時間：2023-03-08 15:34:26
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關鍵詞:分析化學;化學;實驗
1分析化學實驗在應用化學專業中的現狀分析
作為應用化學專業學生必要的實踐鍛煉環節———分析化學實驗的開設非常有助于促進學生去掌握分析化學相關的基礎理論知識，同時相關的基本操作實操訓練能有效的提高學生的操作技能，讓學生建立起定性和定量的概念。整個過程的訓練對于學生嚴謹、認真、實事求是的科學態度的培養起著非常關鍵的作用。此外，解決問題、分析問題的能力通過分析化學實驗的學習也可以大大的提高，在培養創新型、應用型人才的道路上至關重要。因此，對分析化學實驗的發展和探索實際意義重大，尤其是在把握分析化學實驗質量和發展方向方面［1］。作為重要的實踐環節分析化學實驗致力于培養學生具有定量分析的能力，因此分析化學實驗的實踐環節在內容的安排上顯得尤為重要［2］。現有分析化學實驗內容上的安排仍然是驗證性實驗為主，主要是關于滴定分析的一些基本操作練習、驗證滴定知識點以及相關的綜合性實驗。從整體內容上來看實驗內容和分析方法上相對單一，每個實驗的相關性較少，且相對孤立。綜合性實驗仍然存在“照方抓藥”的操作程序，缺乏對學生科學性思考的有效訓練、獨立思考能力的培養以及創造性思維的激發。此外，學生對“量”的概念認識不清、把握不準，尤其在滴定終點對終點判斷不準確，常常出現滴定終點滴過的情況。針對上述存在的問題，我們對分析化學實驗在內容上進行了深化改革，對在實驗中出現的問題進行了深刻的分析和思考，提出了分析化學實驗應該從實踐的內容安排上、方法多樣性上、難度維度方面進行調整，其目的就是提高學生對分析化學實驗的認知從而提高應用化學專業學生的實操能力，為應用化學專業的學生在未來從事煤化工、醫藥、新能源領域的工作提供良好的平臺［3］。
2分析化學實驗方案探索
2．1實驗內容環節
我校應用化學專業主要是為內蒙古煤化工、新能源行業培養分析測試方面的人才，為了符合應用化學專業人才培養方案，在分析化學實驗實踐內容上緊密聯系行業的實際需求，更加注重傳統實踐內容和行業發展現狀相結合，加強了交叉學科間知識的相互結合與滲透［4］。實驗內容主要是由簡到難層層遞進的方式進行展開，設置了分析化學實驗的基本操作、驗證型實驗以及提高創新型設計實驗，具體實驗安排見表1。2．1．1基本操作實驗部分在基本操作實驗部分首先開設了天平的使用，了解了天平的結構原理，練習了三種稱量方法以及天平使用的規則。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備，標準溶液裝入滴定管操作步驟以及如何正確的讀數。此外，為了進一步加強基本操作能力增加了容量瓶、移液管、吸量管的使用，通過上述練習的設置更加注重實驗操作規范化的訓練。2．1．2驗證型實驗部分驗證型實驗開設了5個實驗主要涉及到四大滴定方法，在實驗的設置上由簡單的酸堿滴定有機酸摩爾質量的測定逐漸增加難度，有機酸摩爾質量的測定主要考察的是學生對酸堿滴定相關知識的掌握，在學生實際做實驗的過程中往往會出現在滴定操作不規范，在滴定終點“一滴”和“半滴”操作掌握不好，從而造成終點滴定過量最終誤差增大。針對在實驗過程出現的上述的情況，在新的內容中進行了優化和改進，首先是設置了有機酸摩爾質量的測定實驗，讓學生對滴定規范操作進行基本訓練，讓學生對終點判斷有所初步認知。其次，為了提高操作技能安排了雙指示劑法測定混合堿的實驗，第一步用酚酞作為指示劑，在滴定終點溶液顏色由紫紅色變為微紅色作為第一個等當點，整個滴定過程中要求學生按操作規范進行滴定，滴定終點的判斷要準確無誤，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，由于第一個等當點的顏色為微紅色，再加入甲基橙后溶液顏色的疊加會使溶液顏色呈現不完全是甲基橙的顏色，要求學生注意觀察此時溶液顏色并做好記錄，雙指示劑實驗的開設非常有助于學生對滴定終點的判斷，而且加強了滴定操作規范化。在上述酸堿滴定實驗中，學生的操作技能可以得到充分鍛煉的基礎上，通過自來水水硬度檢測的實驗讓學生掌握鈣指示劑的應用條件同時進一步練習容量瓶、移液管的使用。水硬度的測定其本質是Ca2+、Mg2+離子與EDTA發生了一個絡合反應。通過這個實驗加強認知分析化學理論知識，深化分析化學理論知識的掌握，學生學習掌握知識的能力可以得到充分培養［5］。在間接碘量法測定硫酸銅溶液中銅含量的實驗中，由于體系發生一系列的氧化還原反應存在多種顏色物質的混合，造成溶液顏色疊加致使學生在觀察溶液顏色變化存在很大的偏差，基于這一實際情況在實驗過程中要提前做實驗演示，讓學生對顏色疊加產生的變化可以直觀的觀察到，以標準樣品顏色作為基準可以大大提高學生的實驗成功率。2．1．3設計型實驗部分團隊合作設計型實驗主要是讓學生以小組的形式通過已經學習到的分析化學理論知識，并結合文獻資料進行歸納總結，最后通過對所學到的理論知識的綜合運用以及查閱相關資料來解決實際中遇到的問題［6－7］。在完成上述基本實驗操作試驗的訓練后，以HCl－NH4Cl混合液中各組分濃度的測定實驗作為設計型實驗，設計這個實驗的方案首先需要了解HCl和NH4Cl的性質，鹽酸是一個一元強酸而NH4Cl是一元弱酸，基于上述的性質當它們作為混合物時可以進行分步驟滴定。在了解上述的內容后還要通過查閱相關資料確定NH4Cl能不能直接用氫氧化鈉直接滴定，針對這一問題需要學生具體確定一元弱酸的滴定方法。通過整個設計實驗學生的研究探索精神的激發，知識的連貫性和相關性也得以加強，有益于獨立思考的能力的培養以及創新性的思維模式和團隊合作精神的培養。
2．2改進實驗實施方法，提高實驗操作質量
