(2)实验设计是实验问题的高层次，它涉及的知识面广、难度高、灵活性强，是考查学生自学、迁移、探索、创新能力的主要题型。一般包括设计物质制备实验、性质验证和检测实验、结构推断和纯度计算实验、实验方案评价等内容。解题中一要运用类比、迁移、综合等方法把实验设计与中学实验(原型)有机结合起来，选准切入点。二要明确实验目的和要求(这一点很关键，应该用题目要求来总揽设计思路，若抓不住这个关键，实验设计必然不得要领)，认真分析题给实验步骤和提供的仪器、装置、药品(剔除多余的、选择有效的、补充必须的)，结合实验原理将步骤排序、装置连接，使设计的方案科学可行、简便易行(仪器简单、条件适宜、节省试剂、避免污染)、方便安全，达到最优化。
三、化学试题常见的解题思路与方法
1.物理单位换算法
适用于解有关浓度的换算。其法主要是抓住浓度单位，将有关数据归入其中而得解。
〔例1〕浓盐酸的密度为1.19克/厘米3，浓度为36%，求其摩尔浓度。
思路：36%的36除36.5化为摩尔，100除以1.19化为毫升，再除1000化为升，即可按摩尔浓度的单位求解：
M＝36÷36.5(摩)100÷1.19÷1000(升)＝11.7(摩/升)
或由1.19×1000×36/36.5×100求解。
若把摩尔浓度转化为质量百分比浓度，将“(摩/升)”单位换算成“(克溶质)/(克溶液)”即可。
2.差值法
差值法应用很广，它是用某反应物与某生成物相差的值(质量或气体体积)，与方程式中相关物质之间的正比例关系求解的方法。一般遇到有差值的题目用本法求解能快捷准确。
例如“在标准状况下，一个充满Cl2的容器的共重为74.6克，若改装满N2，则共重66克，求容器的体积。”
用差值法解时，设容器体积为V升。在Cl2与N2同为22.4升时(即均为1摩)，质量差为：71－28＝43(克)。今本题二者的质量差为：74.6－66＝8.6(克)，而得比例:22.4:V＝43:8.6，解之V为4.48升。
〔例2〕将m毫升NO与NO2混合气体通入水中充分反应后使水重增加n克，求原来NO和NO2的体积比(同条件)。
思路：此为典型的差值法计算；未写标准状况，但给出同温、同压，可皆设成标准状况。设原有NO2为x毫升。
3NO2＋H2O2HNO3＋NO△W(溶液增重)
3×22.4升18(克)2×63(克)108(克)
x/1000升n克
∴3×22.4:108＝x1000:n解之X＝622n(毫升)
∴NO＝(m－622n)毫升，即可求体积比。
〔例3〕
有1升酒精和乙硫醇(C2H5SH)的蒸气混合气体跟5升氧气充分燃烧后，得到的混合气体是原来C2H5OH和C2H5SH混合气体密度的10/11，求原来酒精蒸气和硫乙醇蒸气各几升?(120°C1.01×105帕)
思路：此为有机物燃烧，氧过量。酒精蒸气燃烧后由4V变为5V，体积增大，乙硫醇蒸气燃烧后由5.5V变为6V，体积加大。密度减小为原来的10/11，相当于体积增大为原来的11/10。本题用一般的差量法，易出失误。可用以下解法：
C2H5OH＋3O2—2CO2＋3H2O(气)
x3x2x3x
C2H5SH＋4.5O2—2CO2＋SO2＋3H2O(气)
y4.5y2yy3y
O2过量，且体积增大到原来的11/10。
所以反应物总量加残氧体积与生成物总量加残氧体积应符合上述比值。即：
(5－3x－4.5y)＋(x＋3x)＋(y＋4.5y)(5－3x－4.5y)＋(2x＋3x)＋(2y＋3y＋y)＝1011
整理后得9x＋4y＝5，再由混合蒸气为1升得x＋y＝1，二式联立，得x＝0.2(升)，y＝0.8(升)。
3.守恒法
守恒包括反应前后的化学物质总质量守恒、溶液内阴、阳离子电荷总数守恒、电子转移时，得失电子数守恒，及某些反应的增量与减量相等，元素守恒等。这些守恒思路常可帮助我们找到解题的突破口，得以速解。
