高中化学实验设计的基本方法

来源:用户上传      作者: 姜月霞

　　在新课标指导下的高中化学教育，增强了对学生化学实验的要求。要求是：了解常见离子的检验方法，能对常见的物质组成进行检验和分析；了解控制实验条件的方法，能设计、评价和改进简单的实验方案；能绘制和识别简单的实验仪器装置图，能对实验数据进行初步分析或处理，并得出合理结论；能设计解决简单化学问题的探究方案。在日常的训练和考试中实验也是学生的难点，面对实验无从下手，这是因为学生对于实验的目的、步骤、仪器的应用等方面了解不够深入，在这里简单介绍一下化学实验设计的基本方法：
　　一、分清实验的类型
　　化学实验分为定性实验和定量实验两种，定性实验就是根据某种物质的性质鉴定该物质的存在与否。定量实验是测定某种物质的各种成分的含量。在整个高中化学的教学中，定性实验比较多，像制取某种物质，物质鉴别、鉴定、推断，物质性质检验，实验操作顺序或装置排列顺序的连接，分离混合物或从混合物中提取某物质。定性要求能排除其他的干扰并有明显的现象；定量实验遇到的比较少，主要像测定物质的纯度，确定物质的组成（某化合物的定量组成、混合物中各组分的质量分数），测定化学反应中的能量变化，测定某些中学化学常用计量（某元素的相对原子质量、阿伏加德罗常数等），定量实验要求准确地测定物质的量。
　　二、定性实验和定量实验设计的基本步骤
　　1.提出实验研究课题（实验目的）。实验目的要求是实验的出发点和归宿，因此在实验设计前，必须对实验的目的要求相当明确。
　　2.确定实验原理。要求在明确实验目的的基础上，综合运用学过的知识，通过类比、迁移、分析，主要是从原理合理、操作简单、原料易得且利用率高、无污染而确定（选择或拟出）实验原理的。
　　3.选择实验用品。根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件等，合理选择实验所需的仪器和药品。
　　4.设计装置步骤。根据实验目的和原理，以及选用的实验仪器和用品，设计合理的实验装置和实验操作步骤，并绘制或识别相应的实验装置图。
　　5.观察现象和数据。根据实验目的原理和过程，预测实验将观察到的现象，以及实现实验目的将要记录哪些数据等。
　　6.分析得出结论。根据实验观察的现象和数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的实验结论。
　　7.对实验方案作出评价。根据题目所要求的实验目的，对实验所采取的原理、实验装置、实验现象、实验过程、实验结果等作出优与劣、好与坏等的分析和评判，并在评价的基础上作出改进。
　　三、实验设计必须遵循的原则
　　1.科学性原则。这是实验设计的首要原则。它指设计实验原理、操作顺序、操作方法等时，必须与化学理论知识以及化学实验方法论相一致。如验证卤代烃中的卤素原子，不能直接加入硝酸银溶液，因为卤代烃中的卤素原子不是可以自由移动的离子，故必须先加入强碱水溶液或强碱的醇溶液使卤素原子变成卤素离子，再加入稀硝酸中和过量的碱，最后加入硝酸银溶液看沉淀的颜色。
　　2.可行性原则。可行性原则是指设计实验时，所运用的实验原理在实施时切实可行，而且所选用的化学药品、仪器、设备、实验方法等在现行的条件下能够满足。
　　3.简约性原则。这是指化学实验的设计要尽可能地采用简单的装置或方法，用较少的步骤及实验药品，在较短的时间内来完成实验的原则。
　　4.安全性原则。这是指实验设计时应尽量避免使用有毒药品或具有一定危险性的实验操作。如需要点燃可燃性气体应先检验气体的纯度再点燃，防治发生爆炸；需要用到有毒气体的反应，最后一定要进行尾气处理：可燃性气体的点燃，氯气可用氢氧化钠溶液吸收。
　　四、实验操作的一般步骤
　　1.连接组装仪器，按照从下到上，从左到右的顺序。
　　2.检验装置的气密性，先使仪器和大气不再直接相通，然后形成气压差，再根据现象能保持压差的，气密性良好。
　　3.装入药品进行实验。这一步需要认真观察现象，需要测量数据的要进行几次求平均值以减少误差。
　　4.拆卸装置，需要注意防止发生倒吸，像用排水制备气体的装置需要先从水中撤出导气管再撤酒精灯。
　　总之，掌握科学的方法，充分利用所学的化学知识，遵循上述实验设计的各个方面，运用严谨精密的语言，实验设计会成为你在高中学习化学的乐趣和创造性学习的源泉。
　　（作者单位 山东省茌平一中）

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