傳統分析化學實驗實施方法主要以板書講授的形式，學生根據老師講授的內容進行實際操作和演練，在整個過程中學生對實驗過程“量”的概念不夠直觀，對反應終點的判斷不夠準確，同時機械性的操作、單調的流程也不能激發學生的探索興趣和創新意識，在一定程度上不能提高學生想象力，從而使學生始終處于被動接受學習的狀態［8－9］。分析化學實驗實踐環節的核心是把握量的概念，減少人為誤差，提高測定結果的準確度，為了做到上述這點需要改進傳統的實驗模式，譬如:在實驗的預習階段引入虛擬仿真環節，學生預習實驗階段可采用可視化的計算機模擬技術———用各種分析實驗的滴定儀器模擬實際操作中的實驗儀器設備，再按照實驗步驟在虛擬實驗平臺上組裝成一套完整的與實操實驗相符的虛擬實驗裝置，并在此虛擬平臺上按照步驟完成具體的實驗操作［10］。學生在此虛擬的分析化學實驗環境中體會到真實做實驗的感覺，并操作虛擬的分析儀器設備來完成整個分析實驗，可以非常直觀的感受實驗過程、觀察實驗發生的現象，對滴定終點的顏色判斷更加直觀從而建立學生定量的概念。
2．3制定科學的考核評價體系
科學的考核評價體系非常有利于了解學生學習的真實情況，真實反映出的情況有助于分析化學實驗實施環節的進步并不斷提高實驗的成功率。在傳統環節中分析化學實驗更加注重實驗操作的環節，實驗預習和實驗結束對實驗反思的環節有時候會忽略。因此，常常會出現實驗課程結束后學生對所做實驗印象不深，甚至對實驗現象記錯的情況。針對這一問題在實驗考核部分在重視實驗操作的前提下也應該加強實驗預習和實驗報告的部分。每個實驗開課前學生都要按照要求書寫實驗預習報告，實驗預習報告中要寫明反應原理，實驗步驟部分要做流程圖，分步驟的流程圖(框架圖)可以幫助學生對機理的理解。在實驗操作環節要細化打分細則，對于關鍵操作步驟要設置打分點，譬如:指示劑滴加的量，滴定速度，滴定手法，讀數是否正確，終點“半滴”操作是否正確等方面，目的在于提高學生對滴定關鍵操作步驟的重視度。此外，對每一組學生數據記錄要進行規范要求，養成良好科學的記錄實驗數據的習慣。實驗結束后要求學生撰寫實驗報告，對實驗的數據要進行處理，還要對實驗進行總結，并讓學生對實驗失敗進行反思找出導致實驗出現差錯的原因，并進行分析如何可以規避。通過上述科學的考核評價體系可以提高學生的實驗熱情、督促學生對分析化學實驗的熱愛，同時也可以能及時了解到學生學習情況的反饋。
2．4實施效果分析
分析化學實驗探索與研究方案對實驗內容，實驗預習用虛擬仿真平臺和預習報告相結合方式，實驗考核，實驗報告加強反思和數據處理等幾個方面對學生做了調研統計，對學生知識度掌握的情況以及滿意度都做了回訪(表2)，同時調研了此次研究方案對學生參與到科研工作、大學生創新創業工作的幫助。從表2中可以看出，分析化學實驗新方案實施后，學生在知識點構建滿意度、實驗動手能力，參與科研工作以及參與創新項目較之前都明顯提高。
3結語
通過分析化學實驗方案在實驗內容、方法上的探索與研究，對學生的獨立思考能力可以得到很好的鍛煉，同時有助于學生對分析化學實驗理論知識的理解與掌握，對分析化學中量的概念的建立很有幫助。通過分析化學實驗方案實施更是鍛煉了學生解決問題、分析問題的能力，特別易于學生觀察實驗現象敏銳力的提高、突發事件的處理能力以及科技的創新意識的建立，從而進一步提高應用化學專業在煤化工行業中的競爭力。
參考文獻
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綠色化實驗的設計
高中化學實驗大部分是常量反應，所以要減少反應物的用量，同時要循環利用反應物。選擇合適的實驗條件，減少副產品的產生。制成的產品最好是對環境友好的無污染的。1.實驗裝置綠色化的改進教師在教學的過程中，除了向學生傳授必需的知識和一定的操作技能外，還應該引導學生對污染環境的實驗或存在問題的實驗進行裝置的改造，使其成為綠色化的實驗，同時也培養了學生綠色化學的意識和能力。像高中課本中蔗糖和濃硫酸的反應，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。然后加入質量分數為98%的濃硫酸，用玻璃棒迅速攪拌，發生反應，觀察實驗現象。在反應的過程中，會有大量具有刺激性氣味的氣體———二氧化硫產生，除了污染空氣外，由于該氣體的刺激性，使人咳嗽不止，有時候會使授課無法進行下去。如何改進實驗裝置才不會污染空氣，同時還能有明顯的實驗現象，具有說服力。教師可以把這個問題留給學生，讓學生做探索性的實驗，不僅可以培養學生的創新思維和綠色化的理念，還可以改進實驗裝置?？梢宰寣W生在開放實驗中進行實驗探究，對學生提出的改進方案進行實驗驗證，通過分析得出最可行的方案。最后改進的實驗方案是：在一個大水槽中放入一塊大理石，水面要稍低于大理石，然后將反應裝置置于大理石上，在反應裝置上罩一個大燒杯，罩住反應裝置和大理石。由于有刺激性氣味的二氧化硫氣體溶于水，采用這樣的改進裝置，實驗產生的氣體會全部罩在大燒杯中，會全部被水吸收，不會排到空氣中，不會污染環境。根據綠色化學理念，我們對化學實驗進行改進，使其在封閉的裝置中反應。用密封的裝置進行反應，這樣就避免了有害氣體的排放。而且還可以循環利用密封體系中產生的一切物質。2.實驗內容綠色化的改進在高中化學教學中滲透綠色化的思想也是我國可持續發展戰略的重要體現。實驗部分除了是高中化學教學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，高中化學實驗中有不少實驗已經滲透了綠色化的思想，做出了一定的改進方案，但還有一些有待于學生和教師努力。作為高中的教師，除了向學生傳授知識之外，還應該做一些學術研究，比如改進實驗裝置等。其實防止污染最有效最方便的方法是不產生污染物。