時(shí)間：2023-03-08 15:34:26
序論：在您撰寫(xiě)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，參考他人的優(yōu)秀作品可以開(kāi)闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導(dǎo)您走向新的創(chuàng)作高度。
關(guān)鍵詞:分析化學(xué);化學(xué);實(shí)驗(yàn)
1分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在應(yīng)用化學(xué)專業(yè)中的現(xiàn)狀分析
作為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生必要的實(shí)踐鍛煉環(huán)節(jié)———分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)非常有助于促進(jìn)學(xué)生去掌握分析化學(xué)相關(guān)的基礎(chǔ)理論知識(shí)，同時(shí)相關(guān)的基本操作實(shí)操訓(xùn)練能有效的提高學(xué)生的操作技能，讓學(xué)生建立起定性和定量的概念。整個(gè)過(guò)程的訓(xùn)練對(duì)于學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度的培養(yǎng)起著非常關(guān)鍵的作用。此外，解決問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力通過(guò)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)也可以大大的提高，在培養(yǎng)創(chuàng)新型、應(yīng)用型人才的道路上至關(guān)重要。因此，對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的發(fā)展和探索實(shí)際意義重大，尤其是在把握分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)質(zhì)量和發(fā)展方向方面［1］。作為重要的實(shí)踐環(huán)節(jié)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)致力于培養(yǎng)學(xué)生具有定量分析的能力，因此分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)踐環(huán)節(jié)在內(nèi)容的安排上顯得尤為重要［2］?，F(xiàn)有分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上的安排仍然是驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為主，主要是關(guān)于滴定分析的一些基本操作練習(xí)、驗(yàn)證滴定知識(shí)點(diǎn)以及相關(guān)的綜合性實(shí)驗(yàn)。從整體內(nèi)容上來(lái)看實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和分析方法上相對(duì)單一，每個(gè)實(shí)驗(yàn)的相關(guān)性較少，且相對(duì)孤立。綜合性實(shí)驗(yàn)仍然存在“照方抓藥”的操作程序，缺乏對(duì)學(xué)生科學(xué)性思考的有效訓(xùn)練、獨(dú)立思考能力的培養(yǎng)以及創(chuàng)造性思維的激發(fā)。此外，學(xué)生對(duì)“量”的概念認(rèn)識(shí)不清、把握不準(zhǔn)，尤其在滴定終點(diǎn)對(duì)終點(diǎn)判斷不準(zhǔn)確，常常出現(xiàn)滴定終點(diǎn)滴過(guò)的情況。針對(duì)上述存在的問(wèn)題，我們對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)在內(nèi)容上進(jìn)行了深化改革，對(duì)在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了深刻的分析和思考，提出了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)應(yīng)該從實(shí)踐的內(nèi)容安排上、方法多樣性上、難度維度方面進(jìn)行調(diào)整，其目的就是提高學(xué)生對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)知從而提高應(yīng)用化學(xué)專業(yè)學(xué)生的實(shí)操能力，為應(yīng)用化學(xué)專業(yè)的學(xué)生在未來(lái)從事煤化工、醫(yī)藥、新能源領(lǐng)域的工作提供良好的平臺(tái)［3］。
2分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案探索
2．1實(shí)驗(yàn)內(nèi)容環(huán)節(jié)
我校應(yīng)用化學(xué)專業(yè)主要是為內(nèi)蒙古煤化工、新能源行業(yè)培養(yǎng)分析測(cè)試方面的人才，為了符合應(yīng)用化學(xué)專業(yè)人才培養(yǎng)方案，在分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐內(nèi)容上緊密聯(lián)系行業(yè)的實(shí)際需求，更加注重傳統(tǒng)實(shí)踐內(nèi)容和行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀相結(jié)合，加強(qiáng)了交叉學(xué)科間知識(shí)的相互結(jié)合與滲透［4］。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要是由簡(jiǎn)到難層層遞進(jìn)的方式進(jìn)行展開(kāi)，設(shè)置了分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本操作、驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)以及提高創(chuàng)新型設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)安排見(jiàn)表1。2．1．1基本操作實(shí)驗(yàn)部分在基本操作實(shí)驗(yàn)部分首先開(kāi)設(shè)了天平的使用，了解了天平的結(jié)構(gòu)原理，練習(xí)了三種稱量方法以及天平使用的規(guī)則。其次，鞏固了滴定分析儀器滴定管的使用，滴定管在使用前需要做的準(zhǔn)備，標(biāo)準(zhǔn)溶液裝入滴定管操作步驟以及如何正確的讀數(shù)。此外，為了進(jìn)一步加強(qiáng)基本操作能力增加了容量瓶、移液管、吸量管的使用，通過(guò)上述練習(xí)的設(shè)置更加注重實(shí)驗(yàn)操作規(guī)范化的訓(xùn)練。2．1．2驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)部分驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)開(kāi)設(shè)了5個(gè)實(shí)驗(yàn)主要涉及到四大滴定方法，在實(shí)驗(yàn)的設(shè)置上由簡(jiǎn)單的酸堿滴定有機(jī)酸摩爾質(zhì)量的測(cè)定逐漸增加難度，有機(jī)酸摩爾質(zhì)量的測(cè)定主要考察的是學(xué)生對(duì)酸堿滴定相關(guān)知識(shí)的掌握，在學(xué)生實(shí)際做實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中往往會(huì)出現(xiàn)在滴定操作不規(guī)范，在滴定終點(diǎn)“一滴”和“半滴”操作掌握不好，從而造成終點(diǎn)滴定過(guò)量最終誤差增大。針對(duì)在實(shí)驗(yàn)過(guò)程出現(xiàn)的上述的情況，在新的內(nèi)容中進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)，首先是設(shè)置了有機(jī)酸摩爾質(zhì)量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生對(duì)滴定規(guī)范操作進(jìn)行基本訓(xùn)練，讓學(xué)生對(duì)終點(diǎn)判斷有所初步認(rèn)知。其次，為了提高操作技能安排了雙指示劑法測(cè)定混合堿的實(shí)驗(yàn)，第一步用酚酞作為指示劑，在滴定終點(diǎn)溶液顏色由紫紅色變?yōu)槲⒓t色作為第一個(gè)等當(dāng)點(diǎn)，整個(gè)滴定過(guò)程中要求學(xué)生按操作規(guī)范進(jìn)行滴定，滴定終點(diǎn)的判斷要準(zhǔn)確無(wú)誤，然后在上述的同一份溶液中加入甲基橙作為第二種指示劑，由于第一個(gè)等當(dāng)點(diǎn)的顏色為微紅色，再加入甲基橙后溶液顏色的疊加會(huì)使溶液顏色呈現(xiàn)不完全是甲基橙的顏色，要求學(xué)生注意觀察此時(shí)溶液顏色并做好記錄，雙指示劑實(shí)驗(yàn)的開(kāi)設(shè)非常有助于學(xué)生對(duì)滴定終點(diǎn)的判斷，而且加強(qiáng)了滴定操作規(guī)范化。在上述酸堿滴定實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生的操作技能可以得到充分鍛煉的基礎(chǔ)上，通過(guò)自來(lái)水水硬度檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生掌握鈣指示劑的應(yīng)用條件同時(shí)進(jìn)一步練習(xí)容量瓶、移液管的使用。水硬度的測(cè)定其本質(zhì)是Ca2+、Mg2+離子與EDTA發(fā)生了一個(gè)絡(luò)合反應(yīng)。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)認(rèn)知分析化學(xué)理論知識(shí)，深化分析化學(xué)理論知識(shí)的掌握，學(xué)生學(xué)習(xí)掌握知識(shí)的能力可以得到充分培養(yǎng)［5］。在間接碘量法測(cè)定硫酸銅溶液中銅含量的實(shí)驗(yàn)中，由于體系發(fā)生一系列的氧化還原反應(yīng)存在多種顏色物質(zhì)的混合，造成溶液顏色疊加致使學(xué)生在觀察溶液顏色變化存在很大的偏差，基于這一實(shí)際情況在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中要提前做實(shí)驗(yàn)演示，讓學(xué)生對(duì)顏色疊加產(chǎn)生的變化可以直觀的觀察到，以標(biāo)準(zhǔn)樣品顏色作為基準(zhǔn)可以大大提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成功率。2．1．3設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)部分團(tuán)隊(duì)合作設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)主要是讓學(xué)生以小組的形式通過(guò)已經(jīng)學(xué)習(xí)到的分析化學(xué)理論知識(shí)，并結(jié)合文獻(xiàn)資料進(jìn)行歸納總結(jié)，最后通過(guò)對(duì)所學(xué)到的理論知識(shí)的綜合運(yùn)用以及查閱相關(guān)資料來(lái)解決實(shí)際中遇到的問(wèn)題［6－7］。在完成上述基本實(shí)驗(yàn)操作試驗(yàn)的訓(xùn)練后，以HCl－NH4Cl混合液中各組分濃度的測(cè)定實(shí)驗(yàn)作為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)的方案首先需要了解HCl和NH4Cl的性質(zhì)，鹽酸是一個(gè)一元強(qiáng)酸而NH4Cl是一元弱酸，基于上述的性質(zhì)當(dāng)它們作為混合物時(shí)可以進(jìn)行分步驟滴定。在了解上述的內(nèi)容后還要通過(guò)查閱相關(guān)資料確定NH4Cl能不能直接用氫氧化鈉直接滴定，針對(duì)這一問(wèn)題需要學(xué)生具體確定一元弱酸的滴定方法。通過(guò)整個(gè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)學(xué)生的研究探索精神的激發(fā)，知識(shí)的連貫性和相關(guān)性也得以加強(qiáng)，有益于獨(dú)立思考的能力的培養(yǎng)以及創(chuàng)新性的思維模式和團(tuán)隊(duì)合作精神的培養(yǎng)。
