化学实验方案设计
在化学实验教学中，指导学生学会化学实验方案的设计与评价，是培养学生综合能力的重要的教学方法。以下是小编为大家整理的化学实验方案设计谱，欢迎有兴趣的朋友前来查阅。
化学实验方案设计1
一、《考试说明》
⑴了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法；
⑵了解化学实验常用仪器的主要用途和使用方法；
⑶掌握化学实验的基本操作。能识别化学品安全使用标识，了解实验室一般事故的预防和处理方法；
⑷掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法）；
⑸了解常见离子的检验方法，能对常见的物质进行检验、分离和提纯；
⑹能根据要求配制一定溶质质量分数、物质的量浓度的溶液。了解测定溶液 pH的方法。
⑺能根据实验试题要求，做到：
①设计、评价或改进实验方案；
②了解控制实验条件的方法；
③分析或处理实验数据，得出合理结论；
④识别典型的实验仪器装置图
⑻以上各部分知识与技能的综合运用。
二、知识点击
㈠、化学实验设计的基本要求
⑴科学性：所谓科学性是指实验原理、实验操作程序和方法必须正确。例如，在操作程序的设计上，应取少量固体先溶解，然后再取少量配成的溶液并再加入试剂，而不能将样品全部溶解或在溶解后的全部溶液中加入试剂。
⑵安全性：实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。
⑶可行性：实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。
⑷简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。
⑸经济性：在能达到实验目的的前提下尽量选用常见、容易得到的、低价格的仪器和药品。
㈡、化学实验方案设计的基本思路
⑴明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。
⑵选择仪器药品：根据实验的目的和原理以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。
⑶设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤，学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。
⑷记录现象数据：认真观察实验现象，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。
⑸分析得出结论：根据实验中观察到的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理，得出正确的结论。
化学实验方案设计试题主要的类型有：实验设计（包括实验操作程序的设计、物质制备实验的设计、物质性质实验的设计、验证某一化学原理的设计、确定某混合物组分的设计、测定物质纯度的设计等），实验方案的优劣评价，仪器和试剂的选择及仪器的组装，物质的制备及性质验证，实验现象描述与数据结果处理等，综合性强、立意高、隐蔽性强。
㈢、实验方案设计的解题方法
1、中学化学常用见气体制备的三种基本装置：
⑴固一固加热制气装置：制O2、NH3等。
⑵固一液常温制气装置：制H2、CO2、H2S等。
⑶固一液加热制气装置：制Cl2、SO2等。
根据反应物的状态以及反应条件是否需要加热来选择制气装置，把气体制备的化学反应与气体制备的装置相联系，有利于提高实验设计能力。
2、药品选择的知识
⑴检验水蒸气的有无用无水硫酸铜粉末，除去气体中的水蒸气常用浓硫酸，有时也用碱石灰或氯化钙。
⑵检验二氧化碳气体用澄清的石灰水，除去二氧化碳气体常用氢氧化钠溶液，除去二氧化碳中的氯化氢常用饱和碳酸氢钠溶液。
⑶检验氯化氢气体用硝酸银溶液，除氯化氢气体可用硝酸银溶液，也可用碱溶液或水。
⑷检验氢气和一氧化碳的混合物，因为它们的性质非常相似，需要灼热的氧化铜把它们转化为水和二氧化碳，通过生成物加以验证。
3、思考问题的顺序
⑴围绕主要问题思考。例如：选择适当的实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实验过程快速、安全；实验现象明显。
