綜合法的運用，對於門捷列夫克服當時由於對元素的研究不深入而帶來的困難，起到了很大的變通作用。按綜合法的要求，在對化學元素周期律的研究中，任何單個元素要列入一般體係(普遍）之前，都必須預先組成自然組(特殊）；不經過組(特殊）而把單個元素直接列入一般體係(普遍）的做法是不可能發現元素周期律的。門捷列夫在編製元素體係時，首先是對各個化學元素的種種特性進行比較分析(個別），然後將相似的同類元素加以組合而成各個元素組(特殊），進而在比較研究各個不相似的元素組的基礎上加以綜合考察，最後才顯示出元素周期律的自然體係(普遍）。
例2碳的四價學說的提出和苯結構的確定苯的環狀結構式的提出者、德國著名化學家凱庫勒曾經自述道：1865年的一天“事情進行得很不順利，我的心想著別的事了,我把椅子轉向爐邊，進入半睡眠狀態。原子在我眼前飛動，長長的隊伍，變化多姿，靠近了，聯係起來了，一個個扭動著，回轉著,像蛇一樣。看，那是什麼？一條蛇咬住了自己的尾巴，在我跟前輕蔑地旋轉”。他哆嗦了一下，醒了過來,推想出苯分子中的6個碳原子可能像蛇一樣，一個接著一個排列，最後首尾結合而成環狀。經過進一步的實驗證明，他提出了苯的第一個環狀結構式。凱庫勒還說：“先生們！我們應該會做夢！……那麼我們就可能發現真理……但是不要在以清醒的理智檢驗之前，就宣布我們的夢。”這番話啟迪人們在科學研究中要專心致誌，獨立思考，善於想象，這是科學家所必備的素質，關於苯的結構問題終日縈繞在他的頭腦中，以至於產生了這種夢幻。
雖然形象思維和抽象思維同屬思維的範疇，但是也有所不同。前者是指具體事物在頭腦中的再現，後者所涉及的對象是抽象的概念和事物。在發揮創造性想象力，設計新的科學理論時，抽象思維都起著重要作用。但是在經過抽象思維暫無效果的時候，形象思維能給予極大的啟發,使思路豁然開朗，從而找到成功的路徑。
凱庫勒發現苯環結構的經曆成為化學史中的一件趣事而廣為流傳，但實際上這種靈感和頓悟在科學發現中是經常出現的。當人們經過長期、反複地思考，注意力高度集中在某一點時出現了短暫的思維間歇，這時，靈感往往會不請自來。凱庫勒對於碳的四價學說和苯表現出來的性質有著全麵的了解，並且經曆了深入的思考，對他來說，有著足夠的知識儲備，就好比在過飽和溶液中加入一小粒晶體，就會析出大量的晶體。所以，1979年諾貝爾物理學獎的獲得者格拉肖深有體會地說：“對世界或人類活動中的事物形象掌握得越多，越有助於抽象思維。”
在形成科學理論的過程中，形象思維的參與往往是不自覺的，在於頭腦中出現具體事物形象的偶然性。其實把這種偶然出現的形象運用於研究中，和抽象思維聯係起來達到成功的過程還是自覺的過程，主要是通過廣泛的聯想將具體事物的形象和抽象思維聯係起來。凱庫勒成為一個卓越的化合物分子“建築師”與他曾經是一個建築師有很大的關係,在他的頭腦中存在著大量的立體圖形的表象，這些表象在他考慮有機物分子結構問題時會給他帶來很多靈感。這裏，我們引用俄羅斯音樂巨匠柴可夫斯基的一句話，可以與凱庫勒關於做夢的說法有異曲同工之效。柴可夫斯基說：靈感全然不是漂亮地揮著手，而是如犍28牛般竭盡全力工作時的心理狀態。
(三）實驗是產生化學思維的源泉我國著名的化學家戴安邦教授認為：實驗室是培養全麵化學人才最好的場所。人們從化學實驗中獲得直觀的感覺和知覺，在此基礎上進行分析、判斷、想象、概括、抽象等等,結合人們已有的經驗，提出新的觀點、新的規律。
