实验设计与科学探究【课标要求】1、能根据实验条件和要求，设计简单的化学实验方案。
2、对简单的化学探究方案的优势和不足进行评价，并提出自己的建议。
3、科学探究是人们获取科学知识、认识客观世界的重要途径。
4、意识到提出问题和作出猜想对科学探究的重要性，知道猜想必须用实验事实来验证。
5、知道科学探究可以通过实验、观察等多种手段获取事实和证明。
6、认识到科学探究既要观察和实验，又要进行推理和判断。
7、认识到合作与交流在科学探究中的重要作用。
【知识梳理】一、实验设计1、探究方案设计所遵循的原则、思想和方法（1）遵循原则科学性：实验原理准确，实验流程合理；安全性：保护人身，保护环境，保护仪器；可行性：条件允许、效果明显、操作正确；简约性：做到步骤少、时间短、效果好等基本要求。
（2）思路和方法明确目的原理：明确实验的目的要求，弄清题给信息；选择仪器药品：选择合适的化学仪器和药品；设计装置步骤：设计出合理的实验装置和实验操作步骤；记录现象数据：全面而准确地记录实验过程中的现象和数据；分析得出结论：根据实验观察的现象和记录数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。
2、化学实验方案评价的原则：理论正确、操作可行、经济环保。
二、实验与探究1、教材基本实验主要关注以下几个方面：（1）读取信息，确定实验的目的、功能；（2）辨认实验装置；（3）确定实验原理；（4）分析实验现象，并对相关现象进行解释。
2、探究主要关注以下几个方面：（1）化学原理或概念的应用和迁移；（2）实验探究的主要环节；（3）实验评价及探究要素。
三、探究的主要环节（1）提出问题包括①对提出的问题进行探究②根据问题进行假设③补充问题（2）评价包括①补充完善方案②评价方案③对方案中的某一点进行解释、分析（如对操作、现象、装置、试剂等进行解释分析）（3）结论：根据实验事实或探究过程总结、归纳。
（要注意语言表达）【特别提醒】科学探究作为一种重要的学习方式，对提高科学素养有着不可替代的作用。
但是在进行探究性学习的过程中要特别注意几方面的问题：1、并非所有的化学知识都必须用探究的方式进行学习；2、化学实验是进行科学探究的重要途径，但不是唯一的途径；3、所进行的探究性学习可以是科学探究的全过程，也可以仅仅包括科学探究的部分要素；4、科学探究的八大要素：提出问题→猜想与假设→制订计划（或设计实验方案）→进行实验→观察并记录现象，数据→解释与结论→反思与评价→表达与交流。
【名题赏析】例 （2011.成都）葡萄糖是生命体所需能量的主要来源。
【提出问题】葡萄糖的燃烧产物是CO 2和H 2O ，由此能否证明葡萄糖是只由碳元素和氢元素组成的有机物？【实验设计】为了确定葡萄糖的元素组成，某小组设计了如下实验（其中浓硫酸、无水CaCl 2均为常用干燥剂，部分固定装置省略）．（1）装置A 中发生反应的化学方程式是（2）装置B 中浓硫酸的作用是（3）装置C 处氧化铜的作用是【方案评价】（1）用充有空气的储气球代替装置A ，是否更有利于实验的进行？ （填“是”或“否”），原因是（2）装置C 处葡萄糖燃烧的设计特点是 （至少1条）．【数据处理】下表是同学们填写的实验报告，请你帮助完成．实验事实 数据分析及结论1.8g 葡萄糖完全燃烧，得到2.64g CO 2和1.08g H 2O数据分析：结论：葡萄糖含有C 、H 、O 三种元素【讨论交流】为了尽量减少误差：（1）该实验在进行过程中应注意的问题是（1条）（2）从定量实验的角度看，该实验是否可进一步改进？请简要写出一个改进意见：．思路点拨：这是2011年成都市的一道中考题，是典型的实验探究题，包括了提出问题、实验设计、方案评价、数据记录处理、归纳结论和讨论交流各环节，问题的设置在实验设计、方案评价，数据处理和讨论交流中。
