2025届高三化学一轮复习：实验方案的设计与评价

强化练57实验方案的设计与评价

基础落实

选择题只有1个选项符合题意

1.（2024.安徽师大附中素质测试）下列有关实验操作、现象和结论都正确的是（）

选项实验操作和现象结论

向溶有SO2的BaC12溶液中加入Fe（NO3）3溶不能说明NCK在酸性条

A

液，有白色沉淀生成件下具有强氧化性

B向铜与浓硫酸反应后的溶液中加水，溶液变蓝反应后有C/+生成

向浓HNO3中插入红热的木炭，产生红棕色气木炭可与浓HNO3反应生

C

体成NO2

铝粉与氧化铁发生铝热反应，冷却后将固体溶

氧化铁已经完全被铝粉

D于盐酸，向所得溶液滴加KSCN溶液，溶液颜

还原

色无明显变化

2.（2024.辽宁省实验中学段测）下列实验目的、实验操作及现象、结论有错误的是

（）

选项实验目的实验及现象结论

向10mL1mol/L的NaBr溶

比较。2、Br2、12的液中通入标况下22.4mLC12,

A氧化性Cl2>Br2>l2

氧化性充分反应后再加入淀粉一KI

溶液，溶液先变橙后变蓝

灼烧铜丝至其表面变黑、灼

验证有机物中有醇该有机物中有醇羟

B热，伸入盛有某有机物的试管

羟基基

中，铜丝恢复亮红色

验证某固体是室温下取少量固体于试管中，

CNa2c03还是插入温度计，加入几滴水，温该固体是NaHCCh

NaHCO3度降低

D判断强酸和弱酸用pH计测量溶液的pH,可以确定H2c03是

NaHCCh溶液显碱性，弱酸，无法判断

NaHSO3溶液显酸性H2s03是否为弱酸

3.（2024.广州执信中学月考）下列实验方案设计、现象和结论都正确的是（）

目的方案设计现象和结论

常温下，用pH计测定等若Na2c03溶液的pH比

判断C元素和S元素非

A浓度的Na2c03溶液和NazSCh溶液的大，贝U非

金属性的强弱

Na2sCh溶液的pH金属性：S>C

将黑色粉末加入稀盐酸若溶液不显红色，则黑

检验CO还原Fe2O3固体

B溶解后，再加入KSCN色粉末中一定不存在的

所得黑色粉末的成分

溶液，观察颜色FezOs

在一支试管中加入2mL

浓硫酸，然后边振荡边

饱和碳酸钠液面上出现

慢慢加入3mL乙醇和2

C乙酸乙酯的制备无色油状液体，并有水

mL乙酸，再加入几片碎

果香味，说明产生酯类

瓷片；连接好装置，并

加热，观察现象

用饱和食盐水和琼脂粉

配制琼脂溶液并倒入两

个培养皿中，各滴加几铁钉A周围出现红色，

证明金属防腐措施中牺滴酚酉太和铁氟化钾溶铁钉B周围出现红色和

D

牲阳极法的有效性液，将一端裹有锌皮的蓝色，说明活泼性强的

铁钉A和一端缠有铜丝锌保护了铁

的铁钉B分别放入培养

皿，观察现象

4.（2024.沈阳二中段考）同学们研究化学反应速率时设计了如下系列实验。

I.甲同学用量气法测量化学反应的速率

可上下拉动的铜丝

(1)图2与图1相比的优点是

⑵也可以将图1中的注射器改为连通器如图3,为了准确地测量H2的体积，在读

取反应后甲管中液面的读数时，应注意(填写序号)。

a.视线与凹液面最低处相平

b.等待片刻，待乙管液面不再上升时读数

c.读数时应上、下移动乙管，使甲、乙两管液面相平

d.反应结束立即读数

甲—乙

图3

(3)若想用图3测定二氧化碳的体积，结合平衡移动理论，为了减小误差，甲管中

应盛放(填试剂名称，已知：CO2+H2OH2co3,H2CO3H++

HCO,)。

II.乙同学测定室温下溶液与用硫酸酸化的KMnO4溶液的反应速率。实验时，先

分别量取两种溶液，然后倒入试管中迅速振荡混合均匀，开始计时。该小组设计

了如下的方案。

H2c2。4溶液酸性KMnO4溶液

浓度/mol・L-1体积/mL浓度/moLL-i体积/mL

5.06.02.04.0

(4)写出H2c2。4与KMnO4(H+)反应的离子反应方程：

(5)实验测得酸性KMnCU溶液褪色所用的时间为10s,忽略混合前后溶液体积的

微小变化，这段时间内平均反应速率0(H2c2。4)=o

5.（2023•北京东城综合练）石墨电极常用作惰性电极，但在电解过程中常伴有损耗

（石墨的氧化和脱落）。用如图所示装置分别电解下列溶液（通过相同电量），记录阳

极区的现象如下。

电解液

编号电解液阳极区的现象

有气体逸出，液体颜色不变，池底逐渐沉积黑色

甲1mol-L1Na2SO4

粉末

乙2mol-L1NaOH有气体逸出，液体逐渐变为棕褐色

内2mol-L1NaCl有气体逸出，液体逐渐变为黄绿色，无黑色粉末

（1）甲中阳极产生气体的电极反应式是

（2）甲所得阳极液中有H2O2。某同学设计实验：向硫酸酸化的FeSCU溶液中滴加

几滴KSCN溶液，再滴入少量电解后的阳极液，溶液立即变红。该实验不能证明

阳极液中含有H2O2,因为阳极液中还含有（填物质）。

⑶探究乙所得阳极液的成分。

①证实该分散系是胶体：用激光笔照射阳极液，在与光束垂直的方向观察到

__________________________________________（填实验现象）o

②证实阳极液中含有CO3

2滴酚酷溶液

口滴加NaOH「一滴加2滴「

滴加盐酸至溶液至恰好CaCk溶液

恰好褪色,-变红（pH=10”