2．2改進(jìn)實(shí)驗(yàn)實(shí)施方法，提高實(shí)驗(yàn)操作質(zhì)量
傳統(tǒng)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施方法主要以板書(shū)講授的形式，學(xué)生根據(jù)老師講授的內(nèi)容進(jìn)行實(shí)際操作和演練，在整個(gè)過(guò)程中學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程“量”的概念不夠直觀，對(duì)反應(yīng)終點(diǎn)的判斷不夠準(zhǔn)確，同時(shí)機(jī)械性的操作、單調(diào)的流程也不能激發(fā)學(xué)生的探索興趣和創(chuàng)新意識(shí)，在一定程度上不能提高學(xué)生想象力，從而使學(xué)生始終處于被動(dòng)接受學(xué)習(xí)的狀態(tài)［8－9］。分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)踐環(huán)節(jié)的核心是把握量的概念，減少人為誤差，提高測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度，為了做到上述這點(diǎn)需要改進(jìn)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，譬?在實(shí)驗(yàn)的預(yù)習(xí)階段引入虛擬仿真環(huán)節(jié)，學(xué)生預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)階段可采用可視化的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)———用各種分析實(shí)驗(yàn)的滴定儀器模擬實(shí)際操作中的實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備，再按照實(shí)驗(yàn)步驟在虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上組裝成一套完整的與實(shí)操實(shí)驗(yàn)相符的虛擬實(shí)驗(yàn)裝置，并在此虛擬平臺(tái)上按照步驟完成具體的實(shí)驗(yàn)操作［10］。學(xué)生在此虛擬的分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)環(huán)境中體會(huì)到真實(shí)做實(shí)驗(yàn)的感覺(jué)，并操作虛擬的分析儀器設(shè)備來(lái)完成整個(gè)分析實(shí)驗(yàn)，可以非常直觀的感受實(shí)驗(yàn)過(guò)程、觀察實(shí)驗(yàn)發(fā)生的現(xiàn)象，對(duì)滴定終點(diǎn)的顏色判斷更加直觀從而建立學(xué)生定量的概念。
2．3制定科學(xué)的考核評(píng)價(jià)體系
科學(xué)的考核評(píng)價(jià)體系非常有利于了解學(xué)生學(xué)習(xí)的真實(shí)情況，真實(shí)反映出的情況有助于分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施環(huán)節(jié)的進(jìn)步并不斷提高實(shí)驗(yàn)的成功率。在傳統(tǒng)環(huán)節(jié)中分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)更加注重實(shí)驗(yàn)操作的環(huán)節(jié)，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)結(jié)束對(duì)實(shí)驗(yàn)反思的環(huán)節(jié)有時(shí)候會(huì)忽略。因此，常常會(huì)出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)課程結(jié)束后學(xué)生對(duì)所做實(shí)驗(yàn)印象不深，甚至對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錯(cuò)的情況。針對(duì)這一問(wèn)題在實(shí)驗(yàn)考核部分在重視實(shí)驗(yàn)操作的前提下也應(yīng)該加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的部分。每個(gè)實(shí)驗(yàn)開(kāi)課前學(xué)生都要按照要求書(shū)寫(xiě)實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告中要寫(xiě)明反應(yīng)原理，實(shí)驗(yàn)步驟部分要做流程圖，分步驟的流程圖(框架圖)可以幫助學(xué)生對(duì)機(jī)理的理解。在實(shí)驗(yàn)操作環(huán)節(jié)要細(xì)化打分細(xì)則，對(duì)于關(guān)鍵操作步驟要設(shè)置打分點(diǎn)，譬如:指示劑滴加的量，滴定速度，滴定手法，讀數(shù)是否正確，終點(diǎn)“半滴”操作是否正確等方面，目的在于提高學(xué)生對(duì)滴定關(guān)鍵操作步驟的重視度。此外，對(duì)每一組學(xué)生數(shù)據(jù)記錄要進(jìn)行規(guī)范要求，養(yǎng)成良好科學(xué)的記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的習(xí)慣。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后要求學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)報(bào)告，對(duì)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)要進(jìn)行處理，還要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并讓學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)失敗進(jìn)行反思找出導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)差錯(cuò)的原因，并進(jìn)行分析如何可以規(guī)避。通過(guò)上述科學(xué)的考核評(píng)價(jià)體系可以提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)熱情、督促學(xué)生對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)的熱愛(ài)，同時(shí)也可以能及時(shí)了解到學(xué)生學(xué)習(xí)情況的反饋。
2．4實(shí)施效果分析
分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)探索與研究方案對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)用虛擬仿真平臺(tái)和預(yù)習(xí)報(bào)告相結(jié)合方式，實(shí)驗(yàn)考核，實(shí)驗(yàn)報(bào)告加強(qiáng)反思和數(shù)據(jù)處理等幾個(gè)方面對(duì)學(xué)生做了調(diào)研統(tǒng)計(jì)，對(duì)學(xué)生知識(shí)度掌握的情況以及滿意度都做了回訪(表2)，同時(shí)調(diào)研了此次研究方案對(duì)學(xué)生參與到科研工作、大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)工作的幫助。從表2中可以看出，分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)新方案實(shí)施后，學(xué)生在知識(shí)點(diǎn)構(gòu)建滿意度、實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力，參與科研工作以及參與創(chuàng)新項(xiàng)目較之前都明顯提高。
3結(jié)語(yǔ)
通過(guò)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法上的探索與研究，對(duì)學(xué)生的獨(dú)立思考能力可以得到很好的鍛煉，同時(shí)有助于學(xué)生對(duì)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)理論知識(shí)的理解與掌握，對(duì)分析化學(xué)中量的概念的建立很有幫助。通過(guò)分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案實(shí)施更是鍛煉了學(xué)生解決問(wèn)題、分析問(wèn)題的能力，特別易于學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象敏銳力的提高、突發(fā)事件的處理能力以及科技的創(chuàng)新意識(shí)的建立，從而進(jìn)一步提高應(yīng)用化學(xué)專業(yè)在煤化工行業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)力。
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［9］韋慶敏，羅志輝，陳淵，等．《分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)》教學(xué)改革與培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力探索［J］．大眾科技，2017，19(4):93－94．
綠色化實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)
