化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)知識(shí)梳理

　　化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)是高考試題的熱點(diǎn)、難點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)，更是高三復(fù)習(xí)備考的側(cè)重點(diǎn)和成績(jī)拔尖的突破口。每一年的復(fù)習(xí)備考中全國(guó)各地的一線備考師生，無(wú)不在此駐足，精打細(xì)磨、反復(fù)推敲和錘煉相關(guān)知識(shí)，甚至刷題練習(xí)、凝練規(guī)律和做題模板。本文從以下幾點(diǎn)進(jìn)行歸納總結(jié)，供師生借鑒和參考。

　　1.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的注意問(wèn)題

　　(1)藥品和儀器是部分給出還是多余。若藥品和儀器只部分給出，則應(yīng)做必要的補(bǔ)充，若多余，則應(yīng)進(jìn)行篩選和淘汰。

　　(2)條件有無(wú)特殊要求。如采用最簡(jiǎn)單或最合理的實(shí)驗(yàn)步驟等要求對(duì)考慮反應(yīng)原理、選擇藥品和裝置、確定操作步驟等都做了限定，應(yīng)高度重視。

　　(3)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的隱蔽性操作。如某些必要的干燥、除雜、冷凝等，這些都是實(shí)驗(yàn)中必不可少的，往往被忽略。

　　(4)藥品的描述。有些題目要求指出藥品的名稱(chēng)，如有些藥品的準(zhǔn)確描述為硫酸銅粉末、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸、飽和碳酸氫鈉溶液等，其中的“粉末”“澄清”“酸性”“濃”“飽和”等詞不可省略。此外也應(yīng)注意某些儀器的規(guī)格。

　　(5)其他注意事項(xiàng)。①冷凝回流的問(wèn)題;②冷卻問(wèn)題;③防止倒吸問(wèn)題;④具有特殊作用的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置。如為使分液漏斗中的液體能順利流出，用橡皮管連接成連通裝置;為防止氣體從長(zhǎng)頸漏斗中逸出，可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套一支小試管等。

　　2.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題答題策略

　　(1)細(xì)審題：明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮怼?shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)題的核心，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和起點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理可從題干給定的化學(xué)情境(或題目所給的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?并結(jié)合元素及其化合物等有關(guān)知識(shí)獲取。在此基礎(chǔ)上，遵循可靠性、簡(jiǎn)潔性、安全性的原則，確定符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒁蟮姆桨浮?/p>

　　(2)想過(guò)程：弄清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理所確定的實(shí)驗(yàn)方案，確定實(shí)驗(yàn)操作的步驟，把握各步實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)，弄清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。

　　(3)看準(zhǔn)圖：分析各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)裝置的作用。有許多綜合實(shí)驗(yàn)題圖文結(jié)合，思考容量大。在分析解答過(guò)程中，要認(rèn)真細(xì)致地分析圖中所示的各項(xiàng)裝置，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚_定它們?cè)谠搶?shí)驗(yàn)中的作用。

　　(4)細(xì)分析：得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))是化學(xué)原理的外在表現(xiàn)。在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(或數(shù)據(jù))的過(guò)程中，要善于找出影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵以及產(chǎn)生誤差的原因，或從有關(guān)數(shù)據(jù)中歸納出定量公式，繪制變化曲線等。

　　3.化學(xué)實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的五大視角

　　(1)可行性視角。

　　只有合理且切實(shí)可行的實(shí)驗(yàn)方案才有意義。可行性是方案的第一要素，評(píng)價(jià)方案時(shí)應(yīng)注意從實(shí)驗(yàn)原理和操作兩個(gè)方面分析：

　　①理論上要科學(xué)合理;

　　②操作上要簡(jiǎn)單可行。

　　(2)經(jīng)濟(jì)效益視角。

　　評(píng)價(jià)一種實(shí)驗(yàn)方案，不僅要從科學(xué)性上判斷是否可行，還要從經(jīng)濟(jì)效益上考慮是否切合實(shí)際。

　　(3)綠色化視角。

　　①分析實(shí)驗(yàn)藥品是否有毒，是否會(huì)造成環(huán)境污染;

　　②儀器藥品是否價(jià)格低廉、易得;

　　③反應(yīng)是否充分，原子經(jīng)濟(jì)性是否較強(qiáng)。

　　(4)安全性視角。

　　①避免炸裂：受熱不均勻、液體倒吸、氣流不暢、易燃?xì)怏w中混有助燃?xì)怏w等。

　　②防污染：有毒尾氣未經(jīng)處理、剩余藥品隨意丟棄，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液肆意傾倒等。

