秘籍12　化学实验设计和评价(原卷版+解析)

秘籍12化学实验设计和评价概率预测★★★★题型预测实验探究题【命题重点】实验设计包括:①单项实验设计:设计实验求证某一单项问题,或求证某一规律;特点是围绕某一问题设计一个指向很单一的实验,而且实验通常一步到位。②综合实验设计:设计实验求证多个问题,其特点是多步操作、装置复杂、现象多样。③定量实验设计:通过实验,获取有关数据,然后分析数据推理出结论。定量实验设计要精密一些,要尽可能地回避一些误差的引入。④开放型实验设计:试题从提出问题、实验的方向、仪器的选择、装置的设计、现象的观察记录到结论的推理完全自主完成。解答此类试题,过程要合理完整,方法简便,现象叙述要准确,推理要符合逻辑。实验方案评价包括实验原理及方案的评价、实验装置的评价、实验操作的评价、实验现象的描述与结论分析的评价。以批判的思维方法对所设计的实验方案、实验方法、实验装置、实验操作从某个角度否定,排除不合理或可行但不是最优的方法,选择、创新更好的方法。【方法要点】1.实验方案的设计(1)实验设计的基本要求①科学性：实验原理、方法和操作等科学、合理。②安全性：实验操作要尽量防止带有危险性的操作,尽量避免与有毒物质接触。若无法避免有毒物质,则应采取安全措施,以防造成环境污染和人体伤害。③可行性：设计的实验方案要真正切实可行,所选药品、仪器、装置经济可靠。④简约性：实验设计应简单易行。装置简单,实验操作简便,实验现象明显。(2)实验方案设计的几种思路实验设计的总体思路是明确实验目的,弄清实验原理,根据要求正确选择仪器和药品,设计实验装置和操作步骤,分析得出结论。①对比实验设计：对比实验是实验设计的一种基本思路,有利于实验现象观察对比,有利于推理论证结论。②控制变量实验设计：一个问题常常受多方面的因素制约,为了研究每一个因素对问题的影响程度,常常采取控制变量法逐个检验,每一个现象只说明一个问题,换一个条件再检验。综合各个因素对问题的影响作出综合性的判断。③综合实验设计：设计一个实验探究多方面的问题,如设计一个组合实验探究某一混合气体的成分、某一气体的性质和组成等。2.实验方案的评价(1)方案在理论上是否科学、合理,是否具有严密性;(2)在满足安全性的前提下,操作上是否简单易行;(3)从经济角度评价,是否节约试剂、降低成本和提高产品质量;(4)从环境角度考虑,是否会对环境造成污染。(2)对方案优劣的评价的原则①设计简洁就是要尽可能采用简单的仪器或实验装置,在常规条件下进行;用较少的实验步骤和试剂,在较短的时间内完成实验,充分体现实验设计的简约性原则。②效果明显就是按照实验设计进行操作,产生的现象生动直观,易于观察记录。③安全可靠实验设计要尽可能避免选用有毒药品和具有一定危险性的实验操作,如果必须选用,应在设计方案中给出明确提示和预防措施,以避免造成环境污染或实验事故;此外,还要确保实验成功。类型1实验方案的设计（2023•鄞州区校级一模）证据是科学探究中获得结论的最重要的依据，让我们一起经历一次寻找证据的旅程吧。【实验目的】制取纯净的硫酸钡【反应原理】Na2SO4+Ba（NO3）2＝BaSO4↓+2NaNO3【实验步骤】取适量的硫酸钠和硝酸钡溶液反应，过滤、洗涤、干燥得到纯净的硫酸钡。（1）实验中，能直接观察到说明硫酸钠和硝酸钡溶液发生化学反应的证据是：。（2）判断任一反应物是否完全反应的证据可按如下方法获取：猜想方案证据结论硝酸钡可能已完全反应取少量滤液，加入稀硫酸溶液，观察现象无白色沉淀生成硝酸钡已完全反应硫酸钠可能已完全反应硫酸钠未完全反应（3）如果实验证明硝酸钡已经反应完全，要寻找硫酸钡已纯净的证据，我们可以从证明实验制得的硫酸钡中没有（填化学式）来设计实验方案。（2023•椒江区校级二模）《天工开物》中有“煤饼烧石成灰”的记载（文中的“石”指石灰石），小乐对其展开探究，如图甲所示，先利用煤气灯（煤气灯加热能达到石灰石分解的温度，煤气的主要成分是CO）煅烧石灰石，然后完成后续操作；最后又补充做了如图乙所示实验。观察到的现象：①烧杯内壁上的澄清石灰水变浑浊；②试管A中无色酚酞试液变红，试管B中无色酚酞试液不变色。（1）能成为煅烧石灰石是化学反应的证据是现象（选填“①”、“②”或“①和②”）。