初中化學(xué)知識點:化學(xué)實驗方案設(shè)計和實驗現(xiàn)象的分析

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 初中化學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


化學(xué)實驗現(xiàn)象的規(guī)律:
第一種是物質(zhì)燃燒實驗;第二種是加熱固體物質(zhì)實驗;第三種是在溶液中進行的化學(xué)實驗。




不同化學(xué)實驗現(xiàn)象:
1.物質(zhì)燃燒實驗都有三個明顯的現(xiàn)象
(1)放出大量的熱。
(2)生成了一種或幾種不同于反應(yīng)物(指物質(zhì)的色、態(tài)、味)的產(chǎn)物。
(3)固體直接燃燒則發(fā)出一定顏色和強度的光;氣體或固、液體轉(zhuǎn)變成氣體再燃燒則發(fā)出一定顏色和強度的火焰(描述物質(zhì)的燃燒現(xiàn)象:一光、二熱、三生成)
例如:鎂條燃燒的現(xiàn)象是:
①發(fā)出耀眼的白光;
②放出大量的熱;
③生成一種白色固體。
再如,硫在氧氣中燃燒的現(xiàn)象:
①發(fā)出明亮的藍紫色的火焰(硫受熱先熔化,再汽化,最后才燃燒);
②放出大量的熱;
③生成一種有刺激性氣味的氣體。

2.加熱固體物質(zhì)的實驗現(xiàn)象
主要包括物質(zhì)的狀態(tài)、顏色、質(zhì)量變化及產(chǎn)物中是否有水和氣體產(chǎn)生
例如:加熱碳酸氫銨的現(xiàn)象:
(1)有一股刺激性的氣味產(chǎn)生;
(2)試管壁上有水珠生成;
(3)有使澄清石灰水變渾濁的氣體生成;
(4)試管內(nèi)的白色固體逐漸消失。

3.在溶液中進行的化學(xué)反應(yīng)的實驗現(xiàn)象
主要包括反應(yīng)物(液態(tài))的物質(zhì)和顏色變化及溶液中是否有沉淀(包括沉淀顏色)和氣泡產(chǎn)生。
例如:在硫酸銅溶液中加入氫氧化鈉溶液的實驗現(xiàn)象是有藍色沉淀產(chǎn)生。


化學(xué)實驗現(xiàn)象的描述“五忌” :
化學(xué)實驗現(xiàn)象是指用眼看、鼻聞,耳聽、手感等方式能夠感覺列的物質(zhì)在化學(xué)變化中所表現(xiàn)出來的外部特征。在描述實驗現(xiàn)象時應(yīng)注意“無忌”。

1.忌把實驗現(xiàn)象的先后順序表述顛倒表述實驗現(xiàn)象,要按照現(xiàn)象的先后順序進行表述如“鐵絲在氧氣中燃燒”的實驗現(xiàn)象不能表述成“劇烈燃燒,生成一種黑色固體,放出熱量,火星四射”,因為學(xué)生首先觀察到的是“劇烈燃燒、火星四射”,最后才發(fā)現(xiàn)“生成一種黑色物質(zhì)”。

2.忌把物質(zhì)的名稱當做實驗現(xiàn)象物質(zhì)的名稱是根據(jù)實驗現(xiàn)象、數(shù)據(jù)、經(jīng)過綜合分析判斷得出的,通過外表現(xiàn)象是“看”不出來的。因此,在描述現(xiàn)象時,切不可把物質(zhì)的名稱當作實驗現(xiàn)象。如鎂在氧氣中燃燒生成白色固體,但不能說生成氧化鎂。

3.忌把實驗結(jié)論當成現(xiàn)象實驗結(jié)論需要通過分析實驗現(xiàn)象才能總結(jié)出來。在物質(zhì)的鑒別時要根據(jù)實驗現(xiàn)象才能確定物質(zhì),而不能沒有現(xiàn)象直接得出結(jié)論。如用澄清石灰水來鑒別氧氣和二氧化碳時,不能直接說二氧化碳能使澄清的石灰水變渾濁,而應(yīng)該說使澄清石灰水變渾濁(現(xiàn)象)的物質(zhì)是二氧化碳(結(jié)論),無明顯變化的物質(zhì)是氧氣。

4.忌表述現(xiàn)象表面很多化學(xué)反應(yīng)的現(xiàn)象十分復(fù)雜,有些現(xiàn)象易被忽視,導(dǎo)致在表述實驗現(xiàn)象時顧此失彼,給實驗分析、推斷結(jié)論帶來困難。