高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)大部分是常量反應(yīng)，所以要減少反應(yīng)物的用量，同時(shí)要循環(huán)利用反應(yīng)物。選擇合適的實(shí)驗(yàn)條件，減少副產(chǎn)品的產(chǎn)生。制成的產(chǎn)品最好是對(duì)環(huán)境友好的無(wú)污染的。1.實(shí)驗(yàn)裝置綠色化的改進(jìn)教師在教學(xué)的過(guò)程中，除了向?qū)W生傳授必需的知識(shí)和一定的操作技能外，還應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生對(duì)污染環(huán)境的實(shí)驗(yàn)或存在問(wèn)題的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行裝置的改造，使其成為綠色化的實(shí)驗(yàn)，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生綠色化學(xué)的意識(shí)和能力。像高中課本中蔗糖和濃硫酸的反應(yīng)，在大燒杯中加入一定量的蔗糖，然后加入幾滴水，用玻璃棒攪拌均勻。然后加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸，用玻璃棒迅速攪拌，發(fā)生反應(yīng)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。在反應(yīng)的過(guò)程中，會(huì)有大量具有刺激性氣味的氣體———二氧化硫產(chǎn)生，除了污染空氣外，由于該氣體的刺激性，使人咳嗽不止，有時(shí)候會(huì)使授課無(wú)法進(jìn)行下去。如何改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置才不會(huì)污染空氣，同時(shí)還能有明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，具有說(shuō)服力。教師可以把這個(gè)問(wèn)題留給學(xué)生，讓學(xué)生做探索性的實(shí)驗(yàn)，不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和綠色化的理念，還可以改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置?？梢宰寣W(xué)生在開(kāi)放實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，對(duì)學(xué)生提出的改進(jìn)方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過(guò)分析得出最可行的方案。最后改進(jìn)的實(shí)驗(yàn)方案是：在一個(gè)大水槽中放入一塊大理石，水面要稍低于大理石，然后將反應(yīng)裝置置于大理石上，在反應(yīng)裝置上罩一個(gè)大燒杯，罩住反應(yīng)裝置和大理石。由于有刺激性氣味的二氧化硫氣體溶于水，采用這樣的改進(jìn)裝置，實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的氣體會(huì)全部罩在大燒杯中，會(huì)全部被水吸收，不會(huì)排到空氣中，不會(huì)污染環(huán)境。根據(jù)綠色化學(xué)理念，我們對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，使其在封閉的裝置中反應(yīng)。用密封的裝置進(jìn)行反應(yīng)，這樣就避免了有害氣體的排放。而且還可以循環(huán)利用密封體系中產(chǎn)生的一切物質(zhì)。2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容綠色化的改進(jìn)在高中化學(xué)教學(xué)中滲透綠色化的思想也是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要體現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)部分除了是高中化學(xué)教學(xué)中重要的組成部分之外，還是滲透綠色化思想最有效、最方便的途徑。目前，高中化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有不少實(shí)驗(yàn)已經(jīng)滲透了綠色化的思想，做出了一定的改進(jìn)方案，但還有一些有待于學(xué)生和教師努力。作為高中的教師，除了向?qū)W生傳授知識(shí)之外，還應(yīng)該做一些學(xué)術(shù)研究，比如改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置等。其實(shí)防止污染最有效最方便的方法是不產(chǎn)生污染物。既然高中化學(xué)中大部分的實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證性的實(shí)驗(yàn)，那么可以在不影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的前提下，采用一些不產(chǎn)生污染的反應(yīng)物。像在驗(yàn)證電解質(zhì)導(dǎo)電能力的實(shí)驗(yàn)中，往往會(huì)使用一些酸和堿，比如氯化鈉的電解反應(yīng)中，會(huì)產(chǎn)生有害氣體氯氣，可以用硫酸鈉代替氯化鈉，可以有效地避免污染的產(chǎn)生。3.妥善處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的廢棄物保護(hù)環(huán)境應(yīng)該從教室和實(shí)驗(yàn)室做起，從學(xué)生自身做起。在演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，都存在廢氣和廢物等問(wèn)題。對(duì)這些問(wèn)題的處理都滲透綠色化學(xué)的理念。固體廢棄物的處理中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中固體廢棄物的處理一般都比較簡(jiǎn)單，可以回收的大部分都直接回收，不能回收的進(jìn)行填埋。對(duì)于已經(jīng)損壞的儀器，應(yīng)盡可能地修復(fù)，繼續(xù)使用，不能修復(fù)時(shí)要集中填埋。廢液、廢棄物的處理廢液的處理比較麻煩，中學(xué)試驗(yàn)中會(huì)造成環(huán)境污染的廢液一般是酸堿溶液、重金屬鹽溶液、鈣鎂鹽溶液以及有機(jī)溶液等。有以下幾種處理方法：酸堿中和法、氧化還原法、沉淀法、稀釋法等。
綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案
加強(qiáng)排污設(shè)備的建設(shè)，規(guī)范有害物質(zhì)處理。綠色化學(xué)不是一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科，它是在傳統(tǒng)化學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一門(mén)更高層次的學(xué)科。綠色化學(xué)的提出，是響應(yīng)了我國(guó)保護(hù)環(huán)境的政策。所以，作為高中化學(xué)教師，應(yīng)該在授課的過(guò)程中滲透綠色化學(xué)的理念，作為中學(xué)化學(xué)一線教師，應(yīng)在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中滲透綠色化學(xué)理念，將綠色化學(xué)的知識(shí)、思想和原則滲透到化學(xué)試驗(yàn)中。讓學(xué)生樹(shù)立綠色化學(xué)和保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，關(guān)注綠色化學(xué)，推動(dòng)綠色化事業(yè)的發(fā)展。
作者：殷玲玲 單位：江蘇省連云港市贛榆縣贛馬高級(jí)中學(xué)
一、基礎(chǔ)知識(shí)大掃描
1.化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的思路
2.化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則
（1）科學(xué)性：實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)操作程序和方法必須正確。例如，鑒別Na2SO3和NaI，在試劑的選擇上就不宜選用硝酸等具有強(qiáng)氧化性的酸；在操作程序的設(shè)計(jì)上，應(yīng)取少量固體先溶解，然后再取少量配成的溶液并加入試劑，而不能將樣品全部溶解或在溶解后的全部溶液中加入試劑。
（2）安全性：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量避免使用有毒的藥品和進(jìn)行具有一定危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)操作。如果必須使用，應(yīng)在所設(shè)計(jì)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案中詳細(xì)寫(xiě)明注意事項(xiàng)，以防造成人身傷害和環(huán)境污染。
（3）可行性：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)切實(shí)可行，所選用的化學(xué)藥品、儀器、設(shè)備和方法等在現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)條件下能夠得到滿足。
（4）簡(jiǎn)約性：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能簡(jiǎn)單易行，應(yīng)采用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置、用較少的實(shí)驗(yàn)步驟和實(shí)驗(yàn)藥品，并能在較短的時(shí)間內(nèi)完成實(shí)驗(yàn)。
對(duì)同一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)方案，并對(duì)它們進(jìn)行選擇。采用的實(shí)驗(yàn)方案，應(yīng)具有效果明顯、操作安全、裝置簡(jiǎn)單、藥品用量少、步驟少、時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。
3.設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案時(shí)儀器選用及連接的順序
4.設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的注意事項(xiàng)
（1）藥品和儀器是部分或剛好給出還是有剩余。若藥品和儀器只部分給出，則應(yīng)作必要的補(bǔ)充；若有剩余，則應(yīng)進(jìn)行篩選和淘汰。
（2）題目條件有無(wú)特殊要求，如采用最簡(jiǎn)單或最合理的實(shí)驗(yàn)步驟，這些要求對(duì)我們考慮反應(yīng)原理，選擇藥品和裝置，確定操作步驟都作了限定，必須高度重視。
（3）實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的隱蔽性操作，如某些必要的干燥、除雜、冷凝等，這些都是實(shí)驗(yàn)中必不可少的，但容易被忽略。
關(guān)鍵詞：化學(xué)高考；實(shí)驗(yàn)方案；評(píng)價(jià)考查
在化學(xué)高考考綱中，關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)這部分內(nèi)容的要求是：掌握化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基本要求，并能設(shè)計(jì)一些基本實(shí)驗(yàn)；根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，觀察、記錄、分析或處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得出正確實(shí)驗(yàn)結(jié)論；根據(jù)實(shí)驗(yàn)試題要求，設(shè)計(jì)基本實(shí)驗(yàn)方案；能繪制和識(shí)別典型的實(shí)驗(yàn)儀器裝置圖。
經(jīng)過(guò)筆者長(zhǎng)期任教的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)了關(guān)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)包括基本要求和基本內(nèi)容兩部分，基本要求包括：科學(xué)性、安全性、可行性、簡(jiǎn)單性和經(jīng)濟(jì)性；基本內(nèi)容則包括：實(shí)驗(yàn)名稱、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)基本原理、實(shí)驗(yàn)常規(guī)儀器和藥品、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)基本裝置圖步驟及操作方法、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的記錄及結(jié)論的處理、實(shí)驗(yàn)反思等部分。對(duì)于化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)，筆者認(rèn)為，可以從科學(xué)性、可行性，是否造成污染及安全性等角度去分析和評(píng)價(jià)。