〔例4〕有铜银合金30克，溶于80毫升浓度为13.5摩/升的浓硝酸中，得到气体6.72升(标准状况)，反应后溶液的pH值＝0，设反应前后溶液体积未变，求：
(1)被还原HNO3的物质的量。
(2)原合金中银的质量百分含量。
思路：浓硝酸溶解合金过程中不断变稀，所以气体为NO2与NO的混合物。由反应后溶液pH＝0而知有剩余硝酸(盐水解不会有如此低的pH值)。根据元素守恒，NO2、NO中的N即为被还原HNO3中的N元素。
解：(1)∵NO2、NO共6.72/22.4＝0.3(摩)，即被还原HNO3量。
求合金中Ag%时，先找出未反应的HNO3，由pH＝0，知〔H＋〕＝1摩/升，即未反应HNO3。
∴反应的HNO3为(13.5×0.08－1×0.08)＝1(摩)
(2)设银为x克，铜即为(30－x)克。
应Ag＋电荷总数加Cu2＋电荷总数等于参加反应的HNO3减去被还原HNO3后在溶液中NO－3的总电荷数(pH＝0的残酸H＋与NO－3已电荷平衡，不必计入)。
x108×1＋30－x64×2＝1－0.3(根据电荷平衡)
解之，x＝10.8克
∴Ag%＝10.830＝36%
〔例5〕将氢气与某气态烷烃等体积混合后，与过量氧气完全燃烧，充分反应后再恢复到原来的温度和压强(120°C，1.01×105帕)时，发现容积里的压强与反应前混合气(包括O2)的压强相等，求气态烷烃的分子式。
思路：在120°C，1.01×105帕时，反应生成的水是水蒸气。在2H2＋O2—2H2O(气)反应中体积缩小，在容器压强不变时，烷燃烧必体积增大，只有增量、减量相等才成立。
(a)2H2(气)＋O2(气)—2H2O(气)△V(减)
1V1/2V1V1/2V
(b)CxHy(气)＋(x＋y/4)O2(气)xCO2(气)＋y/2H2O(气)△V(增)
1V(x＋y/4)VxVy/2V(y4－1)V
应(a)式减1/2V，(b)式增1/2V才使压强不变
∴(y/4－1)V＝1/2V解之，y＝6
此烷为C2H6。
本题为增量与减量相等，也可用此思路解一些无数据型的计算题。
4.中间值法与十字交叉法
其根据是，同一品种事物的两物质混合，若甲>中间值>乙，则只要求出中间值就可以据以判断甲和乙的取值范围。
十字交叉法也是两个极限量间的中间值或平均值，若它们之间是数学的线性关系，就可用下述的十字交叉法速解。即：
设两个量Ma、Mb和它们的中间值M中，符合下列关系：
Maxa＋Mbxb＝M中(xa＋xb)
可化为：xaxb＝M中－MbMA－M中
用图示式表示：
M中
(高量)Ma
(低量)Mb
xa=M中-Mb
xb=Ma-M中
本法常用于：
①M为质量百分比浓度时，xa/xb为a、b两溶液的质量比。
②M为分子量时，xa/xb为a、b两物质的摩尔比。
③M为气体分子量，xa/xb为a、b气体的体积或摩尔比。
④M为原子量时，xa/xb为此元素两同位素的原子数或丰度比。
⑤M中为有机物平均碳数时，xa/xb为a、b两有机物的摩尔比(平均氢数同理可用)。
⑥M为反应热(均化为1摩的反应热)，xa/xb为a、b两物质的摩尔比。
十字交叉法可加快解题速度，对一些配液和求同位素的丰度更为便利。例如：
“怎样把10%的食盐水和水配成5%的食盐水，而和食盐配成20%的食盐水?”用十字交叉法为：
配5%食盐水要补加水，水的NaCl浓度为0%；配20%NaCl溶液要补加食盐，食盐可视为浓度100%。所以：
配5%食盐水：
105
5-0=510-5=5
0
用一份重的10%食盐水加一份重的水即可。
配20%食盐水：
1020
100-20=8020-10=10
100
用8份重10%食盐水加入1份重的固体NaCl即可。
又如：“碳有两种同位素126C和136C，若碳的原子量为12.01，则126C在自然界原子数百分比是多少?”
