实验方案的设计与评价

实验方案的设计与评价

一、实验方案的设计

（一）、一个相对完整的化学实验方案一般应包括的内容有：实验名称、实验目的、实验原理、实验用品和实验步骤、实验现象记录，及结果处理、问题和讨论等。

（二）、实验方案设计的基本要求

1、科学性

（1）、当制备具有还原性的物质时，不能用强氧化性酸，如：

①、制氢气不能用HNO3、浓H2SO4，宜用稀H2SO4等。另外，宜用粗锌（利用原电池原

理加快反应速率），不宜用纯锌（反应速率慢）。

②、同理，制H2S、HBr、HI等气体时，皆不宜用浓H2SO4。前者宜用稀盐酸，后两者宜

用浓磷酸。

FeS + 2HCl = FeCl2 + H2S↑ H3PO4 + NaBr NaH2PO4+ HBr↑（制HI用NaI）（2）、与反应进行、停滞有关的问题

用CaCO3制CO2，不宜用H2SO4。生成的微溶物CaSO4会覆盖在CaCO3表面，阻止反应进

一步进行。

（3）、MnO2和浓盐酸在加热条件下反应，制备的Cl2中含HCl气体和水蒸气较多；若用KMnO4代替MnO2进行反应，由于反应不需加热，使制得的Cl2中含HCl气体和水蒸气极

少。

（4）、酸性废气可用碱石灰或强碱溶液吸收，不用石灰水，因为Ca（OH）2属于微溶物质，石灰水中Ca（OH）2的含量少。

（5）、检查多个连续装置的气密性，一般不用手悟法，因为手掌热量有限。

（6）、用排水法测量气体体积时，一定要注意装置内外压强应相同。

（7）、实验室制备Al（OH）3的反应原理有两个：由Al3+制Al（OH）3，需加氨水；由AlO2-制Al（OH）3，需通CO2气体。

（8）、装置顺序中，应先除杂后干燥。如实验室制取Cl2的装置中，应先用饱和食盐水除去HCl气体，后用浓H2SO4吸收水蒸气。

2、可行性

（1）、在制备Fe（OH）2时，宜将NaOH溶液煮沸，以除去NaOH溶液中溶解的O2；其次在新制的FeSO4溶液中加一层苯，可以隔离空气中的O2，防止生成的Fe（OH）2被氧化。（2）、实验室一般不宜采用高压、低压和低温（低于0℃）等条件。

（3）、在急用时：宜将浓氨水滴入碱石灰中制取NH3，不宜用NH4Cl与Ca（OH）2反应制取NH3；又如，宜将浓HCl滴入固体KMnO4中制备Cl2；还有将H2O2滴入MnO2中制O2，或将H2O 滴入固体Na2O2中制备O2等。

（4）、收集气体的方法可因气体性质和所提供的装置而异。

（5）、尾气处理时可采用多种防倒吸的装置。

3、安全性

实验设计应尽量避免使用有毒的药品和一些有危险性的实验操作，当必须使用时，应注意有毒药品的回收处理，要牢记操作中应注意的事项，以防造成环境污染和人身伤害。（1）、制备可燃性气体，在点燃前务必认真验纯，以防爆炸！

（2）、易溶于水的气体，用溶液吸收时应使用防倒吸装置。

（3）、对强氧化剂（如KClO3等）及它与强还原剂的混合物，千万不能随意研磨，以防止发生剧烈的氧化还原反应，引起人身伤害等事故。

（4）、有毒气体的制备或性质实验均应在通风橱或密闭系统中进行，尾气一般采用吸收或燃烧的处理方法。

（5）、混合或稀释时，应将密度大的液体缓慢加到密度小的液体中，以防液体飞溅。如浓硫酸的稀释等。

（6）、用Cu制CuSO4，可先将Cu在空气中灼烧成CuO，再加稀硫酸，不宜用Cu和浓硫

酸反应，以防产生有毒气体SO2。

4、节约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用装置简单、实验步骤少、所需药品少、并能在短时间内完成的实验。

（三）、制备实验方案的设计

制备实验方案的设计，对巩固元素及其化合物知识和掌握各类物质之间的相互转化关系，全面训练实验技能，培养分析问题和解决问题的能力是有益的。

制备实验方案的设计，应遵循以下原则：1、条件合适，操作方便；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。

即从多种路线中选出一种最佳的制备途径，合理地选择化学仪器与药品，设计合理的实验装置和实验操作步骤。

（四）、性质实验方案的设计

1、探索性性质实验方案的设计

分析物质结构特点或从所属类型的典型代表物去推测该物质可能具有的一系列性质，而后据此分别设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。

2、验证性性质实验方案的设计

对物质具备的性质去求证，关键是设计出简洁的实验方案，操作简单，现象明显，安全可行。

3、研究物质性质的基本方法和程序

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→ 预测物质性质→ 实验和观察→ 解释及结论。

4、性质实验方案设计的一般思路、程序

物质的结构或属性物质的性质

验证或探索物质性质的实验方案

（五）、实验设计的注意事项

1、药品和装置是部分或刚好给出还是有剩余

若药品和装置只有部分给出，则应作必要的补充；若有剩余，则应进行筛选或淘汰。

2、题目条件有无特殊要求

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，确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。

3、实验过程中的隐蔽性操作

某些必要的操作如干燥、除杂、冷凝、尾气处理等，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，要准确描述出来。如硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液、NaOH溶液等。此外，还应注意某些仪器的规格。

5、会画简单的实验装置图。

（六）、设计方案时思考实验顺序的选择

1、思考问题的顺序

（1）、围绕主要问题思考。

如选择恰当的实验路线、方法，所用药品、仪器简单，实验过程快速、安全，实验现象明显。（2）、思考有关物质的制备、净化、吸收、和存放等的问题

如制取在空气中易水解的物质（如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等）及易受潮的物质时，往往在装

置末端接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入。

（3）、思考实验的种类及如何让合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、联系。

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。

2、仪器连接的顺序

（1）、所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。

（2）、仪器是否齐全。如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的处理装置。（3）、安装顺序是否合理。如气体净化装置中不应干燥后又经水溶液洗气。

（4）、仪器间连接顺序是否正确。如洗气时“进气管长、出气管短”；干燥管除杂时“大口进，

小口出”等。

3、实验操作的顺序

（1）、连接仪器。