCl、HCl、NaOH
小程猜想:溶质只有 NaCl
小宫猜想:溶质有 NaCl、HCl
小尚猜想:溶质有 NaCl、NaOH
3
核心考点整合
一
二
三
四
五
3.解题思路和方法 (1)明确目的、原理——明确实验的目的、原理,弄清题给信息。 (2)选择仪器、药品——选择合理的化学仪器和药品。 (3)设计装置步骤——设计出合理的实验装置和实验操作步骤。 (4)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。 (5)分析得出结论——根据实验观察的现象和记录的数据,通过 分析、计算、图表、推理等处理,得出正确的结论。
4.实验方案的设计与评价
核心考点整合
一
二
三
四
五
一、实验方案的设计 实验方案设计题的难度较大、综合性较强,解答这类题时,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。 1.考查内容
方案预 估现象
pH=7
有白色 沉 淀生成
方案 结论
小程 猜 想正 确 小宫 猜 想正 确
【方案评价】(2)两位同学中
的方案正确。
【方案反思】(3)请分析错误方案的原因:
(都正确,不作答)。
17
核心考点整合
中考化学实验方案的设计与评价
第20讲实验方案的设计与评价考点1 实验方案的设计1.实验设计以化学实验为基础，对实验过程中的材料、手段、方法、步骤等全部方案的制定，常联系科学研究、生产、生活、环境保护的实际去发现并提出问题，设计实验去探讨和解决实际问题并得出科学的发现和结论。
2.实验设计的基本要求：①科学性；②可行性;③安全性；④简约性;⑤单一性;⑥对比性。
3。
实验方案的设计原则:方法简便，现象明显，操作易行。
考点2 实验方案的评价1。
实验评价题由题目提供多套方案，要求从某一角度或几个方面评价方案的优劣，解题时要求学生以批判的思维和方法排除不合理的或不是最优的方案,选择、创造更好的方案。
2。
通常有如下的方面：（1）对典型装置的多种用途的评价；(2)对实验方案是否合理,实验现象和结论是否正确的评价；(3)依据实验条件和要求，设计物质的制取、成分的推断、定量组成测定等实验方案。
命题点1 实验方案的设计例1 (2014·泰安)某化学兴趣小组为验证Ag、Fe、Cu三种金属的活动性顺序，设计了如图所示的实验操作。
其中可以达到实验目的的组合是（）A.①②或②③或②④⑤B.②④或①③或②④⑤C.①③或②③或①④⑤ D。
①②或②③或③④⑤思路点拨:要验证Ag、Fe、Cu三种金属的活动性顺序,可以用金属与可溶性盐是否发生反应来判断,最简单的方法是用金属Cu与Ag和Fe的可溶性盐溶液进行反应来判断，或用金属Ag和金属Fe与Cu的可溶性盐溶液进行反应来判断,也可以用酸、金属Cu、金属Fe和Ag的可溶性盐溶液进行反应来判断。
1.(2014·河北）如图所示实验设计不能达到目的的是（ )A.鉴别碳酸钠和氢氧化钠溶液B.除去氢气中的氯化氢气体C.测定空气中的氧气含量D.验证化学反应前后质量守恒2.（2014·山西)实验目的操作或所用试剂A 除去NaCl固体中混有的泥沙溶解、过滤、蒸发B 除去CO中混有的CO2NaOH溶液、浓H2SO4C 鉴别食盐、蔗糖品尝D 鉴别H2O、KCl溶液AgNO3溶液命题点2 实验方案的评价例2 (2013·哈尔滨)实验室有四瓶失去标签的溶液，现标为A、B、C、D,分别是碳酸钠溶液、氯化钡溶液、硫酸钠溶液和稀盐酸中的一种。
实验方案的设计与评价教学设计
实验方案的设计与评价教学设计实验方案的设计是一个关键的教学环节，它直接影响学生对实验的理解、学习和实践能力的培养。
