專題五實驗方案的設(shè)計與評價一、實驗方案的設(shè)計1設(shè)計原則(1)科學(xué)性：實驗原理準確、實驗流程合理。(2)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(zhì)接觸。若無法避免與有毒物質(zhì)接觸，則應(yīng)采取安全措施，以免造成環(huán)境污染和人身傷害。(3)可行性：條件允許，實驗效果要明顯，操作簡單，設(shè)計的實驗方案切實可行。(4)簡約性：步驟少、時間短、效果好。2實驗方案設(shè)計的一般思路(1)目的明確：明確實驗的目的要求，弄清題目的已知信息。(2)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。(3)設(shè)計實驗步驟：設(shè)計步驟，思路清晰，步驟盡可能的少。(4)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)。(5)分析得出結(jié)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(jié)論。3設(shè)計實驗的幾種方法(1)對比實驗設(shè)計對比實驗是實驗設(shè)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(jié)論。(2)控制變量法實驗設(shè)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。(3)對比實驗法和控制變量法同時應(yīng)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(shè)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(1)實驗方案理論上科學(xué)合理具有嚴密性。(2)在實驗安全的前提下，操作簡單易解。(3)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。(4)從環(huán)境角度考慮，對環(huán)境無污染。2評價細節(jié)(1)實驗方案在理論上是否科學(xué)合理，設(shè)計脈絡(luò)是否嚴密，無漏洞。(2)可行性：原理是否正確，可解；實驗步驟是否簡單科學(xué)易解；實驗現(xiàn)象是否明顯，實驗結(jié)果是否與實驗?zāi)康囊恢隆?3)實驗成本：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；實驗中是否有節(jié)能措施。(4)實驗綠色化：是否使用安全易得，對人體無傷害的試劑；實驗過程中是否對環(huán)境造成污染等。,中考題型分類示例)實驗方案的設(shè)計【例1】(2020赤峰中考)設(shè)計對比實驗，控制變量是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法，下列對比實驗不能達到目的的是()編號AB實驗設(shè)計實驗?zāi)康奶骄客N物質(zhì)在不同溶劑中的溶解性探究物質(zhì)燃燒的條件編號CD實驗設(shè)計實驗?zāi)康奶骄胯F生銹的條件探究CO2與NaOH溶液能否發(fā)生反應(yīng)【解析】將NaCl(同質(zhì)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?zāi)康摹０琢缀图t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(jié)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(jié)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：有可燃物(本題可燃物為紅磷和白磷)；可燃物跟氧氣接觸；可燃物溫度達到著火點(三者缺一不可)，B能達到實驗?zāi)康摹Ｌ貏e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(shè)計不嚴密、不合理，C不能達到實驗?zāi)康摹O2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CO2反應(yīng)，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CO2與NaOH發(fā)生了反應(yīng)。D能達到實驗?zāi)康摹！纠?】(2020畢節(jié)中考)某學(xué)校化學(xué)興趣小組的同學(xué)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(zhì)存在，他們對黑色固體是什么進行了探究：【提出猜想】甲同學(xué)：是木炭；乙同學(xué)：是氧化銅；丙同學(xué)：是_。【查閱資料】木炭、銅都不與稀硫酸反應(yīng)；Na2O、MgO、CuO、Fe2O3等金屬氧化物能與稀硫酸反應(yīng)生成鹽和水。【實驗設(shè)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(xué)的猜想正確；若試管內(nèi)溶液無色，還有黑色固體存在，證明_同學(xué)的猜想正確。若出現(xiàn)的現(xiàn)象是_，證明丙同學(xué)的猜想是正確的，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。實驗方案的評價【例3】(2020紹興中考)實驗小組的同學(xué)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(xué)反應(yīng)？【實驗探究】將盛有上述實驗混合液的試管標為，如圖甲。小華：測得實驗所用稀硫酸pH7，試管中溶液pH7，于是得出結(jié)論：_。小敏：取兩支試管，編號為和，分別加入稀硫酸和試管中溶液各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(jié)論?！痉此荚u價】小軍認為小敏在實驗設(shè)計中存在不夠嚴密的地方，請幫他指出：_?！窘涣饔懻摗吭嚬苋芤褐杏心男┤苜|(zhì)？同學(xué)小孟分析了兩位同學(xué)的實驗過程，一致認為沒有H2SO4，其理由是_。在此基礎(chǔ)上同學(xué)小孟提出兩種推理：推理1：含有Na2SO4、Na2CO3和NaOH推理2：含有Na2SO4、Na2CO3。【解析】【實驗探究】小華測得實驗所用稀硫酸pH7，試管中溶液pH7，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(xué)反應(yīng)；【反思評價】小敏：取兩支試管，編號為和，分別加入稀硫酸和試管(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(yīng)產(chǎn)生氣泡，試管(顯堿性)與碳酸鈉溶液反應(yīng)無氣泡產(chǎn)生，說明試管中的全部溶液與2mL稀硫酸作對比實驗，因此實驗設(shè)計不嚴密，因為試管和需要保證里面的硫酸量是相同的(假設(shè)硫酸和氫氧化鈉沒發(fā)生反應(yīng))，如果兩者沒有發(fā)生反應(yīng)，試管中的全部溶液才含有2mL硫酸，因此該實驗應(yīng)該用試管中的全部溶液與2mL稀硫酸作對比實驗；【交流討論】試管中的溶液pH7，顯堿性，試管中滴入碳酸鈉溶液無氣泡產(chǎn)生，說明不含H2SO4。