知识要点
一、实验设计的类型
二、实验设计的类型及要求
（1）制备实验方案对知识的要求：
①单质、氧化物、酸、碱、盐的性质及它们之间的转化关系。
②典型的化工产品的生产原理：
硫酸工业，硝酸工业，合成氨工业，钢铁工业，镁、铝的冶炼，氯碱工业，制漂白粉，硅酸盐工业，化肥工业，煤、石油的综合利用。
③有机物官能团之间的转化关系及重要有机物的合成原理及方法。
（2）性质实验的要求：
①设计方案时要对物质结构与性质有正确的理解和认识。
②进行性质实验时，为达到实验的目的，应选择正确的试剂和装置。
③为说明物质的结构和性质，应利用实验中典型现象进行判断、推测。
（3）检验实验的要求：
①反应要有良好的选择性，反应速率要快，并能够反应完全。
②反应要有明显的外部特征（如颜色的改变、沉淀的生成或溶解、气体的生成等）。
③要排除干扰物质的影响。
（4）综合实验方案设计的一般方法：
①明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求。弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。
②选择仪器和药品：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、能否腐蚀仪器和橡皮，反应是否加热及温度是否控制在一定范围等。从而选择合理的化学仪器和药品。
③设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，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，实验步骤应完整而又简明。
④记录现象数据：根据观察，全面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、列图表、推理等处理，得出正确的结论。
以上只是解答综合实验设计题的一般思考方法。在答题过程中，应根据实验设计题的具体情况和要求，作出正确的回答。
三、化学实验设计方案应遵循科学性
科学性是化学实验方案设计的首要原则。它是指实验原理、实验操作程序和方法应该正确。
（1）实验原理是解答实验设计题的核心，是进行实验设计的起点和依据。实验原理应根据题设情景，解析设计要求（含定性和定量实验），结合元素化合物等知识确定。下面举数例说明：①制
宜用粗锌，不宜用浓
、浓
或稀等强氧化性酸。②制
不宜用浓，前者因
微溶阻止反应进一步进行，反者因
太低导致速率偏低。③酸性废气可用碱石灰或强碱溶液吸收，一般不用石灰水，因
属微溶性物质，石灰水中的量有限。④品红、石蕊等指示剂一般只作验证物质性质用，不作吸收剂使用，例如
的存在可根据品红褪色来证明，而的吸收一般用酸性
溶液或强碱液。
（2）实验操作程序和方法是解答实验设计题的关键，是确保设计实验成功的前提实验操作程序和方法首先要根据实验原理，选择恰当的化学仪器进行组装（注意遵循“自下而上”、“从左到右”、吸收与洗气装置“长进短出”、量气装置“短进长出”、干燥管“大进小出”等原则），其次要检查装置的气密性，装团体及液体药品，然后仔细调控每一步反应所需的条件并进行实验。下面举数例说明：①检查多个连续装置的气密性一般不用手捂法，因手掌散发的热量有限，可用酒精灯微热或漏斗水压法。②气体加热前，一般应先通入原料气赶走空气再点燃酒精灯，以防爆炸或发生副反应，即“先通再点”；反应结束后，一般应继续通入原料气直至装置冷却再熄灭酒精灯，即“先通后熄”。③排水法测气体体积时一定要注意装置内外压强应一致。④制取的物质如会与空气中的成分反应，应在装置尾部加装保护装置，以免制得的物质变质。
四、化学实验设计方案应遵循安全性
（1）实验操作的顺序：装置选择与连接→气密性检验→装固体药品→加液体药品→开始实验（按程序）→拆卸仪器→其他处理等。
（2）加热操作先后顺序的选择：若气体发生需加热，应先用酒精灯加热发生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热，目的是：一则防止爆炸（如氢气还原氧化铜）；二则保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原
