第3課時學科素養(yǎng)——化學實驗方案的設計及評價

素養(yǎng)1實踐探索化學實驗方案的設計

油學科素養(yǎng)金⑥素養(yǎng)導向學科表征

“實踐探索”包括認知操作和行動操作兩個方面，是個體改造世界的核心品質。"實踐

探索”是信息輸入和認知加工之后的必然結果，是完成認知學習和實踐的關鍵環(huán)節(jié)?；瘜W實

驗方案的設計體現(xiàn)了《中國高考評價體系》中“研究探索”、“操作運用”等實踐探索方面的

要求，要求考生了解科學探究過程包括提出問題和假設、設計方案、實施實驗、獲取證據(jù)、

分析解釋和建構模型、形成結論及交流評價等核心要素。

1.化學實驗方案設計的基本原則

|科學性|一實驗原理、實驗流程科學合理

|安全性卜保護人身、儀器、環(huán)境安全

基本原則

—T--儀器、條件、試劑在中學現(xiàn)有條

可仃性-

------J件下能滿足要求

r——n步驟少、儀器裝置簡單、節(jié)省藥

11品、效果好

2.化學實驗方案設計的基本內(nèi)容

相對完整的實驗實驗方案設計的

方案的內(nèi)容四種常見考點

（1）實驗名稱

（2）實驗目的

實驗操作順序及正誤

（3）實驗原理

（4）實驗用I'II'I常見考點-鑒定物質組成成分

（5）實驗步驟驗證化學原理

（6）實驗注意事項物質的制備（包括

（7）實驗記錄及結果處理「分離、提純）

（8）實驗相關問題討論.

3.化學實驗方案設計的基本思路

（1）明確目的和原理：首先必須認真審題，明確實驗的目的要求，弄清題目有哪些新的

信息，綜合已學過的知識，通過類比、遷移、分析，從而明確實驗原理。

（2）選擇儀器和藥品：根據(jù)實驗的目的和原理以及反應物和生成物的性質、反應條件，

如反應物和生成物的狀態(tài)、能否腐蝕儀器和橡皮塞、反應是否需要加熱及溫度是否需要控制

在一定范圍等，從而選擇合理的化學儀器和藥品。

(3)設計裝置和步驟：根據(jù)實驗目的和原理，以及所選用的實驗儀器和藥品，設計出合

理的實驗裝置和實驗操作步驟，并能夠識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖，實驗步驟應完整

而又簡便。

(4)記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)：根據(jù)觀察，全面準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。

(5)分析得出結論：根據(jù)實驗中觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，通過分析、計算、圖表、推

理等處理，得出正確的結論。

油學科素養(yǎng)綜合提升學以致用

[提升1]⑴(2020?全國卷I,27題節(jié)選)實驗前需要對鐵電極表面活化。在FeSCU溶液中

加入幾滴Fe2(SC>4)3溶液，將鐵電極浸泡一段時間，鐵電極表面被刻蝕活化。檢驗活化反應

完成的方法是。

(2)(2020?江蘇卷，19題節(jié)選)將提純后的FeSCU溶液與氨水一NH4HCO3混合溶液反應，

生成FeCCh沉淀。

①生成FeCO3沉淀的離子方程式為o

②設計以FeSO4溶液、氨水一NH4HCO3混合溶液為原料，制備FeCCh的實驗方案：

[FeCCh沉淀需“洗滌完全”，F(xiàn)e(OH)2開始沉淀的pH=6.5]。

解析(1)鐵電極活化反應的離子方程式為2Fe3++Fe=3Fe2+,因此若反應完成，則溶

液中沒有Fe3+,只需滴加KSCN溶液來檢測溶液中是否含有Fe3+,即可驗證活化反應是否

⑵①Fe2+與HCO；反應生成FeCCh沉淀，HCO；電離出的H卡與NH3?玲0結合生成

NH：,則離子方程式為Fe2++HCO]+NH3-H2O=FeCO3I+NH4+H2O?②用FeSC)4

溶液和氨水一NH4HCO3混合溶液反應生成FeCCh,控制溶液pH不大于6.5,若pH大于6.5,

則會生成Fe(OH)2沉淀，對生成的FeCCh沉淀用蒸儲水洗滌，去除其表面的雜質離子，若用

鹽酸酸化的BaCb溶液檢驗不出S,則說明已洗滌干凈。

答案(1)取少量溶液，滴入KSCN溶液，不出現(xiàn)血紅色

2+

(2)①Fe2++HCO；+NH3?H2O=FeCO3J+NH：+H2O或Fe+HCO；+

NH3=FeCO31+NH4

②在攪拌下向FeSCU溶液中緩慢加入氨水一NH4HCO3混合溶液，控制溶液pH不大于

6.5；靜置后過濾，所得沉淀用蒸儲水洗滌2?3次；取最后一次洗滌后的濾液，滴加鹽酸酸

化的BaCb溶液，不出現(xiàn)白色沉淀

[提升2](2020.1?浙江選考，28題節(jié)選深興趣小組為探究H2s和CbO的性質，將兩種

氣體同時通入水中，實驗裝置如圖：

請回答:

