专题18化学实验方案的设计与评价（原卷版）

专题18化学实验方案的设计与评价知识点一、实验方案的设计（1）实验方案设计的总体思路明确实验目的→确定反应原理→选择合适的药品和仪器→设计实验装置和操作步骤→记录实验现象和数据→分析、推理得出结论。（2）实验方案设计的基本要求①科学性：实验原理、方案和操作过程必须科学、严谨、合理。②可行性：设计的实验方案要切实可行，所用药品、仪器、装置安全可靠。③安全性：要尽量避免危险性的操作、避免接触有毒物质，若无法避免则应采取安全措施，以防污染环境和人身伤害。④简易性：实验方案设计要求操作简便、装置简单、实验现象明显。知识点二、实验方案的评价（1）评价实验方案的原则①实验目的明确；②实验方法简便、现象明显；③操作安全可靠；④分析严密、结论正确。知识点三、实验方案的评价一般包括以下几方面Ⅰ.原理的评价：①所选药品是否可行；②反应是否易于控制；③所用药品是否安全(是否易燃易爆、有毒)；④反应是否会造成环境污染；⑤药品的利用率是否高。Ⅱ.装置的评价：①操作是否简便；②添加药品的难易度；③是否安全；④是否节约药品(微型装置)。Ⅲ.操作的评价：①操作顺序是否正确；②实验步骤是否完善等。Ⅳ.实验结果的评价：①对现象分析得出的结论的评价；②实验误差的评价；③实验的创意性的评价等。（3）实验方案的评价解答时主要考虑以下几种常见的情况。Ⅰ.常温下，产生气体的反应：①活泼金属与稀盐酸或稀硫酸；②碳酸盐或碳酸氢盐与稀盐酸或稀硫酸；③铵态氮肥与碱（刺激性气体，尿素不与碱反应）。Ⅱ.滴加酚酞溶液不变色的溶液既可能是酸性溶液也可能是中性溶液。Ⅲ.向加盐酸酸化的某溶液中滴加氯化钡溶液产生白色沉淀，则某溶液中可能含有SO,也可能含有Ag+。Ⅳ.氢氧化钠固体、浓硫酸溶于水时会放出大量的热，因此向氢氧化钠固体中加入酸溶液，或把浓硫酸加入碱溶液中，试管壁发烫，都不能说是中和反应放热。Ⅴ.将二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中溶液变红色，是二氧化碳与水反应生成的碳酸使石蕊溶液变红色，而不是二氧化碳使石蕊溶液变红色。Ⅵ.未打磨的铝条放入硫酸铜或硝酸银溶液中不发生反应，并不是铝的活泼性比铜或银弱，而是铝条表面的氧化膜阻止了反应的进行，影响判断。1．（2023•日照）下列四个对比实验设计不能达到目的的是（）A．如图甲所示，探究CO2使紫色石蕊溶液变红的原因 B．如图乙所示，探究水是铁生锈的主要条件之一 C．如丙图所示，探究O2的浓度是影响燃烧剧烈程度的因素之一 D．如图丁所示，探究燃烧的条件之一是需要O22．（2023•呼和浩特）下列实验设计不能达到实验目的的是（）A.证明水是由氢、氧元素组成B.验证质量守恒定律C.探究可燃物燃烧的条件D.鉴别氯化钾和氯化铵3．（2023•菏泽）下列实验方案不能达到实验目的的是（）选项实验目的实验方案A检验O2将带火星的木条伸入集气瓶中，观察现象B测稀硫酸的pH取一片pH试纸，用镊子夹持蘸取溶液，与标准比色卡对照C分离KCl和MnO2固体混合物加足量水充分溶解，过滤、洗涤、干燥、蒸发结晶D除去FeCl2溶液中的CuCl2加入足量的铁粉，充分反应后过滤4．（2023•大庆）下列实验所选用的仪器或用品不能达到相应实验目的的是（）选项实验目的实验仪器或用品A用质量分数为6%的NaCl溶液（ρ＝1.04g/cm3）配制50g质量分数为3%的NaCl溶液量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管B称取一定质量的NaOH固体托盘天平（带砝码）、药匙、纸片C从实验室制O2的残留固体中分离MnO2铁架台（带铁圈）、烧杯、玻璃棒、漏斗、滤纸D从KCl溶液中获取KCl晶体烧杯、玻璃棒、铁架台（带铁圈）、火柴、酒精灯、蒸发皿、坩埚钳、石棉网5．（2023•常德）实验室里，同学们设计了如图所示四个实验，经分析可知，其中能达到目的的是（）A．验证一氧化碳还原氧化铜的产物 B．测定空气里氧气的含量 C．探究燃烧的三个条件 D．验证Mg、Fe、Ag三种金属活动性顺序6．