（2）继续向试管A上层清液中逐滴滴加稀盐酸，至红色恰好褪去，轻轻晃动试管A，溶液自下而上又变为红色。解释“轻轻晃动试管A，溶液自下而上又变为红色”的原因：。（3）为检验图甲所示实验中的石灰石是否完全分解，可取冷却研细后的粉末少许于试管中，加入足量稀盐酸，若观察到，说明未完全分解。类型2实验方案的评价（2023•长兴县三模）小科同学向盛有生石灰的烧杯中加入碳酸钠溶液，搅拌、过滤、洗涤、干燥后得到固体A和溶液B。（1）上述实验中发生的化学反应有：①CaO+H2O═Ca（OH）2；②Ca（OH）2+Na2CO3═2NaOH+CaCO3↓。（2）在探究固体A的成分时，小科同学通过分析提出了二个假设：假设一：固体A中只有CaCO3；假设二：固体A中含有CaCO3和Ca（OH）2；含有Ca（OH）2的理由是。在验证假设过程中，小科取少量固体A于试管中加入足量水，振荡、静置，向上层清液中滴硫酸铜溶液，出现现象，假设二成立。（3）在探究溶液B中的溶质成分时，小科同学通过对化学反应的分析又提出了三个假设：假设一：溶液B中的溶质是NaOH；假设二：溶液B中的溶质是NaOH和Na2CO3；假设三：溶液B中的溶质是NaOH和。①请在假设三中补上另一种物质。②在验证假设过程中，小科取出部分溶液B并向其中加入了足量的稀盐酸，小科这一实验操作的目的是为了验证哪一个假设？并说明理由。（2023•长兴县模拟）老师在实验室里按上级要求要整理过期、变质药品时，发现一瓶硫酸铜的标签上名称后面被写上了一些提醒文字：【不能用，可能是CuCl2】，如图所示。（1）硫酸铜和氯化铜分别配成溶液后，从微观上分析，在溶液组成上最大的区别是。（2）若该瓶试剂只含有硫酸铜或氯化铜，你认为在标签上写上“不能用，可能是CuCl2”老师基于哪一个实验现象做出了上述判断。（3）经检验该瓶试剂中是氯化铜，有同学判断是由于该瓶硫酸铜长期接触空气而变成了氯化铜，根据所学知识，你认为该同学的猜想是否正确？你判断的理由是。（2023•杭州模拟）侯氏氨碱法生产纯碱主要的工艺流程如下：【资料】如图中虚线框内的主要反应为：NaCl（饱和）+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3↓+NH4Cl，CO2+H2O+Na2CO3＝2NaHCO3；碳酸氢钠在20℃时溶解度为9.6g，在50℃以上开始分解生成碳酸钠、水和二氧化碳；碳酸氢钠的溶解度受温度影响较大。请完成下列各题：（1）操作Ⅰ的名称，如在实验室进行此操作，其中玻璃棒的作用是。（2）写出NH4Cl的一种用途；在该工艺流程中能循环使用的物质有。（3）加入稍过量Ca（OH）2溶液后反应的化学方程式为；滤液B加入盐酸后反应的化学方程式为。（4）为除尽粗食盐水中的氯化钙和氯化镁，加入的氢氧化钙和碳酸钠试剂的先后顺序不能颠倒，原因是。（2023•桐庐县二模）小乐利用“氢气还原氧化铜”实验验证水的组成，实验装置及药品如图所示，实验前后测定的数据如表所示。回答问题：实验前实验后硬质玻璃管及其内药品的质量/克75.669.2U形管及其内药品的质量/克110.8118.2（1）为了实验安全，在开始加热硬质玻璃管内氧化铜前，应先进行的实验操作是。（2）实验中观察到硬质玻璃管中黑色粉末逐渐变红，则发生反应的化学方程式为。（3）验证水的组成的原理为：根据硬质玻璃管及其内药品在反应前后的质量差m1，U形管及其内药品在反应前后的质量差m2，可计算出水中氢、氧元素的质量比为（用m1、m2等表示）。若实验过程中小乐操作无误，依据实验数据，分析产生误差的可能原因（写出1点）。（2023•杭州模拟）如图为气体X（纯净物）与氧化铜反应制取铜的实验装置。回答问题：（1）在对A中氧化铜进行加热前，需要先通一段时间的气体X，其目的是。（2）若实验中，观察到A中黑色氧化铜粉末变红，B中无水硫酸铜无明显现象，C中澄清石灰水变浑浊，则通入的气体X为。（3）查阅资料得知：①气体X与氧化铜反应除生成铜外还可能生成氧化亚铜（Cu2O）；②铜和氧化亚铜均为不溶于水的红色固体；③Cu2O+H2SO4═CuSO4+Cu+H2O。