既然高中化學中大部分的實驗是驗證性的實驗，那么可以在不影響實驗現象的前提下，采用一些不產生污染的反應物。像在驗證電解質導電能力的實驗中，往往會使用一些酸和堿，比如氯化鈉的電解反應中，會產生有害氣體氯氣，可以用硫酸鈉代替氯化鈉，可以有效地避免污染的產生。3.妥善處理化學實驗的廢棄物保護環境應該從教室和實驗室做起，從學生自身做起。在演示實驗和學生實驗中，都存在廢氣和廢物等問題。對這些問題的處理都滲透綠色化學的理念。固體廢棄物的處理中學化學實驗中固體廢棄物的處理一般都比較簡單，可以回收的大部分都直接回收，不能回收的進行填埋。對于已經損壞的儀器，應盡可能地修復，繼續使用，不能修復時要集中填埋。廢液、廢棄物的處理廢液的處理比較麻煩，中學試驗中會造成環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。
綠色化學實驗方案
加強排污設備的建設，規范有害物質處理。綠色化學不是一門獨立的學科，它是在傳統化學的基礎上發展起來的一門更高層次的學科。綠色化學的提出，是響應了我國保護環境的政策。所以，作為高中化學教師，應該在授課的過程中滲透綠色化學的理念，作為中學化學一線教師，應在中學化學實驗教學中滲透綠色化學理念，將綠色化學的知識、思想和原則滲透到化學試驗中。讓學生樹立綠色化學和保護環境的意識，關注綠色化學，推動綠色化事業的發展。
作者：殷玲玲 單位：江蘇省連云港市贛榆縣贛馬高級中學
一、基礎知識大掃描
1.化學實驗方案設計的思路
2.化學實驗方案的設計應遵循的原則
（1）科學性：實驗原理、實驗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氧化性的酸；在操作程序的設計上，應取少量固體先溶解，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：設計實驗時應盡量避免使用有毒的藥品和進行具有一定危險性的實驗操作。如果必須使用，應在所設計的化學實驗方案中詳細寫明注意事項，以防造成人身傷害和環境污染。
（3）可行性：實驗設計應切實可行，所選用的化學藥品、儀器、設備和方法等在現有的實驗條件下能夠得到滿足。
（4）簡約性：實驗設計應盡可能簡單易行，應采用簡單的實驗裝置、用較少的實驗步驟和實驗藥品，并能在較短的時間內完成實驗。
對同一個化學實驗，可以設計出多種實驗方案，并對它們進行選擇。采用的實驗方案，應具有效果明顯、操作安全、裝置簡單、藥品用量少、步驟少、時間短等優點。
3.設計化學實驗方案時儀器選用及連接的順序
4.設計化學實驗方案的注意事項
（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，則應作必要的補充；若有剩余，則應進行篩選和淘汰。
（2）題目條件有無特殊要求，如采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，確定操作步驟都作了限定，必須高度重視。
（3）實驗過程中的隱蔽性操作，如某些必要的干燥、除雜、冷凝等，這些都是實驗中必不可少的，但容易被忽略。
關鍵詞：化學高考；實驗方案；評價考查
在化學高考考綱中，關于化學實驗方案的設計與評價這部分內容的要求是：掌握化學實驗的基本要求，并能設計一些基本實驗；根據實驗現象，觀察、記錄、分析或處理實驗數據，得出正確實驗結論；根據實驗試題要求，設計基本實驗方案；能繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖。
經過筆者長期任教的總結，發現了關于化學實驗方案的設計包括基本要求和基本內容兩部分，基本要求包括：科學性、安全性、可行性、簡單性和經濟性；基本內容則包括：實驗名稱、實驗目的、實驗基本原理、實驗常規儀器和藥品、設計實驗基本裝置圖步驟及操作方法、實驗注意事項、實驗現象的記錄及結論的處理、實驗反思等部分。對于化學實驗方案的評價，筆者認為，可以從科學性、可行性，是否造成污染及安全性等角度去分析和評價。
例如：食鹽中含有一定量的鎂、鐵等物質，加碘鹽中碘的損失主要是由雜質、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程中，由于空氣中氧氣的作用，容易引起碘的損失。寫出潮濕環境中KI與氧氣反應的化學方程式，將I2溶于KI溶液，在低溫條件下，可制得KI3?H2O。該物質作為食鹽加碘劑是否合適？并說明理由。
2.為了提高加碘鹽（添加KI）的穩定性，可加穩定劑減少碘的損失。下列物質中有可能作為穩定劑的是（ ）
A.Na2S2O2 B.AICI3
C.Na2CO3 D.NaNO2
3.對含Fe2+較多的食鹽（假設不含Fe3+），可選用KI作為加碘劑。請設計實驗方案，檢驗該加碘鹽中的Fe2+。
一、高考化學實驗設計型試題考查內容
高考化學實驗設計型題目所考查的內容主要有下面所列的一個或幾個方面：
1.確定實驗原理。要求學生在認真審題、明確實驗目的的基礎上，綜合運用學過的知識，通過類比、遷移、分析，從而確定（選擇或擬出）實驗原理。
2.選擇實驗用品。根據實驗目的和原理，以及反應物和生成物的性質、反應條件等，合理選擇實驗所需的儀器和藥品。
3.設計裝置步驟。根據實驗目的和原理，以及選用的實驗儀器和用品，設計合理的實驗裝置和實驗操作步驟，并繪制或識別相應的實驗裝置圖。
4.觀察現象和數據。根據實驗目的、實驗原理和過程，預測實驗將觀察到的現象，以及實現實驗目的將要記錄哪些數據等。
5.分析得出結論。根據實驗觀察得到的現象和數據，通過分析或計算、審讀圖表、推理論證等處理，得出正確的實驗結論。