（2023•娄底）下列实验方法能够达到实验目的的是（）编号ABCD实验方案实验目的比较Zn和Fe的金属活动性强弱探究二氧化碳能否与水反应干燥并收集氧气将胶头滴管内的液体滴入试管中来验证分子不断运动7．（2023•济南）下列根据实验事实得出的结论中，不正确的是（）选项实验事实结论A将铜丝放入硝酸银溶液中，铜丝表面有银白色金属附着金属活动性：铜＞银B某纯净物在氧气中充分燃烧，生成二氧化碳、二氧化硫和水该物质由碳、氢、氧三种元素组成C向碳酸钠溶液中滴加无色酚酞试液，溶液呈红色碳酸钠溶液显碱性D50mL水和50mL酒精混合后的总体积小于100mL分子之间存在间隔8．（2023•澄城县模拟）检验、鉴别、除杂、区分是重要的实验技能。下列是同学们针对不同实验目的设计的实验方案。实验目的实验方案检验某固体是碳酸盐取样，加入稀盐酸，观察是否有气泡产生除去生石灰中的少量碳酸钙将固体高温煅烧鉴别某纺织品是否为天然纤维取样后，在空气中灼烧，观察现象区分NaCl溶液和NaOH溶液取样，分别加入一定量的水稀释，测量溶液的温度变化其中正确的个数是（）A．1个 B．2个 C．3个 D．4个9．（2023•崇川区模拟）控制变量法是实验探究的重要方法，下列实验方法的设计中，能达到实验目的的是（）A．图甲比较铁、铜的金属活动性强弱 B．图乙探究铁的锈蚀是否需要水 C．图丙探究MnO2对H2O2分解的催化作用 D．图丁探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度10．（2023•周至县二模）下列实验设计能达到实验目的的是（）选项ABCD实验目的测定空气中氧气的含量探究水的组成探究燃烧的条件验证质量守恒定律实验设计11．（2023•邗江区二模）分离、检验、鉴别、除杂是最基本的实验技能。下列实验设计能达到实验目的的是（）选项实验目的实验设计A除去O2中混有的少量N2将气体缓缓通过足量的灼热铜网B检验NaOH溶液是否混有Na2CO3取样、滴加BaCl2溶液，观察现象C除去NaCl溶液中的少量MgCl2滴加过量氢氧化钠溶液、过滤12．（2023•成都模拟）下列实验能达到实验目的的是（）A.探究质量守恒定律B.探究草木灰里是否含有碳酸根离子C.区分氢气与甲烷D.探究铝与铜活动性的强弱13．（2023•德阳）查阅资料得知：过氧化钠（Na2O2）可与CO2或H2O反应生成O2，反应原理为2Na2O2+2CO2＝2Na2CO3+O2，2Na2O2+2H2O＝4NaOH+O2，某化学兴趣小组同学设计了如下图所示实验，证明Na2O2可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂。回答下列问题：（1）写出装置A中任意一种仪器的名称。（2）装置A中发生反应的化学方程式为。（3）装置B中盛装饱和NaHCO3溶液的目的是。（4）装置D用于除去未被装置C转化的CO2，便于后续气体检验，则D中盛装的液体试剂是。（5）验证装置E的试管中的气体的方法是（描述操作、现象和结论）。（6）装置E的试管中收集到的气体的来源有。14．（2023•江汉区校级一模）2022年10月31日，长征五号B遥四运载火箭成功将梦天实验舱成功送入预定轨道。金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，如：过氧化钠（Na2O2）在常温下能与人呼出的二氧化碳反应生成氧气，化学方程式为：2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2。为了验证该反应中氧气的产生，某兴趣小组的同学设计了如下图所示的实验。（1）A中发生反应的化学方程式为；检查A装置的气密性的方法是：将A装置中导气管上的胶皮管用弹簧夹夹住，往长颈漏斗中注入水至液面高出漏斗颈的下端管口，若能观察到现象，即可证明装置不漏气。（2）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是。（3）D瓶收集到的气体是，验满的操作是。（4）常温下水也能与Na2O2反应，生成氧气和氢氧化钠，写出该反应的化学方程式。