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實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)
【考點(diǎn)梳理】
考點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)基本要求：
（1）科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)方法和操作過(guò)程必須科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、合理。
（2）安全性：實(shí)驗(yàn)操作要盡量防止帶有危險(xiǎn)性的操作，盡量避免與有毒物質(zhì)接觸。若無(wú)法避免有毒物質(zhì)，則應(yīng)采取安全措施，以防造成環(huán)境污染和人體傷害。
（3）可行性：設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案要真正切實(shí)可行，所選藥品、儀器、裝置經(jīng)濟(jì)可靠。
（4）簡(jiǎn)約性：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)簡(jiǎn)單易行。裝置簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。
2.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的幾種思路：
（1）對(duì)比實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：對(duì)比實(shí)驗(yàn)是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的一種基本思路，有利于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察對(duì)比，有利于推理論證結(jié)論。如某學(xué)生欲探究碳酸具有酸性而二氧化碳不具有酸性，按下圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
（2）控制變量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：一個(gè)問(wèn)題常常受多方面的因素制約，為了研究每一個(gè)因素對(duì)問(wèn)題的影響程度，常常采取控制變量法逐個(gè)檢驗(yàn)，每一個(gè)現(xiàn)象只說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題，換一個(gè)條件再檢驗(yàn)。綜合各個(gè)因素對(duì)問(wèn)題的影響作出綜合性的判斷。如課本上燃燒條件實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和鐵的生銹條件設(shè)計(jì)都是控制變量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。
（3）綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)探究多方面的問(wèn)題，如設(shè)計(jì)一個(gè)組合實(shí)驗(yàn)探究某一混合氣體的成分、某一氣體的性質(zhì)和組成等。
3.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的類型：
（1）單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)求證某一單項(xiàng)問(wèn)題，或求證某一規(guī)律。設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是圍繞某一問(wèn)題設(shè)計(jì)一個(gè)指向很單一的實(shí)驗(yàn)，而且實(shí)驗(yàn)通常一步到位。如證明中和反應(yīng)是放熱反應(yīng)（如下圖所示）。
（2）綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)求證多個(gè)問(wèn)題，其特點(diǎn)是多步操作、裝置復(fù)雜、現(xiàn)象多樣。常見(jiàn)的有對(duì)某氣體從制取到組成、成分含量、性質(zhì)、尾氣處理等多項(xiàng)目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)和求證。如下圖所示的裝置，將其組合起來(lái)制取氣體，驗(yàn)證其性質(zhì)等。
（3）定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，獲取有關(guān)數(shù)據(jù)，然后分析數(shù)據(jù)推理出結(jié)論。定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要精密一些，要盡可能地回避一些誤差的引入。常見(jiàn)的定量實(shí)驗(yàn)有：分子組成測(cè)定、混合物成分含量的測(cè)定、物質(zhì)溶解度的測(cè)定、氣體體積的測(cè)定等。
（4）開(kāi)放型實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：試題從提出問(wèn)題、實(shí)驗(yàn)的方向、儀器的選擇、裝置的設(shè)計(jì)、現(xiàn)象的觀察記錄到結(jié)論的推理完全自主完成。解答此類試題，過(guò)程要合理完整，方法簡(jiǎn)便，現(xiàn)象敘述要準(zhǔn)確，推理要符合邏輯。
【要點(diǎn)詮釋】
1.解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題的方法技巧：
（1）解答實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題首先應(yīng)具備良好的實(shí)驗(yàn)操作基本知識(shí)，懂得操作的一般步驟和原理，熟悉相關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)、制備原理和變化規(guī)律。同時(shí)要讀懂題，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模浞掷妙}中所給信息（如裝置、藥品、題干中描述的目的等），分析題意設(shè)計(jì)相關(guān)的猜想（假設(shè)），提出問(wèn)題，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的程序，再分析現(xiàn)象得出相關(guān)的結(jié)論和啟示。
（2）實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)題的解答思路與方法
①明確目的原理——明確實(shí)驗(yàn)的目的要求，弄清題給的新信息。
②選擇儀器藥品——選擇合理的化學(xué)儀器和藥品。
③設(shè)計(jì)裝置步驟——設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟。
④記錄現(xiàn)象數(shù)據(jù)——全面、及時(shí)而準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)和現(xiàn)象。
⑤分析得出結(jié)論——根據(jù)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析、計(jì)算、圖表、推理等處理，得出正確的結(jié)論。
2.信息綜合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題：
（1）信息實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)綜合題是中考中難度較大的試題，又是中考的熱點(diǎn)題。此類題有如下特點(diǎn)：
①材料陌生，試題以信息的方式給出大家沒(méi)有學(xué)習(xí)過(guò)的物質(zhì)，介紹此種物質(zhì)的部分性質(zhì)；
②反應(yīng)復(fù)雜，此類物質(zhì)反應(yīng)常常不符合四個(gè)基本反應(yīng)類型，可能是很復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)；
③裝置復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)多種儀器組合，實(shí)驗(yàn)多步完成；
④試題較長(zhǎng)，用實(shí)驗(yàn)探究組成性質(zhì)定性定量結(jié)合。
（2）解題思路：
①逐字逐句審讀完整個(gè)試題，了解實(shí)驗(yàn)的目的，每一步的要求；
②迅速理解題給知識(shí)條件、規(guī)律、方法以及與原來(lái)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)之間的相關(guān)性或相似性；
③運(yùn)用臨場(chǎng)學(xué)習(xí)的知識(shí)、方法、技能解答試題中提出的問(wèn)題；
④分析實(shí)驗(yàn)裝置，理解實(shí)驗(yàn)步驟是關(guān)鍵，要認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中每個(gè)裝置作用，每步實(shí)驗(yàn)的意圖，要能描述每步實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，并能理解產(chǎn)生現(xiàn)象的原因；
⑤試題中給出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)都是為推理結(jié)論服務(wù)的，要分析數(shù)據(jù)規(guī)律，應(yīng)用數(shù)據(jù)準(zhǔn)確計(jì)算作出結(jié)論。
考點(diǎn)二、實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)
1.實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)：以批判的思維方法對(duì)所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案、實(shí)驗(yàn)方法、裝置設(shè)計(jì)從某角度否定，排除不合理或可行但不是最優(yōu)的方法，選擇、創(chuàng)新更好的方法。
2.實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的原則：
（1）理論正確，設(shè)計(jì)方案一定要符合化學(xué)變化規(guī)律和實(shí)驗(yàn)原理；（2）操作可行；（3）經(jīng)濟(jì)合理；（4）推理嚴(yán)密；（5）保護(hù)環(huán)境。
3.評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方案的方法：實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)包括實(shí)驗(yàn)原理及方案的評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)裝置的評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)操作的評(píng)價(jià)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述與結(jié)論分析的評(píng)價(jià)等。進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)一般從以下幾個(gè)方面入手：
（1）從經(jīng)濟(jì)角度評(píng)價(jià)，是否節(jié)約試劑、降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。
（2）從環(huán)境角度考慮，是否會(huì)給環(huán)境造成污染。

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