，实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点燃加热的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的
氧化，并防止石灰水倒吸。
（3）如果实验、取用或制取易吸水、潮解、水解的物质，要采取必要的措施防止其吸水，以保证达到实验目的。
（4）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、竖直的干燥管及冷凝管等）。
（5）易挥发液体产物（导出时可为蒸汽）要及时冷却。
（6）仪器拆卸的科争性与安全性（要从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑）。
（7）其他：如实验操作顺序、试剂加入先后顺序、实验方法使用顺序等。
五、化学实验设计方案应遵循可行性
实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学实验室现有的条件下能够得到满足，值得一提的是，其实验仪器、试剂及方法不一定拘泥于课本上介绍的，重在实效。下面举数例说明：①实验室一般不宜采用高压、低压和低温（小于
和制NO，不用和合成
，不用在
中燃烧制取HCl，可用将浓滴入浓HCl中制取HCl气体，将浓氨水滴入碱石灰中制取，将浓HCl滴入中制取，将
，滴入
中制，将
滴入
中制等。③收集气体的方法可因气体性质和所提供的装置而异。
六、化学实验设计方案应遵循简约性
实验设计尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。值得注意的是有些实验设计貌似简洁，理论上可行，但实际上却行不通。下面举数例说明：①尽量采用随用随取装置，如启普发生器或装有分液漏斗的制取装置。②物质的鉴别可先通过观察颜色（含焰色反应）、分析其水溶性、密度、气味等物理性质加以区别。③制
时，先将Cu在空气中充分灼烧再加稀，不仅可节约药品，还能避免造成大气污染。④除去溴苯中含有的少量
不能用加苯与反应的方法，可直接用NaOH溶液吸收，然后再分液。⑤除去
中含有的少量CO，不能用直接燃烧法，可将混合气体通过灼热的氧化铜。⑥
中有少量
，也不能用加
来与之酯化的方法，可用饱和
溶液来吸收⑦用一定量的Al制取
，通过下列的途径达到节约酸碱的目的。
七、化学实验设计方案应具有创新性
近几年的高考化学实验题，最显著的特点就是由基础知识、基本实验或常见题型创新而成的。通常化学实验设计方案的创新性可从以下两个方面考虑：一是反应原理的创新设计，凡是物质问满足“反应容易发生”、“速度快慢适当”、“产物较纯且易分离”的反应均可用于制备所需产物；二是实验装置的创新设计，根据现有仪器，考虑题给药品的状态，是否需要加热等反应条件，所给仪器还有哪些灵活的用途等，可大胆改进制备装置、净化装置、收集装置、除杂装置，体现创新精神。
八、对仪器装置、操作的创新设计
为了达到某种特殊的实验目的，有时需要利用一些常用的仪器，通过进行必要的改进和装配，以完成合乎实验要求的创意与设计。这需我们认真分析领悟实验意图，灵活掌握有关仪器的组成、结合、性能特点等，然后匠心独运，巧妙创意，例如：
（1）防止液体倒吸发生装置的设计：
在某些实验中，由于吸收液的倒吸，会对实验产生不良的影响，如环璃仪器的炸裂，反应试剂的污染等。因此，在有关实验中必须采取一定的措施防止吸收液的倒吸。防止倒吸一般采用下列措施：
①切断装置：将有可能产生液体倒吸的密闭装置系统切断，以防止液体倒吸。如隔离式装置（Ⅰ）、（Ⅱ）。
②设置源头化解装置：在接近液面的导气管端连一个具有容积较大、蓄液能力强的仪器（如漏斗、干燥管等），且让其接触液面。如装置（Ⅲ）、（Ⅳ）。
③装置蓄液装置；当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来，以防止吸收液进入受热仪器或反应容器。这种装置又称为安全瓶。如装置（Ⅴ）。
④设置平衡压强装置：为防止反应体系中压强减小，引起吸收液的倒吸，可以在密闭装置系统中连接一个能与外界相通的装置，起着自动调动系统内外压强差的作用，防止溶液的倒吸。如图（Ⅵ）。
（2）防污染安全装置的设计：
灼烧式可用于除尾气CO；吸收式可用于除
等；切断式、漏斗式适用于吸收极易溶于水的气体（如、HBr等）；收集式可用于防止有毒气体进入空气中。
