高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法

姜月霞

在新課標(biāo)指導(dǎo)下的高中化學(xué)教育，增強(qiáng)了對(duì)學(xué)生化學(xué)實(shí)驗(yàn)的要求。要求是：了解常見(jiàn)離子的檢驗(yàn)方法，能對(duì)常見(jiàn)的物質(zhì)組成進(jìn)行檢驗(yàn)和分析；了解控制實(shí)驗(yàn)條件的方法，能設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和改進(jìn)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案；能繪制和識(shí)別簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖，能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析或處理，并得出合理結(jié)論；能設(shè)計(jì)解決簡(jiǎn)單化學(xué)問(wèn)題的探究方案。在日常的訓(xùn)練和考試中實(shí)驗(yàn)也是學(xué)生的難點(diǎn)，面對(duì)實(shí)驗(yàn)無(wú)從下手，這是因?yàn)閷W(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)的目的、步驟、儀器的應(yīng)用等方面了解不夠深入，在這里簡(jiǎn)單介紹一下化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本方法：

一、分清實(shí)驗(yàn)的類型

化學(xué)實(shí)驗(yàn)分為定性實(shí)驗(yàn)和定量實(shí)驗(yàn)兩種，定性實(shí)驗(yàn)就是根據(jù)某種物質(zhì)的性質(zhì)鑒定該物質(zhì)的存在與否。定量實(shí)驗(yàn)是測(cè)定某種物質(zhì)的各種成分的含量。在整個(gè)高中化學(xué)的教學(xué)中，定性實(shí)驗(yàn)比較多，像制取某種物質(zhì)，物質(zhì)鑒別、鑒定、推斷，物質(zhì)性質(zhì)檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作順序或裝置排列順序的連接，分離混合物或從混合物中提取某物質(zhì)。定性要求能排除其他的干擾并有明顯的現(xiàn)象；定量實(shí)驗(yàn)遇到的比較少，主要像測(cè)定物質(zhì)的純度，確定物質(zhì)的組成（某化合物的定量組成、混合物中各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)），測(cè)定化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，測(cè)定某些中學(xué)化學(xué)常用計(jì)量（某元素的相對(duì)原子質(zhì)量、阿伏加德羅常數(shù)等），定量實(shí)驗(yàn)要求準(zhǔn)確地測(cè)定物質(zhì)的量。

二、定性實(shí)驗(yàn)和定量實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本步驟

1.提出實(shí)驗(yàn)研究課題（實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?shí)驗(yàn)?zāi)康囊笫菍?shí)驗(yàn)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，因此在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)前，必須對(duì)實(shí)驗(yàn)的目的要求相當(dāng)明確。

2.確定實(shí)驗(yàn)原理。要求在明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡幕A(chǔ)上，綜合運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)，通過(guò)類比、遷移、分析，主要是從原理合理、操作簡(jiǎn)單、原料易得且利用率高、無(wú)污染而確定（選擇或擬出）實(shí)驗(yàn)原理的。

3.選擇實(shí)驗(yàn)用品。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)條件等，合理選擇實(shí)驗(yàn)所需的儀器和藥品。

4.設(shè)計(jì)裝置步驟。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，以及選用的實(shí)驗(yàn)儀器和用品，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟，并繪制或識(shí)別相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖。

5.觀察現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑砗瓦^(guò)程，預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)將觀察到的現(xiàn)象，以及實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶⒁涗浤男?shù)據(jù)等。

6.分析得出結(jié)論。根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，通過(guò)分析、計(jì)算、圖表、推理等處理，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

7.對(duì)實(shí)驗(yàn)方案作出評(píng)價(jià)。根據(jù)題目所要求的實(shí)驗(yàn)?zāi)康模瑢?duì)實(shí)驗(yàn)所采取的原理、實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、實(shí)驗(yàn)過(guò)程、實(shí)驗(yàn)結(jié)果等作出優(yōu)與劣、好與壞等的分析和評(píng)判，并在評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上作出改進(jìn)。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)必須遵循的原則

1.科學(xué)性原則。這是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的首要原則。它指設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)原理、操作順序、操作方法等時(shí)，必須與化學(xué)理論知識(shí)以及化學(xué)實(shí)驗(yàn)方法論相一致。如驗(yàn)證鹵代烴中的鹵素原子，不能直接加入硝酸銀溶液，因?yàn)辂u代烴中的鹵素原子不是可以自由移動(dòng)的離子，故必須先加入強(qiáng)堿水溶液或強(qiáng)堿的醇溶液使鹵素原子變成鹵素離子，再加入稀硝酸中和過(guò)量的堿，最后加入硝酸銀溶液看沉淀的顏色。

2.可行性原則。可行性原則是指設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，所運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)原理在實(shí)施時(shí)切實(shí)可行，而且所選用的化學(xué)藥品、儀器、設(shè)備、實(shí)驗(yàn)方法等在現(xiàn)行的條件下能夠滿足。

3.簡(jiǎn)約性原則。這是指化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)要盡可能地采用簡(jiǎn)單的裝置或方法，用較少的步驟及實(shí)驗(yàn)藥品，在較短的時(shí)間內(nèi)來(lái)完成實(shí)驗(yàn)的原則。

4.安全性原則。這是指實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免使用有毒藥品或具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作。如需要點(diǎn)燃可燃性氣體應(yīng)先檢驗(yàn)氣體的純度再點(diǎn)燃，防治發(fā)生爆炸；需要用到有毒氣體的反應(yīng)，最后一定要進(jìn)行尾氣處理：可燃性氣體的點(diǎn)燃，氯氣可用氫氧化鈉溶液吸收。

四、實(shí)驗(yàn)操作的一般步驟

1.連接組裝儀器，按照從下到上，從左到右的順序。

2.檢驗(yàn)裝置的氣密性，先使儀器和大氣不再直接相通，然后形成氣壓差，再根據(jù)現(xiàn)象能保持壓差的，氣密性良好。

3.裝入藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這一步需要認(rèn)真觀察現(xiàn)象，需要測(cè)量數(shù)據(jù)的要進(jìn)行幾次求平均值以減少誤差。

4.拆卸裝置，需要注意防止發(fā)生倒吸，像用排水制備氣體的裝置需要先從水中撤出導(dǎo)氣管再撤酒精燈。

總之，掌握科學(xué)的方法，充分利用所學(xué)的化學(xué)知識(shí)，遵循上述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的各個(gè)方面，運(yùn)用嚴(yán)謹(jǐn)精密的語(yǔ)言，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)會(huì)成為你在高中學(xué)習(xí)化學(xué)的樂(lè)趣和創(chuàng)造性學(xué)習(xí)的源泉。

（作者單位 山東省茌平一中）