北京四中化学实验方案设计的基本要求化学实验过程由准备阶段、实施阶段和结果处理阶段组成。
在实验的准备阶段，设计一个周密的实验方案是保证实验实施成功的关键。
实验方案的主要内容包括：1.实验名称；2.实验目的；3.实验原理；4.实验用品（仪器、药品及规格）；5.实验步骤（包括实验仪器装配和操作）；6.实验现象记录及结果处理；7.问题讨论。
一个实验目的的达到，往往有多个可以选择的方案，但我们总是选择最优的实验方案。
实验方案的选择要遵循以下原则：1.科学性；2.安全性；3.可行性；4.简约性。
一、科学性1．实验原理的科学性。
例如检验SO2中是否含有CO2，如果把气体直接通入澄清的石灰水检验，由于SO2也会使石灰水变浑浊，因此无法判断气体中是否含有CO2。
正确的实验方案的图示如图：以上实验中，如果在品红溶液不褪色的情况下，澄清的石灰水变浑浊，可以判断气体中含有CO2，否则没有CO2。
2．操作程序和方法的科学性。
请看下列除杂方法：（1）用点燃法除去CO2中混有的少量CO；（2）用加入乙醇、浓硫酸加热的方法除去乙酸乙酯中的少量乙酸。
如果单从化学原理方面去看，以上两个实验方案是没有问题的，因此许多同学在实验设计上对于这种思路也是乐此不疲，其实这些实验方案是根本无法实施的。
方案（1）正确的方法是：方案（2）正确的实验方法是用饱和Na2CO3溶液洗涤后进行分液操作。
二、安全性为了杜绝人身伤害和避免实验仪器的损坏，保障实验的顺利进行，安全工作必须做好。
实验安全主要包括下列几个方面：1．防漏气——实验前检查装置的气密性。
2．防爆炸——检验气体的纯度，有可燃性气体的实验，应将装置系统中的空气排净后再进行点燃和加热的操作。
例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排干净后，检查气体是否纯净（验纯），待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。
3．防倒吸——溶解度很大的气体吸收要加防倒吸装置，对有加热要求的综合实验，在与液体接触的部位前，最好设置“安全瓶”等装置以防止倒吸，实验结束时要注意酒精灯熄灭及导管的处理顺序。
4．防污染——有毒尾气要通过吸收、收集、点燃等措施处理，防止中毒和污染环境。
5．防伤害——使用和加工玻璃仪器要防划伤，加热、浓硫酸稀释等液体混合操作要防飞溅和灼烫伤。
三、可行性实验设计要符合实际，药品、仪器等应是中学实验室能达到的。
当然，实验是否可行，关键还是在于设计。
例如，乙烷气体中含有少量乙烯杂质，如何除去？有同学设计用加入H2的方法让乙烯转化为乙烷，但反应原理：CH2=CH2+H2CH3CH3，H2的量难以控制，所采用的催化剂条件，在当前的中学化学实验室是难以达到的。
因此我们通常采用的方法是比较简单的用浓硫酸或溴水洗气的方法。
大多气体中的杂质一般都是通过液体或固体吸收来除去的。
四、简约性实验设计要做到简单易行。
力求用最简单的装置、较少的实验步骤和试剂、在尽可能短的时间内完成实验。
例如，欲鉴别0.5 mol·L-1的KCl、(NH4)2SO4、H2SO4、氨水的四瓶无色溶液。
尽管有多种实验方案，但用pH试纸鉴别无疑是最简单的。
[例题解析]例1.设计实验验证加碘食盐中含有碘（写出相对完整的实验方案）。
分析：加碘食盐中含有的碘是以KIO3的形式存在的，要验证加碘食盐中含有碘，必须使用还原剂（通常是KI）把KIO3还原为I2，然后利用I2的CCl4溶液呈紫红色或者I2的淀粉溶液呈蓝色来确定I2的存在。
因为KI中本身含有碘元素，为了说明生成的I2不是由KI自身单独生成的，因此在实验时必须做对比实验。
解：具体实验方案设计如下：实验名称验证加碘食盐中含有碘实验目的了解验证加碘食盐中含有碘的方法实验原理加碘食盐中含有KIO3（不再含其他氧化剂），在酸性条件下，IO3-能将I-氧化成I2（IO3-+5I-+6H+3I2+3H2O），I2遇淀粉变蓝色，I2的CCl4溶液呈紫红色。
实验用品烧杯、试管、玻璃棒、药匙、胶头滴管、加碘盐、H2SO4(3 mol·L-1)、NaOH溶液、CCl4、淀粉溶液、蒸馏水。
实验步骤①在烧杯中加入5g加碘盐，加入适量的蒸馏水使加碘盐完全溶解。
②a．在试管中加入少量加碘盐溶液，滴入几滴稀硫酸，然后再滴入几滴淀粉溶液。
观察现象。
b．在试管中加入少量KI溶液，滴入几滴稀硫酸，然后再加入几滴淀粉溶液。
观察现象。
c．将上述两支试管里的液体混合，观察现象。
③a．在试管中加入少量加碘盐溶液，滴入几滴稀硫酸，然后再加入1 mL CCl4，振荡，静置。
观察现象。
b．在试管中加入少量KI溶液，滴入几滴稀硫酸，然后再加入1 mL CCl4，振荡，静置。
观察现象。
c．将上述两支试管里的液体混合，充分振荡，静置。
观察现象。
d．在c的试管中加入NaOH溶液，充分振荡。
观察现象。
将混合液倒入指定的容器中。
实验现象记录（略）例2、（2002·全国）大气压强对许多物理实验和化学实验有着重要影响。