yiitiiiL

阳极液（PH=8）

白色浑浊

i和ii的目的是排除OH-的干扰。ii中反应的离子方程式是

(4)设计实验用化学方法证明，电解时甲和丙中阳极产生的气体不同：

(5)仪器分析表明，析氧后的石墨电极表面与新打磨的石墨电极表面相比，一0H、

—COOH等含氧官能团的含量明显增加。

①结合石墨晶体结构分析，电解过程中石墨粉末脱落时破坏的作用力有

②与甲对比，乙中脱落的石墨更易分散成胶体的原因是

6.无水四氯化锡(SnC14)常用作媒染剂和部分有机合成的催化剂。某化学兴趣小组

利用如图装置(部分加热装置略)制备SnC14并测定产品中S/+含量。

已知：①SnC14熔点为一33℃,沸点为114.1℃,在潮湿空气中极易潮解(水解生

成SnO2xH2O),且熔融Sn与Cl2反应生成SnCl4时放出大量的热。

②Sn熔点为232℃,无水SnCl2熔点为246℃、沸点为652℃。

回答下列问题：

(l)a管的作用是__________________________________________0

(2)装置B、C中的试剂分别为、(填名称)。

(3)为了获得较纯的产品，当观察F装置液面上方时,再点燃D处酒精灯。

反应制得的产品中可能会含有杂质SnCh,为加快反应速率并防止产品中混有

SnCh,除了通入过量C12外，还应控制反应的最佳温度范围为0

(4)甲同学欲证明装置A产生的气体中含有HC1,设计如图装置进行实验。

H

乙同学认为，不能确定进入装置I的气体只有一种，为证明最终进入装置I的气

体只有一种，乙同学提出再加一个装置，即可完成论证。请给出改进方案：

（5）碘氧化法滴定分析产品中Si?+的含量。准确称取ag产品于锥形瓶中，用蒸储

水溶解，淀粉溶液做指示剂，用bmol-L1碘标准溶液滴定，发生反应：Sn2++

4+

l2=Sn+2ro滴定终点消耗碘标准溶液VmL,则产品中S/+的质量分数为

（用含a、b、V的代数式表示）。

能力提升

7.（2023•石家庄一中月考）为改变生橡胶受热发粘遇冷变硬的不良性能，工业上常

将橡胶硫化来改善橡胶的性能，S2c12和SC12均为改善橡胶性能的重要化工产品。

I.已知下列化学键的键能及S4的结构式

7/

S4的结构式

化学键S—SS—ClCl—Cl

键能/(kJ/mol)abc

已知反应：S4（g）+4C12（g）===4SC12（g）。1molS4与4molCh完全反应可放出dkJ

热量，则6=（用含a,c,d的代数式表示）。

II.资料卡片：

i.二氯化二硫常温下是一种黄红色液体，有室息性、刺激性恶臭，熔点一80℃,

沸点135.6℃；

ii.S2c12遇水强烈反应。

工业上可以用氯气和硫单质反应制得S2c12,实验室用如图装置模拟工业制取少量

S2c12。

（1）制取少量S2c12（必要的加热装置未省略）

实验室可利用硫与少量氯气在110〜140℃反应制得S2c12粗品。

①S2c12的电子式是O请写出实验室适合A装置制取氯气的离子方程式

②请补充完整实验装置连接顺序：A-。其中，D装置的作用是

冰盐水的作用是o

③实验过程中，实验前和停止加热后，都需通一段时间的氮气，若停止加热后没

有继续通氮气，S2c12的产率将（填“偏高”“偏低”或“无影响”）。

（2）①S2c12遇水强烈反应，已知其中一种气体产物X能使品红溶液褪色，加热后

又恢复原状，且反应过程中只有一种元素化合价发生变化，写出该反应的化学方

程式____________________________________________________

