化學實驗與觀察在化學科學認識中的重要性主要表現在以下幾方麵。
1實驗與觀察是提出化學問題的重要途徑
化學實驗作為科學實驗的一種形式，也是在理性指導下進行的，總是先想後做，想好了再做。想，就是構想實驗方案，將理性的東西轉化為實驗方案，轉化成實驗方法，主要是實驗內容和原理，實驗儀器、材料，實驗程序和步驟。
20世紀60年代初的一天，美國海軍軍械實驗室的研究人員領來一批鎳鈦合金絲，也許是在製造過程中處理不當，合金絲被弄彎了，他們隻能一根一根地將合金絲校直。有人順手把校直的合金絲放在爐子的旁邊，這時，意外的事情發生了，一些被校直的合金絲在爐溫的烘烤下，不久都恢複到原來彎曲的形狀。於是研究人員不得不重新校直合金絲。起初，他們沒有領悟到其中的原因，仍把校直的合金絲堆放在爐旁，結果合金絲又變彎曲了，這種現象重複了幾次，直到人們把合金絲換了一個地方堆放，不再受到爐溫的烘烤，合金絲才繼續保持挺直的形狀。為什麼會這樣？這本是一個偶然事件，對這個現象的觀察屬於生活中的觀察，並非有目的、有計劃的觀察，然而美國海軍軍械實驗室的研究人員緊緊抓住了這個意外事情，進行反複的試驗、觀察,終於發現了509鎳和509鈦的合金在溫度升高到40冗以上時，能“記住”自己原來的形狀。科學家把這種現象叫做“形狀記憶效應”。今天“形狀記憶合金”在航天業和現代醫療中有非常重要的應用。
高一化學的教學中，老師在講到硫酸的特性時，往往補充一個濃硫酸使蔗糖脫水的實驗。在這個實驗中，學生通過仔細的觀察，不僅可看到蔗糖脫水變黑，還可觀察到黑色固體體積膨脹，得到蜂窩狀的物質，通過觸摸可發現反應放熱,且有刺激性氣味的氣體放出，學生自然就會想到：刺激性氣味的氣體是什麼？為什麼有氣體放出，這裏發生了哪些化學反應？這個實驗現象為後麵講解濃硫酸的氧化性打下了伏筆。因此，細致的實驗觀察，不僅在科學發現上，在化學教學中對於培養學生發現問題、自主學習也有很重要的實際意義。
1實驗與觀察是獲得化學實驗事實的基本方法1892年，英國的物理學家瑞利遇到這樣一個問題：當他分別用兩種方法製得氮氣後,測得氮氣的密度總是相差一點點。第一種方法是把空氣中所含的氧氣消耗掉，剩餘純淨的氮氣，測得密度為1572克7升；第二種方法是控製條件將氨氣氧化得到純淨的氮氣，測得密度是12508克7升。瑞利重複做了多次實驗，但都得到相同的結果。兩次測定的差別雖然很小，1升氣體隻相差00064克，但是瑞利決心搞清原因。他在英國著名的雜誌《自然》上公開這個問題，征求答案。另一個化學家拉姆塞看到後馬上想到了空氣中一定含有一種比氮氣更重的氣體，才會使得用第一種方法製得的氮氣的密度比第二種方法製得的氮氣密度大。他們決定一起把這種物質找到。通過閱文獻，他們發現在一百多年以前，英國的化學家和物理學家卡文迪許曾遇到類似的問題。卡文迪許在試驗中發現：在玻璃容器中的兩端連接兩根導線，它們分別與起電器相連，當搖動起電器時，導線間產生電火花，容器中產生了棕紅色的二氧化氮的煙霧。用氫氧化鈉溶液吸收二氧化氮之後，再次搖起起電器，重複前麵的過程，這個實驗進行了好幾天，一直到不再產生棕紅色的煙霧，玻璃管中仍然留下了極少量的氣體，它是留在管內的一個小氣泡。卡文迪許的結論是：空氣中除了氧氣和氮氣之外，還含有一種不與氧氣化合的氣體，其含量很少。拉姆塞和瑞利重複了卡文迪許的實驗，也得到了這個小氣泡。他們用光譜的方法確定了這種氣體是一種新元素，命名為氬。00064克的差別和一個小氣泡是很容易被忽略的，但是這三位科學家以嚴謹的科學態度，沒有忽視這細微的差別，於是他們成功了。
在高二有機化學苯酚的教學中,老師給學生設計了一組實驗，用於討論苯酚的酸性。首先是苯酚和氫氧化納溶液的反應，通過實驗觀察到白色的苯酔池液變澄清，發生了類似於酸、堿中