（5）某潜水艇上有4人，如果每人每小时消耗的氧气75g，则该潜水艇中每天需要过氧化钠多少千克？（请详细写出解题过程）15．（2023•宿迁模拟）金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，为了验证过氧化钠与二氧化碳反应会产生氧气，某兴趣小组的同学设计了如图所示的实验。（1）A中发生反应的化学方程式为；检查A装置的气密性的方法是：将A装置中导气管上的胶皮管用弹簧夹夹住，往长颈漏斗中注入水，若能观察到的现象，即可证明装置不漏气。（2）B装置中碳酸氢钠溶液的作用是。（3）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是。（4）验证装置F中收集的气体为氧气的操作是。（5）查阅资料：Na2O2与CO2反应的化学方程式为：2Na2O2+2CO2＝2X+O2。写出X的化学式。16．（2023•增城区一模）化学兴趣小组为了测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数，称取20g石灰石样品在20℃按图甲进行实验（杂质不与盐酸反应，忽略容器空气中二氧化碳和盐酸挥发对实验结果的影响）。回答下列问题：（1）装置A内发生反应的化学方程式为。（2）装置B的作用是吸收水分，盛放的试剂是。多孔球泡的作用是。（3）装置C的作用是吸收反应产生的二氧化碳，吸收二氧化碳的质量随时间变化的曲线如图乙。①下表是几种物质的市场价格和20℃时的溶解度，综合考虑试剂X最好选择。物质NaOHCa（OH）2KOH价格/（元/t）43005009000溶解度/g1090.16112②通过上述实验，结合图乙推算出石灰石样品中碳酸钙的质量分数为。（4）结合装置分析，实验测得碳酸钙的质量分数（填“＞”、“＝”、“＜”）理论值，原因是。一．选择题（共8小题）1．（2023•兴化市三模）下列实验操作能够达到目的的是（）选项实验目的实验操作A除去粗盐中的泥沙溶解、蒸发结晶B鉴别淀粉和葡萄糖分别取样，滴加碘酒C检验CO2中混有HCl将气体通入紫色石蕊试液中D稀释浓硫酸先将浓硫酸加入烧杯中，后倒入蒸馏水2．（2023•宁化县模拟）对比实验是实验探究的重要方法。下列实验设计不能实现相应实验目的的是（）A．证明可燃物燃烧需温度达到着火点 B．区分硬水和软水 C．证明MnO2是H2O2分解的催化剂 D．证明铁生锈必须跟空气或氧气接触3．（2023•三明模拟）下列实验不能达到实验目的是（）实验实验目的A．验证生石灰与水反应放出热量B．探究MnO2能否加快H2O2的分解C．证明呼出气体中CO2含量比空气中多D．测定空气中O2的含量4．（2023•东港区校级二模）下列实验方案设计正确的是（）选项实验目的实验方案A检验某物质中是否含有Na2CO3加入足量稀盐酸，观察是否产生气泡B分离木炭粉和铁粉的混合物加入足量稀硫酸，过滤、洗涤、干燥C除去O2中混有的CO通过灼热的CuOD除去CuCl2溶液中混有NaCl加入足量NaOH溶液，过滤洗涤，再向滤渣中加入适量稀盐酸5．（2023•阜新模拟）运用所学化学知识解决实际问题更能体现学科价值。下列实验方案不合理的是（）选项实验内容实验操作A检验氧气中是否含有二氧化碳通入澄清石灰水中B鉴别化肥KCl和NH4Cl取样，分别加入熟石灰、研磨、闻气味C鉴别棉纤维与羊毛纤维抽丝、灼烧、闻气味D除去KCl中混有的少量KClO3加入少量二氧化锰加热，使其充分反应6．（2023•曹县二模）对比实验是实验探究的重要方法。下列对比实验设计能实现相应实验目的是（）A．图1探究温度对分子运动快慢的影响 B．图2对比金属锌和铁与酸反应的剧烈程度 C．图3探究空气是燃烧的必要条件 D．图4探究CO2与水发生反应7．（2023•天河区校级三模）下列实验操作能达到实验目的的是（）选项实验目的实验操作A除去氯化铁溶液中少量氯化氢加入过量的铁粉，过滤B除去NaCl固体中混有的少量Na2CO3溶解，加稀盐酸至无气泡产生，蒸发结晶C检验Na2CO3溶液中是否混有Na2SO4取样，滴加氯化钡溶液，有白色沉淀产生D比较铜和银的金属活动性强弱分别向盛有铜和银的试管中加入稀盐酸8．