一个好的实验方案设计可以帮助学生更好地理解和掌握实验的原理和方法，并培养学生的科学思维、创新能力和实验操作技能。
以下是一个关于实验方案设计与评价教学设计的详细讨论。
1.目标设定：在设计实验方案之前，需要明确实验的目标和学生应该达到的能力水平。
实验的目标可以分为知识目标、技能目标和态度目标三个层次。
知识目标是指学生通过实验能够掌握和理解相关知识的能力；技能目标是指学生能够独立进行实验和数据处理的能力；态度目标是指培养学生的科学态度和实验道德观。
2.实验内容选择：根据实验目标和学生的基础，选择合适的实验内容。
实验内容应具有一定的代表性和实用性，能够拓宽学生的知识面。
同时，还应考虑实验装置的可行性和材料的可获得性。
3.实验步骤设计：实验步骤设计是实验方案的核心内容之一、实验步骤应该具有科学严谨性，能够清晰地描述实验的操作过程。
同时，还需要注意实验步骤的可操作性，避免存在无法操作的环节。
4.实验设计评估和数据处理：一个好的实验方案应该能够给予学生足够的自主性和探究性。
在实验设计的过程中，需要考虑合适的评估方法，通过设计实验记录表、实验报告等评价学生实验能力的材料，并提供合理的数据处理方法。
教学设计的评价主要包括以下几个方面：1.目标达成度评价：通过对学生实际操作的观察和评价，评估学生是否达到了实验目标和考察的知识、能力和态度。
2.实验记录和报告评价：通过评估学生的实验记录和报告，评价学生对实验过程和结果的理解和分析能力。
3.实验操作能力评价：通过观察学生实际操作的情况，评价学生的实验操作技能和安全意识。
4.学生反馈评价：通过学生的反馈信息，了解学生对实验方案和教学过程的评价和建议，并进行调整和改进。
综上所述，实验方案的设计与评价教学设计是教学过程中非常重要的环节。
一个好的实验方案设计可以帮助学生更好地理解和掌握实验的原理和方法，并培养学生的科学思维、创新能力和实验操作技能。
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“三大原理” • 装置原理 • 反应原理 • 操作原理
反应原理
实验 目的
“三种意识” •保护意识 •安全意识 •经济意识
(2) 集中三套方案的优点，组成一套比
较合理完善的实验装置，可按气流由左至右
丙①、甲②、乙③ 的顺序表示为________________________。
(例如甲①、乙②、丙③)
(3) 若要保证此实验有较高的效率，还
温度计 需要补充的仪器有_________，理由是: 控制水浴温度在78℃，使乙醇蒸气平稳流 出，减少损失，提高反应效率。
(1)装置a的作用是(
A.防止试剂的蒸发
B
)
1.干燥 2.除去氮气中的氨气 B.使漏斗中的液体顺利流下 C.使装置不漏气;
(2)装置C的三种主要作用是: 3.气体混合均匀，并控制气流速度。
(3)实验开始前必须进行的操作步骤是：检查装置气密性
D加热前必须进行的操作是：先通气体排出装置中的空气 (4)在E中检验生成物最好的方法是： 无色酚酞溶液变红色
综合实验探究总结归纳
考纲要求
高考考试说明（北京卷）
内容 1．化学实验常用仪器的主要用途和使用方法 2．化学实验的基本操作 3. 实验室一般事故的预防和处理方法 4. 掌握配制一定质量分数和物质的量浓度溶液的方法 5. 了解溶液pH的测定方法 6．常见气体的实验室制法 7．对常见的物质进行分离、提纯和鉴别（包括气体物 质、无机离子等）
如何用CO2和NaOH溶 液制备纯净的Na2CO3溶液?
