化学试验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法

化学实验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法化学实验设计与评价专题复习的基本策略与方法根据近年来化学及理综高考试题中有关化学实验内容的题目分析不难看出，综合实验设计和评价是综合应用实验基础知识、基本操作，结合化学基本理论，元素化合物知识和化学计算等相关知识，进行整合，解决有关实验问题。一、化学实验设计与评价的命题分析这几年高考题主要表现为以下几个方面：1、制备实验装置的选择与仪器连接、装置气密性的检验、实验现象的描述、尾气处理。2、给定实验情景或性质、实验目的，要求选择实验仪器装置、药品、确定实验程序，评价实验方案。3、对教材探究实验进行重组、优化和创新。以上几方面中，在这几年的高考中以制备实验设计或情景实验出现的概率较大，一般都有分析相关问题，提出见解或提出解决办法；选择实验装置；评价实验方法或解释实验的原理等环节。试题情景的综合性，测试项目的综合性，解决问题的创新性是这几年综合实验题的特点。以教材为基础加以优化重组也是常考的题型，该题型往往设问角度新颖，重在考查观察能力和思维能力。今后命题将保留原有的特色和风格，加大新情景，将问题设置于新情境中，要求学生运用原有的知识和能力，结合获取的信息，进行原理阐述、数据分析、安全考虑、实验效果评价等。近年高考题如2006年全国卷128题，卷1126题，2006年上海卷18题和26题，2006年广东卷21题等。二、化学实验设计与评价的复习建议1、加强实验基础知识、基本操作的专题复习在进行实验部分的专题复习中应该注意以下几点：(1)、营造民主和谐教学环境，发挥学生的主体作用由于化学实验知识具有内容多而散的特点，在专题复习中更应该注重学生的参与活动,切实发挥学生的主体作用。在复习教学中要进一步创设环境，让学生多动手多动脑，并师生之间和同学之间的进行多渠道多层次的交流与沟通。在复习中可以通过布置复习的知识点具体目标要求，促进学生对有关知识进行归纳和总结。通过实验室进行化学实验的展览和开放实验室活动，使学生进一步直观地复习化学实验知识，并提高学生的动手能力和创新意识。(2)、集中和分散相结合，提高重要实验的复现率化学实验专题的复习一般都安排在最后一个部分，而化学实验知识又与其它化学知识体系不可分割。在复习过程中对化学实验内容必须注意集中和分散相结合。“集中”，就是集中复习实验的基本操作和技能，集中复习一些综合性的实验专题，集中归纳总结实验知识。而“分散”则是指一些性质实验、制法实验、验证或探索性实验等应分散到元素化合物、有机物、基本理论等的复习过程中去。通过实验，进一步理解元素化合物等知识，进一步理解相关的实验原理，提高运用实验手段解决化学问题的能力，节省复习时间，提高考试成绩。(3)、训练发散思维，提高信息迁移水平在化学高考试题中出现较多的一类题目是，利用给出装好药品的单个实验装置，根据实验要求进行正确连接，或给出全部或部分实验环节，根据实验要求安排正确的实验步骤或补充实验。这类题目主要用于考查考生实验综合能力和创新评价能力。实验方案的设计往往有许多途径，为了适应中学生的知识能力水平，中学课本中的某些实验可能不是最优的方案。所以在实验复习中，要突出根据实验中的三大原理(实验原理、装置原理、操作原理)来设计实验步骤和装置的意识，使学生掌握一些装置和仪器药品的替代方法，力求1/11化学实验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法使设计的实验仪器简单、操作便捷、节省试剂、现象明显、安全防污等，培养和增强实验设计能力和创造性思维能力。（4）、充分运用多媒体技术，增强复习教学的效率由于高中化学总复习具有时间短内容多任务重的特点，光靠传统的教学手段进行化学实验总复习会有一定的局限性，难以获得理想的教学效果。在化学实验总复习的教学中，除了充分利用化学实验手段和发挥化学实验室的作用以外，还注意挖掘电教媒体的辅助作用和使用技巧，从而有效地提高了化学实验总复习的教学质量。在复习过程中充分利用投影、录像特别是电子计算机技术，将以黑板和文字教材为媒体的教学过程转化成以音、像、影、视等多种媒体组成的教学过程，使复习过程更加直观、生动和快捷。