高考不僅考查考生實驗知識、技能的掌握情況，更注重考查考生的實驗?zāi)芰�，考查考生是否能運用化學(xué)實驗手段和方法來研究物質(zhì)的組成、性質(zhì)與變化，本文擬對性質(zhì)實驗方案設(shè)計所考查的內(nèi)容作一粗淺賞析。
1、性質(zhì)實驗方案設(shè)計的一般原則
(1)科學(xué)性原則
是實驗方案設(shè)計的首要原則。它指設(shè)計的實驗原理、操作方法、操作程序都必須與化學(xué)理論知識以及化學(xué)實驗方法相一致。
例如：驗證氯酸鉀(KClO3)中存在氯元素，不應(yīng)采取將其溶于水再加AgNO3溶液的方法，因為KClO3中不存在Cl-。而應(yīng)先讓固體與MnO2混合，充分反應(yīng)后，冷卻。再將固體溶于水，取上面的清液滴入少量的AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，再加入稀硝酸，振蕩，沉淀不溶解，這樣才能證明氯酸鉀中存在氯元素。
(2)可行性原則
指設(shè)計實驗方案時，所運用的實驗原理在實施時切實可行，而且所選用的化學(xué)藥品、儀器、設(shè)備和方法等在現(xiàn)有條件下能夠滿足。
例如：鑒別NaCl和Na2SO4：選用AgNO3溶液就不行，因為盡管溶解性表明AgCl難溶而Ag2SO4微溶，但事實上我們難以將它們區(qū)分。
(3)簡約性原則
是指實驗設(shè)計盡可能采用簡單的裝置或方法，用較少的實驗步驟及藥品，在較短的時間內(nèi)完成實驗，且效果明顯。
例如：除去銅表面的氧化銅雜質(zhì)，初學(xué)者很容易想到用還原劑(H2、C或CO)還原的方法，此法需要加熱甚至高溫條件下才反應(yīng)，因此對裝置及操作的要求比較高，不宜采用.簡便易行的方法是：用稀鹽酸或稀硫酸在常溫下清洗銅片。
(4)安全性原則
是指實驗操作盡量防止帶有危險性的操作，盡量避免與有毒物質(zhì)接觸，若無法避免應(yīng)采取安全措施。
例如：鑒別稀溴水和稀碘水(均呈淺黃色)，就不能采用加熱蒸發(fā)，通過觀察蒸氣顏色的方法來區(qū)分，因為溴氣、碘氣均有毒，是危險的不安全的。應(yīng)該采用加入有機溶劑(如CCl4)萃取的方法，則很快就可將兩者區(qū)別開來。因此，構(gòu)成環(huán)境污染、造成人身傷害的思路及操作是不安全的，在實驗方案設(shè)計中也是不可取的。
由以上原則可知：要符合“綠色化學(xué)”的要求。實驗方案設(shè)計的優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)有以下幾個方面：
①原理恰當(dāng) ②效果明顯 ③裝置簡單 ④操作安全 ⑤節(jié)約藥品 ⑥步驟簡單 ⑦誤差較小
2、性質(zhì)實驗方案設(shè)計的規(guī)律
(1)證明酸性：pH試紙或酸堿指示劑;與碳酸鈉溶液反應(yīng);與鋅等活潑金屬反應(yīng)。
(2)證明弱酸性：證明存在電離平衡;測定對應(yīng)鹽溶液酸堿性;測量稀釋后pH變化。
(3)證明氧化性：與還原劑(如KI、、等)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的現(xiàn)象。
(4)證明還原性：與氧化劑(如、濃等)反應(yīng)，產(chǎn)生明顯的現(xiàn)象。
(5)比較金屬的活動性：與水反應(yīng);與酸反應(yīng);置換反應(yīng);原電池;電解放電順序;最高價氧化物的水化物的堿性強弱;對應(yīng)鹽的酸堿性強弱。
(6)比較非金屬的活動性：置換反應(yīng);與氫氣反應(yīng)快慢;氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性、還原性;最高價氧化物的水化物的酸性強弱;對應(yīng)鹽的酸堿性強弱。
(7)比較酸(堿)的酸(堿)性強弱;較強的酸(堿)能制得較弱的酸(堿)，此外還必須掌握常見的陽離子、陰離子的特征反應(yīng)。
3、考點例析
(1)探究性質(zhì)實驗方案的設(shè)計
