化学实验设计能力的培养初探

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1、化学实验设计能力的培养初探　　摘要：化学实验设计能力的培养，要让学生明确化学实验设计所遵循的一般原则和评价原则，使学生掌握化学实验设计的一般步骤及各类型实验的特征和重点，在课堂教学和作业中融入化学实验设计，从而提高学生的化学实验设计能力。　　关键词：化学实验设计；设计原则及步骤；化学实验类型；化学实验题　　化学是一门实验科学，实验教学是化学教学的重要内容，也是高考考查的主要内容。新课标对实验教学的要求是：初步形成基本的化学实验技能，能设计和完成一些简单的化学实验。《考试说明》也提出：能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方

2、法和仪器，设计简单的实验方案，并处理相关的实验问题。化学实验方案设计源于教材又高于教材。它要求我们掌握全面的实验基本原理和实验技能，是创造性思维体现的高层次，是化学实验教学着重培养的能力，也是高考方向的大势所趋。怎样有效培养学生的化学实验设计能力呢？下面就这个问题谈谈自己的看法。　　一、指导学生明确化学实验遵循的原则　　首先让学生明确化学实验设计所遵循的原则，它们同时也是实验方案的评价原则。这些原则是：　　科学性原则――原理、方法、操作必须科学合理。　　安全性原则――实验操作要尽量防止有危险性的操作，尽量避免接触有毒物质，若无法

3、避免应采取安全措施。　　环保性原则――有毒物质必须处理，避免环境污染。　　可行性原则――设计的方案必须切实可行，所选用的仪器、药品、设备和方法必须在现有条件下得到满足。　　简略性原则――方案应该简略易行，应采用简单的实验装置，较少的实验步骤，较短的时间且效果明显。　　经济性原则――综合考虑原料的用量、价格。　　创新性原则――反应原理的创新，实验装置的创新。　　二、使学生掌握化学实验设计的一般步骤及各类型实验的特征和重点　　化学实验设计一般是有规律可循的，学生掌握了设计的一般步骤，就会少走弯路。化学实验设计的一般步骤为：明确实验目

4、的→确定实验依据的化学原理或反应→画出实验流程图→选择实验所需药品和仪器→明确实验操作注意事项。化学实验有不同的类型，每种类型有不同的特点，其设计又有不同的规律。掌握这些规律，化学实验设计就变得简单容易了。中学化学主要实验设计有以下几种类型：　　1.气体的制备及性质实验设计　　气体的制备及性质实验规律性最强，这就是大家熟悉的四大步：制气→净化→收集或性质实验→尾气处理。四步中，净化和尾气处理可依据具体情况而增减，如，制取少量NO气体，就不用净化。另外，当尾气是O2和CO2时，不用处理。在气体制备实验中，还要注意实验安全问题（如，

5、尾气吸收怎样防倒吸，是否增加安全瓶），空气中CO2和水是否影响实验等。　　2.物质的检验实验设计　　在中学化学中，这类实验是比较简单的定性实验，实验的设计也比较简单，重点是要排除其他物质的干扰。其中Cl-、SO42-、NH4+、Fe2+、Fe3+、CO2、SO2等的检验是重点。　　3.物质的分离及提纯实验设计　　首先要让学生区分分离和提纯的差异。分离操作要求原来物质是什么，分离后仍然是什么，种类不变，状态不变。提纯操作只要求把杂质除去即可，杂质变成哪种物质都可以，并且在除去原有杂质时不能带来新的杂质，故每次加入过量的除杂试剂，都

6、必须除去。　　4.中学化学中常见的四类定量实验　　（1）沉淀法　　沉淀法的实验要点有两点：一是保证沉淀已完全；二是保证沉淀已经洗涤干净。例如，设计实验测定混有少量NaCl的Na2CO3固体的纯度。　　设计思路：可称取一定量的样品，加入过量沉淀剂CaCl2溶液使CO32-完全转化成CaCO3沉淀，再过滤、洗涤、干燥、称量，得出CaCO3的质量，也就可以计算出Na2CO3的纯度了。检验CO32-已经完全沉淀，可在上层清液中，滴加CaCl2溶液，不再产生沉淀，则CO32-沉淀完全。检验沉淀洗涤干净的方法：取最后一次洗涤液少量于试管中，

7、加入AgNO3溶液，没有沉淀产生，则已洗涤干净。　　（2）滴定法　　酸碱中和滴定是中学化学的一个重要实验，由此衍生的氧化还原滴定等的设计，是比较简单的实验设计，本文不再赘述，关键就是选择适宜的指示剂。如，涉及I2的滴定用淀粉作指示剂，而涉及酸化KMnO4溶液的滴定不用加指示剂。　　（3）吸收剂法　　定量实验中有时会使被测物转化成气体，然后用吸收剂吸收并测出气体的质量，从而计算出所测物的量。这类实验的关键是要使生产的气体全部被吸收剂吸收，就必须在生成气体反应完成后，用不干扰实验的气体把留在装置中的气体全部排入吸收剂中完全吸收。　　

8、（4）排水量体积法　　如果使被测物反应产生了气体，气体又不能用吸收剂吸收，则可以采用排水量体积的方法，测出气体在常温常压下的体积，换算成标准状况下的体积，从而计算出被测物的量。这类实验关键是所测气体体积必须是在常温常压下，所以，在读气体体积时，一定要保证是室温，