发现之旅
    化学是一门以实验为基础的科学，因此化学实验的设计也贯穿于化学科学发展的全过程。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。化学实验方案的设计具有重要的作用，它直接关系到实验效率的高低，乃至实验的成败。在化学科学研究中，科学、合理、周密、巧妙的实验设计，往往能导致化学科学的重大发现。如早在19世纪末至20世纪初的几年中，著名科学家居里夫妇为了从以吨计的沥青中提取纯镭化合物，设计了用酸处理矿渣并在数百个蒸发皿间进行重结晶操作的实验方案，历经四年夜以继日的艰苦实验，终于在1902年提取出0.1g氯化镭，从而在放射性研究上做出了重大贡献。为此与另一位科学家贝克勒（Becquerel）分享了1903年的诺贝尔物理学奖。　


点击上图观看“镭的发现”视频
    1985年，美国科学家柯尔（Curl）、斯莫利（Smalley）与英国科学家克罗托（Kroto）根据长期认为碳单质可能具有除金刚石、石墨以外第三种形态的设想，设计了用激光蒸发石墨，所得碳原子在氦气氛围中结合而成球碳－原子簇（C60等）的实验方案。这项重要的科研成果使他们共同分享了1996年的诺贝尔化学奖。以上两例充分说明了设计周密可行的实验方案，严格控制实验条件对于科学实验的重要作用。
深入思考
    科学研究和工农业生产的发展，离不开新物质的制备。而物质的制备又是在一定的实验条件和过程中进行的。实验条件不同，所生成的物质的状态、性质也常会各不相同。例如，用同浓度、同体积的AlCl3溶液和NaOH溶液制备Al(OH)3时，如果将NaOH溶液滴到AlCl3溶液中或是将AlCl3滴加到NaOH溶液中，实验结果和现象会完全不同。因此，在设计物质制备的实验方案时，要使实验过程达到和保持某种状态、发生某种特定变化，并得到理想的结果，就必须注意对实验条件进行严格、有效的控制。
    设计制备物质实验方案的程序和思路
    1．程序
    
    2．思路
    实验方案设计要求学生联系所学过的实验知识、实验技能以及实验条件，进行知识类比、迁移、重组．合理、周密地思考才能设计出正确的实验方案。
   （1）思考问题的顺序
    ①思考完成实验的最佳途径：由原料到产品，制取方法不止一种，选择适当的实验途径、实验用品是实验成败的关键。
    ②思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等问题。例如，制取在空气中易水解的物质（如等）及易受潮的物质时，往往在装置的末端接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入。
    ③思考合理地组装仪器。例如：涉及气体的制备和处理时，实验的操作顺序及装置的连接顺序应为：发生→除杂质→干燥→收集→尾气处理。
   （2）操作顺序
    ①组装仪器：自下而上，从左到右；气体净化时，先洗气，后干燥。
    ②检查气密性（制备气体时的操作）。
    ③装药品进行实验操作。
    ④记录实验现象。
    ⑤拆卸、洗涤仪器．拆卸时应该自右而左、从上到下。
   （3）物质制备应遵循的原则
    ①条件合适，操作方便。②设计合理，步骤简单．③原料易得，价格低廉．④产物纯净，产量较高．⑤易于分离，污染物少。
    制取气体实验的操作程序和实验中应思考的问题
    在中学化学实验中，制取气体的流程一般是：发生气体→除去杂质→收集气体→处理尾气。制取气体的操作顺序一般是：装配装置，检验装置的气密性，加反应物，施用条件发生反应，收集气体，检验气体是否收满，处理尾气。实验中应思考的问题包括：利用所制取的气体怎样完成它的性质实验，如果是进行定量实验，应考虑怎样准确测定实验数据，要测定哪些数据，会产生什么误差，如何减小误差等。
学有所用
硫酸亚铁的制备
 

实验说明
    首先用碱液除去废铁屑表面的油污。制备硫酸亚铁的操作如下：
   (1)在烧杯中倒入40 mＬ稀硫酸，加入足量废铁屑，以使稀硫酸浸没所有铁屑为度。小心加热(保持温度在50℃～80℃之间，不要煮沸)，直到只有极少量气泡发生，同时溶液呈浅绿色为止(这时烧杯底部仍应留有少量铁屑)。
   (2)用少量热水通过过滤器，以提高它的温度(防止溶液在漏斗里析出晶体)，然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管中，用橡皮塞塞住管口(防止空气进入)，静置、冷却、结晶，观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象。
   (3)待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤2～3次，再用滤纸将晶体吸干。
   (4)把制得的硫酸亚铁晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。

点击上图观看“以废铁屑和废硫酸为原料制备硫酸亚铁”视频    

沙场练兵

1. 用下图实验装置制取某无色非金属氧化物气体，请选择A～D序号填入空格内．
     
   （1）烧瓶X与分液漏斗内的药品应是（   ）
    A．二氧化锰和双氧水
    B．铜和浓硝酸
    C．电石与水
    D．亚硫酸钠和浓盐酸
   （2）洗气瓶Y中所装的液体应是（其作用是不允许非水杂质混在气体中）（   ）
    A．浓硫酸                 B．NaOH溶液
    C．饱和溶液      D．溶液
   （3）检验集气瓶Z是否集满气体，置于瓶口的滤纸应蘸的溶液是（   ）
    A．氯化钡溶液　　　　　　B．酸性高锰酸钾溶液
    C．碘化钾淀粉溶液　　　　D．品红溶液
 

2. 我国化学侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如图：
     
   （1）上述生产纯碱的方法称________，副产品的一种用途为________．
   （2）沉淀池中发生的化学反应方程式是________．
   （3）写出上述流程中X物质的分子式________．
   （4）使原料氯化钠的利用率从70％提高到90%以上，主要是设计了________（填上述流程中的编号）的循环．从沉淀池中取出沉淀的操作是________．
   （5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加________。
   （6）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有________。
    a．增大的浓度，使更多地析出
    b．使更多地析出

    c．使转化为，提高析出的纯度