化學實驗方案設計
在化學實驗教學中，指導學生學會化學實驗方案的設計與評價，是培養學生綜合能力的重要的教學方法。以下是小編為大家整理的化學實驗方案設計譜，歡迎有興趣的朋友前來查閱。
化學實驗方案設計1
一、《考試說明》
⑴瞭解化學實驗是科學探究過程中的一種重要方法；
⑵瞭解化學實驗常用儀器的主要用途和使用方法；
⑶掌握化學實驗的基本操作。能識別化學品安全使用標識，瞭解實驗室一般事故的預防和處理方法；
⑷掌握常見氣體的實驗室製法（包括所用試劑、儀器、反應原理和收集方法）；
⑸瞭解常見離子的檢驗方法，能對常見的物質進行檢驗、分離和提純；
⑹能根據要求配製一定溶質質量分數、物質的量濃度的溶液。瞭解測定溶液 pH的方法。
⑺能根據實驗試題要求，做到：
①設計、評價或改進實驗方案；
②瞭解控制實驗條件的方法；
③分析或處理實驗資料，得出合理結論；
④識別典型的實驗儀器裝置圖
⑻以上各部分知識與技能的綜合運用。
二、知識點選
㈠、化學實驗設計的基本要求
⑴科學性：所謂科學性是指實驗原理、實驗操作程式和方法必須正確。例如，在操作程式的設計上，應取少量固體先溶解，然後再取少量配成的溶液並再加入試劑，而不能將樣品全部溶解或在溶解後的全部溶液中加入試劑。
⑵安全性：實驗設計時應儘量避免使用有毒藥品和進行具有一定危險性的實驗操作。
⑶可行性：實驗設計應切實可行，所選用的化學藥品、儀器、裝置和方法等在中學現有的實驗條件下能夠得到滿足。
⑷簡約性：實驗設計應儘可能簡單易行，應採用簡單的實驗裝置，用較少的實驗步驟和實驗藥品，並能在較短的時間內完成實驗。
⑸經濟性：在能達到實驗目的的前提下儘量選用常見、容易得到的、低價格的儀器和藥品。
㈡、化學實驗方案設計的基本思路
⑴明確目的原理：首先必須認真審題，明確實驗的目的要求，弄清題目有哪些新的資訊，綜合已學過的知識，透過類比、遷移、分析，從而明確實驗原理。
⑵選擇儀器藥品：根據實驗的目的和原理以及反應物和生成物的性質、反應條件，如反應物和生成物的狀態、能否腐蝕儀器和橡皮、反應是否加熱及溫度是否控制在一定範圍等，從而選擇合理的化學儀器和藥品。
⑶設計裝置步驟：根據上述實驗目的和原理，以及所選用的實驗儀器和藥品，設計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟，學生應具備識別和繪製典型的實驗儀器裝置圖的能力，實驗步驟應完整而又簡明。
⑷記錄現象資料：認真觀察實驗現象，全面準確地記錄實驗過程中的現象和資料。
⑸分析得出結論：根據實驗中觀察到的現象和記錄的資料，透過分析、計算、圖表、推理，得出正確的結論。
化學實驗方案設計試題主要的型別有：實驗設計（包括實驗操作程式的設計、物質製備實驗的設計、物質性質實驗的設計、驗證某一化學原理的設計、確定某混合物組分的設計、測定物質純度的設計等），實驗方案的優劣評價，儀器和試劑的選擇及儀器的組裝，物質的製備及性質驗證，實驗現象描述與資料結果處理等，綜合性強、立意高、隱蔽性強。
㈢、實驗方案設計的解題方法
1、中學化學常用見氣體制備的三種基本裝置：
⑴固一固加熱制氣裝置：制O2、NH3等。
⑵固一液常溫制氣裝置：制H2、CO2、H2S等。
⑶固一液加熱制氣裝置：制Cl2、SO2等。
根據反應物的狀態以及反應條件是否需要加熱來選擇制氣裝置，把氣體制備的化學反應與氣體制備的裝置相聯絡，有利於提高實驗設計能力。