例如：食鹽中含有一定量的鎂、鐵等物質(zhì)，加碘鹽中碘的損失主要是由雜質(zhì)、水份、空氣中的氧氣以及光照，受熱而引起的，
1.KI作為加碘劑的食鹽在保存過(guò)程中，由于空氣中氧氣的作用，容易引起碘的損失。寫(xiě)出潮濕環(huán)境中KI與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式，將I2溶于KI溶液，在低溫條件下，可制得KI3?H2O。該物質(zhì)作為食鹽加碘劑是否合適？并說(shuō)明理由。
2.為了提高加碘鹽（添加KI）的穩(wěn)定性，可加穩(wěn)定劑減少碘的損失。下列物質(zhì)中有可能作為穩(wěn)定劑的是（ ）
A.Na2S2O2 B.AICI3
C.Na2CO3 D.NaNO2
3.對(duì)含F(xiàn)e2+較多的食鹽（假設(shè)不含F(xiàn)e3+），可選用KI作為加碘劑。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢驗(yàn)該加碘鹽中的Fe2+。
一、高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型試題考查內(nèi)容
高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)型題目所考查的內(nèi)容主要有下面所列的一個(gè)或幾個(gè)方面：
1.確定實(shí)驗(yàn)原理。要求學(xué)生在認(rèn)真審題、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(lèi)比、遷移、分析，從而確定（選擇或擬出）實(shí)驗(yàn)原理。
2.選擇實(shí)驗(yàn)用品。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚约胺磻?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。
3.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。
4.觀察現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理和過(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。
5.分析得出結(jié)論。根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察得到的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)，通過(guò)分析或計(jì)算、審讀圖表、推理論證等處理，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
6.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?，?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)價(jià)，并在評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上作出改進(jìn)等。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)試題的類(lèi)型
（一）物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
【例1】孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3，還含少量Fe、Si的化合物。實(shí)驗(yàn)室以孔雀石為原料制備CuSO4?5H2O及CaCO3。
步驟如下：
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
（1）溶液A中的金屬離子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。從下列所給試劑中選擇：實(shí)驗(yàn)步驟中試劑①為（填代號(hào)），檢驗(yàn)溶液A中Fe3+的最佳試劑為（填代號(hào)）。
a.KMnO4b.（NH4）2S
c.H2O2d.KSCN
（2）由溶液C獲得CuSO4?5H2O，需要經(jīng)過(guò)加熱蒸發(fā)、、過(guò)濾等操作。除燒杯、漏斗外，過(guò)濾操作還用到另一玻璃儀器，該儀器在此操作中的主要作用是。
（3）制備CaCO3時(shí)，應(yīng)向CaCl2溶液中先通入（或先加入）（填化學(xué)式）。若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有氨氣逸出，應(yīng)選用下列裝置回收（填代號(hào)）。
（4）欲測(cè)定溶液A中Fe2+的濃度，需要用容量瓶配制某標(biāo)準(zhǔn)溶液，定容時(shí)視線應(yīng)，直到。用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定時(shí)應(yīng)選用滴定管（填“酸式”或“堿式”）。
參考答案：（1）cd
（2）冷卻結(jié)晶引流
（3）NH3 （或NH3?H2O）b
（4）平視凹液面（或平視刻度線）凹液面的最低處與刻度線相切酸式
啟示：制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，對(duì)鞏固元素化合物知識(shí)和掌握各類(lèi)有機(jī)物之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，全面訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)技能，培養(yǎng)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力是非常有益的。
制備實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循以下原則：①條件合適，操作方便；②原理正確，步驟簡(jiǎn)單；③原料豐富，價(jià)格低廉；④產(chǎn)物純凈，污染物少。即從多種路線中選出一種最佳的制備途徑，合理地選擇化學(xué)儀器與藥品，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作步驟。
（二）物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
【例2】已知氨可以與灼熱的氧化銅反應(yīng)得到氮?dú)夂徒饘巽~，用下圖中的裝置可以實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)。
回答下列問(wèn)題：
（1）A中加入的物質(zhì)是，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。
（2）B中加入的物質(zhì)是，其作用是。
（3）實(shí)驗(yàn)時(shí)在C中觀察到的現(xiàn)象是，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是。
（4）實(shí)驗(yàn)時(shí)在D中觀察到的現(xiàn)象是，D中收集到的物質(zhì)是，檢驗(yàn)該物質(zhì)的方法和現(xiàn)象是。
參考答案：（1）固體NH4Cl和Ca（OH）2
2NH4Cl+Ca（OH）2 CaCl2+2NH3+2H2O
（2）堿石灰（或CaO）除去NH3氣流中的水汽（或干燥NH3）
（3）黑色粉末部分逐漸變?yōu)榧t色
2NH3+3CuO N2+3H2O+3Cu
（4）出現(xiàn)無(wú)色液體氨水用紅色石蕊試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán)；用無(wú)水CuSO4粉末檢驗(yàn)，無(wú)水CuSO4變藍(lán)
啟示：對(duì)于物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，主要是從物質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)或從物質(zhì)的屬類(lèi)去推測(cè)物質(zhì)可能具有的一系列性質(zhì)，而后據(jù)此設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)方案，去探索它可能具有的性質(zhì)。該類(lèi)試題的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)出簡(jiǎn)潔的實(shí)驗(yàn)方案，要求操作簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)便易行，現(xiàn)象明顯，且安全可行。
解答物質(zhì)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)題的基本流程為：研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)可能性質(zhì)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案（方法、步驟、儀器、藥品、操作要點(diǎn)、現(xiàn)象及分析、結(jié)論等）實(shí)施實(shí)驗(yàn)結(jié)論。其基本思路如下圖所示：
（三）物質(zhì)（離子）檢驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
【例3】三草酸合鐵酸鉀晶體K3［Fe（C2O4）3］?3H2O可用于攝影和藍(lán)色印刷。某小組將無(wú)水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解，對(duì)所得氣體產(chǎn)物和固體產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和探究。請(qǐng)利用實(shí)驗(yàn)室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗(yàn)證和探究過(guò)程。
限選試劑：濃硫酸、1.0 mol?L-1 HNO3、1.0 mol?L-1鹽酸、1.0 mol?L-1 NaOH、3% H2O2 、0.1 mol?L-1 KI、0.1 mol?L-1 CuSO4、20% KSCN、澄清石灰水、氧化銅、蒸餾水。
（1）將氣體產(chǎn)物依次通過(guò)澄清石灰水（A）、濃硫酸、灼熱氧化銅（B）、澄清石灰水（C），觀察到A、C中澄清石灰水都變渾濁，B中有紅色固體生成，則氣體產(chǎn)物是。
（2）該小組同學(xué)查閱資料后推知，固體產(chǎn)物中，鐵元素不可能以三價(jià)形式存在，而鹽只有K2CO3。驗(yàn)證固體產(chǎn)物中鉀元素存在的方法是，現(xiàn)象是。
（3）固體產(chǎn)物中鐵元素存在形式的探究。
①提出合理假設(shè)
假設(shè)1：；
假設(shè)2：；
假設(shè)3：。
②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案證明你的假設(shè)。
③實(shí)驗(yàn)過(guò)程根據(jù)②中方案進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。按下表的格式寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)步驟、預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論。
實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論步驟1：步驟2：步驟3：……參考答案： （1）CO2和CO