小乐为了探究反应所得红色固体的成分，进行了如下实验：实验操作实验现象实验结论步骤一取20g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸红色固体可能是氧化亚铜，也可能是铜和氧化亚铜步骤二将步骤一反应所得的混合物经过滤、洗涤、干燥并称量剩余红色固体质量剩余红色固体质量为12g20g红色固体中，铜和氧化亚铜的质量比为（2023•宁波模拟）小科、小甬和小真三位同学想利用氧化铜、稀硫酸和氢氧化钠溶液来制取氢氧化铜，他们各自独立进行实验。【实验操作】①取氧化铜粉末于试管中，加入稀硫酸再在酒精灯上加热一段时间；②滴入氢氧化钠溶液，振荡试管。【实验现象】小科：试管中是黑色浑浊；小甬：试管中是蓝色溶液；小真：试管中虽然出现过少量蓝色沉淀但又马上变成了黑色沉淀。三支试管中均没有出现预料中的蓝色絮状沉淀。【实验反思】三位同学开始探究实验失败的原因，经过一番观察和讨论，他们认为与反应物的量和条件有关。（1）小科的试管中是加得太多，导致变成黑色浑浊。（2）小甬的试管中是加得太多，若要继续完成实验，简便的操作是。（3）小真的试管中曾经出现的蓝色沉淀又变成了黑色沉淀，用化学方程式来解释该异常现象。（2023•拱墅区校级二模）两千多年前，我们的祖先经过长期实践，摸索出一套炼铜工艺。（1）其中碳还原氧化铜的原理可以用实验装置如图甲、乙表示。[提出问题]碳燃烧时可能生成CO2也可能生成CO，那么碳与氧化铜反应生成气体是否也有多种可能？[作出猜想]猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2。[设计方案]实验装置如图乙。打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，关闭K，点燃酒精喷灯和酒精灯，充分反应后，熄灭酒精喷灯和酒精灯，打开K，再通一段时间氮气。方案一：从定性观察角度判断：猜想①成立的实验现象是。方案二：从定量计算角度判断。取一定量炭粉和4g氧化铜的混合物进行实验，并测定表格中的四个数据。反应前的质量反应后的质量A（玻璃管+固体）m1m2B+C（广口瓶+混合液）m3m4（2）若猜想②成立，则理论上（m4﹣m3）（填“＜”“＝”或“＞”）（m1﹣m2）。（3）若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应的碳的质量m的取值范围是。（2023•上城区模拟）小金通过实验研究碳和氧化铜的反应，其操作步骤及观察到的现象如下：步骤1：连接装置并检查装置气密性。步骤2：取1克炭粉和10克氧化铜，混合均匀，加入到试管中，塞上带有导管的橡胶塞。步骤3：按图所示固定好试管，连接好装置，用酒精喷灯加热混合固体，加热一段时间后观察到有明显现象产生时结束实验，并记录实验现象。（1）步骤3中，加热一段时间后能观察到的实验现象是。（2）实验结束后，小金先将导管从液体中移出，再熄灭酒精喷灯，其原因是。（3）小金所设计的这个实验要不要进行尾气处理？说说你的理由。。（2023•南湖区一模）为比较A、B两种金属的活动性强弱和测量相对原子质量大小（两种金属在化合物中的化合价均为+2价）。确定两种金属相对原子质量大小的原理：测出氢气体积，再乘以氢气密度确定氢气质量，然后采用化学方程式计算相对原子质量。据此，实验小组设计了一套实验装置（如图）。装置内分别放入大小、厚度相同、质量不同的A、B金属片，分别加入足量的稀硫酸（相同质量和质量分数）进行反应。在相同条件下测定不同时间内收集到的气体体积，实验记录如下表：反应时间/秒20406080100120140进入量筒中气体的体积毫升A金属256095130160170170B金属3075120150150150150（1）本实验中A、B金属片质量不能相同的原因是；（2）本实验是通过判断金属活动性强弱；（3）为使实验得到的数据能准确计算出两种金属相对原子质量大小，关于开始收集气体的时间点，组内同学展开了以下讨论：小明认为：根据制取和研究氧气的性质实验，有连续气泡产生时收集，本实验也如此；小嘉认为：瓶内生成的H2有残留，为获得这部分H2体积数据，一有气泡产生就收集；小组同学经过讨论，最后认为小嘉观点是正确的，其理由是，从而实现了等效替代。