化学实验方案的设计：

1．概念：化学实验方案的设计是在实施化学实验之前．根据化学实验的目的和要求，运用相关的化学知识和技能，对实验的仪器、装置和方法所进行的一种规划。
2．实验方案设计的基本要求
(1)科学性：实验原理、实验操作程序和方法必须科学合理。
(2)安全性：尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作，保护人身安全，保护仪器。
(3)可行性：实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。
(4)简约性：方案简单易行，尽可能采用简单的实验装置，较少的实验步骤和药品。还应遵循完成实验所用时间较短，副反应少，效果好等基本要求。
(5)经济性：综合考虑原料的用量和价格。
3．化学实验设计的基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：
(1)实验名称；
(2)实验目的；
(3)实验原理；
(4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格；
(5)实验装置图、实验步骤和操作方法；
(6)实验注意事项；
(7)实验现象的记录及结果处理；
(8)问题与讨论。
4．化学实验方案设计的基本思路

(1)明确目的、原理首先必须认真审题，明确实验的目的，弄清题目有哪些新的信息，结合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。
(2)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、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围内等)，合理选择化学仪器和药品。
(3)设汁装置、步骤根据实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，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，实验步骤应既完整又简明。
(4)记录现象、数据根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论根据实验观察到的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等，得出正确的结论。

(1)实验设计的原则：科学性，可行性，简约性，可重复性
(2)实验探究的总体思路：提出问题—提出假说—提出实验程序—预测可能的结果—进行实验—获得实验数据—分析解释实验数据—得出结论探究时注意的问题：
①提出的猜想可以是对的也可以是错的,但必须合乎题意,有利于方案的设计,不能信口开河。
②设计的实验方案要紧扣提出的假设，选用的实验用品要恰当；实验方案理论正确、操作简单可行、安全环保、经济合算;结论一般是对假设的判定。
③交流评价一般是对实验方案的优劣、实验操作的合理性、得出的结论等方面的反思。
④用准确、规范、精炼的化学语言阐述化学问题。
例：小云同学对烧煮食物的某种固体酒精产生了浓厚的兴趣，于是她进行了以下探究活动。
提出问题】：固体酒精是固态的酒精吗？
【查阅资料一】：酒精，学名乙醇，化学式为C₂H₆O，熔点为－114.1℃，沸点为78.5℃，易溶于水，能与水以任意比互溶。
【得出结论】：小云认为固体酒精不是固态的酒精，她作出该判断的理由是：酒精的熔点为－114.1℃，即在常温下，酒精不可能为固态。
【提出新问题】：白色固体究竟是什么呢？
【查阅资料二】：由硬脂酸和氢氧化钠反应生成的硬脂酸钠作为凝固剂，酒精填充在硬脂酸钠骨架间隙中，即可得到固体酒精。固体酒精在较高的温度下燃烧时，硬脂酸钠可完全转化为硬脂酸和氢氧化钠，硬脂酸和酒精均可完全燃烧生成二氧化碳和水。
【实验探究Ⅱ】：请你完成以下实验报告。

序号	实验步骤	实验现象	实验结论
①	用铂丝蘸取该固体在酒精灯上灼烧	火焰呈黄色	固体中含有Na+
②	将该固体置于足量蒸馏水中	固体全部溶解	固体可溶于水
③	取少量①所得溶液，向其中滴加紫 色石蕊试液，并震荡	溶液变蓝	溶液为碱性
④	取少量②所得溶液于试管中，滴加过 量氯化钙溶液，充分反应后，滴加无 色酚酞试液	有白色沉淀生成	——

实验结论：小云认为该白色固体为氢氧化钠、碳酸钠。
【联想与解释】小云联想到老师用玻璃导管将纯净的氢气导出并点燃时，燃烧火焰为黄色，其原因可能是：玻璃导管的成分中可能含有钠离子。

化学实验方案设计的分类：

1．物质性质实验方案的设计研究物质性质的基本方法：观察法、实验法、分类法、比较法等。研究物质性质的基本程序：观察外观性质一预测物质性质一实验和观察一解释及结论。图示如下：

在进行性质实验方案的设计时，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，设计化学实验方案来探究或验证物质所具有的一些性质：
2．物质制备实验方案的设计

制备实验方案的设计，应遵循以下原则
(1)条件合适，操作简便；
(2)原理正确，步骤简单；
(3)原料丰富，价格低廉；
(4)产物纯净，污染物少。制备实验方案的设计，主要涉及原料、基本化学反应原理，实验程序和仪器、设备。核心是原料，由原料可确定反应原理，推导出实验步骤及所用仪器。
3．物质检验实验方案的设计

通过特定的反应现象，推断被检验物质是否存在。在对物质进行检验或鉴别时，一般的原则是：
①给出n 种物质进行鉴别，一般只需检验n一1种即可；
②物理和化学方法可并用，一般先用物理方法(如物质的颜色、气味、水溶性等)，再用化学方法；
③设计的实验步骤越简单越好，实验现象越明显越好；
④有干扰离子存在时，应先排除干扰，以免得出错误的结论；
⑤进行检验的一般步骤为：观察外表一一加热固体(确定是否有结晶水)——配成溶液——观察外观一一加入试剂——观察现象——得出结论。

化学实验方案的评价：

对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断，要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
1．从可行性方面对实验方案作出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则，在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法的要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时，可从以下4个方面分析：
(1)实验原理是否正确、可行；
(2)实验操作是否安全、合理；
(3)实验步骤是否简单、方便；
(4)实验现象是否明显。
2．从“绿色化学”视角对实验方案作出评价 “绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价：
(1)反应原料是否易得、安全、无毒；
(2)反应速率是否适巾；
(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；
(4)合成过程中是否造成环境污染。
3．从安全性方面对实验方案作出评价从安全角度常考虑的主要因素如下：
(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；
(2)使用某些易燃易爆品进行实验时要防爆炸(如 H2还原CuO应先通H2可燃性气体点燃前先验纯等)；
(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)；
(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；
(5)冷凝回流（有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；
(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；
(7)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；
(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序等)。

1、了解研究物质性质的基本方法和程序。
2、能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，能设计验证性、探究性和开放性实验，并予以评价和优化。
3、了解化学实验方案设计的基本原则、要求和思路。
4、能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等探究方法揭示化学变化的规律。