⑵思考有关物质的'制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如：制取在空气中易水解的物质（如Al2S3等）及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入。
⑶思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、联想。例如涉及气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理。
4、仪器连接的顺序
⑴所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。
⑵仪器是否齐全。例如，制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气吸收装置。
⑶安装顺序是否合理。例如：是否遵循“自下而上，从左到右”；气体净化装置中应先经过水溶液洗气，后干燥。
⑷仪器连接顺序是否正确。例如：洗气时“进气管长，出气管短”；干燥管除杂质时“大进小出”等。
5、实验操作的顺序
⑴连接仪器。按“气体发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理”顺序连接好实验仪器。
⑵检查气密性。在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性，然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。
⑶装药品进行实验操作。
⑷在通过水溶液之前，需先检验有无水蒸气，因为气体通过水溶液时必然带出水蒸气，此时已经无法判断水蒸气的准确来源。
⑸验证气体时，应先排除相应杂质的干扰，当水蒸气和其他气体杂质都需要除掉时，应先除其他杂质后干燥。
设计实验方案一般包括以下内容：
⑴提出假设，求证假设。
①假设：对观察到的现象提出的一种可检测的解释。
提出假设——寻找证据 符合事实——假设成立； 不符合事实——假设不成立。
②预期：即在检测一个假设之前，先提出实验的预期结果。如果预期没有实现，则说明假设不成立；如果预期得到实验，则假设成立。
③实验：根据提出的假设确定实验的目的，具体设计和实施实验的方法步骤。
⑵观察记录和收集数据：在设计一个实验时一定要事先考虑好如何观察和记录实验现象、如何收集数据。如：采用多长的时间间隔观察或记录一次，采用哪些指标作为变化的标志等。
⑶设立对照：
空白对照：对照组不作任何处理。
条件对照：给对照组所作的处理与实验组相同，但不是所要研究的处理。
相互对照：不单设对照组，而是几个实验组相互对照。
前后对照：观察记录实验材料在实验前后的变化情况。
⑷考虑实验的可操作性、经济成本、危害等。
⑸分析、推论。对实验观察记录下来的现象、数据进行整理、分析，就可以得到实验结果。根据实验事实进行推理，得出结论。
㈣、化学实验方案设计
注意事项：
1、药品和装置是部分给出或刚好还是有多余。若药品和装置只部分给出，则应需要作必要的补充，若有多余，则应进行筛选和淘汰。
2、题设条件有无特殊要求。如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应原理、选择药品和装置及确定操作步骤都做了限定，必须高度重视。
3、实验过程中的隐蔽性操作。如某些必要的干燥除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，但容易被忽略。
4、药品的规格。有些题目要求指出药品的名称，这类问题最难答准确，如一些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸等。
5、设计实验时还要考虑因素：
⑴净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；
⑵进行某些易燃易爆实验时要防爆炸（如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等）；
⑶防氧化（如H2还原CuO后要“先灭灯后断氢”，白磷切割宜在水中进行等）；
