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如何设计性质实验方案
化学是一门以实验为基础的自然科学.因此,实验的考查在每套题中的地位都举足轻重,但无论实验题怎么变化,题目都会依照课程标准,参照教材进行设计.实验命题一般有以下几个方向：一是根据要求,设计实验方案,分析相关问题；二是结合相关知识,联系题给信息并联系实际的实验设计；三是近几年出现的源于教材的实验重组题,这种题的立意往往具有创新性.化学实验方案设计的类型：制备实验方案的设计、性质实验方案的设计、物质检验实验方案的设计、综合实验方案的设计等.
下面就性质实验方案的设计进行分析,力求突破这类实验题.
1什么是化学实验方案设计
化学实验方案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怎样设计性质实验方案
物质的性质决定于其结构,并决定它的用途和制法,因此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、用途和制法之间的相互关系,反复推敲、深挖细找,根据物质结构的特点,设计实验方案来探索或验证物质所具有的一些性质.
基本思路为：
1明确实验目的、要求；
2构思实验方法、步骤；
3选择实验仪器、药品；
4观察现象、记录数据；
5分析、得出结论.
3性质实验方案的设计
物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容.设计实验探究时,要求原理准确、步骤简单、现象明显、结论易得,且不对环境造成污染.性质实验探究的类型主要有：
3.1证明酸性：
①pH试纸或酸碱指示剂;
②与Na2CO3溶液反应放出CO2;
③与Zn等较活泼金属反应放出H2.
3.2证明弱酸性：
①证明存在电离平衡；
②测定对应的钠盐或钾盐溶液酸碱性；
③测量溶液稀释前后pH的变化.
3.3证明物质酸性或碱性的强弱：
探究物质酸性或碱性的强弱,可利用相对强的酸或碱制备相对弱的酸或碱的反应原理,并且还必须掌握常见的阳离子、阴离子的特征反应.例如：比较碳酸和硅酸的酸性强弱,可将CO2气体通入Na2SiO3溶液中,看是否有白色沉淀生成来判断.
3.4证明物质有氧化性、还原性：
①证明某物质有氧化性,就将该物质与还原剂（如：KI、SO2、H2S等）发生反应,产生明显现象.
②证明某物质有还原性,就将该物质与氧化剂（如：KMnO4、浓HNO3等）发生反应,产生明显现象.
3.5证明物质氧化性强弱、还原性强弱：
如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3溶液与KI淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来证明Fe3+的氧化性强于I2.
3.6证明分散系是胶体：
证明该分散系有丁达尔现象.
3.7证明同周期、同主族元素性质的递变规律：
一般通过设计元素得失电子能力的强弱实验来完成.例如：通过Mg、Al与相同浓度的盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的失电子能力比Al强.
3.8证明电解质的强弱：
探究一元酸HA是弱酸的方法是在常温下配制NaA的溶液,测其pH,若pH＞7,则说明HA是弱酸.
3.9证明钢铁发生电化学腐蚀的规律：
可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规律.
3.10证明物质中含有碳碳双键（或碳碳叁键）：
能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色.
3.11证明物质中含有酚羟基：
①与浓溴水反应产生白色沉淀;
②与FeCl3溶液反应显紫色.
3.12证明物质中含有醛基：
①与银氨溶液发生银镜反应；
②与新制Cu(OH)2悬浊液反应产生砖红色沉淀.
3.13证明物质中含有醇羟基：
与酸发生酯化反应,其产物不溶于水,且有水果香味.
3.14比较金属的活动性：
①与水反应；
②与酸反应；
③置换反应；
④原电池原理；
⑤电解放电顺序；
⑥最高价氧化物对应水化物的碱性强弱；
⑦对应盐溶液的酸碱性强弱.
3.15比较非金属的活动性强弱：
①置换反应；
②与H2反应难易；
③气态氢化物的稳定性强弱；
④原电池原理；
⑤最高价氧化物对应水化物的酸性强弱.
4考点题型：探究物质性质实验方案的设计
这类题能考查学生的分析判断能力、实验方案的设计能力及语言表达能力,能开启思维,提高素质和能力.
例题：某兴趣小组采用如图装置制取并探究SO2气体的性质.
(1)下列实验方案适用于图中所示装置制取所需SO2的是_________.
A.Na2SO3溶液与HNO3
B.Na2SO3固体与浓硫酸
C.固体硫在纯氧中燃烧
D.铜与浓硫酸
(2)组装完仪器后,检查装置气密性的方法是：关闭活塞b,_______.
(3)指导老师指出应增加一尾气吸收装置,并帮助同学们设计了如下装置,其中合理的是________.
(4)该小组同学设计在试管d中加入FeCl3溶液,验证SO2的还原性,为了验证SO2与Fe3+发生了氧化还原反应,他们在通入足量SO2后,取试管d中的溶液,分成三份,并设计了如下实验：
方案A：往第一份溶液中加入KMnO4溶液,紫红色褪去；
方案B：往第二份溶液中加入KSCN溶液,不变红,再加入新制的氯水,溶液变红；
方案C：往第三份溶液中加入用稀盐酸酸化的BaCl2,产生白色沉淀.
上述方案不合理的是________；原因是__.
【解析】(1)硝酸具有强氧化性,能将亚硫酸钠氧化成硫酸钠,不能制得二氧化硫,故A项错；其他三项都可以生成二氧化硫,分析题中装置知,B项实验方案使用固液不加热型装置,B项正确；C项错；铜与浓硫酸反应需要加热,D项错.(2)检查装置气密性的方法：试管d中加水至浸没长导管管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c(或用手焐热c),试管d中有气泡冒出,停止加热后,试管d中有一段水柱上升,说明装置气密性良好.(3)二氧化硫用NaOH溶液吸收时要注意防止倒吸,A项装置可以起到防倒吸的作用,故A项正确；B装置中,虽然装了安全瓶,但由于左侧导管伸入广口瓶过深,不能完全防止液体倒吸进入反应装置,且会使得一部分尾气留在安全瓶内不能被碱液完全吸收,故B项错；C项错；D项装置中CCl4起缓冲的作用,也能防止倒吸,故D项正确.(4)方案A不合理,因为SO2和Fe2+都可以使KMnO4溶液褪色,所以无法确定一定有Fe2+生成；方案B可以证明生成了Fe2+,发生了氧化还原反应；方案C溶液中有SO23-,说明SO2被Fe3+氧化了.
答案：(1)B
(2)试管d中加水至浸没长导管口,塞紧试管c和d的胶塞,加热c(或用手焐热c),试管d中有气泡冒出,停止加热后,试管d中有一段水柱上升,说明装置气密性良好.
(3)A、D
(4)ASO2和Fe2+都可以使KMnO4溶液褪色,所以无法确定一定有Fe2+生成.
【点评】这是高考化学实验试题的考查热点题型之一,是有关性质实验方案的设计和方案的评价问题,因为此类试题既能考查学生对问题的分析能力,又能考查学生对实验的探究能力.
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