實驗方案的設計

王士軍

化學實驗題是高考中的必考內容和難點，是學生的重要失分點，是化學教學的重中之重。

本文中筆者試圖從實驗的目的出發，用不同的實驗原理，研究不同實驗方案設計的思路，期望對老師的教學和學生的學習有所幫助。化學實驗方案設計的思路：抓住實驗的目的→分析相關物質的性質異同點→確定實驗原理（相關反應）→選擇實驗的儀器和用品→連接裝置→確定實驗步驟→易出的問題。下面以設計實驗求Wg NaHCO3和Na2CO3固體混合物中Na2CO3的質量分數為例，設計不同的實驗方案，以達到考查不同知識點的目的。

【例題】設計實驗求Wg NaHCO3和Na2CO3固體混合物中Na2CO3的質量分數。

一、基本知識儲備——總結Na2CO3和NaHCO3的性質對比

二、實驗方案的設計

方案一：（運用NaHCO3具備而Na2CO3不具備的性質）

1.原理：利用NaHCO3的性質，即加熱法。

2.方程式：2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑

3.需測量的數據為：加熱后固體的質量。

4.實驗裝置如圖一（或用試管加熱）。

5.實驗步驟：

（1）首先稱坩堝的質量；

（2）將Wg試樣放入坩堝中；

（3）加熱至無水蒸氣逸出時停止加熱，冷卻，稱量；再加熱，冷卻，稱量至連續兩次的質量相差小于0.1g為止；

（4）計算。

方案二：（運用Na2CO3具備而NaHCO3不具備的性質）

1.原理利用Na2CO3的性質，即沉淀法。

2.反應方程式：Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl

3.需測量的數據為：生成沉淀的質量。

4.實驗步驟：

（1）溶解 （2）加過量的氯化鈣溶液 （3）過濾 （4）洗滌 （5）干燥 （6）稱量 （7）計算

5.可設計如下問題。

（1）用到玻璃棒的步驟和作用分別是

（2）步驟（2）中如何證明所加氯化鈣溶液是過量的？

（3）步驟中如何洗滌沉淀？

如何證明已洗滌干凈？

答案：（1）步驟（1）中玻璃棒的作用是攪拌，加速溶解；步驟（3）（4）中玻璃棒的作用為引流。

（2）取（2）中上層清液于潔凈試管中，滴加氯化鈣溶液，若無渾濁則證明氯化鈣溶液已過量。

（3）沿玻璃棒向漏斗內注入蒸餾水至浸沒沉淀，讓液體自然流下，重復2～3次。取最后一次洗滌液于潔凈的試管中，滴加硝酸銀溶液，若無渾濁則證明已干凈。

方案三：（利用Na2CO3和NaHCO3共同具有的性質）方法為生成并測量氣體的體積法

1.原理即主要方程式為：

Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2↑

2NaHCO3+H2SO4=Na2SO4+2H2O+2CO2↑

2.需測量的數據為生成CO2氣體的體積。

3.實驗裝置如圖二。

方案四：（利用Na2CO3和NaHCO3共同具有的性質）方法為生成并測量氣體的質量法

1.原理即主要方程式為：H2SO4+Na2CO3=Na2SO4+H2O+CO2↑

H2SO4+2NaHCO3=Na2SO4+2H2O+2CO2↑

2.需測量的數據為：生成氣體的質量

3.實驗裝置如圖三

4.實驗步驟：

（1）連接好裝置，檢查裝置的氣密性，加入藥品；

（2）稱量裝置D的質量；

（3）在左口a通空氣一段時間后，停止通入；

（4）打開裝置B上分液漏斗的活塞，讓試樣完全反應；

（5）再在導管口a通空氣一段時間；

（6）稱量裝置D的質量，兩次質量增重即是生成氣體CO2的質量；

（7）計算。

5.可設計出如下問題。

（1）裝置A的作用是

（2）裝置C的作用是

（3）裝置E的作用是

答案：（1）通入空氣，趕走裝置BC中的CO2。

（2）除去水蒸氣。

（3）防止空氣中的CO2和水蒸氣進入裝置D。

三、思路總結

做實驗題首先明確目的，抓住實驗的目的，根據目的分析相關物質的性質異同點，依據物質的性質確定實驗原理（相關反應），選擇、確定實驗的儀器和用品，連接裝置，確定實驗步驟，從中分析易錯的問題，完成實驗方案的設計。

編輯 尹 軍