高考中实验设计题的解法析

摘 要 ：化学实验的设计方案要切实可行,所选仪器、药品、方法和设备要尽可能得到满足；实验设计尽量简单易行,实验装置不宜复杂,能在较短的时间内,用较少的步骤完成实验,并且要有显著的效果.

关 键 词 ：科学性；安全性；环保法；可行性；简约性；经济性

中图分类号：G633.8 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）23-0242-02

实验设计题属于一种能力考查题,它涉及的知识面广,渗透力强,考题灵活多变.通过此类题目既可以考查化学的基本原理,也能考查元素及其化合物相关知识,还能考查基本实验技能和原理.此类试题源于教材又高于教材,让人耳目一新,它能广泛地考查考生运用化学实验的方法解决实际问题的能力,成为历年来高考化学（包括理科综合）中的热点和难点之一.其基本题型主要有：

一、实验设计

二、实验设计方案的优劣评价

三、根据要求,设计实验装置、操作时的注意事项,回答实验现象,进行实验数据处理和误差分析等

考生常对这类题目无从下手,导致得分率很低.那么这类题目如何解答呢?下面我说几点看法：

(一)思维的一般顺序

1.要认真审题,明确实验目的.通过仔细审题,明确题目要求,读出题目所给信息,利用所学知识,通过分析、类比、迁移,明确实验的原理.

2.药品及仪器的选择.根据第一部分分析得到的实验目的原理,以及反应所需的条件,涉及到物质的性质,如反应是否需要加热,是否对仪器有腐蚀作用等,从而选择正确的药品、仪器.

3.设计实验装置,完善操作步骤.在上述基础上,选择合适的实验装置并设计出合理的操作步骤.且实验步骤要完整实用.做好这些,要求学生具备识别典型实验仪器及典型实验装置图的能力.

4.记录数据,描述现象.正确分析实验应出现的现象,准确地记录数据.

5.综合分析,得出实验结论.把观察到的现象和记录到的数据,进行计算、分析、推理,从而得出结论.

(二)遵循的一般原则

1.安全性原则.要尽量避免与有毒物质接触,尽量避免进行危险性操作,如果无法避免,则应采取相应的安全措施.

2.科学性原则.实验的原理、方法及操作程序应该符合科学原理.

3.可行性原则.实验设计方案不止是理论上可行,选用的仪器、药品、装置及操作步骤在现有条件下要能得到实现.

4.简约性原则.在设计切实可行的前提下,应选择步骤较少、容易操作、所需时间较短而且效果明显的设计.

5.经济性原则.要考虑原料的来源是否易得、是否合理.

6.环保性原则.有毒、有害物质必须进行处理,防止对环境造成污染.

【例】碳酸钠的工业制备过程,是用氨气、二氧化碳和饱和食盐水反应,得到碳酸氢钠结晶,其反应原理如下：NH3+CO2+H2O等于等于NH4HCO3

NH4HCO3+NaCl（饱和）等于等于NaHCO3↓+NH4Cl

要求：设计一个实验,来模拟实现这一过程.所需实验用品可从以下用品中选择：蒸馏水和冰、6mol.L-1盐酸、氯化铵、氢氧化钠、6mol.L-1硫酸、消石灰、食盐、石灰石、浓氨水.（1）请画出该实验的实验装置示意图,且在图中玻璃容器旁从左到右分别用A、B、C等标明.（2）写出图中A、B、C、D等各玻璃容器中所放物质的名称或化学式.A：摇摇 摇摇；B：摇摇摇 摇摇；C：摇摇 摇摇；D：摇摇摇 摇摇.（3）选择利用本题提供的用品,判断所得产品是碳酸氢钠结晶,而不是氯化钠或碳酸氢铵结晶摇摇 摇摇.

解析：解答此题关键是正确理解氨气在反应中的作用.从题中所给条件得出的信息是：

1.反应原理：（1）NH3+CO2+H2O等于等于NH4HCO3

（2）NH4HCO3+NaCl（饱和）等于等于NaHCO3↓+NH4Cl

2.因为最终反应结果是放热反应.把上述两式合并,得到总反应方程式如下：

NH3+CO2+H2O+NaCl（饱和）等于等于NaHCO3↓+NH4Cl+Q（热量）

由此可知：一是如果向食盐的饱和溶液中同时通入二氧化碳和氨气,可以获得NaHCO3结晶；二是温度降低,平衡将向右移动.若这样设计,则至少需要二氧化碳和氨气两个气体发生装置.

依据实验设计的简约性原则,分析提供的实验用品,我们会发现可用浓氨水代替氨气,即只需要向浓氨水的食盐饱和溶液中通入二氧化碳即能达到要求.再考虑制取的CO2中含有HCl需要除杂,尾气中含有NH3（浓氨水挥发）需吸收（用H2SO4溶液）,这样就可以画出装置简图如下：

综上所述,对于化学实验设计题,不管是物质的制备实验设计,还是物质的性质实验设计,还有物质的检验实验设计及综合实验设计.只要按照上述思维顺序和原则进行思维和分析,就能顺利解答出题目.当然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,还应根据实验设计题的具体情况和要求,具体区别分析,从而做出正确的回答.