专题11·化学实验方案设计与评价【2022考纲解读】１．根据实验现象，观察、记录、分析或处理数据，得出正确结论。２．根据实验试题要求，设计根本实验方案。３．能绘制和识别典型的实验仪器装置图。4．能综合应用各局部知识与技能按要求完成设计。【考点回忆】考点1、制备实验方案设计制备实验设计思路及一般方法列出可能的几种制备方法和途径，然后进展分析和比较，从中选取最正确的实验方法。在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进展严格、有效的控制。其顺序是：特别提醒：制备实验方案遵循的原那么：（1）条件适宜，操作方便；（2）原理正确，步骤简单；（3）原料丰富，价格低廉；产物纯洁，染污物少。考点2、性质实验设计型（1）探索性性质实验方案的设计分析其构造特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计合理实验方案，探索可能具有的性质。（2）验证性性质实验方案的设计18/18\n对物质具备的性质进展求证，关键是设计出简捷的实验，操作简单平安，实验现象明显。特别提醒：要按照课程内容的要求，积极开展实验探究活动。通过探究活动“发现学习和生产、生活中有意义的化学问题，并进展实验探究；能根据具体情况设计解决化学问题的实验方案，并予以评价和优化；能通过化学实验收集有关数据，并科学地加以处理；能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步提醒化学变化的规律”。考点3、定量测量设计型定量测量实验设计是为了深入了解物质和自然现象的量的特征，揭露各因素之间的数量关系，从而确定某些因素的数值。它能够具体的从量上来测定对象所具有的某种性质或者他们的数量关系。它得到的结果是一定质和量之间的准确函数关系。因此所有影响此函数关系准确的因素都视为干扰因素，设计实验就是确定了具体某一方案后，排除此方案中所有干扰因素，干扰因素全部排除，此方案具体的实施程序就清晰且明确了。例1．（2022天津卷3）以下实验设计和结论相符的是A．将碘水倒入分液漏斗，加适量乙醇，振荡后静置，可将碘萃取到乙醇中B．某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体水溶液一定显碱性C．某无色溶液中加Ba(NO3)2溶液，再参加稀盐酸，沉淀不溶解，那么原溶液中一定有SO42-D．在含FeCl2杂质的FeCl3溶液中通足量Cl2后，充分加热，除去过量的Cl2,即可得到较纯洁的FeCl3溶液18/18\n例2．（2022广东理科根底27）工业废水中常含有不同类型的污染物，可采用不同的方法处理。以下处理措施和方法正确的选项是选项污染物处理措施方法类别[A废酸加生石灰中和物理法BCu2+等重金属离子加硫酸盐沉降化学法C含苯废水用活性炭吸附物理法D含纯碱的废水加石灰水反响化学法答案D解析废酸与碱中和属于化学法，A项错；Cu2＋不可能用SO42－沉降，B项错；活性碳无法吸收苯，C项错；Na2CO3+Ca(OH)2CaCO3↓+2NaOH，是复分解法，属于化学法，D项正确。例3．（2022北京卷8）以下表达正确的选项是A．将通入溶液中至饱和，无沉淀产生；再通入，产生沉淀B．在稀硫酸中参加铜粉，铜粉不溶解；再参加固体，铜粉仍不溶解C．向溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再参加溶液，沉淀消失D．纯锌与稀硫酸反响产生氨气的速率较慢；再参加少量固体，速率不改变答案C18/18\n例4．（2022上海卷11）1-丁醇和乙酸在浓硫酸作用下，通过酯化反响制得乙酸丁酯，反响温度为115～125℃，反响装置如右图。以下对该实验的描述错误的选项是A．不能用水浴加热B．长玻璃管起冷凝回流作用C．提纯乙酸丁酯需要经过水、氢氧化钠溶液洗涤D．参加过量乙酸可以提高1-丁醇的转化率答案C例5．（2022全国卷Ⅱ28）已知氨可以与灼热的氧化铜反响得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反响。答复以下问题：（1）A中参加的物质是_____________①_____________________________.