（2）焰色反應(yīng)透過(guò)藍(lán)色鈷玻璃，觀察到紫色火焰
（3）①假設(shè)1：鐵元素的存在形式為Fe單質(zhì)
假設(shè)2：鐵元素的存在形式為FeO
假設(shè)3：鐵元素的存在形式為Fe與FeO的混合
③
實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象與結(jié)論步驟 1：取適量固體產(chǎn)物于試管中，加入足量蒸餾水，充分振蕩使K2CO3完全溶解。分離不溶固體與溶液，用蒸餾水充分洗滌不溶固體固體產(chǎn)物部分溶解步驟2：向試管中加入適量CuSO4溶液，再加入少量上述不溶固體，充分振蕩（1）若藍(lán)色溶液顏色及加入的不溶固體無(wú)明顯變化，則假設(shè)2成立
（2）若藍(lán)色溶液顏色明顯改變，且有暗紅色固體物質(zhì)生成，則證明有Fe單質(zhì)存在步驟3：繼續(xù)步驟2中的（2），進(jìn)行固液分離，用蒸餾水洗滌固體至洗滌液無(wú)色。取少量固體于試管中，滴加過(guò)量HCl后，靜置，取上層清液，滴加適量H2O2，充分振蕩后滴加KSCN結(jié)合步驟2中的（2）：
（1）若溶液基本無(wú)色，則假設(shè)1成立
（2）若溶液呈血紅色，則假設(shè)3成立啟示：解物質(zhì)（離子）檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)試題的思維程序如下：（1）先對(duì)試樣進(jìn)行外觀觀察，確定其顏色、氣味、狀態(tài)等。（2）準(zhǔn)備試樣，并進(jìn)行檢驗(yàn)。當(dāng)試樣是固體時(shí)，應(yīng)先取少量配成溶液，同時(shí)觀察試樣是否溶解，在溶解時(shí)有無(wú)氣體產(chǎn)生等，以初步判斷試樣可能含有哪類(lèi)物質(zhì)。（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出結(jié)論。
（四）綜合探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
【例4】乙二酸（HOOCCOOH）俗稱草酸。某研究小組為探究乙二酸的部分化學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行了下述實(shí)驗(yàn)：
（1）向盛有少量乙二酸的飽和溶液的試管內(nèi)滴入用稀硫酸酸化的KMnO4溶液，振蕩，觀察到的現(xiàn)象為溶液紫紅色褪去，說(shuō)明乙二酸具有（填“氧化性”、“還原性”或“酸性”）。
（2）向圖甲的A試管中加入一定量的乙二醇、濃硫酸和乙二酸，用酒精燈小火均勻加熱該試管3~5 min，在B試管中有油狀液體產(chǎn)生，若反應(yīng)中生成了六元環(huán)狀化合物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為，其中B試管中的導(dǎo)管不伸入液面下的原因是，飽和碳酸鈉溶液的作用是。
（3）已知：草酸在約157℃時(shí)升華，在175℃時(shí)受熱分解可生成H2O、CO2和CO；草酸鈣是難溶于水的白色固體。該研究小組設(shè)計(jì)了一套驗(yàn)證草酸受熱分解并檢驗(yàn)產(chǎn)物中有CO2的實(shí)驗(yàn)裝置，如圖乙所示。請(qǐng)回答：
①?gòu)沫h(huán)境保護(hù)的角度看，應(yīng)增加尾氣處理裝置，你如何進(jìn)行尾氣處理。②依據(jù)題給數(shù)據(jù)，請(qǐng)分析根據(jù)D試管中澄清石灰水變渾濁的現(xiàn)象，能否確定草酸分解產(chǎn)物中有CO2（填“能確定”或“不能確定”），理由是。
參考答案：（1）還原性
（2）COOHCOOH+CH2HOCH2HO濃H2SO4COOCH2COOCH2+2H2O防止加熱不均勻而使碳酸鈉溶液倒吸入加熱的A試管中除去酯中混有的乙二酸和乙二醇，同時(shí)減小酯在水中的溶解度，便于酯分層析出
（3）①在裝置的尾端放一個(gè)點(diǎn)燃的酒精燈（其他合理答案均可）
②不能確定因草酸升華后可能有部分進(jìn)入D試管，與澄清石灰水反應(yīng)生成草酸鈣沉淀，從而對(duì)CO2的檢驗(yàn)造成干擾
啟示：對(duì)于綜合探究實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)類(lèi)試題，其解題思路一般為:
（1）巧審題，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮怼?shí)驗(yàn)原理是解答實(shí)驗(yàn)題的核心，是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的依據(jù)和起點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)原理可從題給的化學(xué)情境（或題首所給實(shí)驗(yàn)?zāi)康模┎⒔Y(jié)合元素化合物等有關(guān)知識(shí)獲取。在此基礎(chǔ)上，遵循可靠性、簡(jiǎn)潔性、安全性的原則，確定符合實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、要求的方案?/p>
（2）想過(guò)程，理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。根據(jù)由實(shí)驗(yàn)原理所確定的實(shí)驗(yàn)方案中的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，確定實(shí)驗(yàn)操作的方法步驟，把握各步實(shí)驗(yàn)操作的要點(diǎn)，理清實(shí)驗(yàn)操作的先后順序。
（3）看準(zhǔn)圖，分析各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)裝置的作用。有許多綜合探究實(shí)驗(yàn)題圖文結(jié)合，思考容量大。在分析解答過(guò)程中，要認(rèn)真細(xì)致地分析圖中所示的各項(xiàng)裝置，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，確定它們?cè)谠搶?shí)驗(yàn)中的作用。
（4）細(xì)分析，得出正確的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（或數(shù)據(jù)）是化學(xué)原理的外在表現(xiàn)。在分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象（或數(shù)據(jù)）的過(guò)程中，要善于找出影響實(shí)驗(yàn)成敗的關(guān)鍵以及產(chǎn)生誤差的原因，或從有關(guān)數(shù)據(jù)中歸納出定量公式，繪制一定的變化曲線等。
根據(jù)對(duì)以上試題的分析可知，解化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案類(lèi)試題時(shí)必須特別注意以下幾方面：（1）原理恰當(dāng)；（2）效果明顯；（3）裝置簡(jiǎn)單；（4）操作安全；（5）節(jié)約藥品；（6）實(shí)驗(yàn)步驟簡(jiǎn)單；（7）誤差較小等。換句話說(shuō)，就是要符合“綠色化學(xué)”的要求（注：“綠色化學(xué)”研究的中心問(wèn)題是使化學(xué)反應(yīng)以及其產(chǎn)物具有以下特點(diǎn)――采用無(wú)毒、無(wú)害的原料；在無(wú)毒、無(wú)害的反應(yīng)條件下進(jìn)行；減量、循環(huán)、重復(fù)使用；具有“原子經(jīng)濟(jì)性”，即反應(yīng)具有高選擇性、極少副產(chǎn)物、甚至實(shí)現(xiàn)零排放；產(chǎn)品應(yīng)是對(duì)環(huán)境友好的；滿足價(jià)廉物美的傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)）。以上幾個(gè)方面不僅在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須充分注意，同時(shí)這些標(biāo)準(zhǔn)也是對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)的相關(guān)要素。
三、常用解題策略及思想
（一）類(lèi)比思想
不同物質(zhì)的屬類(lèi)、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、制備等諸方面可能有某些相似甚至相同之處。類(lèi)比是學(xué)習(xí)中常用的一種科學(xué)思維方式，可將不同物質(zhì)進(jìn)行由此及彼的聯(lián)系，可以簡(jiǎn)化思維過(guò)程，提高思維效率。
【例5】某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組的同學(xué)在學(xué)習(xí)了金屬的知識(shí)后，為了解Cu的常見(jiàn)化合物性質(zhì)，運(yùn)用類(lèi)比學(xué)習(xí)的思想提出如下問(wèn)題，進(jìn)行探究。請(qǐng)你協(xié)助該小組的同學(xué)完成下列研究。
【提出問(wèn)題】
①Cu的金屬活潑性小于Al，Al（OH）3具有兩性，Cu（OH）2也具有兩性嗎？
②通常情況下，+2價(jià)Fe的穩(wěn)定性小于+3價(jià)Fe，+1價(jià)Cu的穩(wěn)定性也小于+2價(jià)Cu嗎？
③CuO能被H2、CO等還原，也能被NH3還原嗎？
【實(shí)驗(yàn)方案】
（1）解決問(wèn)題①需用到的藥品有CuSO4溶液、（填試劑），同時(shí)進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)。
（2）解決問(wèn)題②的實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象如下：取98 g Cu（OH）2固體，加熱至80~100℃時(shí)，得到黑色固體粉末，繼續(xù)加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末A。冷卻后稱量，A的質(zhì)量為72 g。向A中加入適量的稀硫酸，得到藍(lán)色溶液，同時(shí)觀察到容器中還有紅色固體存在。據(jù)此可推得，A的化學(xué)式為 。
（3）為解決問(wèn)題③，設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置為（夾持及尾氣處理裝置未畫(huà)出）：
實(shí)驗(yàn)中觀察到CuO變?yōu)榧t色物質(zhì)，無(wú)水CuSO4變藍(lán)色。同時(shí)生成一種無(wú)污染的氣體。
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】
（1）Cu（OH）2具有兩性。證明Cu（OH）2具有兩性的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是。
（2）根據(jù)“實(shí)驗(yàn)方案（2）”，得出的+1價(jià)Cu和+2價(jià)Cu穩(wěn)定性大小的結(jié)論是；。
（3）CuO能被NH3還原。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。
【問(wèn)題討論】
有同學(xué)認(rèn)為NH3與CuO反應(yīng)中生成的紅色物質(zhì)是Cu，也有同學(xué)認(rèn)為NH3與CuO反應(yīng)中生成的紅色物質(zhì)是Cu和A的混合物。請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)NH3與CuO反應(yīng)中生成的紅色物質(zhì)中是否含有A：。
解析：（1）類(lèi)比Al（OH）3的實(shí)驗(yàn)室制法和兩性的檢驗(yàn)方法，可以利用CuSO4溶液和適量的NaOH溶液制得Cu（OH）2，把制得的Cu（OH）2分成兩份，一份加鹽酸，另一份加NaOH溶液，觀察藍(lán)色沉淀是否溶解。