该题的背景资料新颖但又是学生较熟悉的物质，在11年中考中该题得分率不是很高，学生既熟悉但又感觉答不到点子上，该题要求学生的综合分析能力较强。
而解决这类实验题首先要全盘通读题目，明确该题的实验目的，即从葡萄糖燃烧产物是CO2和H2O能否证明只由碳元素和氢元素组成？所以可以分析出C装置中的Cu0是为除去燃烧可能产生的CO，因此用充有空气的储气球代替A是不行的，因为空气中的CO2会对实验产生干犹。
而D、E装置在题中并未说明其作用，但数据2. 64 gCO2和1.08 gH20应该是这两个装置前后的质量差：D装置吸收水分增重1.08 g，E装置吸收CO2增重2.64 g。
浓H2 S04起吸收水份的作用，所以B是用于除去A产生O2中的水蒸气。
F装置的作用是吸收空气中的水分，但E装置可能还会将空气中的CO2吸入，所以此处F装置中应将浓H2S04换成固体NaOH则更好，这也就成了讨论交流中需改进的地方了。
【基础训练】1、下列设计方案可行，且化学方程式书写正确的是A．用铁片和硫酸镁溶液验证镁、铁两种金属的活动性顺序：Fe+MgSO4═FeSO4+MgB．用盐酸除去氢氧化钾溶液中的碳酸钾：K2CO3+2HCl═2KCl+H2O+CO2↑C．实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳：CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑D．用稀硫酸除铁锈：Fe2O3+H2SO4═FeSO4+H2O2、（2011.成都）为除去C u(N O3)2溶液中含有的少量AgNO3，某同学给出了两种方法。
Ⅰ加入足量NaCl，过滤；Ⅱ加入过量铜粉，过滤下列分析不正确是（）A．方法Ⅰ中产生的沉淀只有AgClB．回收方法Ⅱ的不溶物，可直接得到纯净的银C．方法Ⅰ过滤后得到的滤液还含有NaNO3，所以不可行D．两种方法均需用到烧杯、漏斗和玻璃棒3、（2012.嘉兴）下列实验设计或操作，能达到实验目的的是（）A．①干燥氢气B．②检验氧气是否集满C．③检验X溶液中是否含有D．④验证Zn、Fe、Cu的活动性强弱4、下列实验方案不可行的是（）A．用闻气味的方法区别酒精、氨水和白醋B．用酚酞试液区分氢氧化钠溶液、稀盐酸和稀硝酸C．用灼烧闻气味的方法区分棉线和羊毛线D．用加水溶解的方法区分NaOH、CaCO3、CuSO4、NH4NO3四种白色固体5、（多选）有一包固体粉末，可能由CaCO3、Na2SO4、KNO3、CuSO4、BaCl2中的一种或几种组成，做实验得以下结果：①将此固体粉末加到水中，得到白色沉淀，且上层清液为无色；②该白色沉淀部分溶于稀硝酸，并有无色气体产生．据此实验，得出的下列判断中正确的是（）A．该粉末中一定含有CaCO3、Na2SO4、BaCl2B．该粉末中一定不含有KNO3、CuSO4C．该粉末中可能含有KNO3D．该粉末中一定含有Na2SO4、KNO3、BaCl26、实验是化学的最高法庭，下列有关实验的叙述符合事实的是（）A．灼烧闻气味能鉴别棉花和羊毛B．硝酸铵溶于水后温度升高C．有放热现象的反应一定是中和反应D．明矾可以区分硬水和软水7、（2012.北京）同学们发现NaOH溶液与NaHCO3溶液混合后无明显现象，产生疑问：两种物质是否发生了化学反应？在老师的帮助下，他们通过以下探究过程证明NaHCO3溶液与NaOH 溶液发生了反应．