发生反响的化学方程式是_______________②_______________________;（2）B中参加的物质是_____③________，其作用是_________④_______________:（3）实验时在C中观察到得现象是_____________⑤_________________，发生反响的化学方程式是_________________⑥____________________;（4）实验时在D中观察到得现象是________________⑦__________________，D中收集到的物质是_______⑧_______，检验该物质的方法和现象是_________⑨_____________。18/18\n例6．（2022安徽卷28）Fenton法常用于处理含难降解有机物的工业废水，通常是在调节好PH和浓度的废水中参加H2O2，所产生的羟基自由基能氧化降解污染物。现运用该方法降解有机污染物p-CP，探究有关因素对该降解反响速率的影响。【实验设计】控制p-CP的初始浓度相同，恒定实验温度在298K或313K（其余实验条件见下表），设计如下比照试验。（1）请完成以下实验设计表（表中不要留空格）。实验编号[来实验目的[T/KPHc/10-3mol·L-1H2O2Fe2+①为以下实验作参考29836.00.30②探究温度对降解反响速率的影响③298106.00.30【数据处理】实验测得p-CP的浓度随时间变化的关系如以下图。18/18\n（2）请根据右上图实验①曲线，计算降解反响在50~150s内的反响速率：（p-CP）=mol·L-1·s-1【解释与结论】（3）实验①、②说明温度升高，降解反响速率增大。但温度过高时反而导致降解反响速率减小，请从Fenton法所用试剂H2O2的角度分析原因：。（4）实验③得出的结论是：PH等于10时，。【思考与交流】（5）实验时需在不同时间从反响器中取样，并使所取样品中的反响立即停顿下来。根据上图中的信息，给出一种迅速停顿反响的方法：18/18\n解析（1）实验①是参照实验，所以与实验①相比，实验②和③只能改变一个条件，这样才能起到比照实验的目的，那么实验②是探究温度对反响速率的影响，那么T=313K，pH=3，c(H2O2)=6.0mol·L-1，c(Fe2＋)=0.30mol·L-1，实验③显然是探究pH的大小对反响速率的影响；（2）在50～150s内，△c(p-CP)=0.8mol·L-1，那么v(p-CP)=0.08mol·L-1·s-1；（3）温度过高时，H2O2分解，c(H2O2)浓度减小，导致反响速率减小；（4）从图中看出，pH=10时，c(p-CP)不变，即反响速率为零，说明碱性条件下，有机物p-CP不能降解；（5）从第（4）可以得出，在发言液中参加NaOH溶液，使溶液的pH迅速增大，反响停顿。【2022高考预测】综合实验设计是高考的重要内容，主要考点有：①制备实验设计；②制备实验设计；③制备实验设计。今后的命题方向：选择必要的仪器或装置完成实验，对几种实验方案分析比照从中选取最正确的实验方法18/18\n，根据要求设计简洁的方案，操作简单平安，实验现象明显；常见物质的组成和构造的检测方法，知道质谱仪、核磁共振仪、红外光谱仪等现代仪器在测定物质构造中的作用。测试题1．以下实验能到达预期目的的是()A.向煮沸的1mol·L-1NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液制备Fe(OH)3胶体B.向乙酸乙酯中参加饱和Na2CO3溶液，振荡，分液别离除去乙酸乙酯中的少量乙酸C.称取19.0gSnCl2，用100mL蒸馏水溶解，配制1.0mol·L-1SnCl2溶液D.用氢氧化铜粉末检测尿糖答案B解析向NaOH溶液中滴加FeCl3饱和溶液会产生Fe(OH)3沉淀，不会产生胶体，要制备Fe(OH)3胶体，应向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，因此A不正确;配制SnCl2溶液时，由于Sn2+易水解，因此应将SnCl2先溶解在浓盐酸中，再加水稀释到所需的浓度，C也不正确;检测尿糖必须用新制Cu(OH)2悬浊液，而不能用Cu(OH)2粉末，D也不正确。