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原理实验设计与评价（基础）

编稿：房某某 审稿：于某某

【高考展望】

一、考纲要求

１．能根据实验试题要求，做到：

(1).设计、评价或改进实验方案；

(2).采取适当方法控制实验条件；

(3).描述实验现象和收集有关数据；

(4).分析或处理实验数据，得出合理结论；

(5).能绘制和识别典型的实验仪器装置图。

2．实验知识和技能的综合应用。

二、高考动向

化学反应原理实验设计此类题主要是对化学反应基本原理的结论（如化学反应速率和化学平衡、电化学等）进行验证或探究，如探究浓度化学反应速率的影响，其方案设计的基本思路是控制其他条件一定，改变某一反应物的浓度从定性和定量的角度说明浓度对化学反应速率的影响。

【方法点拨】

一、实验方案的设计思路和要求

1、化学实验方案设计的基本要求

①科学性（即实验原理、操作程序和方法必须正确、合理）；

②安全性（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等问题）；

③可行性（条件允许，效果明显，操作正确）；

④简约性（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短）。

⑤经济性：原料利用率用高，所用原料易得，价廉物美。

2、化学实验方案设计的基本思路和一般步骤：

实验目的→实验原理（反应途径）→反应的仪器的选择→设计实验装置和操作步骤→记录实验现象，数据处理方法→形成方案。

①明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。

②选择仪器药品：根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。

③设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。

④记录现象数据：根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。

⑤分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。

以上只是解答综合实验设计题的一般思考方法。在解答过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答。

(3)化学实验方案设计的注意事项

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H2还原CuO应某某H2，气体点燃先验纯等)；

③防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等)；

④防吸水(如实验、取用、制取易某某、潮解、水解宜采取必要措施，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；

⑦仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；

⑧其他(如实验操作顺序、试剂加人顺序、实验方法使用顺序等)。

综合性实验方案的设计，主要以教材内容为主考查学生的基本操作、基本技能或考查学生对典型实验有关而又易忽略和重要细节的掌握情况。解答此类题必须依据反应原理、基本实验操作和亲自动手实验的经验来解答。

二、化学实验方案的评价

对给出的实验方案作出选择、评价或找出最佳方案，包含的知识点很多，能考查学生的分析问题和解决问题的能力。

1.选择：包括仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择包括发生装置（几种基本类型）、净化装置（除杂质的试剂XX序）、反应装置、收集装置、尾气处理装置等；药品的选择，包括种类、浓度、物质聚集状态等；连接方式的选择，包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。

2.评价：对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断。要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境无污染等。

3.最佳方案的选择：所谓最佳，无非是装置最简单、药品容易取得并价格低廉、现象明显、无干扰物质以及无污染等。

解题警示：

实验评价问题是高考题经常考查的一类综合性实验试题，可以很好的考查学生分析问题和解决问题的能力。

在比较几个实验方案及选择合理装置时，首先要明确实验原理和实验目的，体会各方案设计是否合理，确定不合理方案的原某某。认真对比各方案、各装置的异同，重点分析其中的不同之处，体会在不同之处哪个方案、装置更合理有效。经过对不同之处逐一分析，选择各方案中的优点，重新组合可以得到最佳方案。

【典型例题】

类型一、化学理论验证性实验

例1、下述实验能达到预期目的的是

编号

实验内容

实验目的



A

将SO2通入酸性KMnO4溶液中

证明SO2具有氧化性



B

将Cl2通入NaBr溶液中

比较氯与溴的氧化性强弱



C

将铜与浓硝酸反应生成的气体收集后用冰水混合物冷却降温

研究温度对化学平衡的影响



D

分别向2支试管中加入相同体积不同浓度的H2O2溶液，再向其中1支加入少量MnO2

研究催化剂对H2O2分解速率的影响



【思路点拨】2NO2(g)
N2O4；△H＜0，升温气体颜色变深，降温气体颜色变浅。

【答案】BC

【解析】A选项中SO2通入酸性KMnO4溶液中，KMnO4做氧化剂，说明SO2具有还原性。B选项中将Cl2通入NaBr溶液中发生Cl2＋2NaBr=2NaCl＋Br2反应，根据氧化还原反应规律可知Cl2的氧化性大于Br2。C中发生的反应为Cu＋4HNO3=Cu(NO3)2＋2NO2＋2H2O、2NO2(g)
N2O4；△H＜0，升温气体颜色变深，降温气体颜色变浅，D选项中H2O2溶液的浓度不同，故不能单纯判断催化剂对分解速率的影响。

【总结升华】本题是一道实验题，重点考查氧化还原知识和反应速率与化学平衡。

举一反三：

【变式1】下列各项中“操作或现象”能达到预期“实验目的”的是

选项

实验目的

操作或现象



A

检验碳与浓硫酸反应后的气体产物

将产生的气体依次通过无水CuSO4、澄清石灰水和品红溶液



B

证明蛋白质在某些无机盐溶液作用下发生变性

向鸡蛋清溶液中加入饱和硫酸钠溶液，有沉淀析出；再把沉淀加入蒸馏水中



C

检验溴乙烷中的溴元素

将少量溴乙烷与NaOH溶液混合共热，充分反应并冷却后,向上层清液中加稀HNO3酸化，再滴加AgNO3溶液



D

证明溶液中存在平衡：

Fe3+ + 3SCN-
Fe(SCN)3

将1 mL KSCN溶液与1 mL 同浓度 FeCl3溶液充分混合；再继续加入KSCN溶液，溶液颜色加深



【答案】C

【解析】D项，将1 mL KSCN溶液与1 mL 同浓度 FeCl3溶液充分混合好后FeCl3过量，再继续加入KSCN溶液，KSCN与过量FeCl3的溶液反应使溶液颜色加深，与平衡无关。

【变式2】(2014**_*下图所示的实验,能达到实验目的的是(　　)

A

B

C

D













验证化学能转化为电能

验证温度对平衡移动的影响

验证铁发生析氢腐蚀

验证非金属性:Cl>C>Si



【答案】B　

【解析】 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 。

【答案】（1）① 滴加KSCN后溶液无明显变化，加入氯水后溶液变成红色

② 2Fe2+ + Cl2 == 2Fe3+ + 2Cl-

（2）溶液变成黄色，推测生成了I2

（3）

编号

操作

预期现象及结论



IV

再滴加淀粉溶液（或CCl4；或铁氰化钾溶液）

预期现象：溶液变蓝（或溶液分层，下层溶液为紫色；或生成蓝色沉淀），结论：Fe3+能与I-发生氧化还原反应，生成I2（或Fe2+）



 （其他合理答案均可）

（4）2Fe3+ + 2I-
2Fe2+ + I2

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