化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì):
1.概念:化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)是在實(shí)施化學(xué)實(shí)驗(yàn)之前.根據(jù)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的目的和要求,運(yùn)用相關(guān)的化學(xué)知識(shí)和技能,對(duì)實(shí)驗(yàn)的儀器、裝置和方法所進(jìn)行的一種規(guī)劃。 2.實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本要求 (1)科學(xué)性:實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作程序和方法必須科學(xué)合理。 (2)安全性:盡量避免使用有毒藥品和進(jìn)行有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作,保護(hù)人身安全,保護(hù)儀器。 (3)可行性:實(shí)驗(yàn)所選用的藥品、儀器、設(shè)備和方法等在中學(xué)現(xiàn)有條件下能滿(mǎn)足要求。 (4)簡(jiǎn)約性:方案簡(jiǎn)單易行,盡可能采用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置,較少的實(shí)驗(yàn)步驟和藥品。還應(yīng)遵循完成實(shí)驗(yàn)所用時(shí)間較短,副反應(yīng)少,效果好等基本要求。 (5)經(jīng)濟(jì)性:綜合考慮原料的用量和價(jià)格。 3.化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容一個(gè)相對(duì)完整的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案一般包括下述內(nèi)容: (1)實(shí)驗(yàn)名稱(chēng);(2)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?BR>(3)實(shí)驗(yàn)原理; (4)實(shí)驗(yàn)用品(藥品、儀器、裝置、設(shè)備)及規(guī)格; (5)實(shí)驗(yàn)裝置圖、實(shí)驗(yàn)步驟和操作方法; (6)實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng); (7)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄及結(jié)果處理; (8)問(wèn)題與討論。 4.化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的基本思路 (1)明確目的、原理首先必須認(rèn)真審題,明確實(shí)驗(yàn)的目的,弄清題目有哪些新的信息,結(jié)合已學(xué)過(guò)的知識(shí),通過(guò)類(lèi)比、遷移、分析,從而明確實(shí)驗(yàn)原理。 (2)選擇儀器、藥品根據(jù)實(shí)驗(yàn)的目的和原理,以及反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)、反應(yīng)條件(如反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)、能否腐蝕儀器、反應(yīng)是否需要加熱及溫度是否需要控制在一定的范圍內(nèi)等),合理選擇化學(xué)儀器和藥品。 (3)設(shè)汁裝置、步驟根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮,以及所選用的儀器和藥品,設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟。學(xué)生應(yīng)具備識(shí)別和繪制典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖的能力,實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)既完整又簡(jiǎn)明。 (4)記錄現(xiàn)象、數(shù)據(jù)根據(jù)觀察,全面而準(zhǔn)確地記錄實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。 (5)分析得出結(jié)論根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù),通過(guò)分析、計(jì)算、圖表、推理等,得出正確的結(jié)論。
化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià):
對(duì)幾個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的正確與錯(cuò)誤、嚴(yán)密與不嚴(yán)密、準(zhǔn)確與不準(zhǔn)確作出判斷,要考慮是否合理、有無(wú)干擾現(xiàn)象、經(jīng)濟(jì)上是否合算和對(duì)環(huán)境有無(wú)污染等。 1.從可行性方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià)科學(xué)性和可行性是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案的兩條重要原則,在對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí),要分析實(shí)驗(yàn)方案是否科學(xué)可行,實(shí)驗(yàn)方案是否遵循化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)方法的要求,在實(shí)際操作時(shí)能否做到可控易行。評(píng)價(jià)時(shí),可從以下4個(gè)方面分析: (1)實(shí)驗(yàn)原理是否正確、可行; (2)實(shí)驗(yàn)操作是否安全、合理; (3)實(shí)驗(yàn)步驟是否簡(jiǎn)單、方便; (4)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是否明顯。 2.從“綠色化學(xué)”視角對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià) “綠色化學(xué)”要求設(shè)計(jì)安全的、對(duì)環(huán)境友好的合成線路,降低化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境的危害,減少?gòu)U棄物的產(chǎn)生和排放。據(jù)此,對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程或方案從以下4個(gè)方面進(jìn)行綜合評(píng)價(jià): (1)反應(yīng)原料是否易得、安全、無(wú)毒; (2)反應(yīng)速率是否適巾; (3)原料利用率以及合成物質(zhì)的產(chǎn)率是否較高; (4)合成過(guò)程中是否造成環(huán)境污染。 3.從安全性方面對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià)從安全角度?紤]的主要因素如下: (1)凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時(shí)要防止液體倒吸; (2)使用某些易燃易爆品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)要防爆炸(如 H2還原CuO應(yīng)先通H2可燃性氣體點(diǎn)燃前先驗(yàn)純等); (3)防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”,白磷切割宜在水中進(jìn)行等); (4)防吸水(如實(shí)驗(yàn)取用、制取易吸水、潮解、水解的物質(zhì)時(shí)宜采取必要措施,以保證達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?; (5)冷凝回流(有些反應(yīng)中,為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料,需在反應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置,如長(zhǎng)玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等); (6)易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時(shí)可為蒸氣)的及時(shí)冷卻; (7)儀器拆卸的科學(xué)性與安全性(可從防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考慮); (8)其他(如實(shí)驗(yàn)操作順序、試劑加入順序等)。
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