高中化学实验方案评价

化学实验方案评价

一、本专题定位

化学实验方案评价的定位于“实验板块复习”的结束语，是在学生基本完成实验复习的基础上从实验综合素养上进行一次提升。在这个收尾环节做好以后，学生在面对实验问题时，不论是思考的方向性上还是敏锐性上都有较大的提升，不论面对多么陌生的实验，总能利用实验方案的基本框架去解构它，不论一个实验问题的信息多么庞杂，总能紧紧拽住实验目的、紧扣实验原理去解读。实验评价是完成这一环节的手段，并不是目的本身，借助实验评价这个抓手让学生多接触一些类型不同的化学实验问题，体会处理化学实验的最基本思路，其直接意义实际上是提高了学生对实验题的审读技能、应对心态。

实验设计和实验评价在思维能力水平上很难说熟高熟低，如果把实验设计纳入思维的创造层次，则比评价层次还高，而且并不是所有实验学生都具备系统设计能力，也不能要求学生有这么强的能力，而实验评价的思维水平是很弹性的，可深可浅，所以依据不同的目标把化学实验设计和化学实验评价看作两件事是合理的。实验评价活动可以让学生接触很多类型的实验，目的就是让学生充分体验——处理新颖陌生实验和处理熟悉的基础实验其本质思维是相同的。

二、广东高考的考查方式

1．（2007年广东）羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是一种一种重要的生物无机材料。其常用的制备方法有两种：

方法A：用浓氨水分别调Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4溶液的pH约为12；在剧烈搅拌下，将(NH4)2HPO4溶液缓慢滴入Ca(NO3)2溶液中。

方法B：剧烈搅拌下，将H3PO4溶液缓慢滴加到Ca(OH)2悬浊液中。

（1）完成方法A和方法B中制备Ca5(PO4)3OH的化学反应方程式：

①5Ca(NO3)2＋3(NH4)2HPO4＋4NH3·H2O＝Ca5(PO4)3OH↓＋＋

②5Ca(OH)2＋3H3PO4＝

（2）与方法A相比，方法B的优点是。

【突破方法】找方法A 的缺点，方法A涉及的操作有调pH 、搅拌、缓慢滴入，操作比较复杂；副产物多，原子利用率低。

2．（2013年广东）能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。

限选材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)；铜片、铁片、锌片和

导线。

①完成原电池甲的装置示意图(见图0)，并作相应标注。

要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。

②以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组

装原电池乙，甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是

________，其原因是_________________________________________

______________________________________________________

【突破方法】找原电池乙的缺点，活泼的电极材料锌可以直接与硫酸铜发

生置换反应，铜单质覆盖在锌的表面，阻止了锌进一步失电子。

三、实验评价的基本思路

(1)从“可行性”方面对实验方案做出评价

科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则，在对实验方案进行评价时可要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时可从以下4个方面分析：实验原理是否正确、可行；实验操作是否安全、

合理；实验步骤是否简单、方便；实验效果是否明显。

(2)从“绿色化学”视角对实验方案做出评价

“绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案可从以下4个方面进行综合评价：反应原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否合适；原料利用率以及生成物的产率是否较高；实验过程中是否造成环境污染。

(3)从“安全性”方面对实验方案做出评价

化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：

①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；

②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H 2还原CuO 应先通H 2，气体点燃前先验纯等)； ③防氧化(如H 2还原CuO 后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)；

④防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解或水解的物质时要采取必要措施，以保证达到实验目的)；

⑤冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃导管、竖装的干燥管及冷凝管等)；

⑥易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；

四、典型案例

A 、有关定量实验的评价

1．某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数，设计了如下实验方案：

方案一：铜铝混合物――→足量溶液A

充分反应

测定生成气体的体积（溶液A 的备选试剂：浓盐酸、稀硫酸、氢氧化钠溶液、氨水）

方案二：铜铝混合物――→足量溶液B 充分反应测定剩余固体的质量（溶液B 的备选试剂：浓硝酸、稀硫

酸、氢氧化钠溶液、氨水）

①请对方案一和二进行评价:

②某同学选择以下两套装置进行方案一的实验，请对这两套装置进行评价

Ⅰ Ⅱ

③用装置Ⅰ做实验，若读数时U 型管右侧的液面比左侧的液面高，所测得铜的质量分数______________（偏大、偏小、不变）

④若没有洗涤剩余固体就称量，测得铜的质量分数______________（偏大、偏小、不变）

【选题意图】能够让学生熟练分析铜、铝单质分别跟酸、碱的反应，掌握酸碱的通性和特性（挥发性、毒性、强氧化性）。学会快速分析方案所测定的物理量能否准确测出铜或者铝的质量，进一步求出铜的质量分数。知道实验过程一些实验操作的细节对结果的影响。

2． [2012·安徽卷]亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检测某食品中亚硫酸盐含量(通常以1 kg 样品中含SO 2的质量计)，某研究小组设计了如下两种实验流程：

(已知：滴定时反应的化学方程式为SO 2＋I 2＋2H 2O===H 2SO 4＋2HI)

(1)若用盐酸代替稀硫酸处理样品

则按甲方案实验测定的结果________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

则按乙方案实验测定的结果________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。

（2）在上述实验过程中，若有部分HI 被空气氧化，则测定结果________(填“偏高” 、“偏低” 或“无影响”)。

【选题意图】学会分析两种测定方法的原理，知道气体A (SO 2)中含有杂质HCl,了解杂质对测定的干扰。若用盐酸代替稀硫酸处理样品，A 气体的成分为SO 2和HCl,甲方案中，SO 2＋H

2O 2= H 2SO 4，H 2SO 4中含有HCl ，用氢氧化钠滴定时HCl 也消耗了碱；溶液B 中含有的HCl 不会与I 2反应，所以没干扰。

3．（2012福建）

实验室常用MnO 2与浓盐酸反应制备Cl 2（发生装置如右图所示）。