化学实验方案的设计及评价

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1、化学实验方案的设计及评价魏书彬化学是建立在实验基础上的科学，通过不同层次化学实验方案的设计及评价是培养学生综合能力的最佳途径之一。设计与评价实验方案是基于对实验原理的理解；基于对中学化学常规实验手段、常见仪器使用熟练掌握；基于对中学化学各部分知识的融会贯通；基于对实验手段优劣的辨析。化学实验方案的设计遵循实验的一般规律，包括实验前的准备、实验的实施以及实验结果的处理。实验方案设计的模型及主要内容见图1。图1实验方案设计的模型及主要内容　　实验设计应遵循目的明确、科学合理、简便易行、安全环保、节约快捷、效果显著的原则。实验方案设计的最优化就是

2、对实验方案的评价。　化学实验方案的设计及评价试题，涉及到中学化学各方面知识，多为填充题，包括（1）实验方案的评价；（2）实验装置的设计；（3）实验步骤的完善；（4）实验过程的设问；（5）实验数据的分析处理；（6）实验的整体设计；（7）跨学科的综合实验；（8）实验方案设计的研究性学习等主流试题类型。这类试题运用化学实验知识和技能设计实验方案，重在培养或考查把已有知识和技能运用于新情景的能力，要求对提出的问题和提供的背景资料筛选、加工和处理，并能准确吸收和选择信息，通过自主感悟，调用贮存的已有相关知识，进行有机结合，依据实验原理这一核心要点作出全面

3、分析，以解决实验设计过程中可能的问题，并进行讨论、质疑，同时对不同的方案作出正确的评价。例1用锌与酸反应生成Ｈ２，测定Ｈ２气的摩尔体积：图2　实验装置　　（一）实验步骤：（1）称取mg锌粒，铜网包裹。放在2000mL烧杯中，把短颈漏斗倒扣在锌粒上面，往烧杯中注入水至漏斗颈。（2）在100mL量筒中注满水，用湿纸按住量筒口，小心倒置，使漏斗颈伸入量筒中，拿去湿纸。（3）用玻棒引流，缓缓注入过量的12mol/L的浓盐酸，小心握紧量筒。当锌粒表面不再冒出气泡时，调节烧杯中液面与量筒中液面相平，测得气体体积VmL。　　（二）实验记录与数据处理　　室

4、温：27℃；大气压：1．01×10５Ｐａ；反应中消耗锌质量ｍｇ；收集到Ｈ２体积ＶｍＬ。计算出氢气的摩尔体积为：________。　　（三）问题及讨论　　（1）为什么用铜网包裹锌粒?________。　　（2）为什么步骤（3）中要加入水并调节烧杯中液面与量筒中液面相平?________。　　（3）如有下列情况之一，实验肯定失败的是　　A.实验用的锌粒不纯　B注入的浓盐酸改为6mol/L的盐酸　　C氢气从量筒中逸出　　D水从大烧杯中逸出　　（4）当实验结束后，取出铜网，发现锌粒有少量剩余，可采取的补救措施是：________。　　（5）该实验计

5、算出的氢气摩尔体积明显偏大，其主要原因是：________。　　分析：（1）这个实验的目的是测定Ｈ２气的摩尔体积，依据题意可得：　　273×65ｇ／ｍｏｌ×ＶｍＬ×10－３用心爱心专心118号编辑-5-Ｌ／ｍＬ／300ｍｇ　　（2）这个实验还要求对实验过程中的一些问题进行讨论质疑，用铜网包裹锌粒，氢气产生集中，收集氢气比较容易，且铜网与锌粒组成原电池能加快化学反应速率。调整液面相平，保证量筒内与外界气压相等，减小系统误差。实验成功的关键是盐酸浓度的选择及氢气不能从量筒中逸出。实验结束后，若有未反应的锌粒，只要取适当方法准确称得质量，不会影响实验结

6、果。实验计算出的Ｈ２气的摩尔体积偏大是由水蒸气引起的。　　运用熟悉的情境，引入新问题，为实验方案设计题注入了新的活力。　　例2实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物是棕红色、易潮解，100℃左右升华。图3是两个学生设计的实验装置，左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如图3（Ⅰ）和（Ⅱ）所示。试回答：图3　实验装置　　（1）B中反应的化学方程式为：________。　　（2）D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是________。　　（3）D中反应化学方程式为________。　　（4）装置（Ⅰ）的主要

7、缺点是________。　　（5）装置（Ⅱ）的主要缺点是：________。　　如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是________。　　分析：综合应用有关Ｃｌ２的制备、性质等基础实验的知识、技能，以及ＦｅＣｌ3能升华、易潮解的信息材料，从试剂、仪器、操作多方面进行系统评价研究，优化设计制备无水FeCl3的综合实验方案。　　（1）据制备反应原理，选用试剂并书写反应式：　　4ＨＣｌ＋ＭｎＯ２ＭｎＣｌ２＋Ｃｌ２↑＋2Ｈ２Ｏ　　或16ＨＣｌ＋2ＫＭｎＯ４2ＫＣｌ＋2ＭｎＣｌ２＋8Ｈ２Ｏ＋5Ｃｌ２↑　　2Fe＋3Ｃl２2ＦeＣl３　　（2）利

8、用Ｃｌ２的特征颜色，设计实验的主要操作程序：　　为在排除装置内空气的条件下，进行铁的氯化反应，并解决装置内潮湿空气使部分产品潮解的问题，