（2）98 g Cu（OH）2固體受熱分解可以得到80 g CuO，CuO在高溫條件下繼續(xù)受熱分解如果全部生成Cu，應(yīng)得到64 g Cu，但實(shí)驗(yàn)中A的質(zhì)量為72 g，且加入硫酸溶液變藍(lán)，說(shuō)明有Cu2O的存在，Cu2O在酸性條件下發(fā)生反應(yīng)生成Cu2+和Cu，由此證明A應(yīng)為Cu2O，質(zhì)量恰好為72 g。該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明在高于1000℃時(shí)，+1價(jià)Cu比+2價(jià)Cu穩(wěn)定；在溶液中+2價(jià)Cu比+1價(jià)Cu穩(wěn)定。
（3）NH3通過(guò)加熱的CuO應(yīng)生成無(wú)污染的氮?dú)夂退魵?；CuO被還原，還原產(chǎn)物可以根據(jù)（2）的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行驗(yàn)證。
參考答案：
【實(shí)驗(yàn)方案】（1）鹽酸、NaOH溶液
（2）Cu2O
【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】（1）Cu（OH）2既能溶于鹽酸，又能溶于NaOH溶液
（2）在高于1000℃時(shí)，+1價(jià)Cu比+2價(jià)Cu穩(wěn)定；在溶液中+2價(jià)Cu比+1價(jià)Cu穩(wěn)定
（3）3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O
【問(wèn)題討論】取NH3與CuO反應(yīng)中生成的紅色物質(zhì)少許，加入稀硫酸，若溶液出現(xiàn)藍(lán)色，說(shuō)明紅色物質(zhì)中含有A，反之則無(wú)
（二）控制變量思想
控制變量法是化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類(lèi)試題中的一種常用思想方法。當(dāng)影響實(shí)驗(yàn)?zāi)稠?xiàng)內(nèi)容的變量有多方面（個(gè)）時(shí)，往往先控制某些變量不變化，而只改變某個(gè)變量，弄清在其他幾個(gè)量不變的情況下，這個(gè)變量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，進(jìn)而總結(jié)出相關(guān)規(guī)律，然后再確定另一個(gè)變量，重新進(jìn)行相關(guān)分析。
【例6】 某研究性學(xué)習(xí)小組在網(wǎng)上收集到如下信息：Fe（NO3）3溶液可以蝕刻銀，制作美麗的銀飾。他們對(duì)蝕刻銀的原理進(jìn)行了如下探究：
【實(shí)驗(yàn)】制備銀鏡，并與Fe（NO3）3溶液反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)銀鏡溶解。
（1）下列有關(guān)制備銀鏡過(guò)程的說(shuō)法正確的是（填序號(hào)）。
a．邊振蕩盛有2%的AgNO3溶液的試管，邊滴入2%的氨水，至最初的沉淀恰好溶解為止
b．將幾滴銀氨溶液滴入2 mL乙醛中
c．制備銀鏡時(shí)，用酒精燈的燈焰給試管底部加熱
d．銀氨溶液具有較弱的氧化性
e．在銀氨溶液配制過(guò)程中，溶液的pH增大
【提出假設(shè)】
假設(shè)1：Fe3+具有氧化性，能氧化Ag。
假設(shè)2：Fe（NO3）3溶液顯酸性，在此酸性條件下NO-3能氧化Ag。
【設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證假設(shè)】
（2）甲同學(xué)從上述實(shí)驗(yàn)的生成物中檢驗(yàn)出了Fe2+，驗(yàn)證了假設(shè)1成立。請(qǐng)寫(xiě)出Fe3+氧化Ag的離子方程式：。
（3）乙同學(xué)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證假設(shè)2，請(qǐng)幫他完成下表中內(nèi)容（提示：NO-3在不同條件下的還原產(chǎn)物較復(fù)雜，有時(shí)難以觀察到氣體產(chǎn)生）。
實(shí)驗(yàn)步驟（不要求寫(xiě)具體操作過(guò)程）預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論①
②
……若銀鏡消失，假設(shè)2成立；若銀鏡不消失，假設(shè)2不成立【思考與交流】
（4）甲同學(xué)驗(yàn)證了假設(shè)1成立，若乙同學(xué)驗(yàn)證了假設(shè)2也成立，則丙同學(xué)由此得出結(jié)論：Fe（NO3）3溶液中的Fe3+和NO-3都氧化了Ag。
你是否同意丙同學(xué)的結(jié)論，并簡(jiǎn)述理由：。
解析：本題是一道探究類(lèi)試題，以日常生活中的蝕刻銀制作美麗的銀飾為情境，以探究Fe（NO3）3溶液中何種因素蝕刻銀為研究課題，考查學(xué)生運(yùn)用相關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理、元素化合物知識(shí)及化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)，并運(yùn)用控制變量思想進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的能力，同時(shí)也考查了對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)果進(jìn)行分析、解釋和科學(xué)舉證的能力，以及用正確的化學(xué)術(shù)語(yǔ)及文字進(jìn)行表述的能力。
第（3）問(wèn)，考查學(xué)生運(yùn)用控制變量的科學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，是該題的核心。本題中有兩個(gè)變量，如下表所示：
實(shí)驗(yàn)變量Fe3+的氧化性NO-3的氧化性能否蝕刻銀能不確定現(xiàn)象或結(jié)論銀溶解無(wú)法測(cè)定還原產(chǎn)物由于NO-3的氧化能力隨著溶液pH的變化而變化，那么在驗(yàn)證假設(shè)2即Fe（NO3）3溶液中的NO-3能氧化Ag時(shí)，就要求學(xué)生必須嚴(yán)格控制溶液的pH進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這是考查單一變量控制法。解決本題的關(guān)鍵就是需測(cè)定上述實(shí)驗(yàn)用的Fe（NO3）3溶液的pH，然后配制相同pH的稀硝酸溶液，再將此溶液加入有銀鏡的試管內(nèi)。顯然，這是該實(shí)驗(yàn)的最佳設(shè)計(jì)方案。
參考答案：（1）ade
（2）Ag+Fe3+Ag++Fe2+
（3）
實(shí)驗(yàn)步驟預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論①測(cè)定上述實(shí)驗(yàn)用的Fe（NO3）3溶液的pH；
②配制相同pH的稀硝酸溶液，將此溶液加入有銀鏡的試管內(nèi)（4）不同意。甲同學(xué)檢驗(yàn)出了Fe2+，可確定Fe3+一定氧化了Ag；乙同學(xué)雖然驗(yàn)證了此條件下NO-3能氧化Ag，但在硝酸鐵溶液氧化Ag時(shí)，由于沒(méi)有檢驗(yàn)NO-3的還原產(chǎn)物，因此不能確定NO-3是否氧化了Ag
變量探究實(shí)驗(yàn)因?yàn)槟軌蚩疾閷W(xué)生對(duì)于圖表的觀察、分析以及處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納得出合理結(jié)論的能力，因而在高考試題中屢屢出現(xiàn)。解答此類(lèi)題時(shí)，要認(rèn)真審題，弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康模逡骄康耐饨鐥l件有哪些。然后分析題給圖表，確定一個(gè)變化的量，弄清在其他幾個(gè)量不變的情況下，這個(gè)變化量對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，進(jìn)而總結(jié)出規(guī)律。然后再確定另一個(gè)變量，重新進(jìn)行相關(guān)分析。但在分析相關(guān)數(shù)據(jù)時(shí)，要注意題給數(shù)據(jù)的有效性。
（三）分析、推理思想
當(dāng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)類(lèi)試題涉及結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，特別是利用有關(guān)化學(xué)反應(yīng)原理（如氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、酸堿反應(yīng)、水解等反應(yīng)原理）來(lái)解釋有關(guān)過(guò)程或現(xiàn)象時(shí)，我們可利用相關(guān)原理進(jìn)行分析、推理得出相關(guān)結(jié)論。
【例7】食鹽中含有一定量的鎂、鐵等雜質(zhì)，加碘鹽中碘的損失主要是由于雜質(zhì)、水分、空氣中的氧氣以及光照、受熱而引起的。已知：
氧化性：IO-3＞Fe3+＞I2；還原性：S2O2-3＞I-
3I2+6OH-IO-3+5I-+3H2O
KI+I2KI3
（1）某學(xué)習(xí)小組對(duì)加碘鹽進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：取一定量某加碘鹽（可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe3+），用適量蒸餾水溶解，并加稀鹽酸酸化，將所得試液分為3份。第一份試液中滴加KSCN溶液后顯紅色；第二份試液中加足量KI固體，溶液顯淡黃色，用CCl4萃取，下層溶液顯紫紅色；第三份試液中加入適量KIO3固體后，滴加淀粉試劑，溶液不變色。
①加KSCN溶液顯紅色，該紅色物質(zhì)是（用化學(xué)式表示）；CCl4中顯紫紅色的物質(zhì)是（用電子式表示）。
②第二份試液中加入足量KI固體后，反應(yīng)的離子方程式為、。
（2）KI作為加碘劑的食鹽在保存過(guò)程中，由于空氣中氧氣的作用，容易引起碘的損失。寫(xiě)出潮濕環(huán)境中KI與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：。
將I2溶于KI溶液，在低溫條件下，可制得KI3?H2O。該物質(zhì)作為食鹽加碘劑是否合適？（填“是”或“否”），并說(shuō)明理由。
（3）為了提高加碘鹽（添加KI）的穩(wěn)定性，可加穩(wěn)定劑減少碘的損失。下列物質(zhì)中有可能作為穩(wěn)定劑的是。
A．Na2S2O3B．AlCl3
C．Na2CO3D．NaNO2
（4）對(duì)含F(xiàn)e2+較多的食鹽（假設(shè)不含F(xiàn)e3+），可選用KI作為加碘劑。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，檢驗(yàn)該加碘鹽中的Fe2+：。
解析：（1）①加KSCN溶液后顯紅色的是Fe3+，它與SCN-的配合物有多種，中學(xué)階段一般寫(xiě)Fe（SCN）3；I2的CCl4溶液顯紫紅色。
②應(yīng)用信息“氧化性：IO-3＞Fe3+＞I2”，說(shuō)明IO-3和Fe3+均能氧化I-生成I2，由題意，加碘鹽中可能含有KIO3、KI、Mg2+、Fe3+雜質(zhì)，故此處反應(yīng)有兩個(gè)。
（2）據(jù)題意“由于空氣中氧氣的作用，容易引起碘的損失”則可推斷KI被潮濕空氣氧化，但反應(yīng)不能寫(xiě)成“I-+O2+H+…”形式（因此處沒(méi)有酸性環(huán)境）。若聯(lián)系金屬吸氧腐蝕的電極反應(yīng)，則能順利寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)。
KI3?H2O作加碘劑問(wèn)題，可由題中“加碘鹽中碘的損失主要是由于雜質(zhì)、水分、空氣中的氧氣以及光照、受熱而引起的”進(jìn)行分析推理。因?yàn)榧拥恹}受熱時(shí)，KI3?H2O不穩(wěn)定生成KI和 I2（這一性質(zhì)可從題中“將I2溶于KI溶液，在低溫條件下，可制得KI3?H2O”分析推得），KI被氧氣氧化，I2受熱易升華。
