实验方案的设计与评价概要

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【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
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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
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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)。
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【拓展研究】(4)请你再设计一个实验方案验证小尚的猜想正确, 填写下列实验报告。
方案步骤 方案预估现象 方案结论 小尚猜想正确
A.用高温煅烧的方法除去生石灰中的石灰石 B.用酚酞溶液检验氢氧化钠溶液是否变质 C.用活性炭、塑料瓶等物品制作简易净水器 D.用灼烧闻气味的方法区分棉纱线和羊毛线 解析:氢氧化钠显碱性,能使酚酞溶液变红,氢氧化钠变质后生成
碳酸钠,也显碱性,也能使酚酞溶液变红,所以无法检验氢氧化钠溶液
是否变质,因此 B 不可行。 答案:B
C 较快产生大量气泡,试管外壁发热
通过实验得出,适合实验室制取氢气的化学方程式为
;
【知识拓展】(1)确定实验室制取气体的反应原理时,要考虑诸
多因素,如反应的快慢、收集的难易、
等。
(2)用稀盐酸制取氢气时,制得的气体中可能会增加的杂质
为
。
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解析:【讨论交流】水在通电的条件下分解为氢气和氧气:2H2O
解析:HCl 与 NaOH 不共存,故小马的猜想一定是错误的。小程 的猜想溶液 pH=7,小宫的猜想溶液 pH<7,小尚的猜想溶液 pH>7,故 可通过测定溶液的 pH 判断猜想是否正确。
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答案:(1)HCl 与 NaOH 不共存 (2)小程 (3)NaCl 中也有 Cl-,滴加稀硝酸和硝酸银溶液后也会产生白色 沉淀,干扰对 HCl 的检验 (4)方案步骤:用一根洁净的玻璃棒蘸取反应后的溶液沾在 pH 试纸上,把试纸所呈现的颜色与标准比色卡进行对照。方案预估现 象:pH>7(其他答案合理即可)
的结论并对结论作出正确的解释。
收集证据时,要有较强的鉴别能力,会观察、会分析记录,准确精
练的表述,是解答此类题目的关键。
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4.分析结果,反思与评价类 此类探究题是对所获得的事实、证据进行总结、归纳,得出正确 结论,对探究活动进行反思与评价。解答时可用比较、分类、概括、 归纳等方法对证据和事实进行加工处理,利用逆向思维及缺点发现 法,对探究结果进行评价。而实验评价题是由题目提供一套或多套方 案,从某一角度或几个方面评价方案的优劣。一般从①理论正确;② 操作可行;③经济合理;④推理严密;⑤环保等方面评价。 5.综合性探究类 此类探究题是对科学探究的基本过程中的各要素进行全方面
物质的制备实验设计
物质的性质实验设计
物质的检验实验设计 化学实验设计
测定物质的组成实验设计
物质的分离或提纯实验设计
测定混合物的成分实验设计
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2.实验方案设计的基本要求 (1)科学性:实验原理、实验方法和操作过程必须科学、严谨、 合理。 (2)可行性:设计的实验方案要切实可行,所用药品、仪器、装置 安全可靠。 (3)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。 (4)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。
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答案:【讨论交流】2H2O 【分析与结论】
2H2↑+O2↑
实验 实验现象 实验结论
A 发烫 C
反应速率适中,适用于实验室制取氢气
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ 【知识拓展】(1)反应条件(或成本、气体纯度等) (2)氯化氢(或 HCl)
方法点拨结合已有知识和实验中的现象、结论等进行对 比、分析是正确解答的关键。
2H2↑+O2↑;【分析与结论】活泼金属与酸反应会放出热量,故 A 实验的试管外壁发烫;锌的活泼性适中可以得出的结论是反应速率 适中,适用于实验室制取氢气。锌与硫酸反应的化学方程式为 Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑;【知识拓展】确定实验室制取气体的反 应原理时,要考虑诸多因素,如反应的快慢、收集的难易、反应条件、 成本、气体纯度等);盐酸具有挥发性,制得气体中会含有氯化氢气体。
的考查,体现探究的全过程,解答时要注意结合实践经验和亲身体验, 探究性地提出问题,用观察到的现象和数据进行推理、判断,根据试 题的目的和要求,结合题设中的材料,进行解答,思维要有开放性。
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【例 1】(2014·徐州中考)正确的实验方案是顺利完成实验的前 提。下列实验方案中,不可行的是( )
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二、实验方案的评价 实验方案的评价包括实验原理及方案的评价、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: (1)方案在理论上是否科学合理,是否具有严密性; (2)在满足安全性的前提下,操作是否简单易行; (3)从经济角度评价,是否节约试剂、降低成本和提高产品质量; (4)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。
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2.设计实验及验证类
此类题目根据提出的问题或猜想与假设的问题,进行实验设计,
从而验证所提问题或猜想与假设是正确的。要准确解答此类题目,
必须有一定的知识基础和分析、解决问题的能力。所涉及的知识主
要有三种气体(即 H2、O2、CO2)的制法、性质、检验,酸、碱、盐的 实验,铁、铜生锈,金属活动性顺序等化学知识,涉及面广,我们要掌握
易错警示设计实验检验可能存在的物质时,要考虑该物质 具有的特性,但要注意其他离子的干扰,否则不会得出正确结论。
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【实验探究】为了探究哪种物质更适合用于实验室制取氢气,
大家设计了如下实验:
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【分析与结论】填写实验报告。
实 验
实验现象
实验结论
A
剧烈反应,迅速产生大量气泡,试管 反应速率过快,气体不便收集,不能
外壁
用于实验室制取氢气
B 缓慢产生少量气泡
反应速率过慢,不能用于实验室制 取氢气
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三、解答科学探究题的基本方法
1.认真读题,审清题意,确立探究课题。 2.根据课题选择合适方法,提取相关化学知识,设计探究方案。 3.根据试题要求,将探究的问题与所学知识进行整合与提炼,迁 移到要解决的问题中来。
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四、探究题的命题热点 1.针对给出的小课题,自主设计探究方案。 2.针对题给场景或信息,自己提出一个有价值的问题或猜想,并 设计方案对该问题或猜想进行探究。 3.对题给探究方案或猜想进行改进或评价。 4.通过对现象、资料、数据的分析与对比,总结出一般规律或结 论。 5.从探究过程中得到有用的启示或将结论推广和应用。
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五、探究题题型分类
要正确解答探究题,还要搞清楚探究方案设计的思路方法、过程 类型及遵循的“四性”原则,即科学性、安全性、可行性、简约性(步 骤少、时间短、效果好等)。不同的探究题型应采用不同的解题方 法。
1.提出问题,作出猜想与假设类 根据题目要求,从不同的角度提出问题,并进行猜想和假设。可 用八种方法提出问题和进行猜想:(1)从“对立面”中发现问题和猜 想;(2)从“逆向思维”中发现问题和猜想;(3)从生活或实验中发现问题 和猜想;(4)从探究因果中发现问题和猜想;(5)在异常中发现问题和 猜想;(6)在类比中发现问题和猜想;(7)在归纳判断中发现问题和猜 想;(8)在“理所当然”中发现问题和猜想。然后结合猜想,依据已有的 知识(如:物质的颜色、状态、气味等宏观性质和特征)去解答问题。 注意提出的假设要周密,必须有一定的合理性,要有科学依据。