2、藥品選擇的知識
⑴檢驗水蒸氣的有無用無水硫酸銅粉末，除去氣體中的水蒸氣常用濃硫酸，有時也用鹼石灰或氯化鈣。
⑵檢驗二氧化碳氣體用澄清的石灰水，除去二氧化碳氣體常用氫氧化鈉溶液，除去二氧化碳中的氯化氫常用飽和碳酸氫鈉溶液。
⑶檢驗氯化氫氣體用硝酸銀溶液，除氯化氫氣體可用硝酸銀溶液，也可用鹼溶液或水。
⑷檢驗氫氣和一氧化碳的混合物，因為它們的性質非常相似，需要灼熱的氧化銅把它們轉化為水和二氧化碳，透過生成物加以驗證。
3、思考問題的順序
⑴圍繞主要問題思考。例如：選擇適當的實驗路線、方法；所用藥品、儀器簡單易得；實驗過程快速、安全；實驗現象明顯。
⑵思考有關物質的'製備、淨化、吸收和存放等有關問題。例如：製取在空氣中易水解的物質（如Al2S3等）及易受潮的物質時，往往在裝置末端再接一個乾燥裝置，以防止空氣中的水蒸氣進入。
⑶思考實驗的種類及如何合理地組裝儀器，並將實驗與課本實驗比較、聯想。例如涉及氣體的製取和處理，對這類實驗的操作程式及裝置的連線順序大體可概括為：發生→除雜質→乾燥→主體實驗→尾氣處理。
4、儀器連線的順序
⑴所用儀器是否恰當，所給儀器是全用還是選用。
⑵儀器是否齊全。例如，制有毒氣體及涉及有毒氣體的實驗是否有尾氣吸收裝置。
⑶安裝順序是否合理。例如：是否遵循“自下而上，從左到右”；氣體淨化裝置中應先經過水溶液洗氣，後乾燥。
⑷儀器連線順序是否正確。例如：洗氣時“進氣管長，出氣管短”；乾燥管除雜質時“大進小出”等。
5、實驗操作的順序
⑴連線儀器。按“氣體發生→除雜質→乾燥→主體實驗→尾氣處理”順序連線好實驗儀器。
⑵檢查氣密性。在整套儀器連線完畢後，應先檢查裝置的氣密性，然後裝入藥品。檢查氣密性的方法要依裝置而定。
⑶裝藥品進行實驗操作。
⑷在透過水溶液之前，需先檢驗有無水蒸氣，因為氣體透過水溶液時必然帶出水蒸氣，此時已經無法判斷水蒸氣的準確來源。
⑸驗證氣體時，應先排除相應雜質的干擾，當水蒸氣和其他氣體雜質都需要除掉時，應先除其他雜質後乾燥。
設計實驗方案一般包括以下內容：
⑴提出假設，求證假設。
①假設：對觀察到的現象提出的一種可檢測的解釋。
提出假設——尋找證據 符合事實——假設成立； 不符合事實——假設不成立。
②預期：即在檢測一個假設之前，先提出實驗的預期結果。如果預期沒有實現，則說明假設不成立；如果預期得到實驗，則假設成立。
③實驗：根據提出的假設確定實驗的目的，具體設計和實施實驗的方法步驟。
⑵觀察記錄和收集資料：在設計一個實驗時一定要事先考慮好如何觀察和記錄實驗現象、如何收集資料。如：採用多長的時間間隔觀察或記錄一次，採用哪些指標作為變化的標誌等。
⑶設立對照：
空白對照：對照組不作任何處理。
條件對照：給對照組所作的處理與實驗組相同，但不是所要研究的處理。
相互對照：不單設對照組，而是幾個實驗組相互對照。
前後對照：觀察記錄實驗材料在實驗前後的變化情況。
⑷考慮實驗的可操作性、經濟成本、危害等。
⑸分析、推論。對實驗觀察記錄下來的現象、資料進行整理、分析，就可以得到實驗結果。根據實驗事實進行推理，得出結論。
㈣、化學實驗方案設計
注意事項：
1、藥品和裝置是部分給出或剛好還是有多餘。若藥品和裝置只部分給出，則應需要作必要的補充，若有多餘，則應進行篩選和淘汰。