和的反應，生成了可溶於水的類似於鹽的物質一苯酚鈉。為了證明苯酚的弱酸性，根據強酸可製得弱酸的理論，接下來向苯酚鈉溶液中通入二氧化碳氣體，發現澄清的溶液又變混濁了，顯然,苯酷鈉、二氧化碳和水又起反應生成苯酚了，那麼除苯酚之外的另一種產物是什麼呢？是碳酸鈉還是碳酸氫鈉？這時學生的意見就會出現分歧，有些學生認為還是與通人二氧化碳的多少有關。這時開始第三個實驗一向得到的苯酚濁液中加入碳酸鈉溶液，觀察現象。結果發現又得到了澄清透明的溶液，顯然苯酚又被轉化為苯酚鈉。這樣，學生從實驗現象獲得了非常直觀的結論一苯酚可以與碳酸鈉反應，所以它們不可能同時出現在一個反應的產物中，即使出現了，也會繼續起反應。從實驗獲得直觀的化學事實，然後再給出碳酸、苯酚和碳酸氫根電離程度的強弱，引導學生從陰離子結合氫離子的難易程度去判斷反應的產物。
3實驗與觀察是驗證假說和理論的直接手段，是訓練科學方法的有效途徑
在19世紀末，電子被發現以後，人們普遍認識到電子是一切元素中原子的基本組成部分。但是通常情況下原子是呈電中性的，這表明原子中還有微粒帶正電且與電子所帶的電荷量相等，所以，研究原子的結構首先要解決原子中正負電荷怎樣分布的問題。從1901年起，各國科學家提出各種不同的原子模型。
第一個比較有影響的原子模型，是英國化學家湯姆遜於1904年提出的“電子浸浮於均勻正電球”中的模型。他設想，原子中正電荷密度均勻地分布在整個原子中，原子中的電子則在正電荷與電子間的吸引力以及電子與電子間的斥力的作用下浮遊在球內。這種模型被稱為“葡萄幹布丁模型”。湯姆遜還認為，不超過一定數目的電子將對稱地組成一個穩定的環或球殼；當電子的數目超過一定值時，多餘電子組成新的殼層，隨著電子的增加，結構上會出現周期性的重複。因此他設想，元素性質的周期性變化可以用這種電子分布的殼層結構做出解釋。湯姆遜的原子模型很快地被實驗所否定，因為它不能解釋射線的大角度散射現象。
盧瑟福在19041906年，做了許多射線通過不同厚度的空氣、雲母片和金屬箔(如鋁箔)的實驗。英國物理學家布拉格在19041905年也做了這樣的實驗。他們發現，在這些實驗中漢射線速度減慢，而且軌跡發生了偏離（即發生散射現象、例如，通過雲母的某些。射線，從它們原來的途徑約偏斜2°，發生了小角度散射。1906年冬，盧瑟福還發現0粒子在超過某一臨界速度時能打人原子內部，由它的散射可以探索原子的內部結構，而且他還預見到粒子可能會出現較大角度的散射。
1907~1908年，在盧瑟福的指導下蓋革也進行了0粒子散52射實驗的研究，發現“粒子射入金屬箔時散射角與材料的厚度和原子量有關，又發現大多數粒子散射角度很小，但有少數0粒子散射角度很大。盧瑟福敏銳地認識到，精確地觀察大角度0粒子散射對於了解原子內部的電場和結構非常重要。在盧瑟福的指導下，蓋革和青年研究生馬斯頓於1909年用鐳作放射源，進行0粒子射穿金屬箔(先後用了金箔和鉑箔）的實驗，精心測量數量極少的大角度散射粒子。結果發現約有1/8000的入射議粒子發生大角度偏轉，偏轉角平均為90°，其中有的甚至反彈回來。0粒子的這種超過90。的反常的散射現象,使盧瑟福十分驚訝，雖然他事先對大角度散射做過一些推測。多年以後，他在一次講演中曾講到1909年這次實驗後的心情。他說：“如果將一張金葉放在一束射線的路徑上，某些射線進入金的原子並被散射，那隻是所期望的。但是，一種沒有預料到卻很明顯的現象是一些快速的粒子的速度和能量之大是非常驚人的。正好像一個炮手將一顆炮彈射在一張紙上，而由於某種其他原因彈頭再彈回來一樣。”
第二個是盧瑟福建立的有核原子模型。盧瑟福在1909年講學時談到大角度散射時說：“這一結果給了解原子周圍或原子內部的電場強度帶來了巨大光明。”又說：“原子處於一個強電場中的結論是不可避免的，否則。粒子通過像一個分子直徑這樣小的距離而改變方向是不可能的。”此後一兩年內，盧瑟福以他敏銳的直覺和深邃的洞察力，緊緊抓住這個容易被人們忽略的反常現象,從原子內存在強電場的角度，探索0粒子大角度散射的原因，從而發現了原子的有核結構。