（2023•杭州二模）某化学小组向一定量的AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入锌粉，充分反应后过滤，得到滤液A和滤渣B。【提出问题】滤渣B的成分是什么？【做出猜想】滤渣B可能是：①银、铜和锌；②银和铜；③。【实验探究】（1）取少量滤渣B加入适量稀盐酸，若无气体产生，则滤渣B不可能是猜想（选填①、②或③）。（2）该小组继续实验，使用不同种方法确定滤渣B是银和铜，请写出该小组使用的一种方法。（2023•温州模拟）某食品脱氧剂中的主要成分是铁粉，铁粉的除氧效果如何呢？某实验小组通过测定铁生锈时消耗的氧气的体积分数来判断除氧效果，做了如下实验：①如图连接好装置，并检查装置的气密性。②量取一定体积（记为V1）的红墨水倒入小烧杯里，将导管一端浸入液面以下，并将一有孔塑料片盖于烧杯口。③在100毫升锥形瓶内放入一拱形有孔塑料片，将浸有饱和食盐水，内含铁粉、炭粉的食品干燥剂纸袋平铺在有孔塑料片上，并迅速塞紧橡皮塞。（食盐水和炭粉主要起加速反应的作用）④实验结束后，测出小烧杯内剩余红墨水体积，记为V2打开橡皮塞，继续往锥形瓶（含内容物）和导管内注满水，记录后加入的水的体积，记为V3。⑤对实验装置干燥处理。重新称量与上述等量的铁粉和炭粉，重复再做2次实验。将实验数据填入表格，并计算。实验次数V1/毫升V2/毫升V3/毫升★第一次第二次第三次（1）为提高实验的准确性，步骤④中若看到现象，即可测量小烧杯内剩余红墨水的体积。（2）锥形瓶内放的是拱形有孔塑料片而不是平的有孔塑料片的原因是。（3）上述表格中，“★”为计算铁粉消耗的氧气的体积分数，其计算式为×。（用V1、V2、V3（2023•萧山区校级二模）为探究碳还原氧化铜的最佳混合比例，用木炭粉和氧化铜的干燥混合物1～2.5g进行系列实验，如图所示，金属网可以使火焰温度较高。【查阅资料】①氧化铜（CuO）为黑色固体，氧化亚铜为红色固体。②碳还原氧化铜得到的铜中可能含有少量的氧化亚铜，能与稀硫酸反应：Cu2O+H2SO4＝CuSO4+H2O+Cu。实验：取一定量的混合物，用右下装置进行实验。序号木炭粉与氧化铜的质量比反应后物质的颜色、状态11：9红色固体有金属光泽混有少量黑色物质21：10混有很少量黑色物质31：11混有极少量黑色物质41：12无黑色物质51：13混有较多黑色物质（1）写出书本上我们所学的碳与氧化铜反应的化学反应方程式。（2）该实验的结论：由上述5组实验可以得到的探究结论是。（3）评价与交流：为检验序号4中的红色固体中是否含Cu2O，所需试剂是稀硫酸，通过观察什么现象即可判断存在Cu2O。（2022•宁波模拟）氢气、木炭、一氧化碳是金属冶炼中常用的还原剂。如图甲是氢气还原氧化铜的实验，如图乙是木炭还原氧化铁的实验，如图丙是一氧化碳还原氧化铜的实验。（1）实验步骤的先后次序很重要，如甲实验中反应前须先通氢气后点灯，否则易发生爆炸；请再列出二项不能颠倒的先后次序：甲实验中反应后必须，否则生成的红色的铜会变成黑色；丙实验中反应前必须，否则易发生煤气中毒。（2）某同学正确操作做完乙实验后，发现澄清石灰水变浑浊，试管中粉末全部变为黑色，用另一试管取5克黑色残留粉末，加入足量稀硫酸充分振荡，她惊讶地发现试管中并未产生预期的气泡，她向老师求教，才知道“铁的氧化物除了氧化铁和四氧化三铁外还有氧化亚铁（也为黑色），其中只有四氧化三铁常温下不溶于稀硫酸”，于是她又对试管中的悬浊液进行过滤和烘干操作，滤液无色澄清，滤渣经称量后仍为5克。请你据此写出乙实验试管中发生的化学方程式。（3）到底是什么原因导致乙实验的冶炼效果不理想呢？该同学先经过科学猜想，后采用酒精喷灯代替普通酒精灯A重做这个实验来加以验证，结果证明她的猜想是正确的。由此可以推断，该同学的科学猜想是。秘籍12化学实验设计和评价概率预测★★★★题型预测实验探究题【命题重点】实验设计包括:①单项实验设计:设计实验求证某一单项问题,或求证某一规律;特点是围绕某一问题设计一个指向很单一的实验,而且实验通常一步到位。②综合实验设计:设计实验求证多个问题,其特点是多步操作、装置复杂、现象多样。③定量实验设计:通过实验,获取有关数据,然后分析数据推理出结论。定量实验设计要精密一些,要尽可能地回避一些误差的引入。④开放型实验设计:试题从提出问题、实验的方向、仪器的选择、装置的设计、现象的观察记录到结论的推理完全自主完成。