②假设共收集到S2c12和水反应生成的混合气体VL（标准状况），请利用下列试剂

设计实验方案测定混合气中气体X的体积分数：

试齐U：HNO3酸化的AgNO3溶液H2s04酸化的KMnO4溶液H2O2溶液

Ba（0H）2溶液

实验步骤现象

a.取VL混合气体，通入足量____________

产生白色沉

b.向a中充分反应后的溶液中加入________

淀

C.___________________,称量（填必要的操作名称）

d.计算。白色沉淀的质量为mg,则X的体积分数为________%

8.为测定CuSCU溶液的浓度，甲、乙两同学设计了两个方案。回答下列问题:

I.甲方案

实验原理：CuSO4+BaC12=BaSO4I+CuCl2

实验步骤：

足量Ba。2溶液

(1)判断S01沉淀完全的操作为

(2)步骤②判断沉淀是否洗净所选用的试剂为o

(3)步骤③灼烧时盛装样品的仪器名称为。

(4)固体质量为wg,则c(CuS04)=mol-L-1o

⑸若步骤①从烧杯中转移沉淀时未洗涤烧杯，则测得c(CuS04)(填

“偏高”“偏低”或“无影响”)。

n.乙方案

实验步骤：

①按如图安装装置(夹持仪器略去)

②……

③在仪器A、B、C、D、E…中加入图示的试剂

④调整D、E中两液面相平，使D中液面保持在0或略低于0刻度位置，读数并

记录

⑤将CuS04溶液滴入A中搅拌，反应完成后，再滴加稀硫酸至体系不再有气体产

生

⑥待体系恢复到室温，移动E管，保持D、E中两液面相平，读数并记录

⑦处理数据

(6)步骤②为.o

(7)步骤⑥需保证体系恢复到室温的原因是(填序号)。

a.反应热受温度影响

b.气体密度受温度影响

c.反应速率受温度影响

(8)Zn粉质量为ag,若测得H2体积为6mL,已知实验条件下p(H2)=dgXL-L

则c(CuS04)moLL一上列出计算表达式)。

(9)若步骤⑥E管液面高于D管，未调液面即读数，则测得c(CuSO4)(填

“偏高”“偏低”或“无影响”)。

(10)是否能用同样的装置和方法测定MgSCU溶液的浓度：(填“是”或

“否”)。

参考答案

l.A[A.溶液中Fe3+也能将S02氧化成SOF,从而生成白色沉淀，故A正确；

B.操作中应将铜与浓硫酸反应后的溶液慢慢加入水中，故B错误；C.浓HNO3受

热分解也可产生红棕色气体，故C错误；D.反应中生成铁单质，铁单质也会将氧

化铁与稀盐酸反应生成的铁离子还原为亚铁离子，使得溶液不变红色，不能证明

氧化铁已经完全被铝粉还原，故D错误。]

2.B[A.向lOmLlmol/L的NaBr溶液中通入标况下22.4mLCb,充分反应后再

加入淀粉一KI溶液，溶液先变橙后变蓝，在该过程中氯气少量和澳化钠反应消耗

完，产生的澳单质氧化碘离子生成碘单质，故出现先变橙后变蓝，A正确；B.灼

烧铜丝至其表面变黑、灼热，伸入盛有某有机物的试管中，铜丝恢复亮红色可能

是因为与醇羟基反应生成红色的铜，也可能是因为含有竣基将黑色氧化铜反应掉

剩余红色的铜，B错误；C.碳酸钠溶于水放热，碳酸氢钠溶于水吸热，故温度降

低的是碳酸氢钠,C正确;D用pH计测量溶液的pH,NaHCO3溶液显碱性,NaHSCh

溶液显酸性，只能说明碳酸氢钠是强碱弱酸盐，对应的碳酸是弱酸，不能说明亚

硫酸氢钠对应的亚硫酸是强酸还是弱酸,因为硫酸氢钠显酸性对应的硫酸是强酸,

当酸式酸根离子的电离大于水解时就显酸性，故不能说明是强酸还是弱酸，D正

确。]

