中学入学考试实验设计常见问题类型及解决策略初探_实验设计论文

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中考实验设计题要求学生运用所学知识设计实验方案、选择实验药品和仪器、安排实验步骤、解一个实际问题。其要求已远远高出了课本中“演示实验”和“学生实验”的目的和要求。这类试题主要考查学生是否已经熟练掌握基础知识和实验原理、是否具备熟练运用所学知识的能力、知识的迁移能力、转化能力、评价能力和实验能力等。现对这类试题的常见题型和求解方法做如下归纳。

一、完成实验报告型

例1 (2004年昆明市中考题)取一片晾干的鸡蛋壳(主要成分为碳酸钙,不考虑其他杂质),放在酒精喷灯火焰上灼烧一段时间后,放置冷却。某同学设计了下列实验方案探究灼烧后残留固体的组成,现将有关内容记录在下表中。

残留固体的探究的步骤可能观察 结论及化学

成分到的现象 反应方程式

(1)可能有

取残留固体加水溶现象:结论:

氧化钙 解,过滤,向滤液中

滴加几滴无色酚酞

试液

(2)还可能

另取残留固体滴加 ①结论:

有碳酸钙足量盐酸

方程式:

②结论:

求解策略 此类题的显著特点就是实验目的、实验原理、所用药品和实验操作均已明确;要求补充完成实验现象或实验结论,或者根据实验现象和结论补充完成实验操作和所用药品等。解题的总体思路是在弄清实验目的和所用药品及操作的基础上,结合自己已有的知识情境,按图索骥,即可得出正确答案。

参考答案 (1)固体部分溶解,酚酞试液或溶液变红色;有氧化钙生成;(2)①有气泡产生;残留固体有碳酸钙;②无气泡产生,残留固体中无碳酸钙。

二、限定条件型

例2 (2004年甘肃中考题)某校化学实验室现有失落标签的四瓶溶液,它们分别是溶液、和NaOH溶液。请设计出不用其他试剂;鉴别上述四种溶液的实验(填下表)。

实验步骤预计发生的现象和由此得出的结论

求解策略 此类题最大的特点就是要按照一定的限定条件去完成该实验课题的设计。解题的关键就是以限定条件为依托,利用已有的知识资源或实验过程中产生的随机资源解决问题。此题中溶液呈蓝色,其余均无色;可以直接观察颜色进行区别。区别开以后,可以拿溶液作为试剂,与其他三种物质的溶液反应,只有NaOH溶液会产生蓝色沉淀,据此,就可将NaOH鉴别出来;至此,所剩两种溶液均为五色,相互又不反应;好象已是“山穷水尽”;但是,学生若能对实验过程中产生的随机资源加以利用,问题即可唾手可得。参考答案如下:

附图

三、验证产物型

例3 (2004年甘肃省中考试题)为了验证碱式碳酸铜的分解产物,甲、乙两同学设计的实验方案如下:

甲:将分解后的气体产物依次通过白色无水硫酸铜、澄清石灰水,观察现象。完全分解后,将氢气通入盛有剩余固体的试管底部并加热,观察现象。

乙:将分解后的气体产物依次通过澄清的石灰水,白色无水硫酸铜,观察现象。完全分解后,将木炭粉与残留固体混合均匀,放入试管并加热,观察现象。

试回答:

(1)两个方案中证明碱式碳酸铜分解产物里有二氧化碳的实验依据是____;有氧化铜的实验依据是____。

(2)正确的方案是____,错误方案存在的主要问题是____。

(3)证明分解产物中有CuO,你是否有更简便的方案,如有,请回答____。

求解策略 此类题目一般是用教材中的已有知识或一具体的知识情景为背景,以课本中所学习过的物质的检验或鉴别为考点,要求学生答出所选药品、操作方法或实验依据等。因此,这类试题的解答策略主要是“就近联想”。如(1)中证明产物中有的实验依据就是的鉴定:能使澄清的石灰水变浑浊;有CuO的实验依据就是CuO与还原剂发生氧化还原反应时的现象:黑色CuO变红色。(2)考查甲、乙两个方案就会发现,乙方案先通过澄清的石灰水是错误的。因为这样就无法证明“水”是分解产生的还是石灰水中的“水”。所以正确方案应为甲,错误方案存在的主要问题就是:乙方案中气体先通过石灰水带出的水分也能使无水硫酸铜变蓝色或无法证明分解产物里有水。(3)CuO是碱性氧化物,除了与还原剂发生氧化还原反应外,还能与酸反应,生成盐和水;故应选一强酸(盐酸、硫酸或稀硝酸)酸溶液由无色变为蓝色,则证明产物中有CuO。

四、评价设计方案型

例4 (2002年南宁市中考试题)某课外兴趣小组利用废铜,制取,设计方案如下:

附图

从理论、操作、经济、环保等方面考虑,对每个方案进行简要评价,并从中确定一个最优方案。

甲方案____;乙方案____;

丙方案____;丁方案____;

求解策略 要完成一个实验设计方案,首先要明确实验目的,然后根据实验目的设计原理,选择药品、仪器,安排实验步骤,预测实验的风险性、实验现象和实验结果等。在设计实验原理时还要考虑实验的总目标和各个子目标要相呼应,确保在每个子目标都实现的基础上顺理成章地实现总目标。此外,在实验药品的选用上要经济实用;在操作上要考虑安全、简便可行;最后还要考虑整个方案要无污染。因此,对上述四个方案的评价可如下展开:

甲方案最优,操作可行,经济合算;乙方案由于生成物有,污染空气;丙方案所需原料价格昂贵,得不偿失;丁方案原理上不可行,因为铜不如铁活泼,不能从溶液里置换出铁来。

五、设计方案开放型

1.题设或结论开放型

例5 (2002年吉林省中考题)“有其他的物质生成”是判断物质发生变化的依据。但在化学实验中,常常根据反应伴随的现象来确定化学反应是否发生。请根据你对化学变化的理解填写下表:

实验内容

主要实验现象

①在盛有硝酸汞溶液的试管

里,侵入一根洁净的铜丝

② 有白色沉淀产生

③ 有气泡产生

求解策略 此类题无论是结论开放型,还是题设开放型,只要审清题意,按照要求答题,原则上就不会出错。如本例:(1)问中的答案应为:红色的铜丝表面有银白色的物质析出;(2)问和(3)均为题设开放型的,答案不惟一,但只要符合题意即可;故参考答案应为:(2)①将二氧化碳通入澄清石灰水中;②稀或可溶性硫酸盐中滴加等可溶性的钡盐;③稀盐酸或可溶性盐酸盐中滴加溶液。(3)①活泼金属与稀或稀盐酸反应;②盐与稀盐酸或稀反应等。

2.题和结论均开放型

例6 请设计一个实验,区别两种无色气体,要求用文字或图示表示该实验的方法,现象和结论(物理和化学方法均可):

实验方法 实验现象 结论及有关反应方程式

求解策略 这类题的解法就如前言中所述,首先要明确实验目的,然后设计实验原理,选择药品和实验仪器,安排实验步骤,预测实验现象,根据实验现象作出结论,整个设计方案才算完成。在设计原理时,由于题目预留的空间较大,只要将自己把握较大、准确性较高的方案列出来即可。如本例可从与CO的相似性与相异性入手,从化学性质和物理性质两个方面落笔,即可解决问题。参考答案如下:

附图

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