在教学设计中，教师应该根据学校的教育资源情况，及时恰当地运用现代教育技术。（5）、精选训练习题，强化学生运用知识的能力通过针对性的习题进行训练，才能使学生牢固掌握和灵活运用有关知识。由于学生的复习任务重而相关的题目多如牛毛，教师在指导学生进行训练时，必须做好对习题的精选和分类工作，使学生的练习达到适量、适度。在精选习题时，应该以历年的高考试题为主，同时兼顾各地的模拟试题。在对试题讲解时要针对学生存在的问题，并注意一题多变的变式训练工作。2、熟练掌握综合设计试验的基本原则和基本要求及基本思路（1）化学实验方案设计的基本原则方法简便、现象明显、操作易行，对于定量实验还要考虑系统误差要小.制备实验方案的设计，还应做到：条件合适，操作方便；原理正确，步骤简单；原料丰富，价格低廉;产物纯净，污染物少.（2）化学实验方案设计的基本要求①科学性：实验原理、实验操作程序和方法应该是正确的.②安全性：实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作.③可行性：实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足.④简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验.（3）化学实验方案设计的基本思路①明确实验目的：首先必须认真审题，明确实验目的及要求，弄清题目有哪些新信息,综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理.②选择仪器药品：根据实验的目的和原理以及反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡胶、反应是否加热以及温度是否控制在一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品.③设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出实验装置和实验操作步骤，实验步骤应完整而又简明.④记录现象和数据：根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据.⑤分析得出结论：根据观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、列图表、推理等处理，得出正确的结论.3、中学化学的气体制备有氢气、氧气、二氧化碳、氯气、氨气、乙烯等几种气体，均属于理解、掌握层次，是中学化学实验的重点，又是高考试题的命题点。复习气体的制取,要通过综合分析，抓住本质，总结规律。2/11化学实验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法例（2005年高考广东卷）某研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验.（D根据反应Na23a（固）+H2SON浓）一NaaSO,+SOfef+EO制备SO2气体.①用下列简图，画出制备并收集so2的实验装置（含试剂）示意图.②实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是♦•■■AD7rlm豌带孔橡胶塞锥形瓶集气瓶分液漏斗导管液体固体，2）将SO2气体分别通入下列溶液中：①品红溶液，现象是;②漠水溶液,现象是J③硫化钠溶液，现象是（3）有一小组在实验中发现,SQ气体产生缓慢，以致后续实验现象很不明显，但又不存在气密性问题,请你推测可能的原因并说明相应的验证方法（而以不填满）.①原因 ，验证方法②原因 ，验证方法③原因 ，验证方法*【解析】本题以二氧化硫为载体，将其实验室制取原理、实验装置的选择、典型仪器的使用操作、性质检验及实验过程中异常现象的解释有机地结合在一起，考查对气体制备方法的迁移应用能力和实验操作的分析处理能力.（1）分析制备二氧化硫的反应原理，由制备二氧化硫所用试剂的状态、反应条件确定气体的发生装置；由二氧化硫的性质（密度、水溶性、毒性等）确定其收集装置和吸收装置，在此基础上画出收集二氧化硫的实验装置图.（2）二氧化硫具有漂白性，可使品红溶液褪色；二氧化硫具有还原性，可被溴水氧化，而使溴水褪色；二氧化硫具有氧化性，能与还原剂硫化钠溶液反应生成单质硫，而使溶液变浑浊.（3）由题意可知制取二氧化硫过程中，气体产生缓慢，实验现象很不明显，但不是气密性问题，所以只能与所用试剂有关,如Na2s03变质，被氧化为Na2SO4,或所用液体不是浓硫酸等.3/11