2．以下说法中正确的选项是（）A．蛋白质中除了含有C、H、O、N等元素外，通常还含有S元素B．生活中的水杯、奶瓶、食物保鲜膜等用品的主要材料都是聚氯乙烯C．由于晶体硅具有半导体特性，因此可用于制造光导纤维D．食醋的总酸含量是指食醋中醋酸的总物质的量浓度解析：聚氯乙烯有毒，一般生活中的水杯、奶瓶、食物保鲜膜等用品的主要材料是聚乙烯；光导纤维的材料是二氧化硅；食醋中总酸含量是指食醋中所含的所有酸性物质。应选A。答案：A3.以下试剂的贮存方法错误的选项是（）A苯用带橡胶塞的试剂瓶贮存B浓硝酸存放在棕色试剂瓶中18/18\nC少量白磷存放在水中D.少量金属钠存放在煤油中解析：苯会腐蚀橡胶塞，故A错，浓硝酸见光受热易分解，应保存在棕色试剂瓶中，白磷在空气中易被氧化，与水不反响，常用水保存。答案：A4．以下说法正确的选项是（）A．用碱式滴定管量取18.5mL1mol/L的NaOH溶液B．用托盘天平称量50.56gKClC．硅酸钠溶液可以保存在滴瓶中D．中和滴定时，眼睛观察滴定管中液面变化解析：托盘天平的精度为0.1g，故B错误，硅酸钠不能保存在滴瓶中，会粘合住滴瓶，故C错误；中和滴定时，眼睛不能注视滴定管中液面变化，要观察锥形瓶中溶液颜色变化，并注意滴加的速度。答案：A5．在用碳酸钠溶液洗涤铁屑后，要将铁屑从溶液中别离出来，以下方法最简便的是（）A．过滤B．蒸馏C．分液D．倾析法解析：过滤常用于别离溶液中的不溶物，即固液别离；蒸馏只要是根据液体混合物中各成份的沸点不同进展别离的方法；分液用于别离两种互不相溶液体的方法；倾析法也是用于固液别离的，当沉淀的结晶颗粒较大，静止后容易沉降至容器底部时，常用倾析法进展别离。故要想把铁屑从溶液中别离出来，我们可以采用过滤和倾析法。最简便的应该是倾析法。答案：D6．检验SO2气体中是否混有CO2气体，可采用的方法是（）A.通过品红溶液B.通过澄清石灰水C.先通过NaOH溶液，再通过澄清石灰水18/18\nD.先通过酸性KMnO4，再通过澄清石灰水解析：检验CO2可用澄清石灰水，但SO2也能使澄清石灰水变浑浊，故要检验SO2气体中是否混有CO2气体，必须先除掉SO2，利用二氧化硫的复原性，用酸性KMnO4溶液。答案：D7．在空气中久置而不易变质的物质是（）A．过氧化钠B．硅酸钠溶液C．纯碱D．亚硫酸钠解析：过氧化钠在空气中会与二氧化碳和水蒸气反响而变质，硅酸钠溶液会与二氧化碳反响变质，亚硫酸钠易被空气中的氧气氧化而变质。答案：C8．以下实验操作或所记录的数据合理的是（）A．NaOH溶液可保存在玻璃塞的试剂瓶中B．液溴应盛放在用水密封且用玻璃塞塞紧的棕色试剂瓶中C．一学生用pH试纸测得某溶液的pH为2.8D．配制硫酸亚铁溶液，是将绿矾晶体溶于蒸馏水再参加一定量的铁粉解析：NaOH等碱性物质保存时不能用玻璃塞，故A错；pH试纸只能粗测溶液的酸碱性，故C错；制备硫酸亚铁溶液是用铁与稀硫酸反响制备。答案：B9．（2022·浙江海宁市模拟）以下实验设计不能到达目的的是（）A．除去乙酸乙酯中少量的乙酸，用饱和碳酸钠溶液洗涤分液B．碘水中的碘，用酒精萃取C．鉴别氢氧化铝胶体与碳酸钠溶液，用丁达尔效应D．检验Fe2＋可用KSCN溶液和氯水解析：酒精易溶于水，故不能作为萃取剂，应选B；答案：B18/18\n10．解热镇痛药阿司匹林构造简式如以下图，它可能发生的反响类型有（）①取代②加成③消去④水解⑤酯化⑥中和⑦加聚A①③④⑤⑥B①②④⑤⑥C③④⑤⑥⑦D①④⑤⑥⑦解析：从其构造可以看出，含有羧基，可以发生酯化反响，酯化反响也属于取代反响，羧基有酸性还可以发生中和反响；分子中含有酯键，可以发生水解反响；含有苯环可以发生加成反响。但不能发生消去反响和加聚反响。答案：B11．以下装置所示的实验中，能到达实验目的的是（）解析：碘溶于酒精，故不能用分液的方法别离，A错；制备氨气应用铵盐和碱混合加热，氯化铵分解生成的氨气和氯化氢遇冷后又会化合，故B错；氯气可与NaOH溶液反响，故不能用NaOH洗气，故C错；NO不溶于水也不与水反响，故可以用排水法收集。答案：D12．以下每个选项中的两组物质都能反响，且放出同一种气体产物的是（）18/18\nA．铜与稀硫酸，铜与浓硫酸B．