⑷防吸水（如实验、取用、制取易吸水、潮解的物质，须采取必要措施，以保证达到实验目的）。
㈤、化学实验方案设计常见题型分析
化学实验方案设计题型主要分为两大类型：
1、识别与分析评价实验方案。即对实验法加以评价，或解释某步操作的目的，或推测实验现象等。解这类题目的思路是：紧扣题意，明确试题考查的意图，要对题目所给的信息认真进行分析、理解，并将其与已有的知识相结合，形成相应的新知识网络，然后用于对实验方案的分析、验证。
2、设计化学实验方案。所谓设计实验，是用多种装置和仪器按某种目的进行串联组合完成某项实验，其类型较多，考查形式多样。解答这类题目，要求学生对所学过的物质的性质、制备和净化，常用仪器和装置的作用及使用时应注意的问题等知识融会贯通，要善于吸收新信息并且能加以灵活运用，故这类题目难度较大，是高考的重点题型。解这类题的思路是：抓住实验目的，明确实验原理，理解各仪器与装置的作用，联想化学原理与物质的有关性质。
㈥、中学化学实验设计常用典例
1、气体物质的实验室制备
根据中学化学和高考要求，应掌握常见气体的实验室制法：
⑴原料的选择：以实验室常用药品为原料，方便、经济、安全，尽量做到有适宜的反应速率（不可过快，也不可过慢），且所得气体惟一。
⑵装置的选择：由反应物的状态、反应条件和所制备气体的性质、量的多少决定。装置从左到右组装顺序为：发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气吸收装置。
⑶仪器的装配：在装配仪器时，应从下而上，从左到右，先塞好后固定；加入试剂时，先固后液；实验开始时，先检验仪器的气密性，后点燃酒精灯；在连接导管后，应长进短出；量气装置的异管应短进长出；干燥管应大口进，小口出。
⑷气体的除杂：先除杂，后除水，加热除氧放末尾。常用的除杂试剂（括号内为杂质气体）有：硫酸铜溶液（H2S）、碳酸氢钠溶液（SO2或HCl）、加热氧化铜粉末（CO或H2）、浓NaOH溶液（CO2）、加热铜网（O2）、浓H2SO4或无水氯化钙（H2O）。
⑸尾气的处理：燃烧法（如CH4、C2H4、C2H2、H2、CO等）；碱液吸收法（如Cl2、H2S、CO2、SO2、NO2等）；水溶解法（如HCl、NH3等）。
化学实验方案设计2
一：【学习指导】
1、制备实验方案设计的基本步骤
（1）实验方案的选择 首先根据原料和产品之间的转化关系，设计各种不同的实验方案，然后根据原料的用量、原料的价格、反应的条件、设备的要求、操作的可行性、对环境的污染等因素进行多方面、多角度的综合分析，选择较为合理的实验方案。
（2）实验方案的设计 根据选定的实验方案，确定实验名称、目的、原理、用品、步骤，必要的实验现象的记录或对实验结果的处理等，来完成制备实验的设计。
2、某些有机物制备实验方案设计的注意事项
由于大多数有机反应，副反应较多，且为可逆反应，因此设计有机物制备实验方案时，尽可能选择步骤少、副产物少的反应的有机反应。若两种有机物参加的可逆反应，应考虑多加一些价廉的有机物，以提高另一种有机物的转化率和产率，另外有机物的制备实验，控制反应条件尤为重要。
如实验室欲制备苯甲酸甲酯，在设计实验方案时，可这样考虑：用甲醇与苯甲酸进行酯化反应，以浓H2SO4作催化剂。因为酯化反应是可逆的。根据化学平衡移动原理，增大反应物如甲醇的浓度，可以使平衡向有利苯甲酸甲酯生成的方向移动。
二、性质实验方案的设计
在设计性质实验方案时，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系，要根据物质的结构特点来设计实验方案，探究或验证物质所具有的一些性质。推测物质的性质基本思路是：根据物质的结构，推出该物质所属类别，推测其基本的化学性质（共性）；然后进一步分析该物质的特殊性，推测其独有的化学性质（个性）。
【典型例题分析】
例1、实验室现有：（1）未知浓度的烧碱溶液100mL；（2）能随时提供CO2的发生装置；（3）50mL量筒；（4）200mL烧杯。请仅利用上述药品和仪器制备纯碱溶液。
解析：CO2气体和NaOH溶液反应可生成Na2CO3或NaHCO3要制备纯碱溶液。CO2的量不易控制。可根据NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O的反应原理，将100mLNaOH溶液分成两等份，一份中通入过量的CO2后再和另一份混合即可。