将NaOH溶 液两等份 NaOH溶液 NaOH溶液 通入足量的
CO2,再加热
Na2CO3 溶液
NaHCO3溶液
如何的到Na2CO3·10H2O 晶体？
（二）、固体和溶液制备
前准备 主反应 后处理
核心：被制备物质的性质 分离提纯的方法： 固体：蒸发结晶 加热浓缩，降温结晶，过滤洗涤，干燥
要求
III
III
一、物质的制备
（一）、气体制备
发生 装置 净化 装置
核心：气体的性质 干燥 装置 收集 装置
吸收 装置
反反 应应 条物 件状 态 及
性气 质体 及 杂 质 的
择气 干体 燥的 剂性 质 选
密气 度体 水 溶 性 及
择气 吸体 收的 剂毒 性 选
实验室常用下列反应制氮气NaNO2+NH4Cl=NaCl+N2↑+2H2O 如果再用制得的氮气跟氢气化合制取氨气,实验装置如图
四、实验方案设计的评价
例 1、 为研究乙醇氧化的实验并验证其产物， 设计了下图所示的甲、乙、丙三套装置。仪器中盛 放的试剂为：a---无水乙醇（沸点：78℃）；b---
铜丝，c----无水硫酸铜，d---新制氢氧化铜悬浊液。
(1) 简 述 三 套 方 案 各 自 的 优 点：
(1) 简述三套方案各自的优点： 甲: ②中用水浴加热，可形成平稳的乙醇 气流，使反应更充分。 ①与③中的干燥管可防止溶液中的水 乙: 与无水硫酸铜反应，避免干扰生成物 (水)的检验。 丙: ①中反应无水生成，且装置简单。
(4) 实验中能验证乙醇氧化产物 的实验现象是:
c 处无水硫酸铜变蓝，
d处有砖红色沉淀生成。
• 设计实验的思维模型
实验目的
反应原理 实验原理 实验装置
实验操作和步骤 实验现象 实验结论
实验方案
实验方案设计
明确目的原理，选择仪器药品，设计装置步骤， 记录现象数据，分析评价改进，得出合理结论。 设计实验的核心——实验目的 设计实验的难点——干扰因素的发现和排除
量体积
实验原理
沉淀分析法
称质量
中和滴定法
测浓度
设计方案测定样品中Na2CO3的质量分数
1.加强酸吸收CO2气体并称质量 2.加强酸收集CO2气体并测量体积 3.加氯化钙溶液并将沉淀过滤、洗涤、烘干称量 4. 加过量盐酸,加热蒸干, 冷却称量至恒重 冷却称量,反复加热
实验方案
5.将样品配成溶液用甲基橙作指示剂, 标准盐酸滴定
液体：分液，蒸馏
二、探究物质的性质
明确实验目的
理论依据
确认反应原理
主反应
实验手段
前准备装置
分析装置作用
主反应装置
后处理装置 装置连接顺序 检验气密性
梳理操作环节
装入药品 排除干扰 实施实验 正常现象
解释现象和结论 异常现象
三、定量实验
[范例一] 现有一个0.53g的工业纯碱样品（含少量氯 化钠），需测定样品中Na2CO3的质量分数，请设 计初步方案。 称质量 气体分析法
要求 I II I II I II III
考纲要求
高考考试说明（北京卷）
内容 8．（1）设计、评价或改进实验方案 （2）采用适当的方法控制实验条件 （3）描述实验现象和收集有关数据 （4）分析现象和处理数据并得出合理结论 （5）能绘制和识别典型的实验仪器装置图 9．以上化学实验各部分知识与技能的综合应用
• 定量实验设计
——干扰数据有误差
• 定性检验或验证实验设计
——干扰现象不唯一
• 物质制备实验设计
——干扰产物不纯净
实验方案评价
理科实验方案的评价标准：
1.科学性：实验方案设计的首要原则； 2.安全性：尽量避免危险性操作, 注意环境保护; 3.可行性：实验方案切实可行，中学实 验室可以找到仪器和药品； 4.简约性：实验方案尽可能简易方便, 节约原料