6.對實驗方案作出評價。根據題目所要求的實驗目的，對實驗所采取的原理、實驗裝置、實驗現象、實驗過程、實驗結果等作出優與劣、好與壞等的分析和評價，并在評價的基礎上作出改進等。
二、實驗設計與評價試題的類型
（一）物質制備實驗方案的設計
【例1】孔雀石主要含Cu2（OH）2CO3，還含少量Fe、Si的化合物。實驗室以孔雀石為原料制備CuSO4?5H2O及CaCO3。
步驟如下：
請回答下列問題：
（1）溶液A中的金屬離子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。從下列所給試劑中選擇：實驗步驟中試劑①為（填代號），檢驗溶液A中Fe3+的最佳試劑為（填代號）。
a.KMnO4b.（NH4）2S
c.H2O2d.KSCN
（2）由溶液C獲得CuSO4?5H2O，需要經過加熱蒸發、、過濾等操作。除燒杯、漏斗外，過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，應向CaCl2溶液中先通入（或先加入）（填化學式）。若實驗過程中有氨氣逸出，應選用下列裝置回收（填代號）。
（4）欲測定溶液A中Fe2+的濃度，需要用容量瓶配制某標準溶液，定容時視線應，直到。用KMnO4標準溶液滴定時應選用滴定管（填“酸式”或“堿式”）。
參考答案：（1）cd
（2）冷卻結晶引流
（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：制備實驗方案的設計，對鞏固元素化合物知識和掌握各類有機物之間的相互轉化關系，全面訓練實驗技能，培養分析問題和解決問題的能力是非常有益的。
制備實驗方案的設計，應遵循以下原則：①條件合適，操作方便；②原理正確，步驟簡單；③原料豐富，價格低廉；④產物純凈，污染物少。即從多種路線中選出一種最佳的制備途徑，合理地選擇化學儀器與藥品，設計合理的實驗裝置和實驗操作步驟。
（二）物質性質實驗方案的設計
【例2】已知氨可以與灼熱的氧化銅反應得到氮氣和金屬銅，用下圖中的裝置可以實現該反應。
回答下列問題：
（1）A中加入的物質是，發生反應的化學方程式是。
（2）B中加入的物質是，其作用是。
（3）實驗時在C中觀察到的現象是，發生反應的化學方程式是。
（4）實驗時在D中觀察到的現象是，D中收集到的物質是，檢驗該物質的方法和現象是。
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為紅色
2NH3+3CuO N2+3H2O+3Cu
（4）出現無色液體氨水用紅色石蕊試紙檢驗，試紙變藍；用無水CuSO4粉末檢驗，無水CuSO4變藍
啟示：對于物質性質實驗方案的設計，主要是從物質的結構特點或從物質的屬類去推測物質可能具有的一系列性質，而后據此設計出合理的實驗方案，去探索它可能具有的性質。該類試題的關鍵是設計出簡潔的實驗方案，要求操作簡單，簡便易行，現象明顯，且安全可行。
解答物質性質實驗方案的設計題的基本流程為：研究物質結構預測可能性質設計實驗方案（方法、步驟、儀器、藥品、操作要點、現象及分析、結論等）實施實驗結論。其基本思路如下圖所示：
（三）物質（離子）檢驗探究實驗方案的設計
【例3】三草酸合鐵酸鉀晶體K3［Fe（C2O4）3］?3H2O可用于攝影和藍色印刷。某小組將無水三草酸合鐵酸鉀在一定條件下加熱分解，對所得氣體產物和固體產物進行實驗和探究。請利用實驗室常用儀器、用品和以下限選試劑完成驗證和探究過程。
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）將氣體產物依次通過澄清石灰水（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，則氣體產物是。
（2）該小組同學查閱資料后推知，固體產物中，鐵元素不可能以三價形式存在，而鹽只有K2CO3。驗證固體產物中鉀元素存在的方法是，現象是。
（3）固體產物中鐵元素存在形式的探究。
①提出合理假設
假設1：；
假設2：；
假設3：。
②設計實驗方案證明你的假設。
③實驗過程根據②中方案進行實驗。按下表的格式寫出實驗步驟、預期現象與結論。
實驗步驟預期現象與結論步驟1：步驟2：步驟3：……參考答案： （1）CO2和CO
（2）焰色反應透過藍色鈷玻璃，觀察到紫色火焰
（3）①假設1：鐵元素的存在形式為Fe單質
假設2：鐵元素的存在形式為FeO
假設3：鐵元素的存在形式為Fe與FeO的混合
③
實驗步驟預期現象與結論步驟 1：取適量固體產物于試管中，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）若藍色溶液顏色及加入的不溶固體無明顯變化，則假設2成立
（2）若藍色溶液顏色明顯改變，且有暗紅色固體物質生成，則證明有Fe單質存在步驟3：繼續步驟2中的（2），進行固液分離，用蒸餾水洗滌固體至洗滌液無色。取少量固體于試管中，滴加過量HCl后，靜置，取上層清液，滴加適量H2O2，充分振蕩后滴加KSCN結合步驟2中的（2）：
（1）若溶液基本無色，則假設1成立
（2）若溶液呈血紅色，則假設3成立啟示：解物質（離子）檢驗實驗方案的設計試題的思維程序如下：（1）先對試樣進行外觀觀察，確定其顏色、氣味、狀態等。（2）準備試樣，并進行檢驗。當試樣是固體時，應先取少量配成溶液，同時觀察試樣是否溶解，在溶解時有無氣體產生等，以初步判斷試樣可能含有哪類物質。（3）根據實驗現象得出結論。
（四）綜合探究實驗方案的設計
【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性質，進行了下述實驗：