答：（1）用500mL量筒50mL的NaOH溶液；（2）将量筒里的NaOH溶液倒入200mL烧杯中，通入过量CO2；（3）将剩余的NaOH溶液倒入烧杯中混合。
例2、苯酚具有弱酸性，但苯酚却不能使石蕊试液变红、Fe3+易与C6H5OH反应生成稳定的离子，反应的化学方程式为：Fe3++6C6H5OH [Fe(C6H5O)6]3-+6H+
1、试预测在苯酚钠溶液中逐滴加入FeCl3溶液，可依次出现哪些现象：
（1）现象：红褐色沉淀，离子方程式为 ；
（2）现象： ；
（3）现象： 。
2、若在FeCl3与C6H5OH的混合溶液中分别加入
（1）过量Fe粉，其现象是 ，
（2）足量NaOH溶液，现象是 。
解析：解答此题须掌握以下知识点：（1）离子的水解反应（2）Fe3+的性质（3）苯酚的性质（4）化学平衡移动原理。回答1中有关问题，可根据题意所给信息知道，苯酚钠是强碱弱酸盐，而FeCl3溶液是强酸弱碱盐。两者混合时， -O- 和Fe3+都发生水解且相互促进，从而生成Fe(OH)3和 ，接着和FeCl3溶液生成紫色溶液，但随着反应的不断进行，混合液中酸性增强，使Fe(OH)3沉淀逐渐溶解。对于2中有关问题根据平衡移动原理来解答。
答：1、（1）Fe3++3 -O-+3H2O→Fe(OH)3↓+3
（2）溶液变成紫色
（3）红褐色沉淀逐渐溶解
2、（1）溶液由紫色变成浅绿色
（2）有红褐色沉淀产生，紫色褪去。
【同步练习】
一、选择题：
1、对所需氯化钠无需严格控制其重金属离子含量和细菌存在的是（ ）
A、用焰色反应检验Na+ B、静脉注射用盐
C、用电解法制Cl2 D、熔盐用于金属零件热处理
2、利用启普发生器制备CO2时，所选用的试剂比较合理的是（ ）
A、CaCO3粉末和稀盐酸 B、石灰石与稀硝酸
C、石灰浆与稀盐酸 D、纯碱与盐酸
3、制备1，2-二溴乙烷的合理反应是（ ）
A、乙烷光照下与Br2反应 B、乙烯加成HBr
C、乙炔与过量Br2反应 D、乙烯加成Br2
4、下列事实中，能证明氯化氢是共价化合物的是（ ）
A、氯化氢易溶于水 B、氯化氢的水溶液能导电
C、液态氯化氢不导电 D、氯化氢不易分解
5、在实验中手不慎被玻璃划破，可用FeCl3溶液紧急止血，其主要原因是（ ）
A、FeCl3溶液能使血凝聚 B、FeCl3溶液具有杀菌消毒作用
C、FeCl3溶液能产生Fe(OH)3沉淀堵住伤口 D、FeCl3溶液能使血液发生化学变化
6、人们在日常生活中，为了使苯变得味香可口，炒菜时加酒又加醋，使菜变得香味可口的原因是（ ）
A、有酯类物质生成 B、有盐类物质生成
C、有酸类物质生成 D、有醇类物质生成
7、下列实验中，能验证乙二酸比乙酸酸性强的是（ ）
A、分别将未知浓度的两种酸滴在Na2CO3粉末上
B、同温时取等物质的量的浓度的两种酸分别滴定0.1mol·L-1的NaOH溶液
C、相同温度时取等物质的量的浓度的两种酸分别滴在pH试纸上
D、分别将乙二酸晶体和冰醋酸置于pH试纸上
8、向盛有Na2CO3粉末的试管里滴加乙二酸溶液立即产生了能使澄清石灰水变浑浊的气体。这一现象说明了乙二酸的下列何种性质（ ）
A、使Na2CO3发生复分解反应 B、比H2CO3酸性强
C、比H2CO3酸性弱 D、使Na2CO3分解
9、验证乙酸乙酯密度，溶解性和水解三项性质的合理实验是（ ）
A、将其滴入水中，随即滴加碱液并迅速加热至沸腾
B、将其滴入沸腾的碱液中观察
C、将其滴入水中观察片刻，再滴加含有酚酞的碱液并缓缓加热
D、将其滴入沸腾的水中观察
10、已知酸性大小：羧酸>碳酸>苯酚。下列含溴化合物中的溴原子，在适当条件下都能被羟基（-OH）取代（均可称为水解反应），所得产物能跟NaHCO3溶液反应的是（ ）
A、 -C-Br B、 -CH2Br C、 -Br D、 -Br
11、将(NH4)2SO4溶于水得到无色溶液，为使溶液中NH4+和SO42-的物质的量的浓度之比为2，采取的下列措施正确的是（ ）
A、加入适量稀H2SO4，抑制NH4+水解 B、加入适量的氨水，使溶液的pH等于7
C、加入适量的NaOH，使溶液的pH等于7 D、加入适量的NH4Cl