3.D[A.判断C元素和S元素的非金属性强弱需通过实验判断其各自最高价氧化

物对应的水化物即碳酸和硫酸酸性的强弱，亚硫酸不是硫的最高价含氧酸，A错

误；B.CO还原Fe2O3固体生成铁单质，铁单质会将铁离子还原为亚铁离子，干扰

铁离子的检验，B错误；C.浓硫酸溶于水放出大量的热，实验中应该首先加入乙

酸或乙醇然后再慢慢加入浓硫酸，C错误；D.金属活泼性为锌＞铁＞铜，缠有铜丝

的铁钉周围出现蓝色说明生成亚铁离子，裹有锌皮的铁钉周围出现红色说明活泼

性强的锌保护了铁，该实验能证实金属防腐措施中牺牲阳极法的有效性,D正确。]

4.(1)可以控制反应的发生与停止，同时能减小体积误差

(2)abc(3)饱和NaHCO3溶液

+2+

(4)5H2c2。4+2MnO4+6H==2Mn+IOCO2T+8H2O

(5)0.2mol-L^s-1

解析(1)由题干装置图可知，图2可以通过拉伸铜丝来控制反应的发生与停止，

故图2与图1相比的优点是可以控制反应的发生与停止，同时能减小体积误差；

(2)a.读数时视线与凹液面最低处相平，以保证读数准确，a符合题意；b.通过提拉

铜丝可以控制反应结束的时间，从硫酸中拉出铜丝后，需调节甲、乙两管液面相

平，在这个过程中量气管中的气压会发生变化，因此需等待片刻，待乙管液面不

再上升且两管液面在同一水平时读数，b符合题意；c.读数时应上、下移动乙管，

使甲、乙两管液面相平，以保证内外压强一致，以保证气体的体积更加准确，c

符合题意；d.反应结束立即读数，由于反应放热，里面气体膨胀，此时读数不准

确，d不合题意；(3)根据已知，CO2+H2OH2co3,H2CO3H++HC0F,

用图3测定二氧化碳的体积，结合平衡移动理论，为了减小误差，即需使得上述

平衡逆向移动，以保证尽可能多的将C02排出，则甲管中应盛放饱和NaHCCh溶

液；(4)高镒酸钾具有强氧化性，发生还原反应生成Mn2+,H2c2O4具有还原性，

3

发生氧化反应生成CO2；(5)5H2c2。4〜2KMn04,tt(H2C2O4)=5mol/Lx6xl0L=

3

0.03mol,n(KMnO4)=2mol/Lx4xl0_L=0.008mol,H2c2O4过量，KMnCk完全

_AcAn

反应，则参加反应的H2c2。4为0.02mol,平均反应速率v(H2c2。4)=7=石=0.2

mol/L-So

+

5.(l)2H2O-4e===4H+O2f(2)O2(3)①光亮的通路

@HCO?+OH-=COt+H2O(4)将湿润的淀粉KI试纸分别靠近甲和丙的阳极

管口，只有丙的试纸变蓝(或将带火星的木条分别靠近甲和丙的阳极管口，只有甲

的火星变亮，合理即可)(5)①碳碳键和石墨层间的分子间作用力②碱性条件

下，一COOH中和成一COCF,增大了层间的斥力，使石墨粒子尺寸更小(使石墨

粒子亲水性增强，更易分散)