（1）向盛有少量乙二酸的飽和溶液的試管內滴入用稀硫酸酸化的KMnO4溶液，振蕩，觀察到的現象為溶液紫紅色褪去，說明乙二酸具有（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生，若反應中生成了六元環狀化合物，該反應的化學方程式為，其中B試管中的導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℃時升華，在175℃時受熱分解可生成H2O、CO2和CO；草酸鈣是難溶于水的白色固體。該研究小組設計了一套驗證草酸受熱分解并檢驗產物中有CO2的實驗裝置，如圖乙所示。請回答：
①從環境保護的角度看，應增加尾氣處理裝置，你如何進行尾氣處理。②依據題給數據，請分析根據D試管中澄清石灰水變渾濁的現象，能否確定草酸分解產物中有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點燃的酒精燈（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入D試管，與澄清石灰水反應生成草酸鈣沉淀，從而對CO2的檢驗造成干擾
啟示：對于綜合探究實驗方案的設計類試題，其解題思路一般為:
（1）巧審題，明確實驗目的和原理。實驗原理是解答實驗題的核心，是實驗設計的依據和起點。實驗原理可從題給的化學情境（或題首所給實驗目的）并結合元素化合物等有關知識獲取。在此基礎上，遵循可靠性、簡潔性、安全性的原則，確定符合實驗目的、要求的方案。
（2）想過程，理清實驗操作的先后順序。根據由實驗原理所確定的實驗方案中的實驗過程，確定實驗操作的方法步驟，把握各步實驗操作的要點，理清實驗操作的先后順序。
（3）看準圖，分析各項實驗裝置的作用。有許多綜合探究實驗題圖文結合，思考容量大。在分析解答過程中，要認真細致地分析圖中所示的各項裝置，并結合實驗目的和原理，確定它們在該實驗中的作用。
（4）細分析，得出正確的實驗結論。實驗現象（或數據）是化學原理的外在表現。在分析實驗現象（或數據）的過程中，要善于找出影響實驗成敗的關鍵以及產生誤差的原因，或從有關數據中歸納出定量公式，繪制一定的變化曲線等。
根據對以上試題的分析可知，解化學實驗設計方案類試題時必須特別注意以下幾方面：（1）原理恰當；（2）效果明顯；（3）裝置簡單；（4）操作安全；（5）節約藥品；（6）實驗步驟簡單；（7）誤差較小等。換句話說，就是要符合“綠色化學”的要求（注：“綠色化學”研究的中心問題是使化學反應以及其產物具有以下特點――采用無毒、無害的原料；在無毒、無害的反應條件下進行；減量、循環、重復使用；具有“原子經濟性”，即反應具有高選擇性、極少副產物、甚至實現零排放；產品應是對環境友好的；滿足價廉物美的傳統標準）。以上幾個方面不僅在實驗設計過程中必須充分注意，同時這些標準也是對實驗設計優劣進行評價的相關要素。
三、常用解題策略及思想
（一）類比思想
不同物質的屬類、結構、性質、制備等諸方面可能有某些相似甚至相同之處。類比是學習中常用的一種科學思維方式，可將不同物質進行由此及彼的聯系，可以簡化思維過程，提高思維效率。
【例5】某?；瘜W研究性學習小組的同學在學習了金屬的知識后，為了解Cu的常見化合物性質，運用類比學習的思想提出如下問題，進行探究。請你協助該小組的同學完成下列研究。
【提出問題】
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Fe的穩定性小于+3價Fe，+1價Cu的穩定性也小于+2價Cu嗎？
③CuO能被H2、CO等還原，也能被NH3還原嗎？
【實驗方案】
（1）解決問題①需用到的藥品有CuSO4溶液、（填試劑），同時進行相關實驗。
（2）解決問題②的實驗步驟和現象如下：取98 g Cu（OH）2固體，加熱至80~100℃時，得到黑色固體粉末，繼續加熱到1000℃以上，黑色粉末全部變成紅色粉末A。冷卻后稱量，A的質量為72 g。向A中加入適量的稀硫酸，得到藍色溶液，同時觀察到容器中還有紅色固體存在。據此可推得，A的化學式為 。
（3）為解決問題③，設計的實驗裝置為（夾持及尾氣處理裝置未畫出）：
實驗中觀察到CuO變為紅色物質，無水CuSO4變藍色。同時生成一種無污染的氣體。
【實驗結論】
（1）Cu（OH）2具有兩性。證明Cu（OH）2具有兩性的實驗現象是。
（2）根據“實驗方案（2）”，得出的+1價Cu和+2價Cu穩定性大小的結論是；。
（3）CuO能被NH3還原。該反應的化學方程式為。
【問題討論】
有同學認為NH3與CuO反應中生成的紅色物質是Cu，也有同學認為NH3與CuO反應中生成的紅色物質是Cu和A的混合物。請你設計一個簡單的實驗檢驗NH3與CuO反應中生成的紅色物質中是否含有A：。
解析：（1）類比Al（OH）3的實驗室制法和兩性的檢驗方法，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在高溫條件下繼續受熱分解如果全部生成Cu，應得到64 g Cu，但實驗中A的質量為72 g，且加入硫酸溶液變藍，說明有Cu2O的存在，Cu2O在酸性條件下發生反應生成Cu2+和Cu，由此證明A應為Cu2O，質量恰好為72 g。該實驗說明在高于1000℃時，+1價Cu比+2價Cu穩定；在溶液中+2價Cu比+1價Cu穩定。
（3）NH3通過加熱的CuO應生成無污染的氮氣和水蒸氣；CuO被還原，還原產物可以根據（2）的實驗現象進行驗證。
參考答案：
【實驗方案】（1）鹽酸、NaOH溶液
（2）Cu2O
【實驗結論】（1）Cu（OH）2既能溶于鹽酸，又能溶于NaOH溶液
（2）在高于1000℃時，+1價Cu比+2價Cu穩定；在溶液中+2價Cu比+1價Cu穩定