（1）实验装备①查阅资料：NaHCO3+NaOH═Na2CO3+H2O②用一定溶质的质量分数的NaHCO3、NaOH和Na2CO3三种溶液进行如下实验，为设计实验方案提供参考．NaHCO3溶液NaOH溶液Na2CO3溶液加入稀盐酸现象Ⅰ无明显变化产生气泡加入澄清石灰水溶液变浑浊无明显变化现象Ⅱ加入CaCl2溶液无明显变化溶液变浑浊溶液变浑浊加热溶液至沸腾，将气体通入澄清石灰水澄清石灰水变浑浊澄清石灰水无明显变化澄清石灰水无明显变化表中的现象Ⅰ为，现象Ⅱ对应反应的化学方程式为．（2）实验过程【实验1】证明反应生成了Na2CO3同学们选用上表实验中的药品，设计了如右图所示实验，先在NaHCO3溶液中加入A溶液，无明显现象，再滴加NaOH溶液，溶液变浑浊，则A溶液是．有同学提出这个实验不足以证明有Na2CO3生成，其理由是．为了证明有Na2CO3生成，需要继续进行的操作是．【实验2】证明反应后NaHCO3不存在同学们参考上表中的实验，又设计了一个实验，虽然没有观察到明显的实验现象，但可以证明反应发生了，该实验方案是．．（3）实验反思通过实验1和实验2说明，对于没有明显现象的化学反应，可以从两个不同的角度证明反应的发生，这两个角度是．走进中考8、（2013.达州）日常生活中使用的塑料袋，有的是用聚乙烯制成的，有的是用聚氯乙烯制成的．小凤对包装食品的塑料袋进行探究，以验证其成分．【作出猜想】①该塑料袋是用聚乙烯制成的②该塑料袋是用聚氯乙烯制成的；【查阅资料】聚乙烯燃烧生成二氧化碳和水；聚氯乙烯燃烧生成二氧化碳、水和氯化氢；无水硫酸铜是白色粉末，遇水变为蓝色．【实验探究】小凤将装置按A、B、C、D顺序连接好后，进行实验．在实验过程中，B、D产生明显现象，C无明显现象，说明塑料袋没有气体生成（填化学式）．B装置的作用是；D瓶中发生反应的化学方程式是．【实验结论】通过实验证明，猜想是正确的．【交流反思】①从化学角度分析，大量使用塑料制品会导致．②连接实验仪器时，能否（填“能“或“不能”）将B、C位置进行交换，理由是。
9、（2013.佛山）小忻同学设计如下实验装置（铁架台等仪器省略）制备CO2和验证CO能与2 NaOH反应．（1）装置B的作用是．（2）请补充画出装置C中a、b导气管．（3）小易同学分析实验后，发现此装置有明显不足，至少添加一个洗气瓶F，你认为应该在（填装置编号）之间加入装有（填试剂编号）的洗气瓶F．a．浓NaOH溶液b．澄清石灰水c．饱和NaHCO3溶液d．饱和Na2CO3溶液（4）打开止水夹K1，检查气密性．加入药品开始实验．当观察到装置E中的现象是．可确定装置C收集满CO2．（5）当装置C中收集满CO2时，关闭止水夹K1，打开止水夹K2，把注射器D中5mL．浓NaOH 溶液压入装置C中，化学方程式为．观察到的现象是．（6）小平同学认为证明CO2与NaOH反应．还应把注射器NaOH溶液换成，再做一次实验，其目的是．10、下列A-F是初中化学中的六个实验，请按要求填空：（1）请选出上述实验中不能达到实验目的的实验（选一个，填字母），其原因是（2）E实验中反应的化学方程式为，该实验成功的关键是（填序号）。
①装置气密性好，气球要系紧②实验中加热玻璃管至红热后要将其快速插入锥形瓶③白磷过量或足量④实验前要使天平平衡（3）某化学兴趣小组准备进行D实验（验证分子运动）的完整探究，请你帮小组补全步骤：A、向盛有蒸馏水的烧杯中加入几滴酚酞溶液，搅拌，观察现象；b、；c、将步骤a烧杯中的酚酞溶液分别倒入①③两个小烧杯中，另取一个小烧杯②，加入浓氨水，用一个大烧杯罩住①②两个小烧杯，③烧杯置于大烧杯外。