用十字交叉法为：
1212.01
0.990.01为99∶1
13
所以126C的原子百分数(丰度)是99%。
〔例6〕取29克醛A和30克醛B相混合，再加水至溶液总重100克。取出1克此溶液与足量的银氨溶液共热，充分反应后得到4.32克银。又知A比B的分子量大，两醛相差1个碳原子，求A、B的结构简式。
思路：
先设A、B均为一元醛，由与Ag(NH3)＋2反应得Ag的反应求出平均分子量，再讨论解之。
①设A、B均为一元醛，设其混合物的平均分子量为M。
RCHO—2Ag
M－(29＋30100)×12×1084.32解之，M－=29.5
因最简单的醛是甲醛，其分子量为30，大于29.5，所以此设想不合理。
②若有一种一元醛，一种最简单的二元醛OHC—CHO时，将二元醛折合为一元醛，其式量应为29，小于29.5。合理。
∵MA醛>29.5>MB醛，又相差1个C原子。
∴A为乙二醛OHC—CHO，B为甲醛HCHO。
〔例7〕有2价的主族活泼金属R，将有部分氧化的金属R20克与足量稀硫酸反应后，蒸干溶液得到无水的固体RSO484克。求R是哪种金属。
思路：本题似条件不足，难于找出等量关系。但考虑质量比时，有如下关系：
a.R:RSO4<20:84,b.RO:RSO4>20:84
据此：RR＋96<2084解之得，R<30
R＋16R＋96>2084解之得，R>9
可见R的原子量在30与9之间，即30>R>9。
R为中间值，原子量在30和9之间的主族活动2价金属只有Mg。
5.极限思维法
有些反应涉及多种物质的多种反应，也有时涉及多种物质之间的某些关系。遇到纷杂交织情况难于判断时，常用到极限思维法。如：
(1)判断反应物过量和生成物种类
可把某物质设为混合物中占100%或某反应中某物质100%反应，据以与题给数据比较，找出过量关系和生成物或剩余物的种类。
〔例8〕由Na2SO4与Na2SO3混合而成的粉末6克，与50毫升1摩/升的稀硫酸反应后，再加入足量的BaCl2溶液，得到白色沉淀17.475克。求原混合粉末中Na2SO3和Na2SO4各重几克?
思路：
设所有混合粉末全是Na2SO3，求出所需H2SO4的值。与题设H2SO4值相比较，如求出与Na2SO3作用的H2SO4值小于或等于50毫升/摩/升时，则硫酸过量，故17.475克沉淀应全是BaSO4。若求出H2SO4的值大于题给的H2SO4量，则H2SO4不过量，故生成的17.475克沉淀必为BaSO4与BaSO3的混合物。
Na2SO3～H2SO4
1261
6x极
解之，x极=0.048(摩)
今有H2SO4:0.05×1＝0.05(摩)超过x极，则H2SO4过量，所以白色沉淀物质全是BaSO4，其物质的量是17.475/233＝0.075(摩)
则原混合物中Na2SO4的物质的量为：
0.075－0.05＝0.025摩，其重为0.025×142＝3.55(克)
Na2SO3重＝6－3.55＝2.45(克)
(2)求一大系列化合物某成分的含量
遇到一大系列同系物或类似同系物的元素百分含量的求解，可以将最简单的化合物为基础，找到相邻化合物间的关系，推到“无限”，用极限思维解题。
〔例9〕在沥青的蒸汽中，含有稠环芳烃，其中一些成分可视为同系物。假如它们是萘(A)、芘(B)和蒽并蒽(C)，以此顺推，则还可以有(D)、(E)……等。试求该系列化合物中，碳的最大百分含量。并写出该系列化合物的通式。
(A)(B)(C)
思路：从A、B、C等相邻稠环芳烃间的C、H增加数目入手，如C10H8、C16H10、C22H12……间依次相差C6H2。所以“同系物”通式可以萘的C10H8为基础写成C10＋6nH8＋2n。即在n＝0、1、2、3……时得出从萘开始该系列中的各依次增大的物质。
找到每次递增的C6H2关系后，可列式为：
limn∞(10＋6n)C(10＋6n)C＋(8＋2n)H×100
%
＝12×(10＋6n)12×(10＋6n)＋1×(8＋2n)×100%
＝7274×100%＝97.3%
