004化学探究实验专题.ppt

16、探究原子结构的奥秘 * 实验设计与探究  实验设计题 l实验按目的可分为： 探索性实验——是对尚不了解的研究对象进行探索（如研究什么未知性质、未知规律……）。探索性实验的特点是“试”，所以也称为试验。 验证性实验——是对某些可能的结论或假说进行确定或否定。（如证明什么……） ?  l实验按研究的精确程度可分为： 定性实验——目的在于解决“有没有”“是不是”的问题；（如溶解性、酸碱性与哪些因素有关等研究） 定量实验——目的在于求出某些因素之间的数量关系（关系函数）或用数量关系来阐述某些规律；（如溶解度、酸碱度、中和滴定等）  实验设计题 l?实验设计的原则及实验方案评价的要求： 原理正确、操作简便、现象明显、 药品经济、安全环保。 l?实验设计步骤：明确实验目的——充分占有资料——设计合理方案 l科学实验的设计要做到排除无关因素的干扰，简化、纯化或强化研究条件，以方便得出结论。 例1：某同学想用实验证明CuSO4溶液的蓝色主要是由Cu2+决定的，而不是SO42-。他设计的下列实验步骤中无意义的是（ ） A、观察H2SO4、K2SO4溶液没有颜色，表明溶液中 SO42-无颜色。 B、将饱和CuSO4溶液降温，出现蓝色晶体。 C、在CuSO4溶液加入足量的锌粉振荡，静置后溶液 变为无色。 D、在CuSO4溶液中加入适量Ba(NO3)2溶液，出现 白色沉淀，而溶液颜色无变化（仍呈蓝色） B  例2：有甲、乙两位同学用相等质量的M克氯酸钾来制取氧气，甲在该药品中还放了N克的氧化铁，他们都用酒精灯加热到不再有气体放出，结果发现甲同学产生气体的速度比乙同学快。甲同学认为氧化铁是实验室制取氧气的催化剂，乙同学不同意。那么对于这一问题，你有哪些假设？请你帮助他们，将你的假设以及验证假设的方案告之。 参考答案 各种假设 验证假设的方案 ? ? ? Fe2O3是KClO3分解反应的催化剂 检验Fe2O3在反应前后的质量和化学性质是否发生变化 Fe2O3加热可能放出氧气 单独加热Fe2O3看是否有氧气放出 例3：小英在做饭时，发现好多因素都能影响食盐在水中溶解的速率。 （1）从你能想到的可能影响食盐在水中溶解速率的因素中，写出其中三项，并预测此因素对食盐溶解速率的影响： 因素① 你的预测______ _ ____ 因素② 你的预测_____________.因素③ 你的预测_____________. （2）从你所列的因素中选出一个，通过实验验证你的预测。你设计的实验方案是____________________________________. [答案] (1)①温度：温度升高，食盐溶解加快。 ②搅拌：搅拌能加快食盐溶解 ③颗粒的大小：食盐颗粒越小溶解越快 (2)搅拌影响：在两个烧杯中各放入50ml相同温度的水，分别称取2g颗粒大小相同的食盐，同时放进烧杯中，其中一个烧杯中进行搅拌，一个不搅拌，观察并记入两个烧杯中的食盐溶解所需的时间。 [设计时注意] ①控制变量。该实验设计时除了要观察的变量（如搅拌）外，其余变量（如水的体积、食盐的质量、颗粒的大小、放入的时间、温度等）都应该始终保持相同。 ②测量变量。实验设计要说清变量如何测量（通过观察食盐全部溶解所需时间，确定溶解快慢）。这里食盐用量要保证能最终完全溶解也是要注意的要素。 1、某小组要探究铜与空气中的氧气是否反应，做了如下实验：将一除去表面氧化膜的铜片放在酒精灯火焰上灼烧，一段时间后铜片表面变黑。为此小组同学分别得出： ①铜在加热条件下能与空气中的氧气反应，铜片表面的黑色物质是氧化铜， ②铜在加热条件下不能与空气中的氧气反应，铜片表面的黑色物质是酒精不完全燃烧生成的炭黑（碳单质）。 (1)你还能得出什么结论？ (2)请你设计一个实验，用一步实验操作验证上述各结论: (3)为避免上述结论的不确定性，要验证在加热条件下铜与空气中的氧气是否反应，应如何改进上述实验？ 可能有的结论实验操作实验现象 可能的结论 ③黑色物质是 ②黑色物质是炭 ①黑色物质是氧化铜 取少量黑色物质于试管中，加入足量的稀硫酸溶液并加热，静置： 溶液全部溶解：黑色物质是氧化铜 溶液全部没溶解：黑色物质是炭 溶液变蓝又有黑色不溶物：黑色物质是氧化铜和炭。 将铜片放在试管中加热 2、某同学收集了“氢气还原氧化铜”实验后的固体残渣（含铜和氧化铜）