解答此类试题,过程要合理完整,方法简便,现象叙述要准确,推理要符合逻辑。实验方案评价包括实验原理及方案的评价、实验装置的评价、实验操作的评价、实验现象的描述与结论分析的评价。以批判的思维方法对所设计的实验方案、实验方法、实验装置、实验操作从某个角度否定,排除不合理或可行但不是最优的方法,选择、创新更好的方法。【方法要点】1.实验方案的设计(1)实验设计的基本要求①科学性：实验原理、方法和操作等科学、合理。②安全性：实验操作要尽量防止带有危险性的操作,尽量避免与有毒物质接触。若无法避免有毒物质,则应采取安全措施,以防造成环境污染和人体伤害。③可行性：设计的实验方案要真正切实可行,所选药品、仪器、装置经济可靠。④简约性：实验设计应简单易行。装置简单,实验操作简便,实验现象明显。(2)实验方案设计的几种思路实验设计的总体思路是明确实验目的,弄清实验原理,根据要求正确选择仪器和药品,设计实验装置和操作步骤,分析得出结论。①对比实验设计：对比实验是实验设计的一种基本思路,有利于实验现象观察对比,有利于推理论证结论。②控制变量实验设计：一个问题常常受多方面的因素制约,为了研究每一个因素对问题的影响程度,常常采取控制变量法逐个检验,每一个现象只说明一个问题,换一个条件再检验。综合各个因素对问题的影响作出综合性的判断。③综合实验设计：设计一个实验探究多方面的问题,如设计一个组合实验探究某一混合气体的成分、某一气体的性质和组成等。2.实验方案的评价(1)方案在理论上是否科学、合理,是否具有严密性;(2)在满足安全性的前提下,操作上是否简单易行;(3)从经济角度评价,是否节约试剂、降低成本和提高产品质量;(4)从环境角度考虑,是否会对环境造成污染。(2)对方案优劣的评价的原则①设计简洁就是要尽可能采用简单的仪器或实验装置,在常规条件下进行;用较少的实验步骤和试剂,在较短的时间内完成实验,充分体现实验设计的简约性原则。②效果明显就是按照实验设计进行操作,产生的现象生动直观,易于观察记录。③安全可靠实验设计要尽可能避免选用有毒药品和具有一定危险性的实验操作,如果必须选用,应在设计方案中给出明确提示和预防措施,以避免造成环境污染或实验事故;此外,还要确保实验成功。类型1实验方案的设计（2023•鄞州区校级一模）证据是科学探究中获得结论的最重要的依据，让我们一起经历一次寻找证据的旅程吧。【实验目的】制取纯净的硫酸钡【反应原理】Na2SO4+Ba（NO3）2＝BaSO4↓+2NaNO3【实验步骤】取适量的硫酸钠和硝酸钡溶液反应，过滤、洗涤、干燥得到纯净的硫酸钡。（1）实验中，能直接观察到说明硫酸钠和硝酸钡溶液发生化学反应的证据是：。（2）判断任一反应物是否完全反应的证据可按如下方法获取：猜想方案证据结论硝酸钡可能已完全反应取少量滤液，加入稀硫酸溶液，观察现象无白色沉淀生成硝酸钡已完全反应硫酸钠可能已完全反应硫酸钠未完全反应（3）如果实验证明硝酸钡已经反应完全，要寻找硫酸钡已纯净的证据，我们可以从证明实验制得的硫酸钡中没有（填化学式）来设计实验方案。【解答】解：（1）硫酸钠与硝酸钡反应生成了硫酸钡沉淀，因此看到白色沉淀产生，证明两者发生了反应；故答案为：有白色沉淀生成。（2）硫酸钠有残留，则可以加入氯化钡溶液，此时硫酸钠与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀，因此可以看到白色沉淀生成；故答案为：取少量滤液，加入氯化钡溶液；有白色沉淀生成。（3）没有硝酸钡，硫酸钠有残留，所以硫酸钡表面会有硫酸钠的残留，所以可以验证是否有硫酸钠存在；故答案为：Na2SO4。（2023•椒江区校级二模）《天工开物》中有“煤饼烧石成灰”的记载（文中的“石”指石灰石），小乐对其展开探究，如图甲所示，先利用煤气灯（煤气灯加热能达到石灰石分解的温度，煤气的主要成分是CO）煅烧石灰石，然后完成后续操作；最后又补充做了如图乙所示实验。观察到的现象：①烧杯内壁上的澄清石灰水变浑浊；②试管A中无色酚酞试液变红，试管B中无色酚酞试液不变色。（1）能成为煅烧石灰石是化学反应的证据是现象（选填“①”、“②”或“①和②”）。（2）继续向试管A上层清液中逐滴滴加稀盐酸，至红色恰好褪去，轻轻晃动试管A，溶液自下而上又变为红色。