　　③防失火：點(diǎn)燃或熄滅酒精燈的方法不正確，易燃試劑與明火接觸等。

　　④防吸水：極易水解、吸水性強(qiáng)(潮解)的物質(zhì)未密封保存或與潮濕空氣接觸，大量吸水導(dǎo)致液體溢出或反應(yīng)變質(zhì)等。

　　(5)規(guī)范性視角。

　　①儀器的安裝與拆卸;

　　②試劑添加的順序與用量;

　　③加熱的方式方法和時(shí)機(jī);

　　④儀器的查漏，氣密性檢驗(yàn);

　　⑤溫度計(jì)的規(guī)范使用，水銀球的位置;

　　⑥實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的讀取;

　　⑦冷卻、冷凝的方法等。

　　4.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與整理的一般方法

　　(1)數(shù)據(jù)的表格化。

　　①根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理確定應(yīng)記錄的項(xiàng)目：所測(cè)的物理量。

　　②注意數(shù)據(jù)的有效數(shù)字、單位及必要的注解。

　　③設(shè)計(jì)好的表格要便于數(shù)據(jù)的查找、比較，便于數(shù)據(jù)的計(jì)算和進(jìn)一步處理，便于反映數(shù)據(jù)間的關(guān)系。

　　(2)數(shù)據(jù)的圖像化。

　　圖像化是用直線圖或曲線圖對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理的一種簡(jiǎn)明化形式，適用于一個(gè)量的變化引起另一個(gè)量的變化的情況。圖像化的最大特點(diǎn)是直觀、明了。

　　5.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)篩選與處理策略

　　對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)篩選的一般方法和思路為“五看”：一看數(shù)據(jù)是否符合測(cè)量?jī)x器的精確度，如用托盤(pán)天平測(cè)得的質(zhì)量的精確度為0.1g，若精確度值超過(guò)了這個(gè)范圍，說(shuō)明所得數(shù)據(jù)無(wú)效;二看數(shù)據(jù)是否在誤差允許范圍內(nèi)，若所得的數(shù)據(jù)明顯超出誤差允許范圍，要舍去;三看反應(yīng)是否完全，是否少量或者過(guò)量的反應(yīng)物作用下所得的數(shù)據(jù)，只有完全反應(yīng)時(shí)所得的數(shù)據(jù)才能應(yīng)用;四看所得數(shù)據(jù)的測(cè)量環(huán)境是否一致，特別是氣體體積，只有在溫度、壓強(qiáng)一致的情況下才能進(jìn)行比較、運(yùn)算;五看數(shù)據(jù)測(cè)量過(guò)程是否規(guī)范、合理，錯(cuò)誤和違反測(cè)量規(guī)則的數(shù)據(jù)要舍去。

　　6.實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)綜合分析策略

　　解決這類(lèi)試題的關(guān)鍵是如何用好、選好數(shù)據(jù)。一般方法是比較數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)變物質(zhì)，分析利弊，確定實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方案。

　　例題 Na2O2是常用的強(qiáng)氧化劑，CO和H2是常用的還原劑。某學(xué)習(xí)小組以“探究過(guò)氧化鈉能否氧化CO、H2”為目標(biāo)開(kāi)展下列研究：

　　【提出假設(shè)】假設(shè)1：過(guò)氧化鈉只氧化CO。

　　假設(shè)2：過(guò)氧化鈉只氧化H2。

　　假設(shè)3：____。

　　【查閱資料】赤熱的焦炭能與水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，同時(shí)CO與水蒸氣在高溫下反應(yīng)生成少量的CO2。

　　【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)】學(xué)習(xí)小組的同學(xué)根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)設(shè)計(jì)如圖1所示實(shí)驗(yàn)(假設(shè)裝置中藥品都充足)。

　　主要實(shí)驗(yàn)步驟：

　　①連接裝置并檢查裝置氣密性;

　　②點(diǎn)燃A處酒精燈，緩慢通入水蒸氣，待裝置內(nèi)空氣排盡后，點(diǎn)燃C處酒精燈;

　　③淺黃色的過(guò)氧化鈉熔融完全變白色時(shí)，熄滅C處酒精燈;

　　④繼續(xù)通入水蒸氣至C處玻璃管冷卻，停止通水蒸氣并熄滅A處酒精燈。

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，無(wú)水硫酸銅沒(méi)有變藍(lán)色，澄清石灰水沒(méi)有變渾濁。

　　【問(wèn)題探究】(1)上述方案有不足之處，請(qǐng)你提出修改建議：____。B裝置的作用是____。

　　(2)確認(rèn)步驟②“裝置內(nèi)空氣排盡”的操作是____。

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