5.忌把“白色”與“無色”混淆白色是指物質(zhì)對光的反射所產(chǎn)生的一種視覺現(xiàn)象,而無色則是光能全部透過物質(zhì)所產(chǎn)生的現(xiàn)象。如純水是無色液體,氧氣是無色氣體,碳酸鈣沉淀是白色的等。

實驗方案的設(shè)計與評價:
近幾年的各地實驗題側(cè)重考查對實驗進行設(shè)計、分析和評價,其中設(shè)計型實驗題更是熱點。對驗方案設(shè)計和評價的命題主要有:
①給出正確的實驗方法,描述實驗現(xiàn)象,歸納總結(jié)實驗的結(jié)論。
②給出實驗的目的,要求設(shè)計實驗方案,達到實驗的目的:
③給出實驗方案,評價實驗的合理性,實驗現(xiàn)象或結(jié)論的正確性。
④改進實驗方案。
⑤根據(jù)已知實驗,設(shè)計對比實驗對某問題進行探究。
⑥在探究實驗中,對某一環(huán)節(jié)或某一步驟進行評價。

1.實驗方案的設(shè)計
(1)實驗方案設(shè)計的基本思路實驗設(shè)計是指存進行科學(xué)實驗探究之前,實驗者依據(jù)一定的目的、要求.運用已有的知識、原理,設(shè)計出科學(xué)、合理的實驗方案(其中包括實驗器材、實驗原理、實驗操作步驟)。實驗方案設(shè)計的基本思路:


(2)實驗方案設(shè)計的基本原則
①科學(xué)性。實驗原理要科學(xué)、正確,實驗?zāi)康囊鞔_,實驗器材和實驗手段的選擇要恰當。整個實驗思路和實驗方法的確定都要以化學(xué)基本知識和基本原理及其他學(xué)科知識為依據(jù),以確保實驗的科學(xué)性、正確性
②可操作性,在設(shè)計實驗時,從實驗器材的選取、實驗操作的實施到實驗結(jié)果的產(chǎn)生,都要具有可操作性
③簡約性。設(shè)計實驗時,要考慮到實驗原料容易獲得且價格較低、實驗裝置比較簡單、實驗操作比較簡便、操作步驟簡便易行、實驗時間比較短。
④安全性,設(shè)計實驗時,要考慮藥品是否安仝無毒,實驗操作時要注意安全,避免爆炸、污染環(huán)境等。

(3)實驗設(shè)計的類型
①制備型實驗設(shè)計。
②性質(zhì)型實驗設(shè)計。
③驗證型實驗設(shè)計。
④計算型實驗沒計。
⑤綜合型實驗設(shè)計。

(4)化學(xué)實驗設(shè)計的基本內(nèi)容
①實驗名稱:明確實驗具體要做什么。
②實驗?zāi)康模好鞔_實驗的具體目的是什么
③實驗原理:明確實驗可能發(fā)生的變化及反應(yīng),要求反應(yīng)個數(shù)少,消耗的原料少,原料利用率高,且反應(yīng)有利于向目標物方向進行。
④實驗裝置的設(shè)計:根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)選擇適當?shù)膬x器組成實驗裝置,裝置的連接順序一般是:


(5)化學(xué)實驗設(shè)計的基本步驟
①思考問題的順序
a.圍繞主要問題思考。例如,選擇適當?shù)膶嶒灺肪、方法;所用藥品、儀器簡單易得;實驗過程快速、安全、綠色化;實驗現(xiàn)象明顯。
b.思考有關(guān)物質(zhì)的制備、凈化、吸收和存放等
c.思考實驗的種類及如何合理地組裝儀器,并將實驗與教材內(nèi)容進行比較,找出其聯(lián)系。例如,涉及氣體的制備和檢驗時,這類實驗的操作程序及連接順序大體可概括為:發(fā)生→除雜質(zhì)→干燥→主體實驗→尾氣處理。
②儀器的連接順序
a.所選儀器是否恰當,有無多余儀器。
b.儀器是否齊全。例如,制取有每氣體及涉及有毒氣體的實驗是否有尾氣處理裝置。
c.安裝順序是否合理。例如,是否遵循“自下而上,從左到右”的原則;氣體凈化裝置中不應(yīng)先干燥,后經(jīng)過水溶液除雜質(zhì)。
d.儀器間連接順序是否正確。例如,洗氣時“進氣管長,出氣管短”;干燥管除雜質(zhì)時“粗口進氣,細口出氣”等。
③實驗操作的順序
a.連接儀器。
b.檢查氣密性。在儀器連接完畢后,先檢查裝置的氣密性,然后裝藥品。檢查裝置氣密性的方法依裝置而定,但關(guān)鍵是使裝置內(nèi)外產(chǎn)生壓強差。
c.裝藥品,進行實驗操作。