化学实验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法【答案】（1）①实验装置如右图所示②打开分液漏斗上口的活塞，旋开分液漏斗的旋塞，缓慢滴加（2）①溶液褪色②溶液褪色③有浅黄色沉淀（或溶液变浑浊）（3）①Na2s03变质取待测试样于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，先滴入足量稀盐酸，再滴入BaCl2溶液有白色沉淀生成，则证明该Na2s04固体变质又如：（2006年高考上海卷）右图是气体制取装置，下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是（A.大理石和稀硫酸制取二氧化碳B.锌粒和稀硫酸制氢气C.浓盐酸和二氧化铳制取氯气D.电石和水制取乙烘答案:B（2006年高考全国卷I）在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂.请选用适当的化学试剂和实验用品，用下图所示的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂.（DA是制取CO2的装置.写出A中发生反应的化学方程式: ____一一— _ _ •（2）填写表中空格: b仪器加入试剂加入该试剂的目的B饱和NaHCOs溶液CD（3）写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：— I⑷试管F中收藁满气体后,下一步实验操作戛:4/11化学实验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法Sgg：(l)CaCO3+2HCl=—CaCl2+H2O+CO2f(2)仪器加入试剂加入该试剂的目的B（饱和NaHCO3溶液）除去CO?气体中混入的HC1C过氧化钠与CC>2和水汽反应，产生02DNaOH溶液吸收未反应的CO2气体（3）2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2（4）把E中的导管移出水面，关闭分液漏斗活塞，用拇指堵住试管口，取出试管,立即把带火星的木条伸入试管口内，木条复燃，证明试管中收集的气体是氧气小结：气体综合实验的仪器安装一般应遵循：气体的发生装置〜气体的净化装置〜气体的干燥装置〜气体的性质验证或收集装置〜尾气处理装置.实验时，要特别注意有毒气体的尾气吸收方法，可利用有毒气体的性质，设计不同的处理方法，创设不同的问题情景.4、反应原理设计实验的分析例：分别设计化学实验，用最佳方法证明硫酸铁溶于水时发生的下列变化：（供选用的药品和仪器：硫酸铁溶液、甲基橙溶液、石蕊试液、酚酞试液、pH试纸、氢氧化钠溶液、酒精灯、玻璃棒、半透膜、电泳仪、聚光束仪）：（1）证明硫酸铁发生了水解反应：（2）证明其水解反应是一个吸热反应：（3）证明水解以后生成了胶体:（4）证明氢氧化铁胶体粒子带正电荷:【解析】（1）要证明硫酸铁发生了水解，反应，只要测定其pH<7（或使蓝色石蕊试纸变红）即可.（2）要证明其水解反应是一个吸热反应，可加热其溶液，溶液由棕黄色变成红褐色（或出现红褐色沉淀）即可.（3）要证明水解以后生成了胶体，可通过丁达尔效应验证.（4）要证明胶体带正电荷，可通过电泳现象验证.【答案】（1）用pH试纸测定溶液pH,pH<7,即证明硫酸铁发生了水解反应（或用蓝色石蕊试纸）（2）加热溶液Fe2（S04）3溶液由棕黄色变为红褐色（或有红褐色沉淀生成），即证明加热有利于水解（3）用一束强光照射溶液，有丁达尔效应（4）将Fe（OH）3胶体放在U型管中，两端各放入电极插入胶体中，通电，与电源负极相接的电极附近红褐色加深，另一极附近颜色变浅又如：（2006年高考重庆卷）为除去粗盐中的Ca2+.Mg2+、醒+、sor以及泥沙等杂质,某同学设计了一种制备精盐的实验方案，步骤如下（用于沉淀的试剂稍过量）：5/11