12、一定质量的铜与足量的浓硝酸或稍硝酸完全反应，在相同条件下用排水法收集反应产生的气体。下列叙述正确的是（ ）
A、硝酸浓度越大，消耗的硝酸越少
B、硝酸浓度不同，生成Cu(NO3)2的物质的量相同
C、硝酸浓度越大，产生的气体体积越少
D、两者用排水法收集到的气体体积相等
13、已知金属钠能溶解在无水液氨中形成蓝色的液氨溶液。若小心地蒸去氨，可得到白色固体NaNH2，反应是：2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑。据此判断下列叙述中不正确的是（ ）
A、钠的液氨溶液有强还原性 B、液氨不能电离
C、液氨能发生电离，可表示为：2NH3 NH4++NH2-
D、蒸发钠的液氨溶液时，蓝色会逐渐褪去
二、填空题：
14、（1）实验室制备乙烯时，加热乙醇和浓硫酸的混合物应先放一些 以防暴沸；且温度应 到 ℃。若加热温度偏低会产生 ；温度过高会产生 和 （化学式）等酸性气体，且混合液中会有 色难溶的 生成。这一事实说明实验中控制 的重要性。
（2）在用废铁钉制备FeSO4溶液时，可向溶液中加入少许 以防止Fe2+的氧化，滴加几滴 溶液以达到 的目的。
15、亚磷酸（H3PO3）是一种无色晶体，有大蒜气味的强吸湿性。
（1）在亚磷酸溶液中加入过量的NaOH溶液，生成的主要产物是Na2HPO3，这一实验事实说明亚磷酸是 元酸，它的电离方程式为 ，亚磷酸结构式为 。
（2）亚磷酸具有强还原性，当它与碘水混合后，可以看到碘水褪去，并有H3PO4生成，其化学方程式为 。
（3）在亚磷酸溶液中加入AgNO3溶液后，有黑色沉淀生成并且生成无色气体，试管口有红棕色气体产生，则反应的化学化程式为： 。
16、在带铁锈的燃烧中盛装少许硫磺粉，用酒精灯加热引燃后迅速插入空集气瓶中，并用玻片盖住。
（1）可观察到集气瓶中的现象是 ；
（2）在上述小实验后的集气瓶中加入少许Ba(OH)2溶液，盖上玻片，振荡后可观察到的现象是 。
（3）在实验（2）后的集气瓶中加入少许稀盐酸，振荡后可观察到的现象是 。
17、在右图的装置中，当容器A中的反应开始后，再分别进行下列操作：
（1）若弹簧夹C打开，B容器中有何现象？
（2）若弹簧夹C关闭一会儿，容器A中的反应还在进行时，B容器中有何现象？
其反应的化学方程式为
（3）若先打开弹簧夹C一段时间，容器A中的反应还在进行时，再关闭弹簧C一会儿，B容器中有何现象？
18、某试剂厂用银（含杂铜）和硝酸（含杂质Fe3+）反应制取硝酸银。步骤如下：
根据上述步骤，完全下列填空：
（1）溶解银的硝酸应该用 硝酸（填浓或稀），原因是 。
a、减少过程中产生NOx的量
b、减少原料银的消耗量
c、节省硝酸物质的量
（2）步骤B加热保温的作用是 。
a、有利于加快反应速率
b、有利于未反应的硝酸挥发
c、有利硝酸充分反应，降低溶液中的C(H+)
（3）步骤C是为了除去Fe3+、Cu2+等杂质，冲稀静置时发生的化学反应是 。
a、置换反应 b、水解反应 c、氧化还原反应
产生沉淀的化学式是 、 。
【练习答案】
一、
1、CD2、B3、D4、C5、A6、A7、C8、AB9、C10、A11、BD12、B13、B
二、
14、(1)碎瓷片（或玻璃） 迅速升高 170 乙醚 CO2 SO2 黑 碳 温度
(2)铁粉 H2SO4 抑制Fe2+的水解
15、(1)二 H3PO3 H++H2PO3- H2PO3- H++H2PO32- H-O-P-O-H
(2) H3PO3+I2+H2O=2HI+H3PO4
(3) 2H3PO3+AgNO3=NO↑+Ag↓+2H3PO4
16、（1）先有淡蓝色火焰，后来灭焰熄灭产生白雾
（2）有大量白色沉淀产生
（3）白色沉淀部分溶解
17、（1）容器B中的导管口有气泡冒出
（2）A容器的溶液流入B容器中，开始生成白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
（3）打开弹簧夹C，容器B中的导管口有气泡冒出，弹簧夹C关闭容器A中溶液进入B容器中，有白色沉淀生成。
18、（1）稀 a、c (2) a、c （3）b Fe(OH)3 Cu(OH)2
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