隨著近代實驗科學的發展，人們對於以什麼樣的態度來看待實驗與觀察的問題，也產生了爭議。
其實在波義耳生活的時代之前,英國人弗朗西斯，培根和法國人勒內笛卡兒分別建立了對於科學方法的不同觀念。培根倡導耐心地搜索事實，尋求它的統一性和規律性，笛卡兒則主張先提出原則性的觀念，然後再尋找事實來證實觀念是否正確。“我思故我在”是笛卡兒哲學中很有代表性的觀點。
科學家如果使用培根的方法，就得在實驗與觀察的基礎上，把研究的各種問題的資料收集在一起，進行比較、分析、拒絕、排除，尋找其中蘊含的規律，從感覺與特殊事物中把公理引申出來，然後不斷完善，最後才達到普遍的公理。這種方法就是我們提到的“歸納法”。
如果按照笛卡兒的思路，科學家先提出某些假想，然後設計實驗來驗證或者否定它，這就是我們所說的“演繹法”。實際上科學思想發展的幾個主要階段,有些是運用了第一種方法,有些是借助了第二種方法。有些偉大的發現、偉大的思想並非有意運用哪種方法，全都是思想中靈光的閃現。靈感不是用語言可以解釋的，到現在人們也沒有認識得特別清楚。包括愛因斯坦在內的很多科學家認為：很多時候，邏輯的推理並不能把人的思想完全放開，走出很遠,這個時候往往要依賴思想上的直覺，才能將人帶入更高的境界。
在近代實驗科學發展的早期，人們對科學規律的認識主要停留在歸納的方法上。波義耳曾經提出這樣一個觀點：水可以轉化為土。原因是波義耳在實驗中發現在玻璃容器中將蒸餾水進行蒸餾,將水蒸幹後最後總是剩下粉末狀的物質。拉瓦錫用特製的玻璃容器，在實驗前後精確地稱量儀器和水的質量，發現水並沒有變成土，波義耳將水蒸幹後得到的殘渣是煮水用的玻璃容器溶解並被蒸幹後得到的物質。由此,拉瓦錫推翻了前人的結論並質疑：獨立存在的簡單物體之間能否發生相互轉化？
拉瓦錫在試圖尋找燃素的過程中發現，硫和磷在燃燒的過程中質量並不減少，反而增加了。由此他想到，其他的物質，像金屬在燃燒變為金屬土時，都會增加重量。他非常著名的一個實驗就是證明了大氣的組成：在曲頸甑中裝一定量水銀，外麵扣一個鍾罩，曲頸甑中的水銀與鍾罩內的空氣接觸，整個裝置是密閉的，空氣的體積也已測定。將曲頸甑加熱一段時間後，他發現曲頸甑內水銀麵上生成了紅色鱗斑狀的水銀燒渣，經過12天後,燒渣不再增多，於是停止加熱。這時鍾罩內空氣的體積縮減到原來體積的4/5，拉瓦錫把這剩餘的氣體叫做“大氣的碳氣”（後來改稱氮氣、接著，他把曲頸甑內水銀燒渣收集起來進行加熱,又得到水銀和一種氣體，量取這種氣體的體積，與加熱水銀時縮減掉的空氣體積是相等的，它比一般空氣更利於呼吸和助燃，把這種氣體跟“大氣的碳氣”混合，就成為一般空氣。拉瓦錫認為這種氣體就是英國科學家普利斯特裏所發現的氧氣。通過實驗，拉瓦錫有力地證明：燃燒不是施塔爾所說的可燃物放出燃素的分解反應，而恰恰相反，是可燃的物質跟空氣裏的氧氣所發生的化合反應，從而揭示了燃燒過程的實質。
在創立氧化假說的整個過程中,拉瓦錫恪守一個公式：永遠隻從已知進到未知，永遠隻從觀察到的原因歸納出特定的結果。他說：“我隻講事實。”他用事實推翻了燃素說，用事實建立了氧化說。他的科學座右銘是：不靠猜想，而要根據事實。他曾說：“我們在任何情況下，都應該使我們的推理受到實驗的檢驗，除了通過實驗和觀察的自然道路去尋求真理之外,別無他路。”
在化學教學中如何運用實驗來培養學生的思維能力將在第二章的第三節中詳細討論，這裏就不讚述了。