2、題設條件有無特殊要求。如採用最簡單或最合理的實驗步驟，這些要求對我們考慮反應原理、選擇藥品和裝置及確定操作步驟都做了限定，必須高度重視。
3、實驗過程中的隱蔽性操作。如某些必要的乾燥除雜、冷凝等，這些都是實驗中必不可少的，但容易被忽略。
4、藥品的規格。有些題目要求指出藥品的名稱，這類問題最難答準確，如一些藥品的準確描述為：硫酸銅粉末、澄清石灰水、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸等。
5、設計實驗時還要考慮因素：
⑴淨化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防液體倒吸；
⑵進行某些易燃易爆實驗時要防爆炸（如H2還原CuO應先通H2，氣體點燃先驗純等）；
⑶防氧化（如H2還原CuO後要“先滅燈後斷氫”，白磷切割宜在水中進行等）；
⑷防吸水（如實驗、取用、製取易吸水、潮解的物質，須採取必要措施，以保證達到實驗目的）。
㈤、化學實驗方案設計常見題型分析
化學實驗方案設計題型主要分為兩大型別：
1、識別與分析評價實驗方案。即對實驗法加以評價，或解釋某步操作的目的，或推測實驗現象等。解這類題目的思路是：緊扣題意，明確試題考查的意圖，要對題目所給的資訊認真進行分析、理解，並將其與已有的知識相結合，形成相應的新知識網路，然後用於對實驗方案的分析、驗證。
2、設計化學實驗方案。所謂設計實驗，是用多種裝置和儀器按某種目的進行串聯組合完成某項實驗，其型別較多，考查形式多樣。解答這類題目，要求學生對所學過的物質的性質、製備和淨化，常用儀器和裝置的作用及使用時應注意的問題等知識融會貫通，要善於吸收新資訊並且能加以靈活運用，故這類題目難度較大，是高考的重點題型。解這類題的思路是：抓住實驗目的，明確實驗原理，理解各儀器與裝置的作用，聯想化學原理與物質的有關性質。
㈥、中學化學實驗設計常用典例
1、氣體物質的實驗室製備
根據中學化學和高考要求，應掌握常見氣體的實驗室製法：
⑴原料的選擇：以實驗室常用藥品為原料，方便、經濟、安全，儘量做到有適宜的反應速率（不可過快，也不可過慢），且所得氣體惟一。
⑵裝置的選擇：由反應物的狀態、反應條件和所製備氣體的性質、量的多少決定。裝置從左到右組裝順序為：發生裝置→淨化裝置→乾燥裝置→收集裝置→尾氣吸收裝置。
⑶儀器的裝配：在裝配儀器時，應從下而上，從左到右，先塞好後固定；加入試劑時，先固後液；實驗開始時，先檢驗儀器的氣密性，後點燃酒精燈；在連線導管後，應長進短出；量氣裝置的異管應短進長出；乾燥管應大口進，小口出。
⑷氣體的除雜：先除雜，後除水，加熱除氧放末尾。常用的除雜試劑（括號內為雜質氣體）有：硫酸銅溶液（H2S）、碳酸氫鈉溶液（SO2或HCl）、加熱氧化銅粉末（CO或H2）、濃NaOH溶液（CO2）、加熱銅網（O2）、濃H2SO4或無水氯化鈣（H2O）。
⑸尾氣的處理：燃燒法（如CH4、C2H4、C2H2、H2、CO等）；鹼液吸收法（如Cl2、H2S、CO2、SO2、NO2等）；水溶解法（如HCl、NH3等）。
化學實驗方案設計2
一：【學習指導】
1、製備實驗方案設計的基本步驟
（1）實驗方案的選擇 首先根據原料和產品之間的轉化關係，設計各種不同的實驗方案，然後根據原料的用量、原料的價格、反應的條件、裝置的要求、操作的可行性、對環境的汙染等因素進行多方面、多角度的綜合分析，選擇較為合理的實驗方案。