（1）判断Bad?已过量的方法是（1）判断Bad?已过量的方法是（2）第④步中，相关的离子方程式是（3）若先用盐酸调pH值再过滤，将对实验结果产生影响，其原因是（4）为检验精盐纯度，需配制150mL0.2mol-L_1NaCl（精盐）溶液，右图是该同学转移溶液的示意图,图中的错误是解析：（1）判断所加BaCl2是否过量，可取第②步后的上层清液少许于试管中，继续滴加BaCl2溶液，若溶液不变浑浊，说明BaClz已加过量；或取第②步后的上层清液少许于试管中,滴加样H2SO4,若溶液变浑浊，说明BaCL已加过量・（2）第③步后溶液中的阳离子有Na+.Ca2+.Ba2+等.（3）先加：HC1调pH值，则等形成的沉淀重新溶解.（4）配制150mL0.2mol•NaCl溶液只能用规格为150mL的容量瓶；向容量瓶中倾做I溶液肺，必须用玻璃棒引流.答案：（1）取第②步后的上层清液1〜2滴于点滴板上，再滴人I〜2滴BaCl2溶液，若溶液未变浑浊,则表明BaCl2已过量（2）Ca2++CO打-CaCO3|Ba2++COf===BaCO3|（3）在此酸度条件下，会有部分沉淀溶解，从而影响制得精盐的纯度（4）未用玻璃棒引流；未采用150mL容量瓶小结：本类题主要考查化学实验方案的原理设计，实验仪器和药品的选用以及数据的测量等方面的知识，在作答时要对整个实验方案有一个整体认识，再根据实验设计题的具体情况和要求，做出正确的答案.5、探究性实验方案设计的分析例：（2006年福速省二模）为探究乙块与漠的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：先取一定量工业用电石与水反应，将生成的气体通入滨水中，发现溶液褪色，即证明乙乙同学发现在甲同学的实验中,褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙快中还可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与漠水反应.请你回答下列问题，（1）写出甲同学实验中两个主要的化学方程式：6/11化学实验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法（2）甲同学设计的实验（填“能”或“不能”）验证乙焕与溪发生加成反应，其理由是（多选扣分）.A.使滨水褪色的反应，未必是加成反应B.使溟水褪色的反应,就是加成反应C.使漠水褪色的物质，未必是乙快D.使漠水褪色的物质，就是乙快（3）乙同学推测此乙烘中必定含有的一种杂质气体是 ，它与滨水反应的化学方程式是 一二 :在验证过程中必须全部除去.（4）请你选用下列四个装置（可重复使用）来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品•□-0-D-0（电石、水）（）（）（漠水）（5）为验证这一反应是加成而不是取代反应，丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性,理由是【解析】（1）本小题是按实验目的，写出实验原理的需关化学反应方程式.（2）根据“乙同学发现甲同学实险中，褪包后的溶液里有少I许淡黄色浑浊，推测在制得的乙块中还有可能含有少量还原性的杂质气体”，因此可得出“使浸水褪色的物质，未必是乙块认更洪水褪色的反应，未必是加成反应”的结论•故甲同学设计的实脸不能证明乙块与溪水发生了加成反应.（3）根据褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，可推知是破，说明乙块气体中含有硫化氢杂质，所发生的反应式是Br2+H2S+2HBr.