解释“轻轻晃动试管A，溶液自下而上又变为红色”的原因：。（3）为检验图甲所示实验中的石灰石是否完全分解，可取冷却研细后的粉末少许于试管中，加入足量稀盐酸，若观察到，说明未完全分解。【解答】解（1）①中煅烧石灰石时，在火焰上方倒扣一个用澄清石灰水润湿的烧杯，石灰水变浑浊，此实验不能推断煅烧石灰石产生了二氧化碳，因为酒精燃烧也会生成二氧化碳，②试管A中无色酚酞试液变红，试管B中无色酚酞试液不变色，碳酸钙难溶于水，不能使酚酞溶液变色，则煅烧石灰石有新物质生成，属于化学变化，故能成为煅烧石灰石是化学反应的证据是现象②；（2）氢氧化钙与盐酸反应生成氯化钙和水，酚酞溶液的红色褪去，氢氧化钙微溶于水，晃动时氢氧化钙继续溶解，溶液呈碱性，使酚酞溶液变红；（3）石灰石未完全分解，说明石灰石中还有碳酸钙，碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，故取冷却研细后的粉末少许于试管中，加入足量稀盐酸，若观察到有气泡生成，说明未完全分解。故答案为：（1）②；（2）氢氧化钙与盐酸反应生成氯化钙和水，酚酞溶液的红色褪去，氢氧化钙微溶于水，晃动时氢氧化钙继续溶解，溶液呈碱性，使酚酞溶液变红；（3）有气泡生成。类型2实验方案的评价（2023•长兴县三模）小科同学向盛有生石灰的烧杯中加入碳酸钠溶液，搅拌、过滤、洗涤、干燥后得到固体A和溶液B。（1）上述实验中发生的化学反应有：①CaO+H2O═Ca（OH）2；②Ca（OH）2+Na2CO3═2NaOH+CaCO3↓。（2）在探究固体A的成分时，小科同学通过分析提出了二个假设：假设一：固体A中只有CaCO3；假设二：固体A中含有CaCO3和Ca（OH）2；含有Ca（OH）2的理由是。在验证假设过程中，小科取少量固体A于试管中加入足量水，振荡、静置，向上层清液中滴硫酸铜溶液，出现现象，假设二成立。（3）在探究溶液B中的溶质成分时，小科同学通过对化学反应的分析又提出了三个假设：假设一：溶液B中的溶质是NaOH；假设二：溶液B中的溶质是NaOH和Na2CO3；假设三：溶液B中的溶质是NaOH和。①请在假设三中补上另一种物质。②在验证假设过程中，小科取出部分溶液B并向其中加入了足量的稀盐酸，小科这一实验操作的目的是为了验证哪一个假设？并说明理由。【解答】解：（2）由于氢氧化钙微溶于水，所以最后所得固体中可能含有氢氧化钙；故填：Ca（OH）2微溶于水；氢氧化钙和硫酸铜反应生成氢氧化铜蓝色沉淀和硫酸钙，因此若固体中含有氢氧化钙，则将固体充分溶解后滴加硫酸铜溶液将出现蓝色沉淀；故填：蓝色沉淀；（3）①根据Ca（OH）2+Na2CO3═2NaOH+CaCO3↓，恰好反应时溶液B中只有氢氧化钠，碳酸钠过量时溶液B中只有氢氧化钠和碳酸钠，氢氧化钙过量时溶液B中只有氢氧化钠和氢氧化钙；故填：Ca（OH）2；②在验证假设过程中，小科取出部分溶液B并向其中加入了足量的稀盐酸，小科这一实验操作的目的是为了验证假设二，因为在三个假设中只有碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳气体，产生气泡，有明显现象；故填：假设二，只有假设二中碳酸钠与盐酸反应会产生气泡，有明显现象。（2023•长兴县模拟）老师在实验室里按上级要求要整理过期、变质药品时，发现一瓶硫酸铜的标签上名称后面被写上了一些提醒文字：【不能用，可能是CuCl2】，如图所示。（1）硫酸铜和氯化铜分别配成溶液后，从微观上分析，在溶液组成上最大的区别是。（2）若该瓶试剂只含有硫酸铜或氯化铜，你认为在标签上写上“不能用，可能是CuCl2”老师基于哪一个实验现象做出了上述判断。（3）经检验该瓶试剂中是氯化铜，有同学判断是由于该瓶硫酸铜长期接触空气而变成了氯化铜，根据所学知识，你认为该同学的猜想是否正确？你判断的理由是。【解答】解：（1）硫酸铜溶液含硫酸根离子，氯化铜溶液含氯离子，从微观上分析，在溶液组成上最大的区别是阴离子不同。（2）若该瓶试剂只含有硫酸铜或氯化铜，你认为在标签上写上“不能用，可能是CuCl2”，根据配成溶液后溶液成绿色的进行判断的。（3）经检验该瓶试剂中是氯化铜，有同学判断是由于该瓶硫酸铜长期接触空气而变成了氯化铜，是不合理的，空气中的不含氯气等物质。