铁与稀硫酸，铁与浓硫酸C．硫化钠与稀硫酸，亚硫酸钠与稀硫酸D．硫化钠与稀硫酸，硫化钠与稀盐酸解析：铜和稀硫酸不反响，铜与浓硫酸反响放出SO2气体，铁与稀硫酸反响放H2，浓硫酸与铁常温下发生钝化，加热有二氧化硫气体产生，故B错；硫化钠与稀硫酸反响生成H2S，亚硫酸钠与稀硫酸反响生成SO2，应选D。答案：D13．甲、乙、丙、丁分别是Al2(SO4)3、FeSO4、NaOH、BaCl2四种物质中的一种。假设将丁溶液滴入乙溶液中，发现有白色沉淀生成，继续滴加而沉淀消失。丁溶液滴入甲溶液时，无明显现象发生。据此可推断丙物质是（）A.Al2(SO4)3B.NaOHC.BaCl2D.FeSO4解析：将丁溶液滴入乙溶液中，先有白色沉淀后溶解，故丁为NaOH，乙为Al2(SO4)3；将丁（NaOH溶液）参加甲溶液中无明显现象，故甲为BaCl2溶液，所以丙物质为FeSO4。答案：D14．如右图所示，在注射器中参加少量Na2SO3晶体，并吸入少量的硫酸（以不接触纸条为准）。那么以下有关说法正确的选项是（）A．蓝色石蕊试纸先变红后褪色B．沾有KMnO4溶液的滤纸褪色，证明了SO2的漂白性C．品红试纸褪色，证明了SO2的漂白性D．沾有酚酞和NaOH溶液的滤纸褪色，证明了SO2的漂白性18/18\n解析：吸入硫酸会与Na2SO3晶体反响，生成SO2气体，沾有KMnO4溶液的滤纸褪色，是利用SO2气体的复原性，沾有酚酞和NaOH溶液的滤纸褪色，是利用SO2的酸性氧化物的性质。答案：C15．某无色溶液，由Na+、Ag+、Ba2+、Al3+、AlO2─、MnO4─、CO32─、SO42─中的假设干种组成。取该溶液进展如下实验：⑴取适量溶液，参加过量盐酸，有气体生成，并得到无色溶液；⑵在⑴所得溶液中参加过量NH4HCO3溶液，有气体生成，同时析出白色沉淀甲；⑶在⑵所得溶液中参加过量Ba(OH)2溶液也有气体生成，同时析出白色沉淀乙。那么以下离子在原溶液中一定存在的有：（）A．SO42-、AlO2─、Na+B．Na+、CO32─、AlO2─C．CO32─、Na+、Al3+D．MnO4─、Na+、CO32─解析：无色溶液可以判断无MnO4─，故Ｄ错；加盐酸有气泡产生，故含有CO32─，那么无Ag+、Ba2+、Al3+，阳离子为Na+，C错；加NH4HCO3与（1）中过量的盐酸反响有气体放出，沉淀为Al(OH)3沉淀，故含有AlO2─，在（1）中参加过量的盐酸转化为Al3＋，参加NH4HCO3生成沉淀，（3）参加BaOH2所得沉淀为BaCO3沉淀。答案：B16．有两种物质的量浓度相等的溶液，把它们等体积混合有白色沉淀生成，参加过量稀HNO3后，沉淀消失并放出气体，再参加AgNO3溶液又有白色沉淀生成，这两种溶液是（）A．Na2CO3和Ca(OH)2B．Na2CO3和CaCl2C．Na2SiO3和HClD．Na2SO4和Ba(NO3)2解析：参加稀硝酸沉淀消失且有气体放出，根据选择项可知应含有CO32－，沉淀不是BaSO4，故排除C和D；再加硝酸银又有白色沉淀产生，应为AgCl沉淀，应选B。答案：B17．某校课外活动小组的同学分别对四种溶液中所含的离子进展检测，以下所得结果，有错误的选项是（）A．K+、Na+、Cl-、NO3-B．OH-、CO32-、Cl-、K+18/18\nC．Ba2+、Na+、OH-、NO3-D．Ba2+、NO3-、OH-、SO42-解析：所给的是溶液，即所含离子能大量共存，D项中Ba2+和SO42-不能大量共存，故D错。答案：D18．将S02通入Fe(NO3)3溶液中，溶液由棕黄色变为浅绿色，但立即又变为棕黄色；继续滴人BaC12溶液，产生白色沉淀。在上述一系列变化过程中，最终被复原的是（）A.S02B.Cl－C.Fe3＋D.NO3－19．用装置A、B和乳胶管组成装置，用于收集枯燥的NH3气体（①装置A已经气密性检查；②可供选用的试剂有碱石灰、水和酚酞）。答复以下问题：c（Ⅰ）ABab（Ⅱ）(1)气体流经装置的顺序是：NH3→______→_______→c（填接口代号）；(2)枯燥剂碱石灰应放在________中（填广口瓶代号）；(3)说明NH3气体已经集满的现象是___________________________。