（3）3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O
【問題討論】取NH3與CuO反應中生成的紅色物質少許，加入稀硫酸，若溶液出現藍色，說明紅色物質中含有A，反之則無
（二）控制變量思想
控制變量法是化學實驗設計類試題中的一種常用思想方法。當影響實驗某項內容的變量有多方面（個）時，往往先控制某些變量不變化，而只改變某個變量，弄清在其他幾個量不變的情況下，這個變量對實驗結果的影響，進而總結出相關規律，然后再確定另一個變量，重新進行相關分析。
【例6】 某研究性學習小組在網上收集到如下信息：Fe（NO3）3溶液可以蝕刻銀，制作美麗的銀飾。他們對蝕刻銀的原理進行了如下探究：
【實驗】制備銀鏡，并與Fe（NO3）3溶液反應，發現銀鏡溶解。
（1）下列有關制備銀鏡過程的說法正確的是（填序號）。
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，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．在銀氨溶液配制過程中，溶液的pH增大
【提出假設】
假設1：Fe3+具有氧化性，能氧化Ag。
假設2：Fe（NO3）3溶液顯酸性，在此酸性條件下NO-3能氧化Ag。
【設計實驗方案，驗證假設】
（2）甲同學從上述實驗的生成物中檢驗出了Fe2+，驗證了假設1成立。請寫出Fe3+氧化Ag的離子方程式：。
（3）乙同學設計實驗驗證假設2，請幫他完成下表中內容（提示：NO-3在不同條件下的還原產物較復雜，有時難以觀察到氣體產生）。
實驗步驟（不要求寫具體操作過程）預期現象和結論①
②
……若銀鏡消失，假設2成立；若銀鏡不消失，假設2不成立【思考與交流】
（4）甲同學驗證了假設1成立，若乙同學驗證了假設2也成立，則丙同學由此得出結論：Fe（NO3）3溶液中的Fe3+和NO-3都氧化了Ag。
你是否同意丙同學的結論，并簡述理由：。
解析：本題是一道探究類試題，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，考查學生運用相關化學反應原理、元素化合物知識及化學實驗基本知識，并運用控制變量思想進行實驗設計的能力，同時也考查了對實驗現象和結果進行分析、解釋和科學舉證的能力，以及用正確的化學術語及文字進行表述的能力。
第（3）問，考查學生運用控制變量的科學方法設計實驗，是該題的核心。本題中有兩個變量，如下表所示：
實驗變量Fe3+的氧化性NO-3的氧化性能否蝕刻銀能不確定現象或結論銀溶解無法測定還原產物由于NO-3的氧化能力隨著溶液pH的變化而變化，那么在驗證假設2即Fe（NO3）3溶液中的NO-3能氧化Ag時，就要求學生必須嚴格控制溶液的pH進行實驗，這是考查單一變量控制法。解決本題的關鍵就是需測定上述實驗用的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。顯然，這是該實驗的最佳設計方案。
參考答案：（1）ade
（2）Ag+Fe3+Ag++Fe2+
（3）
實驗步驟預期現象和結論①測定上述實驗用的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（4）不同意。甲同學檢驗出了Fe2+，可確定Fe3+一定氧化了Ag；乙同學雖然驗證了此條件下NO-3能氧化Ag，但在硝酸鐵溶液氧化Ag時，由于沒有檢驗NO-3的還原產物，因此不能確定NO-3是否氧化了Ag
變量探究實驗因為能夠考查學生對于圖表的觀察、分析以及處理實驗數據歸納得出合理結論的能力，因而在高考試題中屢屢出現。解答此類題時，要認真審題，弄清實驗目的，弄清要探究的外界條件有哪些。然后分析題給圖表，確定一個變化的量，弄清在其他幾個量不變的情況下，這個變化量對實驗結果的影響，進而總結出規律。然后再確定另一個變量，重新進行相關分析。但在分析相關數據時，要注意題給數據的有效性。
（三）分析、推理思想
當實驗設計類試題涉及結構與性質的關系，特別是利用有關化學反應原理（如氧化還原反應、離子反應、酸堿反應、水解等反應原理）來解釋有關過程或現象時，我們可利用相關原理進行分析、推理得出相關結論。
【例7】食鹽中含有一定量的鎂、鐵等雜質，加碘鹽中碘的損失主要是由于雜質、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）某學習小組對加碘鹽進行如下實驗：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，該紅色物質是（用化學式表示）；CCl4中顯紫紅色的物質是（用電子式表示）。
②第二份試液中加入足量KI固體后，反應的離子方程式為、。
（2）KI作為加碘劑的食鹽在保存過程中，由于空氣中氧氣的作用，容易引起碘的損失。寫出潮濕環境中KI與氧氣反應的化學方程式：。
將I2溶于KI溶液，在低溫條件下，可制得KI3?H2O。該物質作為食鹽加碘劑是否合適？（填“是”或“否”），并說明理由。
（3）為了提高加碘鹽（添加KI）的穩定性，可加穩定劑減少碘的損失。下列物質中有可能作為穩定劑的是。
A．Na2S2O3B．AlCl3
C．Na2CO3D．NaNO2
（4）對含Fe2+較多的食鹽（假設不含Fe3+），可選用KI作為加碘劑。請設計實驗方案，檢驗該加碘鹽中的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，中學階段一般寫Fe（SCN）3；I2的CCl4溶液顯紫紅色。
②應用信息“氧化性：IO-3＞Fe3+＞I2”，說明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，故此處反應有兩個。
