實驗方案的設計與評價

專題五實驗方案的設計與評價一、實驗方案的設計1．設計原則科學性：實驗原理準確、實驗流程合理。安全性：實驗操作要盡量避免帶有危險性的操作，盡量避免與有害性的物質接觸。若無法避免與有毒物質接觸，則應采取安全措施，以免造成環(huán)境污染和人身傷害?？尚行裕簵l件允許，實驗效果要明顯，操作簡單，設計的實驗方案切實可行。簡約性：步驟少、時間短、效果好。2．實驗方案設計的一般思路目的明確：明確實驗的目的要求，弄清題目的已知信息。選擇儀器藥品：選擇合適的儀器和藥品，組合實驗裝置性能安全可靠，易于操作，實驗現(xiàn)象明顯。設計實驗步驟：設計步驟，思路清晰，步驟盡可能的少。記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)：全面、及時、準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。分析得出結論：根據(jù)記錄的實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、計算、推理和理論論證，得出結論。3．設計實驗的幾種方法對比實驗設計對比實驗是實驗設計中的一種基本方法。目的是通過實驗現(xiàn)象的對比，有利于推理論證結論?？刂谱兞糠▽嶒炘O計某一問題，常受多個變量因素的制約，為了研究其中某一個因素對問題產(chǎn)生的影響，采用控制變量法，對變量因素逐個進行實驗。綜合各個變量因素對問題的影響作出綜合性判斷。對比實驗法和控制變量法同時應用對同一個問題研究既用對比實驗法又用控制變量法。如課本上燃燒條件的實驗設計，既利用了控制變量法又利用了對比法。二、實驗方案的評價1．評價要求實驗方案理論上科學合理具有嚴密性。在實驗安全的前提下，操作簡單易解。從經(jīng)濟的角度考慮，節(jié)約試劑，節(jié)約能源，無儀器損壞，成本低。從環(huán)境角度考慮，對環(huán)境無污染。2．評價細節(jié)實驗方案在理論上是否科學合理，設計脈絡是否嚴密，無漏洞?？尚行裕孩僭硎欠裾_，可解；②實驗步驟是否簡單科學易解；③實驗現(xiàn)象是否明顯，實驗結果是否與實驗目的一致。實驗成本：①是否從節(jié)約角度使用儀器和藥品、藥品的利用率是否較高；②實驗中是否有節(jié)能措施。實驗綠色化：①是否使用安全易得，對人體無傷害的試劑；②實驗過程中是否對環(huán)境造成污染等。,中考題型分類示例)類型J實驗方案的設計【例1】(2015赤峰中考)設計對比實驗，控制變量是學習化學的重要方法，下列對比實驗不能達到目的的是( )【解析】將NaCl（同質量）放入同體積的水和汽油中溶解，能夠比較得出NaCl在不同溶劑中的溶解性不同，A能達到實驗目的。白磷和紅磷同時放在銅片上，同時與空氣（氧氣）接觸，接觸的銅片溫度也相同（控制變量相同），即要控制兩個變量相同，通過白磷燃燒，而紅磷不燃燒現(xiàn)象的對比，得出燃燒需要達到可燃物的最低溫度（著火點）結論。水中的白磷不燃燒而銅片上的白磷燃燒，它們所處的溫度基本相同，通過對比得出燃燒需跟氧氣接觸的結論。歸納：不與氧氣接觸，不能燃燒，溫度沒有達到著火點，不能燃燒，從而得到燃燒的條件：①有可燃物（本題可燃物為紅磷和白磷）；②可燃物跟氧氣接觸；③可燃物溫度達到著火點（三者缺一不可），B能達到實驗目的。特別提醒：本題既利用了控制變量法，又利用了對比法。鐵釘放在蒸餾水中和被油覆蓋的蒸餾水中，前者能與空氣（氧氣）接觸，后者不能與氧氣接觸，通過實驗對比，說明鐵在有水（相同條件）而無氧氣（后者）的條件下，不生銹，本實驗不能驗證，有氧氣接觸而無水接觸的情況下能不能生銹呢？實驗設計不嚴密、不合理,C不能達到實驗目的。CO2通入盛有20mL的氫氧化鈉溶液中和盛有20mL水中，（因為水也能與CO?反應，同時NaOH溶液中也有水）通過實驗對比，盛有20mLNaOH溶液的塑料瓶變癟的程度要大于盛有20mL水的塑料瓶。在有水相同的條件下，說明CO?與NaOH發(fā)生了反應。D能達到實驗目的?！纠?】（2014畢節(jié)中考）某學?；瘜W興趣小組的同學在做完木炭還原氧化銅的實驗后，發(fā)現(xiàn)試管中仍有黑色固體物質存在，他們對黑色固體是什么進行了探究：【提出猜想】甲同學：是木炭；乙同學：是氧化銅；丙同學：是 ?！静殚嗁Y料】木炭、銅都不與稀硫酸反應；Na2O、MgO、CuO、Fe^等金屬氧化物能與稀硫酸反應生成鹽和水?！緦嶒炘O計】向盛有黑色固體的試管中加入足量的稀硫酸，充分振蕩，靜置后觀察現(xiàn)象?！痉治鲇懻摗克麄儗Ψ桨高M行了分析討論，達成了共識：若試管中溶液呈藍色、無黑色固體，證明 同學的猜想正確；若試管內溶液無色，還有黑色固體存在，證明 同學的猜想正確。若出現(xiàn)的現(xiàn)象是 ，證明丙同學的猜想是正確的，發(fā)生反應的化學方程式為類型纟實驗方案的評價【例3】（2014紹興中考）實驗小組的同學向盛有2mL稀硫酸的試管中加入2mL氫氧化鈉溶液，未觀察到明顯現(xiàn)象?！咎岢鰡栴}】兩者是否發(fā)生了化學反應？【實驗探究】將盛有上述實驗混合液的試管標為①，如圖甲。小華：測得實驗所用稀硫酸PHV7,試管①中溶液pH>7，于是得出結論： 。小敏：取兩支試管，編號為②和③，分別加入稀硫酸和試管①中溶液各2mL，逐滴滴加Na2CO3溶液至過量，實驗過程與現(xiàn)象如圖乙，由此他得出了與小華一樣的實驗結論?！痉此荚u價】小軍認為小敏在實驗設計中存在不夠嚴密的地方，請幫他指出：【交流討論】試管③溶液中有哪些溶質？同學小孟分析了兩位同學的實驗過程，一致認為沒有HSO，其理由是 。在此基礎上同學小孟提出兩種推理：24推理1：含有NaSO、NaCO和NaOH24 23推理2：含有NaSO、NaCO。24 23【解析】【實驗探究】小華測得實驗所用稀硫酸PHV7,試管①中溶液pH>7,酸堿度發(fā)生了較大的改變，說明稀硫酸與氫氧化鈉發(fā)生了化學反應；【反思評價】小敏：取兩支試管，編號為②和③，分別加入稀硫酸和試管①（顯堿性）中溶液各2mL，逐滴滴加Na2CO3溶液至過量，稀硫酸與碳酸鈉溶液反應產(chǎn)生氣泡，試管①（顯堿性）與碳酸鈉溶液反應無氣泡產(chǎn)生，說明試管①中的全部溶液與2mL稀硫酸作對比實驗，因此實驗設計不嚴密，因為試管②和③需要保證里面的硫酸量是