解析：要枯燥氨气，可用碱石灰枯燥，收集NH3用向下排空气法，尾气用水吸收。答案：（1）ba（2）（Ⅱ）（3）B中滴有酚酞的水变红（或B中漏斗内水面忽上忽下）20．某实验小组欲制取氧化铜并证明氧化铜能加快氯酸钾的分解，进展了如下实验：（一）制取氧化铜①称取2gCuSO4·5H2O研细后倒入烧杯，加10mL蒸馏水溶解；②向上述CuSO4溶液中逐滴参加NaOH溶液，直到不再产生沉淀，然后将所得混合物转移到蒸发皿，加热至沉淀全部变为黑色；③将步骤②所得混合物过滤、洗涤，晾干后研细备用。18/18\n答复以下问题：⑴上述实验步骤中需要使用玻璃棒的是_______________（填实验序号），步骤①、③中研磨固体所用仪器的名称是__________________；（二）证明氧化铜能加快氯酸钾的分解并与二氧化锰的催化效果进展比较AB用右图装置进展实验，实验时均以生成25mL气体为准，其它可能影响实验的因素均已忽略，相关数据如下：实验序号KClO3质量其它物质质量待测数据④1.2g无其他物质⑤1.2gCuO0.5g⑥1.2gMnO20.5g答复以下问题：⑵上述实验中的“待测数据”指____________；⑶本实验装置图中量气装置B由枯燥管、乳胶管和50mL滴定管改造后组装而成，此处所用滴定管是___________（填“酸式”或“碱式”）滴定管；⑷假设要证明实验⑤中枯燥管内收集的气体是O2，可待气体收集完毕后，用弹簧夹夹住B中乳胶管，拔去枯燥管上单孔橡皮塞，；⑸为探究CuO在实验⑤中是否起催化作用，需补做如下实验（无需写出具体操作）：a．_________________________，b．CuO的化学性质有没有改变。解析：在固体溶解过程、蒸发过程及过滤中都要用到玻璃棒，故为①②③18/18\n；研磨固体要用的仪器是研钵。该实验的目的是证明氧化铜能加快氯酸钾的分解及与二氧化锰的催化效果比较，要进展反响速率大小的比较，故通过反响时间的长短进展比较，即待测数据为时间；碱式滴定管下端没有旋转活塞，可以进展改装；验证氧气常用一根带火星的木条，伸入枯燥管内，松开弹簧夹，看木条是否复燃即可；催化剂在反响过程中不改变质量和化学性质。答案：（1）①②③研钵（2）时间（3）碱式（4）取一根带火星的木条，伸入枯燥管内，松开弹簧夹，看木条是否复燃（5）CuO的质量有没有改变21．某课外小组利用H2复原黄色的WO3粉末测定W的相对原子质量，以以下图是测定装置的示意图，A中的试剂是盐酸。请答复以下问题。(1)仪器中装入的试剂：B_________、C__________、D___________。(2)连接好装置后应首先__________________，其方法是____________________。(3)“加热反响管E”和“从A瓶逐滴滴加液体”这两步操作应该先进展的是_______________________。在这两步之间还应进展的操作是__________________；(4)反响过程中G管逸出的气体是__________，其处理方法是_________________。(5)从实验中测得了以下数据①空E管的质量a②E管和WO3的总质量b③反响后E管和W粉的总质量c(冷却到室温称量)④反响前F管及内盛物的总质量d⑤反响后F管及内盛物的总质量e18/18\n由以上数据可以列出计算W的相对原子质量的两个不同计算式(除W外，其他涉及的元素的相对原子质量均为已知)：计算式1：Ar(W)＝____________________；计算式2：Ar(W)＝____________________。解析：(1)实验室通常用盐酸和锌粒反响制取氢气，B中放锌粒，生成的氢气中混有少量的HCl和H2O，因此洗气瓶C中用水吸收挥发出的HCl气体，洗气瓶D中用浓硫酸枯燥H2。(2)连接好装置后应先检验装置的气密性。具体方法是：将G弯管浸没在盛有水的烧杯中，温热烧瓶B，观察G管口，假设有气泡逸出，说明装置的气密性良好。(3)反响时应先通入氢气，然后再加热反响管E，所以应该先向A瓶逐滴滴加液体，制取氢气；在加热反响管E之前，还必须检验氢气的纯度，只有氢气纯了，才能对反响管进展加热E。18/18\n(4)F会将生成的水蒸气吸收，最后从G管逸出的气体是氢气，可以采用在G管出口处18/18