解析(1)电解Na2s04溶液，阳极上水失去电子生成02,电极反应式为2H2。一

+

4e-=4H+O2to(2)阳极产生的O2会部分溶解在阳极液中，所以题述实验不能

说明是H2O2把二价铁离子氧化成三价铁离子。(3)①胶体可产生丁达尔效应，具

体操作为用激光笔照射阳极液，可在与光束垂直的方向观察到光亮的通路。②阳

极液中含有CO?,i的操作为滴加盐酸至恰好褪色(pH=8),则发生的离子反应

++

为H+OH-=H2O>COr+H===HCO?,ii的操作为滴力口NaOH溶液至恰好变

红(pH=10),此时HC03转化成COF,以利于下步实验，反应的离子方程式是

HCO?+OH===CO3"+H2OO(4)电解时甲中阳极产生氧气，丙中阳极产生氯气，

可用湿润的淀粉KI试纸或带火星的木条鉴别二者。(5)①石墨晶体为层状结构，

同层的碳原子之间形成碳碳共价键，层与层之间以分子间作用力结合，析氧后的

石墨电极表面一OH、-COOH等含氧官能团的含量明显增加，说明电解过程中

石墨粉末脱落时破坏的作用力有层间分子间作用力和碳碳键。

6.(1)平衡压强，使浓盐酸顺利流下等

(2)饱和食盐水浓硫酸

(3)充满黄绿色气体232〜652℃

(4)在装置H、I之间连接一个放有湿润淀粉一KI试纸或湿润红色布条的试管

Z?xVxll9xlO3Z?xVx0.119

或或

(5)'a.xlOO%axlOO%

[xVxH.9代

解析由图可知，装置A制取氯气，由于浓盐酸易挥发，产生的氯气里含有氯化

氢气体及水蒸气，B装置试剂为饱和食盐水除去氯化氢，C装置试剂为浓硫酸吸

收水蒸气，装置D生成SnC14,在装置E中冷却后收集，未反应的氯气用氢氧化

钠溶液在G中吸收，防止污染空气，因SnC14极易水解，应防止G中产生的水蒸

气进入E中，所以在E与G之间设置装有浓硫酸的装置Fo据以上分析解答。(l)a

管的作用是平衡压强，使浓盐酸顺利流下等。(2)由分析可知，装置B、C中的试

剂分别为饱和食盐水、浓硫酸。(3)由于Sn与空气中的氧气反应，SnC14在空气中

极易水解生成SnO2-xH2O,所以制备SnC14之前用C12排尽装置中的空气，当观察

到装置F中充满黄绿色气体时，表明装置中空气已排尽，可以点燃D处酒精灯进

行反应。锡在熔融状态下与C12反应，可知温度要高于232℃,又为了减少SnC12

挥发，要低于其沸点652℃,温度范围为：232〜652℃。(4)只要含有CF的溶液

都可以与硝酸银生成白色沉淀，改进措施为在装置H、I之间连接一个放有湿润

淀粉一KI试纸或湿润红色布条的试管。(5)根据Sn2++l2=Sn4++2「可得:〃(SnC12)

-32+_32

=n(I2)=^VxlOmol,m(Sn)=^VxlOmolxll9g/mol=0.119Z?Vg,产品中Sn

,，，一口&xVxll9xlO3

十的质量分数为-----------xlOO%-

T4a+4c+d

7」.§

：ci：s：S：C1：

II.⑴①(1)..............................2MnO3+1ocr+16H+=2Mn2++5CI2f+

8H2。②F—C—B—E—D防止空气中水蒸气进入，吸收尾气冷凝收集S2c12

③偏低(2)①2s2cl2+2H2O=SO2T+3SJ+4HC1T②H2O2溶液Ba(0H)2溶液

过滤，洗涤，干燥漫/

解析I.断键吸热，成键放热，则根据方程式可知86—4c—4a=d,解得b=

：：：：：

Aa+Ac+dClSSCI

一—；(1)①S2cb属于共价化合物，电子式是..............。装置A

O

不需要加热,则实验室适合A装置制取氯气的离子方程式为2MnO4+10C1+16H

+2+

=2Mn+5C12t+8H2O；②生成的氯气中含有水蒸气和氯化氢，首先利用饱和

食盐水除去氯化氢，然后利用浓硫酸干燥氯气，再通入装置B中制备S2c12,由

于S2c12的熔点是一80℃,可用冰盐水冷却收集，最后通过碱石灰防止空气中的

水蒸气进入，同时吸收尾气，则实验装置连接顺序：ATFTC—B—E—D。其中，

D装置的作用是防止空气中水蒸气进入，吸收尾气，冰盐水的作用是冷凝收集

S2c12。③若停止加热后没有继续通氮气，部分产品没有完全进入装置E中，因此

S2c12的产率将偏低。(2)①S2c12遇水强烈反应，已知其中一种气体产物X能使品

红溶液褪色，加热后又恢复原状，X是二氧化硫，且反应过程中只有一种元素化

合价发生变化，因此还有氯化氢生成，其中二氧化硫是氧化产物，则+1价硫元

素降低被还原为单质硫，该反应的化学方程式为2s2cl2+2H2O==SO2T+3SJ+

4HClh②S2cI2遇水会生成SO2、HC1两种气体，要测定该混合气体中SO2的体

积分数，需要将其转化为硫酸领沉淀，则首先被氧化为硫酸，然后加入过量氢氧

化领溶液反应得到硫酸领沉淀，过滤洗涤干燥称量得到硫酸领沉淀质量，根据元

素守恒计算二氧化硫体积分数，所以

实验步骤现象

a.取VL混合气体，通入足量H2O2溶液

b.向a中充分反应后的溶液中加入Ba(OH)2溶液产生白色沉淀

C.过滤，洗涤，干燥，称量

由于最终得到mg硫酸领沉淀，物质的量是瑞mob根据硫原子守恒可知二氧