（2）據題意“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，但反應不能寫成“I-+O2+H+…”形式（因此處沒有酸性環境）。若聯系金屬吸氧腐蝕的電極反應，則能順利寫出有關反應。
KI3?H2O作加碘劑問題，可由題中“加碘鹽中碘的損失主要是由于雜質、水分、空氣中的氧氣以及光照、受熱而引起的”進行分析推理。因為加碘鹽受熱時，KI3?H2O不穩定生成KI和 I2（這一性質可從題中“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）根據信息“還原性：S2O2-3＞I-”，可判斷Na2S2O3能作穩定劑； C中 Na2CO3水解呈堿性，能實現“I2+OH-I-”的變化，故也可作穩定劑。B中AlCl3水解呈酸性，使I-易被氧氣氧化，D中NaNO2能氧化I-。
（4）實驗方案簡答要注意規范性。
本實驗中I-對Fe2+的檢驗有干擾（因還原性：I-＞Fe2+，加氧化劑時應先氧化I-，所以應加入適量氧化劑），因過量氧化劑可能氧化SCN-，所以后加的檢驗試劑KSCN溶液應加至過量。
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，化學實驗方案設計的一般方法或思路為：
（1）明確目的原理
首先必須認真審題（如要求采用最簡單或最佳的方案，制取純凈的某物質等），明確實驗目的要求。弄清題目有哪些新的信息，綜合已學過的知識，通過類比、遷移、分析，從而明確實驗原理。
（2）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、能否腐蝕儀器或橡皮，反應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，需要補充還是篩選，儀器藥品的規格等。從而選擇合理的化學儀器和藥品。
（3）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，設計出合理的實驗操作步驟、實驗裝置。學生應具備識別和繪制簡單的實驗裝置圖的能力，實驗步驟應完整而又簡明。
（4）記錄現象和數據
根據觀察，全面準確地記錄實驗過程中的現象和數據。
（5）分析得出結論
一、結合課本實驗，理解實驗相關知識，形成實驗方案設計的思維導向
化學實驗方案設計能力的培養，不可能一蹴而就，所謂“冰凍三尺，非一日之寒”，必須潛移默化，由量變促成質變，應根據學生的認知規律，由淺入深，由簡到繁，循序漸進。在教學實踐中，筆者結合教材中的典型實驗，引導學生理解實驗目的、原理，掌握實驗設計的基本原則和方法，加強實驗設計思維的培養。
【案例1】離子檢驗或物質檢驗型實驗方案的設計
《化學必修1》第21頁“活動與探究”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方法。
教學過程：
問題1：這些物質中有哪幾種離子？
問題2：■、Cl- 、■選用什么試劑檢驗？有什么現象？如何把實驗過程用文字描述出來？
問題3：K+用什么方法檢驗？具體操作如何？
問題4：檢驗離子應從哪幾個方面分析？
拓展：四種鹽如何區分？請畫出流程圖。
[方案]
延伸：如何驗證白色固體是NH4Cl？請寫出實驗方案。
離子檢驗或物質檢驗實驗方案的設計，要根據各種離子或物質的某些特性對離子或物質進行檢驗，熟練把握各種離子或物質的性質，并把握實驗方案設計的技巧，進而設計合理的方案。
【案例2】物質制備型實驗方案的設計
《化學選修6：實驗化學》硫酸亞鐵銨的制備
實驗方案設計流程如下：鐵屑的凈化制取硫酸亞鐵溶液制備硫酸亞鐵銨晶體計算產率。
設計這類實驗的整體思路：從原料出發，通過控制反應條件，如對溫度的控制，先得到目標產物，即粗產品，接著對粗產品進行分離提純，是這類實驗的重點所在。尋找分離提純的最佳方案，使所得產品純度高，產率大。
【案例3】原理驗證型實驗方案的設計
《化學選修6：實驗化學》硫代硫酸鈉與酸反應速率的影響因素
設計方案見表1。
這類原理驗證型實驗方案的設計，是在明確反應原理的基礎上，通過控制一定的實驗條件，控制單因子變量，最終設計可行的實驗方案。
從以上這些典例中，我們不難發現，化學教材中蘊含著豐富的實驗設計思想方面的素材，教師應深入挖掘，在日常教學中不斷滲透實驗方案設計思想。每一個成功的實驗其設計思想總是包含著對已有知識的靈活應用與創造性的科學構想。
二、結合課本實驗，了解化學實驗方案設計的一般流程和基本原則
化學實驗方案設計的流程包括：知識鋪墊提出問題小組討論形成方案方案優化規范表達?！耙凿X為原料制備氫氧化鋁實驗方案的設計”，通過小組討論，各小組形成的方案大致可以分為以下兩種類型。
第一類制備方法：酸堿法
第二類制備方案：電化學法
方案8：電解法――Al為陽極，Cu為陰極，電解氯化鈉溶液。
方案9：原電池法――Al、Cu為電極，浸沒在通入空氣的NaCl溶液中。
各小組在個人意見的基礎上，對各自的實驗方案進行評價，對比方案1～7，從制備1mol氫氧化鋁消耗酸堿量來看，方案7消耗酸堿量最少，從實驗室操作的便利性看，通入氣體的操作較為煩瑣。對比方案8、方案9，從反應速率來看：方案8>方案9，從能源消耗來看，方案8>方案9。綜合以上這些因素，方案7為最佳方案。
由此看出實驗方案設計應該遵循以下基本原則：
三、充分挖掘課本中的實驗素材，加以適當的指導和訓練，提高實驗設計能力
1.變驗證性實驗為探究性實驗，提高實驗設計能力