产生硫化氢的原因是电石中含有硫化钙杂质，发生的反应是CaS+2H2O=H2st+Ca（OH）2.7/11化学实验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法(4)由于乙烘中含有硫化氢杂质，首先可利用CuSO4溶液余去HzS,然后再用CuSO4溶液检验H2s有无除净，只有在无H2s存在下方可根据决水的褪色来验证乙块与溪水是发生了加成反应.(5)pH试纸,可验证溶液的峻碱性，实际上暗示“若发生取代反应，必定生成HBr”的结论，因此可用pH试纸检脸溶液酸法有无明显增强，即可得出结论.【答案】(DCaCz+2H2。-2H2t+Ca(OH)2HC三CH+Br2—>HC=CHBrBrBrBrII(或HC-CH+2Br2->HC—CH)BrBr(2)不能AC⑶H2sBr2+H2S-S|+2HBr(4)0 0(CuSO4溶液)(CuSO4溶液)(5)如若发生取代反应，必定生成HBr,溶液酸性将会明显小、结;口上LhETT230人近年来，高考试题中本类试题日渐增多，此类题目常从操作方式、仪器的使用、装置改进等方面进行考查,作答时不要受习惯思维的影响，一定要从客观实际，从实验的可行性、科学性出发. ,6、实验方案设计的评价分析(2005年高考北京理综)某校化学小组利用下图所示装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCh・6H2O晶体,(图中夹持及尾气处理装置均已略去)还原铁粉和石棉绒8/11化学实验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法(D装置B中发生反应的化学方程式是(2)装置E中的现象是 (3)停止反应，恃B臂冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸充分反应，过滤.简述检验滤液中Fe3+的操作方法:(4)该小组利用上述滤液制取FeCk-6HzO晶体，设计流程如下：滤液牛FeCh溶液F*FeCh-6H2O晶体①步骤I中通入Cl2的作用是.②步骤H从FeCh稀溶液中得到FeCh-6H晶体的主要操作包括:.③该流程中需保持盐酸过量，说明其主要原因(结合离子方程式简要说明).解析：(1)因为A中产生水蒸气通过B时与铁发生反应生成Fe3O4和印，所以方程式为3Fe+4H20(g)把Fes。4+4氏.(2)由B中反应产生的Ha通过D干燥进入E,与CuO反应产生红色的Cu和水蒸气，故现象为黑色固体变为红色，右端管壁有水珠生成.(3)由于B管中反应后固体的主要成分为FesO-与盐酸反应产生Fe2+和Fe3+，检验Fe3+可加入KSCN溶液看是否变红色.⑷由于⑶的滤液中含有Fe?+,通入Cl2可将Fe2+氧化为Fe3+，又由于FeCh易水解，故只能加热浓缩后，用冷却结晶的方法使FeCl3•6H2O析出，然后过滤.保持盐酸过量是为了抑制FeCl3的水解.答案：(D3Fe+4HzO(g)上粤Fe3Q+4H2(2)黑色固体变为红色,右端管壁有水珠生成(3)取少量溶液，滴入几滴KSCN溶液,观察溶液是否变红色(4)①将Fe?十氧化成Fe3+②加热浓缩，冷却结晶，过滤③Fe3++3H2OnFe(OH)3+3H+,过量盐酸抑制FeCl3水解小结：对一个实验装置如何评价一装置由几个部分组成，每个部分在整体中处于什么地位，有什么作用，为什么要设计成这样的装置，该装置的优、缺点如何，如何加以改进等等，这些都是高考中考查实验综合能力的重点.在平时的针对性训练中，对比不同的实验装置，经设问分析、归纳出评价性试题的解题规律，做到举一反三，学以致用.9/11化学实验设计与评价专题复习总结的基本策略与方法7、在复习中把同类实验方案分析对比。在不同气体中含有同种杂质，如何净化是中学化学实验常遇到的课题。例如：H2、Cl2、82中往往都会混有HCl气体。4中混有的HCl气体，可以用NaOH溶液洗涤除去；C12中混有的HCl，应该选用饱和食盐水洗涤的方法除去；CO2中都会混有的HCl气体，应该选用饱和NaHCO3溶液洗涤的方法除去。又如CO2中的SO2杂质，可用饱和NaHCO3溶液，也可用KMnO4溶液净化；C2H4气体中的SO2杂质，则既不能用饱和NaHCO3溶液，也不能用KMnO4溶液净化，而只能选用NaOH溶液。采用同类实验的对比分析，有利于提高灵活运用知识的能力。8、注意把不同实验方案分析对比。在物