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化學實驗設計指實驗者在實施化學實驗前，根據一定的化學實驗目的和要求，運用化學知識與技能，按照一定的實驗方法對實驗的原理、儀器、裝置、步驟和方法等進行合理安排與規劃。

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專業要求

化學實驗設計不僅需要較為紮實的化學知識與實驗技能，而且還必須掌握相關的科學方法（如假設、測定、實驗條件的控制、實驗觀察與記錄、實驗結果處理與表達等），因此該類試題很好地考查學生靈活應用化學知識與技能以及科學研究方法解決化學問題的能力和創造能力。因此，《理科綜合能力測試考試說明》要求學生「能夠根據要求靈活運用已學過的自然科學理論、實驗方法和儀器，設計簡單的實驗方案並處理相關的實驗問題」，而且近年高考化學實驗也對考查學生設計實驗能力賦予較多的關注。

學科內容

化學實驗設計包括以下六個要素：（1）實驗目的；（2）實驗原理；（3）實驗用品以及裝置；（4）實驗操作及規程；（5）實驗結果處理；（6）實驗程序。這些要素之間的關係

實驗程序

由於實驗設計牽涉多方面的內容，設計過程必須遵循一定的程序。一般來說，化學實驗設計有下列的程序： （1）提出實驗研究課題（實驗目的）。實驗目的要求是實驗的出發點和歸宿，因此在實驗設計前，必須對實驗的目的要求相當明確。 （2）根據實驗目的要求，確定實驗的原理和方法。只有明確實驗原理和方法，才能對實驗設計作出合理的規劃。 （3）理清設計思路。實驗設計的基本思路是：目的——假設——變量——方法——步驟——器材。即根據實驗目的提出假設，圍繞假設確定被試和變量，按照實驗變量採取相應的方法、手段、依從變量控制安排實驗步驟、選擇合適器材和反應條件等。 （4）實施、對比、控制。在實驗實施過程中要特別重視對比和控制，對照不當，實驗將失去意義；沒有控制，則不能成為實驗。實驗應始終保持主題活性，細緻觀察實驗現象，詳實記錄數據。 （5）結果處理。對實驗現象、結果、數據進行加工整理，準確表述實驗結論。 （6）評價與修正。回顧實驗設計，反思實驗過程，修正檢驗假設，對結果評價。

設計原則

在規劃實驗設計時，必須遵循一些原則。具體有： 第一，科學性原則。這是實驗設計的首要原則。它指所設計實驗的原理、操作順序、操作方法等，必須與化學理論知識以及化學實驗方法理論相一致。例如，驗證氯酸鉀（KClO3）中的存在氯元素，不應該採用將其溶於水再加AgNO3溶液的方法，因為KClO3中不存在Cl-。而應該先讓固體與MnO2混合，充分反應後，冷卻，再將固體溶於水，取上面的清夜滴入少量的AgNO3，看到白色現象，再加入稀硝酸，振盪，沉澱不溶解溶解，這樣才能夠證明存在氯元素。 第二，可行性原則。可行性原則是指設計實驗時，所運用的實驗原理在實施時切實可行，而且所選用的化學藥品、儀器、設備、實驗方法等在現行的條件下能夠滿足。例如，鑑別NaCl和Na2SO4，選用硝酸銀溶液就不可行，因為儘管溶解性表標明AgCl難溶而Ag2SO4微溶，但事實上無法將它們區分。這是因為Ag2SO4容易分解為難溶的氧化銀。再如，除去CO氣體中的少量CO2氣體，有學生選擇將混合氣體通過熾熱的炭層的方法，目的是想利用炭的還原性將CO2還原為CO氣體。此方案原理上當然可以，但由於木炭還原CO2是吸熱反應，需要很高的溫度，中學實驗條件下不易實現。因此，嚴格地說該方案不可行。簡便易行、效果好的設計思路應該是：讓混合氣體通過澄清石灰水或NaOH溶液或鹼石灰。 第三，簡約性原則。是指化學實驗的設計要儘可能地採用簡單的裝置或方法，用較少的步驟及實驗藥品，在較短的時間內來完成實驗的原則。例如，除去銅表面的氧化銅雜質，初學者很容易想到用還原劑（H2、C或CO）還原的方法。這種方法由於需要加熱甚至高溫條件下才能進行反應，因而對裝置及操作的要求就比較高，在實驗設計中不宜採用。比較簡便、易行的方法是用稀硫酸或稀鹽酸作試劑，在常溫下清洗銅片。 第四，安全性原則。這是指實驗設計時應儘量避免使用有毒藥品或具有一定危險性的實驗操作。如上例中涉及到的CO有毒，不宜採用。再如，鑑別稀溴水和稀碘水（均呈淺黃色溶液）時，就不能採取加熱蒸發、通過觀察蒸氣顏色的方法來區分，因為溴、碘的蒸氣均有劇毒，這樣操作是很危險的，為不安全操作。而應採取加有機溶劑（如CCl4）萃取的方法。或者加入硝酸酸化的硝酸銀溶液的方法，很快便可區分清楚。由此看來，能構成環境污染的，能造成人身傷害的思路及操作均是不安全的，因而在實驗設計中是不可取的。 根據上述四個實驗設計原則和實驗操作實際，可以明確地知道，化學實驗設計方案的優選標準有以下幾個方面：（1）原理恰當；（2）效果明顯；（3）裝置簡單；（4）操作安全；（5）節約藥品；（6）實驗步驟簡單；（7）誤差較小，等等。換句話說，就是要符合「綠色化學」的要求（註：「綠色化學」研究的中心問題是使化學反應以及其產物具有以下特點——採用無毒、無害的原料；在無毒、無害的反應條件下進行；減量、循環、重複使用；具有「原子經濟性」，即反應具有高選擇性、極少副產物、甚至實現零排放；產品應是對環境友好的；滿足價廉物美的傳統標準）。以上幾個方面不僅在實驗設計過程中必須充分注意，同時這些標準也是實驗設計優劣評價的相關要素。