（13分）某学校设计了一节实验活动课，让学生从废旧干电池回收

化学实验方案的设计：

1．概念：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。

2．实验方案设计的基本要求

(1)科学性：实验原理、实验操作程序和方法必须科学合理。

(2)安全性：尽量避免使用有毒药品和进行有一定危险性的实验操作，保护人身安全，保护仪器。

(3)可行性：实验所选用的药品、仪器、设备和方法等在中学现有条件下能满足要求。

(4)简约性：方案简单易行，尽可能采用简单的实验装置，较少的实验步骤和药品。还应遵循完成实验所用时间较短，副反应少，效果好等基本要求。

(5)经济性：综合考虑原料的用量和价格。

3．化学实验设计的基本内容一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：

(1)实验名称；

(2)实验目的；

(3)实验原理；

(4)实验用品(药品、仪器、装置、设备)及规格；

(5)实验装置图、实验步骤和操作方法；

(6)实验注意事项；

(7)实验现象的记录及结果处理；

(8)问题与讨论。

4．化学实验方案设计的基本思路

2．认真审题，明确目的。设计实验可以让学生明确实验的原理、目的和要求，可以培养学生运用知识解决实际问题的能力和创新思维能力。(一)阅读各项实验内容,看懂有关原理,明确实验目的。

(2)选择仪器、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、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定的范围内等)，合理选择化学仪器和药品。

学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应既完整又简明。第六周：开始准备实验药品及仪器，进一步细化实验步骤。全面地培养学生的基本技能，对误差处理和有效数字的使用、作图、查阅手册以及绘制仪器装置图、实验报告的书写等方面都须有一定的要求并在有关实验中训练。

(4)记录现象、数据根据观察，全面而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、图表、推理等，得出正确的结论。

化学实验方案设计的分类：

【解题方法点拨】对于探究型实验探究，要熟悉实验探究的环节和方法，精心设计实验方案，将所学过探究物质的性质或变化规律的技巧迁移至此，进行细心地探究实验和观察现象，再通过分析实验现象，推断、总结出该物质的性质或变化规律等． 对于验证型实验探究，要熟记物质的性质或变化规律，根据给出的实验设计方案，进行实验、分析和探究，并通过观察、记录和分析的实验现象，来验证该物质的性质或变化规律等．。本课仅仅用跟蜡烛有关的4个实验，从蜡烛这一种物质的变化就得出关于所有物质变化规律的普遍性结论，恰恰犯了这样的逻辑错误，为了弥补教材的不足，我将对教材进行如下调整和处理，一是加大第一部分实验探究的分量，除了关于蜡烛的系列变化实验外，把第三部分的一些实验适当移前，如碾碎蛋壳，在碱中倒入少量白醋，往澄清的石灰水中吹气等，同时找更多的关于物质变化的直观图片资料，如铁栏杆生锈、小树长高、河流拐道、水滴石穿等，在学生观察面不断拓宽的基础上，帮助学生收集更多的信息和证据，从而为得出关于物质变化的普遍性规律的结论。第二表现在课件播放先后顺序不同，比如学习某种物质的性质时，基础好的班可先放出它的性质再做实验，而基础弱班和层上课时，我们是先做实验，让学生看书、观察、思考，尽量让学生得出某些结论，再播放课件、纠正学生结论中的错误。

在进行性质实验方案的设计时，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系，要根据物质的结构特点，设计化学实验方案来探究或验证物质所具有的一些性质：

2．物质制备实验方案的设计

制备实验方案的设计，应遵循以下原则

(1)条件合适，操作简便；

(2)原理正确，步骤简单；

(3)原料丰富，价格低廉；

实验室制备二茂铁反应原理及装置示意图如下：Ⅰ.反应原理2koh＋fecl2＋2c5h6―→(c5h5)2fe＋2kcl＋2h2o(环戊二烯) (二茂铁)Ⅱ.实验装置Ⅲ.实验步骤步骤1.在三颈烧瓶中加入25 g粉末状的koh，并从仪器a中加入60 ml无水乙醚到烧瓶中，充分搅拌，同时通氮气约10 min(如图1)。核心是原料，由原料可确定反应原理，推导出实验步骤及所用仪器。全书共分十章，内容除绪言、实验室基本知识、实验数据处理、常用仪器及基本操作、实验基本操作等基本知识外，实验内容按照物理化学量及常数的测定，化学反应原理与物质结构基础，元素化合物的性质，无机化合物的提纯与制备、综合性、设计性和研究性实验等采用模块结构编写。

3．物质检验实验方案的设计

通过特定的反应现象在一堂化学实验课上，推断被检验物质是否存在。在对物质进行检验或鉴别时，一般的原则是：

①给出n 种物质进行鉴别，一般只需检验n一1种即可；

②物理和化学方法可并用，一般先用物理方法(如物质的颜色、气味、水溶性等)，再用化学方法；

③设计的实验步骤越简单越好，实验现象越明显越好；

④有干扰离子存在时，应先排除干扰，以免得出错误的结论；

⑤进行检验的一般步骤为：观察外表一一加热固体(确定是否有结晶水)——配成溶液——观察外观一一加入试剂——观察现象——得出结论。

化学实验方案的评价：

对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确作出判断，要考虑是否合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。

①对方案可行性的评价：可行是方案的第一要素，评价方案时应注意从原理和操作两个方面分析方案是否可行：一是理论上要科学合理，二是操作上要简单可行。5 主要施工方法 各主要分部施工方法符合项目实际，须有详尽的施工技术方案，工艺先进、方法科学合理、可行，能指导具体施工并确保安全。关于对实验设计方案的评价,要在两个方面考虑,一是方案是否可行,能否达到实验目的。

(1)实验原理是否正确、可行；

(2)实验操作是否安全、合理；

(3)实验步骤是否简单、方便；

(4)实验现象是否明显。

2．从“绿色化学”视角对实验方案作出评价 “绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价：

(1)反应原料是否易得、安全、无毒；

(2)反应速率是否适巾；

(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；

(4)合成过程中是否造成环境污染。

3．从安全性方面对实验方案作出评价从安全角度常考虑的主要因素如下：

(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸；

(2)使用某些易燃易爆品进行实验时要防爆炸(如 H2还原CuO应先通H2可燃性气体点燃前先验纯等)；

(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)；

(4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；

答：有两种情况需要使用回流反应装置：一是反应为强放热的、物料的沸点又低，用回流装置将气化的物料冷凝回到反应体系中。12.10.5 如换热管后的冷凝水带气液分离器回流，回流部分的换热管管内容易滞留冷凝水，通蒸汽时间需要更长，应确保回流部分的换热管内水分被蒸汽蒸发后，才能关闭蒸汽进、出口阀，严防冬天内部结冰，导致换热管冻裂事故的发生。【解答】解：（1）反应在55℃条件下进行，需要水浴加热，且有冷凝回流装置，题中a缺少回流装置，要滴加溴水，所以要有滴液漏斗，排除a在一堂化学实验课上，c缺少水浴加热，只有b符合。

(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；

(7)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；

(8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序等)。