（2）實驗方案的設計 根據選定的實驗方案，確定實驗名稱、目的、原理、用品、步驟，必要的實驗現象的記錄或對實驗結果的處理等，來完成製備實驗的設計。
2、某些有機物製備實驗方案設計的注意事項
由於大多數有機反應，副反應較多，且為可逆反應，因此設計有機物製備實驗方案時，儘可能選擇步驟少、副產物少的反應的有機反應。若兩種有機物參加的可逆反應，應考慮多加一些價廉的有機物，以提高另一種有機物的轉化率和產率，另外有機物的製備實驗，控制反應條件尤為重要。
如實驗室欲製備苯甲酸甲酯，在設計實驗方案時，可這樣考慮：用甲醇與苯甲酸進行酯化反應，以濃H2SO4作催化劑。因為酯化反應是可逆的。根據化學平衡移動原理，增大反應物如甲醇的濃度，可以使平衡向有利苯甲酸甲酯生成的方向移動。
二、性質實驗方案的設計
在設計性質實驗方案時，要充分了解物質的結構、性質、用途與製法之間的相互關係，要根據物質的結構特點來設計實驗方案，探究或驗證物質所具有的一些性質。推測物質的性質基本思路是：根據物質的結構，推出該物質所屬類別，推測其基本的化學性質（共性）；然後進一步分析該物質的特殊性，推測其獨有的化學性質（個性）。
【典型例題分析】
例1、實驗室現有：（1）未知濃度的燒鹼溶液100mL；（2）能隨時提供CO2的發生裝置；（3）50mL量筒；（4）200mL燒杯。請僅利用上述藥品和儀器製備純鹼溶液。
解析：CO2氣體和NaOH溶液反應可生成Na2CO3或NaHCO3要製備純鹼溶液。CO2的量不易控制。可根據NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O的反應原理，將100mLNaOH溶液分成兩等份，一份中通入過量的CO2後再和另一份混合即可。
答：（1）用500mL量筒50mL的NaOH溶液；（2）將量筒裡的NaOH溶液倒入200mL燒杯中，通入過量CO2；（3）將剩餘的NaOH溶液倒入燒杯中混合。
例2、苯酚具有弱酸性，但苯酚卻不能使石蕊試液變紅、Fe3+易與C6H5OH反應生成穩定的離子，反應的化學方程式為：Fe3++6C6H5OH [Fe(C6H5O)6]3-+6H+
1、試預測在苯酚鈉溶液中逐滴加入FeCl3溶液，可依次出現哪些現象：
（1）現象：紅褐色沉澱，離子方程式為 ；
（2）現象： ；
（3）現象： 。
2、若在FeCl3與C6H5OH的混合溶液中分別加入
（1）過量Fe粉，其現象是 ，
（2）足量NaOH溶液，現象是 。
解析：解答此題須掌握以下知識點：（1）離子的水解反應（2）Fe3+的性質（3）苯酚的性質（4）化學平衡移動原理。回答1中有關問題，可根據題意所給資訊知道，苯酚鈉是強鹼弱酸鹽，而FeCl3溶液是強酸弱鹼鹽。兩者混合時， -O- 和Fe3+都發生水解且相互促進，從而生成Fe(OH)3和 ，接著和FeCl3溶液生成紫色溶液，但隨著反應的不斷進行，混合液中酸性增強，使Fe(OH)3沉澱逐漸溶解。對於2中有關問題根據平衡移動原理來解答。
答：1、（1）Fe3++3 -O-+3H2O→Fe(OH)3↓+3
（2）溶液變成紫色
（3）紅褐色沉澱逐漸溶解
2、（1）溶液由紫色變成淺綠色
（2）有紅褐色沉澱產生，紫色褪去。
【同步練習】
一、選擇題：
1、對所需氯化鈉無需嚴格控制其重金屬離子含量和細菌存在的是（ ）
A、用焰色反應檢驗Na+ B、靜脈注射用鹽