（3）根據(jù)信息“還原性：S2O2-3＞I-”，可判斷Na2S2O3能作穩(wěn)定劑； C中 Na2CO3水解呈堿性，能實(shí)現(xiàn)“I2+OH-I-”的變化，故也可作穩(wěn)定劑。B中AlCl3水解呈酸性，使I-易被氧氣氧化，D中NaNO2能氧化I-。
（4）實(shí)驗(yàn)方案簡(jiǎn)答要注意規(guī)范性。
本實(shí)驗(yàn)中I-對(duì)Fe2+的檢驗(yàn)有干擾（因還原性：I-＞Fe2+，加氧化劑時(shí)應(yīng)先氧化I-，所以應(yīng)加入適量氧化劑），因過(guò)量氧化劑可能氧化SCN-，所以后加的檢驗(yàn)試劑KSCN溶液應(yīng)加至過(guò)量。
參考答案：（1）①Fe（SCN）3∶I????∶I????∶
②IO-3+5I-+6H+3I2+3H2O 2Fe3++2I-2Fe2++I2
（2）4KI+O2+2H2O2I2+4KOH否KI3在受熱（或潮濕）條件下產(chǎn)生KI和I2，KI易被O2氧化，I2易升華
（3）AC
（4）取足量該加碘鹽溶于蒸餾水中，用鹽酸酸化，滴加適量氯水（或H2O2），再滴加KSCN溶液，若顯血紅色則該加碘鹽中存在Fe2+
綜上所述，化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般方法或思路為：
（1）明確目的原理
首先必須認(rèn)真審題（如要求采用最簡(jiǎn)單或最佳的方案，制取純凈的某物質(zhì)等），明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?。弄清題目有哪些新的信息，綜合已學(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)、能否腐蝕儀器或橡皮，反應(yīng)是否加熱及溫度是否控制在一定范圍，給出的藥品、儀器或裝置是否足夠，需要補(bǔ)充還是篩選，儀器藥品的規(guī)格等。從而選擇合理的化學(xué)儀器和藥品。
（3）設(shè)計(jì)裝置步驟
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮?，以及所選用的實(shí)驗(yàn)儀器和藥品，設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)操作步驟、實(shí)驗(yàn)裝置。學(xué)生應(yīng)具備識(shí)別和繪制簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置圖的能力，實(shí)驗(yàn)步驟應(yīng)完整而又簡(jiǎn)明。
（4）記錄現(xiàn)象和數(shù)據(jù)
根據(jù)觀察，全面準(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
一、結(jié)合課本實(shí)驗(yàn)，理解實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)，形成實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的思維導(dǎo)向
化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，不可能一蹴而就，所謂“冰凍三尺，非一日之寒”，必須潛移默化，由量變促成質(zhì)變，應(yīng)根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，由淺入深，由簡(jiǎn)到繁，循序漸進(jìn)。在教學(xué)實(shí)踐中，筆者結(jié)合教材中的典型實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理，掌握?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本原則和方法，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思維的培養(yǎng)。
【案例1】離子檢驗(yàn)或物質(zhì)檢驗(yàn)型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
《化學(xué)必修1》第21頁(yè)“活動(dòng)與探究”欄目：氯化銨、硫酸銨、氯化鉀、硫酸鉀均可用作化肥，它們都是白色可溶于水的固體，探究這幾種鹽中所含離子的檢驗(yàn)方法。
教學(xué)過(guò)程：
問(wèn)題1：這些物質(zhì)中有哪幾種離子？
問(wèn)題2：■、Cl- 、■選用什么試劑檢驗(yàn)？有什么現(xiàn)象？如何把實(shí)驗(yàn)過(guò)程用文字描述出來(lái)？
問(wèn)題3：K+用什么方法檢驗(yàn)？具體操作如何？
問(wèn)題4：檢驗(yàn)離子應(yīng)從哪幾個(gè)方面分析？
拓展：四種鹽如何區(qū)分？請(qǐng)畫(huà)出流程圖。
[方案]
延伸：如何驗(yàn)證白色固體是NH4Cl？請(qǐng)寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)方案。
離子檢驗(yàn)或物質(zhì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，要根據(jù)各種離子或物質(zhì)的某些特性對(duì)離子或物質(zhì)進(jìn)行檢驗(yàn)，熟練把握各種離子或物質(zhì)的性質(zhì)，并把握實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的技巧，進(jìn)而設(shè)計(jì)合理的方案。
【案例2】物質(zhì)制備型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
《化學(xué)選修6：實(shí)驗(yàn)化學(xué)》硫酸亞鐵銨的制備
實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)流程如下：鐵屑的凈化制取硫酸亞鐵溶液制備硫酸亞鐵銨晶體計(jì)算產(chǎn)率。
設(shè)計(jì)這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的整體思路：從原料出發(fā)，通過(guò)控制反應(yīng)條件，如對(duì)溫度的控制，先得到目標(biāo)產(chǎn)物，即粗產(chǎn)品，接著對(duì)粗產(chǎn)品進(jìn)行分離提純，是這類(lèi)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)所在。尋找分離提純的最佳方案，使所得產(chǎn)品純度高，產(chǎn)率大。
【案例3】原理驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
《化學(xué)選修6：實(shí)驗(yàn)化學(xué)》硫代硫酸鈉與酸反應(yīng)速率的影響因素
設(shè)計(jì)方案見(jiàn)表1。
這類(lèi)原理驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，是在明確反應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制一定的實(shí)驗(yàn)條件，控制單因子變量，最終設(shè)計(jì)可行的實(shí)驗(yàn)方案。
從以上這些典例中，我們不難發(fā)現(xiàn)，化學(xué)教材中蘊(yùn)含著豐富的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想方面的素材，教師應(yīng)深入挖掘，在日常教學(xué)中不斷滲透實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)思想。每一個(gè)成功的實(shí)驗(yàn)其設(shè)計(jì)思想總是包含著對(duì)已有知識(shí)的靈活應(yīng)用與創(chuàng)造性的科學(xué)構(gòu)想。
二、結(jié)合課本實(shí)驗(yàn)，了解化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的一般流程和基本原則
化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的流程包括：知識(shí)鋪墊提出問(wèn)題小組討論形成方案方案優(yōu)化規(guī)范表達(dá)?！耙凿X為原料制備氫氧化鋁實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)”，通過(guò)小組討論，各小組形成的方案大致可以分為以下兩種類(lèi)型。
第一類(lèi)制備方法：酸堿法
第二類(lèi)制備方案：電化學(xué)法
方案8：電解法――Al為陽(yáng)極，Cu為陰極，電解氯化鈉溶液。
方案9：原電池法――Al、Cu為電極，浸沒(méi)在通入空氣的NaCl溶液中。
各小組在個(gè)人意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)各自的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)比方案1～7，從制備1mol氫氧化鋁消耗酸堿量來(lái)看，方案7消耗酸堿量最少，從實(shí)驗(yàn)室操作的便利性看，通入氣體的操作較為煩瑣。對(duì)比方案8、方案9，從反應(yīng)速率來(lái)看：方案8>方案9，從能源消耗來(lái)看，方案8>方案9。綜合以上這些因素，方案7為最佳方案。
由此看出實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循以下基本原則：
三、充分挖掘課本中的實(shí)驗(yàn)素材，加以適當(dāng)?shù)闹笇?dǎo)和訓(xùn)練，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力
1.變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力
驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)是用以驗(yàn)證已學(xué)過(guò)知識(shí)的正確性，學(xué)生處于被動(dòng)接受知識(shí)的狀態(tài)，而探究性實(shí)驗(yàn)是指在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)科學(xué)的分析、綜合等思維來(lái)獲取知識(shí)，學(xué)生處于一種主動(dòng)探索知識(shí)的狀態(tài)，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力十分有利。因此，教師應(yīng)精心安排，積極鉆研，變驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)為探究性實(shí)驗(yàn)，通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)來(lái)獲取新知識(shí)。
在一次優(yōu)質(zhì)課評(píng)比中，有位教師很巧妙地將課本中的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)變?yōu)樘骄啃詫?shí)驗(yàn)，收到了很好的課堂效果。當(dāng)時(shí)的課題是“影響鹽類(lèi)水解的因素”，給我印象深刻的是這位教師在處理書(shū)本中“活動(dòng)與探究”這個(gè)欄目時(shí)設(shè)計(jì)了這樣一張實(shí)驗(yàn)報(bào)告單：
實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄坑绊扄}類(lèi)水解的因素
實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)
這位教師充分利用課本資源，很巧妙地處理了“活動(dòng)與探究”這個(gè)欄目的教學(xué)。既可以有效地改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，又能起到提高學(xué)生科學(xué)素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力的作用，對(duì)學(xué)生適應(yīng)新課程教學(xué)活動(dòng)起到很好的引領(lǐng)作用，達(dá)到最佳的教學(xué)效果。