驗證性實驗是用以驗證已學過知識的正確性，學生處于被動接受知識的狀態，而探究性實驗是指在實驗的基礎上，通過科學的分析、綜合等思維來獲取知識，學生處于一種主動探索知識的狀態，對培養學生的創新能力十分有利。因此，教師應精心安排，積極鉆研，變驗證性實驗為探究性實驗，通過探究實驗來獲取新知識。
在一次優質課評比中，有位教師很巧妙地將課本中的驗證性實驗轉變為探究性實驗，收到了很好的課堂效果。當時的課題是“影響鹽類水解的因素”，給我印象深刻的是這位教師在處理書本中“活動與探究”這個欄目時設計了這樣一張實驗報告單：
實驗目的：探究影響鹽類水解的因素
實驗方案的設計
這位教師充分利用課本資源，很巧妙地處理了“活動與探究”這個欄目的教學。既可以有效地改變學生的學習方式，調動學生學習的積極性，又能起到提高學生科學素養，培養學生科學探究能力的作用，對學生適應新課程教學活動起到很好的引領作用，達到最佳的教學效果。
2.將課本中相關結論轉化為實驗，提高實驗設計能力
實驗是人們認識和研究物質變化規律或驗證某一結論的常用科學方法。書本上的知識凡是能夠通過實驗來驗證或探究的，都應啟發學生思維，認真引導學生進行實驗設計，甚至還可嘗試讓學生親自動手做實驗，從而提高學生的探究和設計能力。
【案例】第三周期元素性質變化規律
【實驗一】Na、Mg、Al和水的反應：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。觀察現象。
過一會兒，分別用酒精燈給三支試管加熱至沸騰，并移開酒精燈，再觀察現象。
【實驗二】 Mg、Al與稀鹽酸反應比較
總結：Na、Mg、Al與水反應越來越 ，對應氧化物水化物的堿性越來越 ，金屬性逐漸 。
1基礎知識和實驗技能是化學實驗設計的基本要求
1.1在化學教學中要讓學生深刻理解化學基本理論是實驗設計的基礎。任何理論（或假設）的提出、發展和完善，都有一定的實驗事實作根據，如原電池原理的實驗根據是銅—鋅原電池實驗；某些有機物之間反應機理的確定是在實驗中利用了示蹤原子等。類似的實例道出了以下規律：實驗事實理論的建立（或假設的提出）再實驗理論的發展和完善。
1.2要讓學生熟練掌握常見元素及其化合物的物理性質、化學性質的實驗事實以及中學階段典型單質、化合物的制備原理和方法?；瘜W實驗是證實某物質是否具有某種性質的唯一手段。中學階段的大部分化學實驗都是定性實驗，這些實驗雖然簡單，但確實可以培養學生透過實驗現象看清反應實質，進而推斷物質的微觀組成、結構與實驗結果的相互關系。物質的制備原理是以物質的性質為基礎的，某一物質的制備方法不止一種，但教材上采用的方法則是實驗室中最常見的最好方法，熟悉了這些實驗，在設計實驗時就能夠靈活選擇實驗原理。
1.3要讓學生掌握中學化學常規實驗手段，熟悉常見儀器的規格、用途及使用注意事項。常規實驗手段是化學實驗的基礎，綜合實驗是常規實驗的綜合運用，即使那些高、精、尖的實驗也離不開常規實驗，因而教材中所有實驗都要盡可能地讓學生在課內或課外一絲不茍地完成。通過動手，一方面達到對常規實驗操作的熟練掌握，同時熟悉常見儀器的應用范圍和使用注意事項。
2設計實驗必須有化學實驗總體觀
任何一個化學實驗都包含以下內容：實驗目的、實驗原理、實驗設計、實驗藥品、儀器、裝置、實驗操作及操作規程和實驗結果的處理。這就是化學實驗的六要素。中學階段一般一個實驗的整套裝置應該包括以下幾個方面：發生裝置，根據物質本身的性質來決定；凈化裝置，根據實驗中可能出現的雜質進行分析，選擇合適的除雜試劑；干燥裝置，根據制備氣體本身的性質選擇合適的干燥劑；收集裝置，根據氣體的密度和溶解性來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，必須進行尾氣處理，一般采取洗氣法或者點燃的方法。實驗目的是核心，實驗原理是達到實驗目的的理論根據。實驗程序是能否完成實驗的關鍵，它的設計以實驗原理為基礎。藥品、儀器、裝置是物質保證，這些物質條件的選擇是由實驗原理和實驗程序決定的，同時對實驗程序也起著制約作用。實驗操作及注意事項是實驗得以順利、安全進行的保證，它的制定要由實驗程序和實驗用品來決定。實驗結果的處理是對實驗是否達到預期目的所進行的檢驗，在解釋實驗現象、處理所測得的數據、分析實驗誤差等項工作中必須對各要素進行綜合分析。
3創造性是實驗設計的靈魂
學生在設計時，首先要學會通過模仿、移植現有的實驗方案，然后通過獨立思考、探索逐漸在設計中體現自己的個性，具有一定的創造性。教師在組織學生開展課外活動時，可引導學生閱讀、查找一些實驗小竅門、實驗藥品及儀器的代用品、實驗裝置的改進等有關資料，以開闊學生的視野，啟迪學生進行創造性思維。同時也應經常提出一些能激發學生創造欲望和創造興趣的問題，盡量給學生一些動手的機會，讓學生在手腦并用的活動中迸發出創造的火花。
4培養學生設計實驗能力教師起主導作用
化學實驗教學中的實驗設計練習更加突出學生的主體地位，強調學生的積極參與，但如果缺乏教師的主導作用，仍不會有好的教學效果。在以“教師主導，學生主體”的教學思想指導下，要充分發揮
教師的能動性和創造性。具體來說，教師的主導作用主要表現在以下幾個方面：
4.1精心設計實驗計劃
要使實驗教學中獲得較好的效果就必須在事前進行精心計劃。教師應制定明確的探究目標，使學生既能掌握教學大綱所規定的教學內容，又能發展各種探究能力，形成探究精神和態度。教師要選擇或補充恰當的教學內容，使它們適應學生的興趣、知識水平、理解力等。對于哪些內容讓學生探究，開展哪些探究活動，教師要心中有數，而不能盲目或隨意而為。
4.2做好教學組織安排
教學組織的成功與否決定著教學所取得效果的好壞。教師必須學會確定在什么時候進行演示實驗，什么時候進行學生實驗，什么時候進行討論，什么時候讓學生個人發表意見，什么時候進行結論總結等等。并且教師要根據教學進程及時調整教學組織形式。
4.3指導教學過程