故答案为：（1）阴离子不同；（2）配成溶液后溶液是绿色的；（3）不合理，空气中的不含氯气等物质。（2023•杭州模拟）侯氏氨碱法生产纯碱主要的工艺流程如下：【资料】如图中虚线框内的主要反应为：NaCl（饱和）+NH3+CO2+H2O＝NaHCO3↓+NH4Cl，CO2+H2O+Na2CO3＝2NaHCO3；碳酸氢钠在20℃时溶解度为9.6g，在50℃以上开始分解生成碳酸钠、水和二氧化碳；碳酸氢钠的溶解度受温度影响较大。请完成下列各题：（1）操作Ⅰ的名称，如在实验室进行此操作，其中玻璃棒的作用是。（2）写出NH4Cl的一种用途；在该工艺流程中能循环使用的物质有。（3）加入稍过量Ca（OH）2溶液后反应的化学方程式为；滤液B加入盐酸后反应的化学方程式为。（4）为除尽粗食盐水中的氯化钙和氯化镁，加入的氢氧化钙和碳酸钠试剂的先后顺序不能颠倒，原因是。【解答】解：（1）经过操作I可以得到固体和滤液，所以操作I的名称是：过滤，如在实验室进行此操作，其中玻璃棒的作用是引流；故答案为：过滤；引流；（2）NH4Cl中含有氮元素，所以可做氮肥，由工艺流程图可知，在该工艺流程中能循环使用的物质有二氧化碳、碳酸钠等；故答案为：做氮肥；二氧化碳（合理即可）；（3）加入稍过量Ca（OH）2是为了除去氯化镁杂质，所以发生反应的化学方程式为：Ca（OH）2+MgCl2＝Mg（OH）2↓+CaCl2，滤液B中含有碳酸氢钠，所以加入盐酸后反应的化学方程式为：NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑；故答案为：Ca（OH）2+MgCl2＝Mg（OH）2↓+CaCl2；NaHCO3+HCl＝NaCl+H2O+CO2↑；（4）碳酸钠可以同时除去过量的氢氧化钙和生成的氯化钙，并且不会影响产品的纯度，如果颠倒，过量的氢氧化钙以及生成的氯化钙会影响产品的纯度；故答案为：如果颠倒，过量的氢氧化钙以及生成的氯化钙会影响产品的纯度。（2023•桐庐县二模）小乐利用“氢气还原氧化铜”实验验证水的组成，实验装置及药品如图所示，实验前后测定的数据如表所示。回答问题：实验前实验后硬质玻璃管及其内药品的质量/克75.669.2U形管及其内药品的质量/克110.8118.2（1）为了实验安全，在开始加热硬质玻璃管内氧化铜前，应先进行的实验操作是。（2）实验中观察到硬质玻璃管中黑色粉末逐渐变红，则发生反应的化学方程式为。（3）验证水的组成的原理为：根据硬质玻璃管及其内药品在反应前后的质量差m1，U形管及其内药品在反应前后的质量差m2，可计算出水中氢、氧元素的质量比为（用m1、m2等表示）。若实验过程中小乐操作无误，依据实验数据，分析产生误差的可能原因（写出1点）。【解答】解：（1）为了实验安全，在开始加热硬质玻璃管内氧化铜前，应先进行的实验操作是通一段时间的氢气，排出装置中的空气，防止加热时发生爆炸。（2）实验中观察到硬质玻璃管中黑色粉末逐渐变红，是因为加热时氧化铜和氢气反应生成铜和水，则发生反应的化学方程式为CuO+H2△¯Cu+H2（3）验证水的组成的原理为：根据硬质玻璃管及其内药品在反应前后的质量差m1，即水中氧元素质量，U形管及其内药品在反应前后的质量差m2，即水的质量，可计算出水中氢、氧元素的质量比为（m2﹣m1）：m1。若实验过程中小乐操作无误，依据实验数据，产生误差的可能原因是U形管中的碱石灰吸收了空气中的水和二氧化碳。故答案为：（1）通一段时间的氢气。（2）CuO+H2△¯Cu+H2O（3）（m2﹣m1）：m1；U形管中的碱石灰吸收了空气中的水和二氧化碳。（2023•杭州模拟）如图为气体X（纯净物）与氧化铜反应制取铜的实验装置。回答问题：（1）在对A中氧化铜进行加热前，需要先通一段时间的气体X，其目的是。（2）若实验中，观察到A中黑色氧化铜粉末变红，B中无水硫酸铜无明显现象，C中澄清石灰水变浑浊，则通入的气体X为。（3）查阅资料得知：①气体X与氧化铜反应除生成铜外还可能生成氧化亚铜（Cu2O）；②铜和氧化亚铜均为不溶于水的红色固体；③Cu2O+H2SO4═CuSO4+Cu+H2O。