C、用電解法制Cl2 D、熔鹽用於金屬零件熱處理
2、利用啟普發生器製備CO2時，所選用的試劑比較合理的是（ ）
A、CaCO3粉末和稀鹽酸 B、石灰石與稀硝酸
C、石灰漿與稀鹽酸 D、純鹼與鹽酸
3、製備1，2-二溴乙烷的合理反應是（ ）
A、乙烷光照下與Br2反應 B、乙烯加成HBr
C、乙炔與過量Br2反應 D、乙烯加成Br2
4、下列事實中，能證明氯化氫是共價化合物的是（ ）
A、氯化氫易溶於水 B、氯化氫的水溶液能導電
C、液態氯化氫不導電 D、氯化氫不易分解
5、在實驗中手不慎被玻璃劃破，可用FeCl3溶液緊急止血，其主要原因是（ ）
A、FeCl3溶液能使血凝聚 B、FeCl3溶液具有殺菌消毒作用
C、FeCl3溶液能產生Fe(OH)3沉澱堵住傷口 D、FeCl3溶液能使血液發生化學變化
6、人們在日常生活中，為了使苯變得味香可口，炒菜時加酒又加醋，使菜變得香味可口的原因是（ ）
A、有酯類物質生成 B、有鹽類物質生成
C、有酸類物質生成 D、有醇類物質生成
7、下列實驗中，能驗證乙二酸比乙酸酸性強的是（ ）
A、分別將未知濃度的兩種酸滴在Na2CO3粉末上
B、同溫時取等物質的量的濃度的兩種酸分別滴定0.1mol·L-1的NaOH溶液
C、相同溫度時取等物質的量的濃度的兩種酸分別滴在pH試紙上
D、分別將乙二酸晶體和冰醋酸置於pH試紙上
8、向盛有Na2CO3粉末的試管裡滴加乙二酸溶液立即產生了能使澄清石灰水變渾濁的氣體。這一現象說明了乙二酸的下列何種性質（ ）
A、使Na2CO3發生複分解反應 B、比H2CO3酸性強
C、比H2CO3酸性弱 D、使Na2CO3分解
9、驗證乙酸乙酯密度，溶解性和水解三項性質的合理實驗是（ ）
A、將其滴入水中，隨即滴加鹼液並迅速加熱至沸騰
B、將其滴入沸騰的鹼液中觀察
C、將其滴入水中觀察片刻，再滴加含有酚酞的鹼液並緩緩加熱
D、將其滴入沸騰的水中觀察
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，在適當條件下都能被羥基（-OH）取代（均可稱為水解反應），所得產物能跟NaHCO3溶液反應的是（ ）
A、 -C-Br B、 -CH2Br C、 -Br D、 -Br
11、將(NH4)2SO4溶於水得到無色溶液，為使溶液中NH4+和SO42-的物質的量的濃度之比為2，採取的下列措施正確的是（ ）
A、加入適量稀H2SO4，抑制NH4+水解 B、加入適量的氨水，使溶液的pH等於7
C、加入適量的NaOH，使溶液的pH等於7 D、加入適量的NH4Cl
12、一定質量的銅與足量的濃硝酸或稍硝酸完全反應，在相同條件下用排水法收集反應產生的氣體。下列敘述正確的是（ ）
A、硝酸濃度越大，消耗的硝酸越少
B、硝酸濃度不同，生成Cu(NO3)2的物質的量相同
C、硝酸濃度越大，產生的氣體體積越少
D、兩者用排水法收集到的氣體體積相等
13、已知金屬鈉能溶解在無水液氨中形成藍色的液氨溶液。若小心地蒸去氨，可得到白色固體NaNH2，反應是：2Na+2NH3=2NaNH2+H2↑。據此判斷下列敘述中不正確的是（ ）
A、鈉的液氨溶液有強還原性 B、液氨不能電離
C、液氨能發生電離，可表示為：2NH3 NH4++NH2-
D、蒸發鈉的液氨溶液時，藍色會逐漸褪去
二、填空題：