（2023•贵池区二模）下列实验不能达到相应目的的是（）A.验证木炭具有吸附性B.观察乳化现象C.探究铁生锈的条件D.验证面粉在一定条件下能爆炸二．实验题（共5小题）9．（2023•峄城区校级模拟）2022年10月31日，长征五号B遥四运载火箭成功将梦天实验舱送入预定轨道。金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，如：过氧化钠（Na2O2）在常温下能与人呼出的二氧化碳反应生成氧气，化学方程式为：2Na2O2+2CO2═2Na2CO3+O2。为了验证该反应中氧气的产生，某兴趣小组的同学设计了如图所示的实验。（1）A中发生反应的化学方程式为。（2）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是。（3）D瓶收集到的气体是，验满的操作是。（4）常温下水也能与Na2O2反应，生成氧气和氢氧化钠，写出该反应的化学方程式。10．（2022•犍为县模拟）泡腾片含有NaHCO3和柠檬酸等物质，放入水中时，NaHCO3完全反应产生CO2。某化学兴趣小组的同学欲测定某品牌泡腾片中NaHCO3的含量，设计实验方案如下：按图示连接装置并加入药品，取用的泡腾片质量为10g。打开止水夹a通入适量空气后，称量D装置，其质量为10g。关闭止水夹a，用注射器向B装置中注入适量水。待装置B中无气泡产生后，打开止水夹a，再次通入适量空气，第二次称量D装置，其质量为12.2g。回答下列问题：（1）A装置中浓NaOH溶液的作用是。（2）C装置中浓硫酸的作用是。（3）碱石灰主要含CaO和NaOH，D装置中碱石灰吸收CO2质量增加，写出所涉及反应的一个化学方程式：。（4）步骤中再次通入空气的目的是。（5）若省略E装置，则测得NaHCO3的质量分数（填“偏大”“偏小”或“不变”）。实验测定泡腾片中所含NaHCO3的质量分数为。11．（2022•新洲区校级模拟）NaOH是一种重要的化工原料，广泛应用于肥皂、造纸、纺织等工业，长时间露置在空气中易吸收CO2而变质，得到NaOH和Na2CO3的混合物，某同学设计了如图的实验装置来测定Na2CO3的含量。他用气密性良好的装置装好样品，然后通一会儿N2后关闭止水夹，再打开分液漏斗活塞。待甲装置中反应结束后打开止水夹再通入一会儿N2。提示：1．碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物（可以吸收CO2和H2O）、碱石灰和浓硫酸均足量，稀盐酸不考虑其挥发性。2．碳酸钠与稀盐酸反应的化学方程式为：Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O回答下列问题：（1）乙中浓硫酸的作用是。（2）试写出丙中发生反应的化学方程式。（3）测定Na2CO3的含量需要测定两个物理量，其中一个物理量为样品的质量。①另一个物理量为（填字母）。A．滴下的稀盐酸质量B．反应前后乙装置增加的质量C．反应前后丙装置增加的质量D．反应前后丁装置增加的质量②若样品质量为m1，上述①中另一个物理量的质量为m2，则样品中Na2CO3的质量分数为。（用含有m1、m2的代数式表示）（4）下列说法正确的是（填字母）。A．反应开始时通入N2，目的是排尽装置中空气B．若去掉丁装置，对实验结果没影响C．反应结束后如果不通入N2，测得Na2CO3含量会偏低12．（2022•和平区模拟）某化学兴趣小组探究在实验室中由Cu为原料制取CuSO4溶液的实验方案，并进行评价分析、实验探究和方案改进。【实验方案】方案一：Cu→△O2CuO方案二：Cu→H2O2稀H2SO4CuSO4[Cu+H2O2+H2方案三：Cu→△浓H2SO4CuSO4[Cu+2H2SO4（浓）△¯方案四：Cu→Fe2(SO4)3CuSO4[Cu+Fe2（SO方案五：Cu→稀HNO3稀H2SO4CuSO4[3Cu+3H2SO4（稀）+2HNO3【评价分析】（1）方案二与方案一相比，优点是实验的操作步骤不需要走分步进行和。但工业上不采用方案二大量使用H2O2制硫酸铜的原因是。（2）方案三与方案一、二相比