(1)三頸瓶中出現(xiàn)淡黃色沉淀，溶液呈強酸性，用一個化學方程式表示

(2)若通入水中的CbO已過量，設計實驗方案檢驗

解析(1)三頸瓶中通入H2s和CbO,出現(xiàn)淡黃色沉淀，溶液呈強酸，據(jù)此推知反應生

成S和HC1,結合守恒規(guī)律寫出化學方程式：2H2S+CLO=2SI+2HC1+H2。。

(2)02。具有強氧化性，若通入水中的CbO已過量，可利用KL淀粉試紙進行檢驗，試

紙變藍色，或變藍色后褪色。(其他合理方案均可)

答案(1)2H2S+C12O=2S(+2HC1+H2O

(2)用玻璃棒蘸取清液，點到KL淀粉試紙上，如果變藍(或變藍后再褪色)，說明CbO過

量

[提升3](2019?江蘇卷，19題節(jié)選)實驗室以工業(yè)廢渣(主要含CaSCU?2比0,還含少量

SiCh、AI2O3、FezCh)為原料制取輕質CaCCh和(NH4)2SC)4晶體，其實驗流程如下：

(NHJCO、溶液

X

廢渣T浸取I過濾1濾渣----輕質CaCO,

粉末~I~

濾液-----A(NHJS04晶體

濾渣水洗后，經(jīng)多步處理得到制備輕質CaCO3所需的CaC12溶液。設計以水洗后的濾

渣為原料，制取CaCb溶液的實驗方案：______________________________________________

[已知pH=5時Fe(OH)3和A1(OH)3沉淀完全；pH=8.5時A1(OH)3開始溶解。實驗中必

須使用的試劑：鹽酸和Ca(OH)2]o

解析解題關鍵點有：控制pH范圍在5?8.5之間，保證Fe3+、Ap+完全沉淀，鹽酸

的作用是與濾渣中的CaCCh、AI2O3、Fe2C>3等物質反應，用Ca(OH)2調(diào)節(jié)pH,使生成的

+和Fe3+轉化為沉淀，最后過濾，得到CaCh溶液。

答案在攪拌下向足量稀鹽酸中分批加入濾渣，待觀察不到氣泡產(chǎn)生后，過濾，向濾液

中分批加入少量Ca(OH)2，用pH試紙測量溶液pH,當pH介于5?8.5時，過濾

[提升4](2018?江蘇卷，19題節(jié)選)以C?NaOH、(NH2)2CO(尿素)和SO2為原料可制備

N2H4?氏0(水合朋)和無水Na2SO3,其主要實驗流程如下：

NaOHT溶液T尿素,___S1Oo

CI2~“步驟I|步驟__J步驟---Na,C()3-T步驟方|--*-Na2SO3

I

水合冊溶液

已知：①C12+2OH——CKT+C「+H2O是放熱反應。

②N2H4?H2O沸點約118℃,具有強還原性，能與NaClO劇烈反應生成N20

(1)實驗中控制溫度除用冰水浴外，還需采取的措施是o

(2)步驟II合成N2H4?H2O的裝置如圖1所示。NaClO堿性溶液與尿素水溶液在40℃

以下反應一段時間后，再迅速升溫至110℃繼續(xù)反應。實驗中通過滴液漏斗滴加的溶液是

___________________________________________________________________________;使用冷

凝管的目的是?

圖1

(3)步驟IV用步驟III得到的副產(chǎn)品Na2cCh制備無水Na2so3(水溶液中H2so3、HSO；、

sof隨pH的分布如圖2所示，Na2s。3的溶解度曲線如圖3所示)。

凝

白

g

M

g

超

圖2

5o

4o

由

3o

2o

1O

￡

00

801

60

40

20

0

C

溫度/°

圖3

2

通SO

時停止

確定何

實驗中

液。

Ch溶

NaHS

?制備

入SO

中通

溶液

cCh

Na2

邊向

攪拌

①邊

o

操作為

的實驗

案：

實驗方

SO的

水Na

備無

液制

Ch溶

NaHS

整由

充完

②請補

3

2

，用

____

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

______

。

包裝

密封

燥，

，干

洗滌

乙醇

無水

少量

用冰

溫度除

中控制

故實驗

應，

熱反

是放

H2O

1-+

T+C

C1C

-==

2OH

12+

于C

(1)由

解析

量。

出熱

少放

，減

應速率

低反

C12,降

通入

緩慢

施是

的措

采取

還需

外，

水浴

的

水合辨

,影響

成N2

化生

肺氧

水合

可將

，否則

過量

O不能

aCl

知，N

息可

知信

據(jù)已

(2)根

接