2.實驗方案的評價
以批判的思維方法對所設(shè)計的實驗方案、實驗方法、裝置設(shè)計從某角度否定、排除不合理或不是最優(yōu)的方法,選擇、創(chuàng)新更好的方法,即實驗評價。
(1)實驗方案的評價原則
①原理正確。設(shè)計實驗方案要根據(jù)化學(xué)變化規(guī)律和化學(xué)實驗原理,確保原理正確。如:實驗室制取氧氣時,選擇的藥品中一定要含氧元素,經(jīng)過化學(xué)變化才能制出氧氣。
②操作可行。設(shè)計實驗方案,特別是實驗操作確實具有可操作性。如:制取二氧化碳的方法有多種,如果將木炭放入充滿氧氣的集氣瓶中燃燒,確實能生成二氧化碳,但不便于操作,無法控制反應(yīng)物的量,也不便于收集
③裝置簡單。設(shè)計實驗時,如果能用多套實驗裝置進行操作,在條件允許的前提下,應(yīng)選擇最簡單的實驗裝置,選擇最簡便的實驗步驟。如:實驗室制取氧氣,可以用高錳酸鉀,也可以用過氧化氫跟二氧化錳(作催化劑),當然選擇后者,因為后者裝置簡單、操作簡便。 ④經(jīng)濟合理。原料一般要求廉價、易得。 ⑤安全環(huán)保。進行實驗所選藥品盡量無毒,實驗過程要安全且不造成環(huán)境污染。

(2)實驗方案評價的主要類型
①對方案可行性的評價:可行是方案的第一要素,評價方案時應(yīng)注意從原理和操作兩個方面分析方案是否可行:一是理論上要科學(xué)合理,二是操作上要簡單可行。
②從經(jīng)濟效益角度進行評價:從經(jīng)濟效益上考慮是否切實可行。
③從環(huán)保角度評價:防治污染的根本途徑是控制 “三廢”的排放。在對方案進行評價時切不可忽視了環(huán)境保護的重要件。

實驗方案的設(shè)計和評價的內(nèi)容框架:


定量實驗設(shè)計和綜合實驗設(shè)計:
1.定量實驗設(shè)計通過實驗.荻取有關(guān)數(shù)據(jù)。然后分析數(shù)據(jù)并推理出結(jié)論定量實驗設(shè)汁要精密一些,要盡可能避免一些誤差初中常見的定量實驗有:分子組成測定、混合物成分含量的測定、物質(zhì)溶解度的測定、氣體體積的測定等

2.綜合實驗設(shè)計綜臺實驗設(shè)計是指通過實驗驗證多個問題,其特點是多步操作.裝置復(fù)雜、現(xiàn)象多樣。常見的有對某氣體從制取到組成、成分含量、性質(zhì)、尾氣處理等多項指標進行實驗檢驗和驗證:如下圖所示的裝置,將其組合起來制取氣體、去除雜質(zhì)、驗證性質(zhì)等。

3.開放實驗設(shè)計試題從提出問題、實驗的方向、儀器的選擇、裝置的設(shè)計、現(xiàn)象的觀察記錄到結(jié)論的推理是完全自主完成的.
解答此類試題,過程要合理且完整,方法簡便,現(xiàn)象敘述要準確,推理要符合邏輯。

化學(xué)定量實驗中的誤差分析:
初中化學(xué)實驗中有三個定量實驗:一是用托盤天平稱量物質(zhì)的質(zhì)量,二是用量筒時取液體的體積,三是用pH試紙測量溶液的pH。

(1)托盤天平稱量物質(zhì)時引起誤差
①天平?jīng)]有平衡引入正負誤差。
②物碼錯位引起誤差。正確放置:左物有碼物質(zhì)質(zhì)量:砝碼質(zhì)量+游碼質(zhì)量。錯位放置:左碼右物物質(zhì)質(zhì)量=砝碼質(zhì)量-游碼質(zhì)量。

(2)量筒量取液體時引起誤差

①量取液體量與量筒的大小不匹配如量取10mL.液體用10mL.量筒即可,如果用 50mL量簡或100mL。量筒會引起誤差。
②觀察量筒液向引入誤籌如果俯視觀察凹液面(沿A線) 觀察值>實際值如果平視觀察凹液面(沿B線) 觀察值=實際值如果仰視觀察凹液面(沿C線) 觀察值<實際值

(3)pH試紙測定溶液pH引起誤差pH試紙在測量前用水潤濕相當于將溶液稀釋,如果測定酸性溶液,pH偏大;如果測定堿性溶液,pH 偏小。

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