2.將課本中相關(guān)結(jié)論轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力
實(shí)驗(yàn)是人們認(rèn)識(shí)和研究物質(zhì)變化規(guī)律或驗(yàn)證某一結(jié)論的常用科學(xué)方法。書(shū)本上的知識(shí)凡是能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證或探究的，都應(yīng)啟發(fā)學(xué)生思維，認(rèn)真引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，甚至還可嘗試讓學(xué)生親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，從而提高學(xué)生的探究和設(shè)計(jì)能力。
【案例】第三周期元素性質(zhì)變化規(guī)律
【實(shí)驗(yàn)一】Na、Mg、Al和水的反應(yīng)：分別取一小段鈉、鎂、鋁，用砂紙磨掉表面的氧化膜，放入三支小試管中，加入2～3 mL水，并滴入兩滴酚酞溶液。觀察現(xiàn)象。
過(guò)一會(huì)兒，分別用酒精燈給三支試管加熱至沸騰，并移開(kāi)酒精燈，再觀察現(xiàn)象。
【實(shí)驗(yàn)二】 Mg、Al與稀鹽酸反應(yīng)比較
總結(jié)：Na、Mg、Al與水反應(yīng)越來(lái)越 ，對(duì)應(yīng)氧化物水化物的堿性越來(lái)越 ，金屬性逐漸 。
1基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能是化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求
1.1在化學(xué)教學(xué)中要讓學(xué)生深刻理解化學(xué)基本理論是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。任何理論（或假設(shè)）的提出、發(fā)展和完善，都有一定的實(shí)驗(yàn)事實(shí)作根據(jù)，如原電池原理的實(shí)驗(yàn)根據(jù)是銅—鋅原電池實(shí)驗(yàn)；某些有機(jī)物之間反應(yīng)機(jī)理的確定是在實(shí)驗(yàn)中利用了示蹤原子等。類(lèi)似的實(shí)例道出了以下規(guī)律：實(shí)驗(yàn)事實(shí)理論的建立（或假設(shè)的提出）再實(shí)驗(yàn)理論的發(fā)展和完善。
1.2要讓學(xué)生熟練掌握常見(jiàn)元素及其化合物的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)以及中學(xué)階段典型單質(zhì)、化合物的制備原理和方法?；瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)是證實(shí)某物質(zhì)是否具有某種性質(zhì)的唯一手段。中學(xué)階段的大部分化學(xué)實(shí)驗(yàn)都是定性實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)雖然簡(jiǎn)單，但確實(shí)可以培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象看清反應(yīng)實(shí)質(zhì)，進(jìn)而推斷物質(zhì)的微觀組成、結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相互關(guān)系。物質(zhì)的制備原理是以物質(zhì)的性質(zhì)為基礎(chǔ)的，某一物質(zhì)的制備方法不止一種，但教材上采用的方法則是實(shí)驗(yàn)室中最常見(jiàn)的最好方法，熟悉了這些實(shí)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)就能夠靈活選擇實(shí)驗(yàn)原理。
1.3要讓學(xué)生掌握中學(xué)化學(xué)常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段，熟悉常見(jiàn)儀器的規(guī)格、用途及使用注意事項(xiàng)。常規(guī)實(shí)驗(yàn)手段是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)，綜合實(shí)驗(yàn)是常規(guī)實(shí)驗(yàn)的綜合運(yùn)用，即使那些高、精、尖的實(shí)驗(yàn)也離不開(kāi)常規(guī)實(shí)驗(yàn)，因而教材中所有實(shí)驗(yàn)都要盡可能地讓學(xué)生在課內(nèi)或課外一絲不茍地完成。通過(guò)動(dòng)手，一方面達(dá)到對(duì)常規(guī)實(shí)驗(yàn)操作的熟練掌握，同時(shí)熟悉常見(jiàn)儀器的應(yīng)用范圍和使用注意事項(xiàng)。
2設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)必須有化學(xué)實(shí)驗(yàn)總體觀
任何一個(gè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)都包含以下內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)藥品、儀器、裝置、實(shí)驗(yàn)操作及操作規(guī)程和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理。這就是化學(xué)實(shí)驗(yàn)的六要素。中學(xué)階段一般一個(gè)實(shí)驗(yàn)的整套裝置應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：發(fā)生裝置，根據(jù)物質(zhì)本身的性質(zhì)來(lái)決定；凈化裝置，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中可能出現(xiàn)的雜質(zhì)進(jìn)行分析，選擇合適的除雜試劑；干燥裝置，根據(jù)制備氣體本身的性質(zhì)選擇合適的干燥劑；收集裝置，根據(jù)氣體的密度和溶解性來(lái)判斷采用什么收集方法；尾氣處理裝置，
如果制備氣體是有毒氣體，必須進(jìn)行尾氣處理，一般采取洗氣法或者點(diǎn)燃的方法。實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖呛诵?，?shí)驗(yàn)原理是達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡睦碚摳鶕?jù)。實(shí)驗(yàn)程序是能否完成實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵，它的設(shè)計(jì)以實(shí)驗(yàn)原理為基礎(chǔ)。藥品、儀器、裝置是物質(zhì)保證，這些物質(zhì)條件的選擇是由實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)程序決定的，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)程序也起著制約作用。實(shí)驗(yàn)操作及注意事項(xiàng)是實(shí)驗(yàn)得以順利、安全進(jìn)行的保證，它的制定要由實(shí)驗(yàn)程序和實(shí)驗(yàn)用品來(lái)決定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果的處理是對(duì)實(shí)驗(yàn)是否達(dá)到預(yù)期目的所進(jìn)行的檢驗(yàn)，在解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、處理所測(cè)得的數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)誤差等項(xiàng)工作中必須對(duì)各要素進(jìn)行綜合分析。
3創(chuàng)造性是實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的靈魂
學(xué)生在設(shè)計(jì)時(shí)，首先要學(xué)會(huì)通過(guò)模仿、移植現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方案，然后通過(guò)獨(dú)立思考、探索逐漸在設(shè)計(jì)中體現(xiàn)自己的個(gè)性，具有一定的創(chuàng)造性。教師在組織學(xué)生開(kāi)展課外活動(dòng)時(shí)，可引導(dǎo)學(xué)生閱讀、查找一些實(shí)驗(yàn)小竅門(mén)、實(shí)驗(yàn)藥品及儀器的代用品、實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)等有關(guān)資料，以開(kāi)闊學(xué)生的視野，啟迪學(xué)生進(jìn)行創(chuàng)造性思維。同時(shí)也應(yīng)經(jīng)常提出一些能激發(fā)學(xué)生創(chuàng)造欲望和創(chuàng)造興趣的問(wèn)題，盡量給學(xué)生一些動(dòng)手的機(jī)會(huì)，讓學(xué)生在手腦并用的活動(dòng)中迸發(fā)出創(chuàng)造的火花。
4培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰處熎鹬鲗?dǎo)作用
化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)練習(xí)更加突出學(xué)生的主體地位，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的積極參與，但如果缺乏教師的主導(dǎo)作用，仍不會(huì)有好的教學(xué)效果。在以“教師主導(dǎo)，學(xué)生主體”的教學(xué)思想指導(dǎo)下，要充分發(fā)揮
教師的能動(dòng)性和創(chuàng)造性。具體來(lái)說(shuō)，教師的主導(dǎo)作用主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
4.1精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃
要使實(shí)驗(yàn)教學(xué)中獲得較好的效果就必須在事前進(jìn)行精心計(jì)劃。教師應(yīng)制定明確的探究目標(biāo)，使學(xué)生既能掌握教學(xué)大綱所規(guī)定的教學(xué)內(nèi)容，又能發(fā)展各種探究能力，形成探究精神和態(tài)度。教師要選擇或補(bǔ)充恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)內(nèi)容，使它們適應(yīng)學(xué)生的興趣、知識(shí)水平、理解力等。對(duì)于哪些內(nèi)容讓學(xué)生探究，開(kāi)展哪些探究活動(dòng)，教師要心中有數(shù)，而不能盲目或隨意而為。
4.2做好教學(xué)組織安排
教學(xué)組織的成功與否決定著教學(xué)所取得效果的好壞。教師必須學(xué)會(huì)確定在什么時(shí)候進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，什么時(shí)候進(jìn)行學(xué)生實(shí)驗(yàn)，什么時(shí)候進(jìn)行討論，什么時(shí)候讓學(xué)生個(gè)人發(fā)表意見(jiàn)，什么時(shí)候進(jìn)行結(jié)論總結(jié)等等。并且教師要根據(jù)教學(xué)進(jìn)程及時(shí)調(diào)整教學(xué)組織形式。
4.3指導(dǎo)教學(xué)過(guò)程