制取氨气并完成喷泉实验。
（1）写出实验室制取氨气的化学方程式。
（2）收集氨气应使用法，要得到干燥的氨气可选用做干燥剂。
（3）用左图装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是。
该实验的原理是。
（4）如果只提供如右图的装置，请说明引发喷泉的方法。
解：（1）2NH4Cl + Ca (OH)22NH3↑+ CaCl2 + 2H2O（2）向下排空气法，碱石灰（3）打开止水夹，挤出胶头滴管中的水；氨气极易溶于水，致使烧瓶内气体压强迅速减小（4）打开夹子，用手（或热毛巾等）将烧瓶捂热，氨受热膨胀，赶玻璃导管中的空气，氨气与水接触，即发生喷泉。
例3、某学生要用50 mL NaOH溶液和CO2来制取纯Na2CO3溶液，已知CO2气体在通入NaOH溶液过程中极易生成NaHCO3，且无明显现象。
实验室有下列试剂：①未知浓度的NaOH溶液②37％的盐酸③37％的硫酸④14％的盐酸⑤大理石⑥饱和NaHCO3溶液实验室有下列仪器：量筒，烧杯，橡皮管，玻璃导管，分液漏斗，烧杯，洗气瓶，酒精灯。
已知下表中各物质在常温时的溶解度（g/100 g H2O）（1）本实验除了图给的仪器外，还应有：（仪器安装补完整）。
（2）本实验为保证制得的Na2CO3尽量的纯，应选用的药品，除①外，还应需要：。
（3）简要叙述实验步骤，直到制得纯碳酸钠溶液。
（4）根据给出的溶解度表，若保证在配制过程中不会有晶体析出，所用氢氧化钠溶液中含NaOH的质量分数的最大值是多少（写出计算步骤和必要的文字说明）？解析：本题要求制得纯净的碳酸钠，根据题意不能在氢氧化钠中直接通二氧化碳来制纯净Na2CO3，否则不纯，因为这样二氧化碳的量很难控制，多了生成碳酸氢钠，不足则氢氧化钠反应不完全。
所以只有把氢氧化钠分成两等份，其中一份通足量的二氧化碳使其完全生成碳酸氢钠后，再把另一份加入其中让其完全转化为碳酸钠。
答案：（1）洗气瓶，烧杯，量筒；装置如下图所示。
（2）④⑤⑥（3）①取25 mL NaOH溶液通入过量的CO2气体，至CO2不再溶解；②小心煮沸溶液1~2分钟，排出溶液中溶解的CO2气体；③在得到的溶液中加入另一半（25 mL）NaOH溶液，使溶液充分混合即得纯的碳酸钠。
（4）要保证在配制过程中不会有晶体析出，即100 g水中最多溶解8.4 g NaHCO3，根据化学方程式：NaOH+CO2＝NaHCO3，生成8.4 g NaHCO3需NaOH固体4 g，NaOH溶液的质量分数最大只能为＝3.85％，所以配制过程中不会有晶体析出，就必须使NaOH溶液的质量分数≤3.85％。
例4：（2002一河南、广东）根据下图回答问题：（1）上述装置中，在反应前用手掌贴烧瓶外壁检查装置的气密性，如观察不到明显的现象，还可以用什么简单的方法证明该装置不漏气。
答：。
（2）写出浓硫酸和木炭粉在加热条件下发生反应的化学方程式：__________。
（3）如果图中的装置检验上述反应的全部产物，写出下面标号所表示的仪器中应加入的试剂的名称及其作用：A中加入的试剂是，作用是；B中加入的试剂是，作用是；C中加入的试剂是，作用是除尽气体；D中加入的试剂是，作用是；E中加入的试剂是，作用是。
（4）实验时，C中应观察到的现象是。
解析：该题是一个实验分析题。
尤其第（3）、（4）题旨在考查考生如何检验实验产生的H2O、SO2、CO2，同时又要注意避免相互干扰。
按照题目意思，A装置中加入的试剂应是无水CuSO4，作用是检验水；B洗气瓶中加入的试剂是品红试液，作用是检验SO2；因为检验CO2通常是用澄清石灰水，考虑到SO2对CO2的检验会有干扰作用，所以安排C洗气瓶作用是除尽SO2，用到的试剂可以是酸性KMnO4溶液或氯水，现象是酸性KMnO4溶液或氯水褪色；D洗气瓶中再加入品红试液，作用是验证C洗气瓶是否完全除尽了SO2，如果D中的品红不褪色，那么就可确定SO2被完全除尽；而E洗气瓶则装入澄清石灰水，用于最后检验CO2，且最后产生的CO2即使排到空气中了，也不会造成污染。
假若没有D洗气瓶的作用，我们就不知道SO2是否在C洗气瓶中真的被完全除尽。
即使我们凭经验认为已经除尽，但作为实验过程仍缺乏严谨。
B洗气瓶中加入品红试液，褪色证明有SO2，然后利用C洗气瓶装置除去SO2避免对CO2检验的干扰，答案：（1）反应前用酒精灯小火加热烧瓶，B、C、D、E瓶中有气泡冒出，停止加热后，水会在导管里升高形成一段水柱，证明装置不漏气。
（2）C + 2H2SO4(浓)2SO2↑+ CO2↑+ 2H2O（3）A中加入的试剂是：无水CuSO4，作用是检验水；B中加入的试剂是：品红试液，作用是检验SO2；C中加入的试剂是：酸性KMnO4溶液，作用是除尽SO2；D中加入的试剂是：品红试液，作用是验证C洗气瓶是否完全除尽了SO2；E中加入的试剂是：澄清石灰水，作用是检验CO2的存在。
（4）实验时，C中应观察到的现象是紫红色的KMnO4溶液褪色变浅，但不能褪成无色。