基本思路：①分析其物質(zhì)結(jié)構(gòu)特點或找出所屬類型的典型代表物;②推測物質(zhì)可能具有的一系列性質(zhì);③由此設(shè)計出合理的實驗方案，去探究它所具有的性質(zhì)。
例1：某班學(xué)生在野炊時用石灰石堆成簡易灶臺做飯，野炊后有同學(xué)從灶臺內(nèi)側(cè)敲下幾小塊石片，帶回實驗室研究灼燒過程中是否有新物質(zhì)生成，請你參與此項研究。
(1)根據(jù)你的知識和經(jīng)驗提出假設(shè)，反應(yīng)中可能有________________生成，支持這個假設(shè)的依據(jù)是(用化學(xué)方程式表示)______________。
(2)請你設(shè)計實驗驗證假設(shè)：
(3)如果要研究某塊石片中參加反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量，請你設(shè)計一個簡單的實驗方案(寫出簡要步驟，不要具體計算)：
步驟一：_____________________;
步驟二：_____________________;
步驟三：_____________________;
步驟四：_____________________;
解析：石灰石(CaCO3)在高溫時會分解生成生石灰(CaO)，生石灰與水反應(yīng)生成熟石灰[Ca(OH)2]，根據(jù)這個性質(zhì)既可以檢驗生石灰的存在，又可以除去石灰石中的生石灰，從而測定石片中參加反應(yīng)的碳酸鈣的質(zhì)量。
答案：(1)CaO;CaCO3CaO+CO2↑
(2)
(3)步驟一：稱量石片的質(zhì)量;
步驟二：將石片放在大量水中浸泡或用水洗滌;
步驟三：將石片洗凈、烘干、稱量;
步驟四：計算(注：其它合理方法均可)
點評：這是一道探究性試題，扣緊實驗的目的、明確實驗原理是解題的關(guān)鍵。
(2)驗證性質(zhì)實驗方案的設(shè)計
基本思路：①根據(jù)物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)特征，結(jié)合已有知識及實驗經(jīng)驗預(yù)測可能具有的性質(zhì);②設(shè)計具體實驗方案來驗證物質(zhì)所具有的性質(zhì);③選擇適宜的試劑、儀器、裝置、反應(yīng)條件實驗方案;④最后得出結(jié)論。
例2：堿式碳酸鎂有多種不同組成，如Mg2(OH)2CO3 Mg4(OH)2(CO3)3，Mg5(OH)2(CO3)4等。請你設(shè)定一個測定堿式碳酸鎂組成的實驗方案。包括：(1)測定原理;(2)測定實驗的裝置圖;(3)操作步驟。
可使用的儀器、試劑和用品如下：
儀器：天平(附砝碼)、大試管(附帶有短玻璃管的橡皮塞)、酒精燈、洗氣瓶、球形干燥管(附帶有短玻璃管的橡皮塞)、鐵架臺、鐵夾、角匙。
試劑：堿式碳酸鎂(粉末)、濃硫酸、石灰水、無水氯化鈣、堿石灰。
其它：火柴、棉花、短橡皮管、彈簧夾。
注意：①上述儀器和試劑只需應(yīng)用其中一部分;②儀器、試劑、用品的數(shù)量不限。
解析：可加熱堿式碳酸鎂，通過測定生成的MgO、CO2H2O的物質(zhì)的量之比來確定堿式碳酸鎂的組成.用濃硫酸來吸收水，根據(jù)濃硫酸增加的質(zhì)量，求出水的物質(zhì)的量;用堿石灰來吸收CO2，根據(jù)堿石灰增加的質(zhì)量，求出CO2的物質(zhì)的量。
答案：(1)測定原理：通過測定生成的MgO、CO2 H2O的物質(zhì)的量之比來確定堿式碳酸鎂的組成。
(2)測定實驗的裝置圖：
(3)操作步驟：
①將裝置按圖連接好，檢查裝置的氣密性;
②稱取一定量(W1 g)樣品于大試管中;
③加熱，至樣品完全分解;
④實驗結(jié)束后，稱量洗氣瓶和干燥管增加的質(zhì)量(分別設(shè)為W2 g W3 g);
⑤計算MgO、CO2H2O 的物質(zhì)的量之比為：
n(MgO)：n(CO2)：n(H2O)=(W1-W2-W3)/40：W3/44：W2/18
由比值可確定堿式碳酸鎂的組成.
點評：設(shè)計一般實驗都要講究實驗的科學(xué)性、可行性、簡約性、安全性等原則。
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