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1、专题五实验方案的设计与评价一、实验方案的设计1设计原则(1)科学性：实验原理准确、实验流程合理。(2)安全性：实验操作要尽量避免带有危险性的操作，尽量避免与有害性的物质接触。若无法避免与有毒物质接触，则应采取安全措施，以免造成环境污染和人身伤害。(3)可行性：条件允许，实验效果要明显，操作简单，设计的实验方案切实可行。(4)简约性：步骤少、时间短、效果好。2实验方案设计的一般思路(1)目的明确：明确实验的目的要求，弄清题目的已知信息。(2)选择仪器药品：选择合适的仪器和药品，组合实验装置性能安全可靠，易于操作，实验现象明显。(3)设计实验步骤：设计步骤，思路清晰，步骤尽可能的少。(4)记录现象
2、和数据：全面、及时、准确地记录实验过程中的现象和数据。(5)分析得出结论：根据记录的实验现象和数据，经过分析、计算、推理和理论论证，得出结论。3设计实验的几种方法(1)对比实验设计对比实验是实验设计中的一种基本方法。目的是通过实验现象的对比，有利于推理论证结论。(2)控制变量法实验设计某一问题，常受多个变量因素的制约，为了研究其中某一个因素对问题产生的影响，采用控制变量法，对变量因素逐个进行实验。综合各个变量因素对问题的影响作出综合性判断。(3)对比实验法和控制变量法同时应用对同一个问题研究既用对比实验法又用控制变量法。如课本上燃烧条件的实验设计，既利用了控制变量法又利用了对比法。二、实验方案
3、的评价1评价要求(1)实验方案理论上科学合理具有严密性。(2)在实验安全的前提下，操作简单易解。(3)从经济的角度考虑，节约试剂，节约能源，无仪器损坏，成本低。(4)从环境角度考虑，对环境无污染。2评价细节(1)实验方案在理论上是否科学合理，设计脉络是否严密，无漏洞。(2)可行性：原理是否正确，可解；实验步骤是否简单科学易解；实验现象是否明显，实验结果是否与实验目的一致。(3)实验成本：是否从节约角度使用仪器和药品、药品的利用率是否较高；实验中是否有节能措施。(4)实验绿色化：是否使用安全易得，对人体无伤害的试剂；实验过程中是否对环境造成污染等。,中考题型分类示例)实验方案的设计【例1】(20
4、15赤峰中考)设计对比实验，控制变量是学习化学的重要方法，下列对比实验不能达到目的的是()编号AB实验设计实验目的探究同种物质在不同溶剂中的溶解性探究物质燃烧的条件编号CD实验设计实验目的探究铁生锈的条件探究CO2与NaOH溶液能否发生反应【解析】将NaCl(同质量)放入同体积的水和汽油中溶解，能够比较得出NaCl在不同溶剂中的溶解性不同，A能达到实验目的。白磷和红磷同时放在铜片上，同时与空气(氧气)接触，接触的铜片温度也相同(控制变量相同)，即要控制两个变量相同，通过白磷燃烧，而红磷不燃烧现象的对比，得出燃烧需要达到可燃物的最低温度(着火点)结论。水中的白磷不燃烧而铜片上的白磷燃烧，它们所处
5、的温度基本相同，通过对比得出燃烧需跟氧气接触的结论。归纳：不与氧气接触，不能燃烧，温度没有达到着火点，不能燃烧，从而得到燃烧的条件：有可燃物(本题可燃物为红磷和白磷)；可燃物跟氧气接触；可燃物温度达到着火点(三者缺一不可)，B能达到实验目的。特别提醒：本题既利用了控制变量法，又利用了对比法。铁钉放在蒸馏水中和被油覆盖的蒸馏水中，前者能与空气(氧气)接触，后者不能与氧气接触，通过实验对比，说明铁在有水(相同条件)而无氧气(后者)的条件下，不生锈，本实验不能验证，有氧气接触而无水接触的情况下能不能生锈呢？实验设计不严密、不合理，C不能达到实验目的。CO2通入盛有20mL的氢氧化钠溶液中和盛有20m
6、L水中，(因为水也能与CO2反应，同时NaOH溶液中也有水)通过实验对比，盛有20mLNaOH溶液的塑料瓶变瘪的程度要大于盛有20mL水的塑料瓶。在有水相同的条件下，说明CO2与NaOH发生了反应。D能达到实验目的。【例2】(2014毕节中考)某学校化学兴趣小组的同学在做完木炭还原氧化铜的实验后，发现试管中仍有黑色固体物质存在，他们对黑色固体是什么进行了探究：【提出猜想】甲同学：是木炭；乙同学：是氧化铜；丙同学：是_。【查阅资料】木炭、铜都不与稀硫酸反应；Na2O、MgO、CuO、Fe2O3等金属氧化物能与稀硫酸反应生成盐和水。【实验设计】向盛有黑色固体的试管中加入足量的稀硫酸，充分振荡，静置
7、后观察现象。【分析讨论】他们对方案进行了分析讨论，达成了共识：若试管中溶液呈蓝色、无黑色固体，证明_同学的猜想正确；若试管内溶液无色，还有黑色固体存在，证明_同学的猜想正确。若出现的现象是_，证明丙同学的猜想是正确的，发生反应的化学方程式为_。实验方案的评价【例3】(2014绍兴中考)实验小组的同学向盛有2mL稀硫酸的试管中加入2mL氢氧化钠溶液，未观察到明显现象。【提出问题】两者是否发生了化学反应？【实验探究】将盛有上述实验混合液的试管标为，如图甲。小华：测得实验所用稀硫酸pH7，试管中溶液pH7，于是得出结论：_。小敏：取两支试管，编号为和，分别加入稀硫酸和试管中溶液各2mL，逐滴滴加Na
8、2CO3溶液至过量，实验过程与现象如图乙，由此他得出了与小华一样的实验结论。【反思评价】小军认为小敏在实验设计中存在不够严密的地方，请帮他指出：_。【交流讨论】试管溶液中有哪些溶质？同学小孟分析了两位同学的实验过程，一致认为没有H2SO4，其理由是_。在此基础上同学小孟提出两种推理：推理1：含有Na2SO4、Na2CO3和NaOH推理2：含有Na2SO4、Na2CO3。【解析】【实验探究】小华测得实验所用稀硫酸pH7，试管中溶液pH7，酸碱度发生了较大的改变，说明稀硫酸与氢氧化钠发生了化学反应；【反思评价】小敏：取两支试管，编号为和，分别加入稀硫酸和试管(显碱性)中溶液各2mL，逐滴滴加Na2CO3溶液至过量，稀硫酸与碳酸钠溶液反应产生气泡，试管(显碱性)与碳酸钠溶液反应无气泡产生，说明试管中的全部溶液与2mL稀硫酸作对比实验，因此实验设计不严密，因为试管和需要保证里面的硫酸量是相同的(假设硫酸和氢氧化钠没发生反应)，如果两者没有发生反应，试管中的全部溶液才含有2mL硫酸，因此该实验应该用试管中的全部溶液与2mL稀硫酸作对比实验；【交流讨论】试管中的溶液pH7，显碱性，试管中滴入碳酸钠溶液无气泡产生，说明不含H2SO4。