14、（1）實驗室製備乙烯時，加熱乙醇和濃硫酸的混合物應先放一些 以防暴沸；且溫度應 到 ℃。若加熱溫度偏低會產生 ；溫度過高會產生 和 （化學式）等酸性氣體，且混合液中會有 色難溶的 生成。這一事實說明實驗中控制 的重要性。
（2）在用廢鐵釘製備FeSO4溶液時，可向溶液中加入少許 以防止Fe2+的氧化，滴加幾滴 溶液以達到 的目的。
15、亞磷酸（H3PO3）是一種無色晶體，有大蒜氣味的強吸溼性。
（1）在亞磷酸溶液中加入過量的NaOH溶液，生成的主要產物是Na2HPO3，這一實驗事實說明亞磷酸是 元酸，它的電離方程式為 ，亞磷酸結構式為 。
（2）亞磷酸具有強還原性，當它與碘水混合後，可以看到碘水褪去，並有H3PO4生成，其化學方程式為 。
（3）在亞磷酸溶液中加入AgNO3溶液後，有黑色沉澱生成並且生成無色氣體，試管口有紅棕色氣體產生，則反應的化學化程式為： 。
16、在帶鐵鏽的燃燒中盛裝少許硫磺粉，用酒精燈加熱引燃後迅速插入空集氣瓶中，並用玻片蓋住。
（1）可觀察到集氣瓶中的現象是 ；
（2）在上述小實驗後的集氣瓶中加入少許Ba(OH)2溶液，蓋上玻片，振盪後可觀察到的現象是 。
（3）在實驗（2）後的集氣瓶中加入少許稀鹽酸，振盪後可觀察到的現象是 。
17、在右圖的裝置中，當容器A中的反應開始後，再分別進行下列操作：
（1）若彈簧夾C開啟，B容器中有何現象？
（2）若彈簧夾C關閉一會兒，容器A中的反應還在進行時，B容器中有何現象？
其反應的化學方程式為
（3）若先開啟彈簧夾C一段時間，容器A中的反應還在進行時，再關閉彈簧C一會兒，B容器中有何現象？
18、某試劑廠用銀（含雜銅）和硝酸（含雜質Fe3+）反應制取硝酸銀。步驟如下：
根據上述步驟，完全下列填空：
（1）溶解銀的硝酸應該用 硝酸（填濃或稀），原因是 。
a、減少過程中產生NOx的量
b、減少原料銀的消耗量
c、節省硝酸物質的量
（2）步驟B加熱保溫的作用是 。
a、有利於加快反應速率
b、有利於未反應的硝酸揮發
c、有利硝酸充分反應，降低溶液中的C(H+)
（3）步驟C是為了除去Fe3+、Cu2+等雜質，衝稀靜置時發生的化學反應是 。
a、置換反應 b、水解反應 c、氧化還原反應
產生沉澱的化學式是 、 。
【練習答案】
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 溫度
(2)鐵粉 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）先有淡藍色火焰，後來滅焰熄滅產生白霧
（2）有大量白色沉澱產生
（3）白色沉澱部分溶解
17、（1）容器B中的導管口有氣泡冒出
（2）A容器的溶液流入B容器中，開始生成白色沉澱迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色
FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
（3）開啟彈簧夾C，容器B中的導管口有氣泡冒出，彈簧夾C關閉容器A中溶液進入B容器中，有白色沉澱生成。
18、（1）稀 a、c (2) a、c （3）b Fe(OH)3 Cu(OH)2
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