小乐为了探究反应所得红色固体的成分，进行了如下实验：实验操作实验现象实验结论步骤一取20g红色固体于烧杯中，加入足量稀硫酸红色固体可能是氧化亚铜，也可能是铜和氧化亚铜步骤二将步骤一反应所得的混合物经过滤、洗涤、干燥并称量剩余红色固体质量剩余红色固体质量为12g20g红色固体中，铜和氧化亚铜的质量比为【解答】解：（1）X气体具有可燃性，和空气的混合气点燃时可能发生爆炸，所以实验开始时，先通一会儿X气体，再加热的目的是：排尽玻璃管中的空气，防止加热时发生爆炸。（2）二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，一氧化碳和氧化铜在加热的条件下生成铜和二氧化碳，所以A玻璃管内观察到的黑色固体变红色，B干燥管中无明显现象，C中澄清石灰水变浑浊，则X气体为CO。（3）步骤一、由于氧化亚铜和稀硫酸反应生成硫酸铜和铜，所以现象是：溶液变为蓝色，红色固体部分溶解；步骤二、由于铜不与稀硫酸反应，氧化亚铜能与稀硫酸反应，所以剩余红色固体质量为铜，质量为12g。设20g固体中铜的质量为x，则氧化亚铜的质量为20g﹣x，则Cu2O+H2SO4═CuSO4+Cu+H2O1446420g﹣x64(20所以：x+64(20g−20g红色固体中，铜和氧化亚铜的质量比为5.6g：（20g﹣5.6g）＝7：18。故答案为：（1）排尽玻璃管中的空气，防止加热时发生爆炸。（2）CO。（3）步骤一、溶液变为蓝色，红色固体部分溶解；步骤一、7：18。（2023•宁波模拟）小科、小甬和小真三位同学想利用氧化铜、稀硫酸和氢氧化钠溶液来制取氢氧化铜，他们各自独立进行实验。【实验操作】①取氧化铜粉末于试管中，加入稀硫酸再在酒精灯上加热一段时间；②滴入氢氧化钠溶液，振荡试管。【实验现象】小科：试管中是黑色浑浊；小甬：试管中是蓝色溶液；小真：试管中虽然出现过少量蓝色沉淀但又马上变成了黑色沉淀。三支试管中均没有出现预料中的蓝色絮状沉淀。【实验反思】三位同学开始探究实验失败的原因，经过一番观察和讨论，他们认为与反应物的量和条件有关。（1）小科的试管中是加得太多，导致变成黑色浑浊。（2）小甬的试管中是加得太多，若要继续完成实验，简便的操作是。（3）小真的试管中曾经出现的蓝色沉淀又变成了黑色沉淀，用化学方程式来解释该异常现象。【解答】解：（1）小科的试管中是氧化铜加得太多，导致氧化铜不能完全反应，进一步导致变成黑色浑浊。故填：氧化铜。（2）小甬的试管中是稀硫酸加得太多，导致氢氧化钠和稀硫酸反应，若要继续完成实验，简便的操作是继续加入氢氧化钠溶液。故填：稀硫酸；继续加入氢氧化钠溶液。（3）小真的试管中曾经出现的蓝色沉淀又变成了黑色沉淀，是因为加热时氢氧化铜分解生成氧化铜和水，反应的化学方程式：Cu（OH）2△¯CuO+H2故填：Cu（OH）2△¯CuO+H2O（2023•拱墅区校级二模）两千多年前，我们的祖先经过长期实践，摸索出一套炼铜工艺。（1）其中碳还原氧化铜的原理可以用实验装置如图甲、乙表示。[提出问题]碳燃烧时可能生成CO2也可能生成CO，那么碳与氧化铜反应生成气体是否也有多种可能？[作出猜想]猜想①：CO；猜想②：CO2；猜想③：CO和CO2。[设计方案]实验装置如图乙。打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间，关闭K，点燃酒精喷灯和酒精灯，充分反应后，熄灭酒精喷灯和酒精灯，打开K，再通一段时间氮气。方案一：从定性观察角度判断：猜想①成立的实验现象是。方案二：从定量计算角度判断。取一定量炭粉和4g氧化铜的混合物进行实验，并测定表格中的四个数据。反应前的质量反应后的质量A（玻璃管+固体）m1m2B+C（广口瓶+混合液）m3m4（2）若猜想②成立，则理论上（m4﹣m3）（填“＜”“＝”或“＞”）（m1﹣m2）。（3）若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应的碳的质量m的取值范围是。【解答】解：（1）若猜想①成立，说明反应生成了一氧化碳，一氧化碳不能使澄清石灰水变浑浊，一氧化碳具有可燃性，故猜想①成立的实验现象是B中无明显实验现象，D处气体能被点燃；（2）若猜想②成立，即反应生成的气体只是二氧化碳，m4﹣m3是吸收的二氧化碳质量，m1﹣m2是反应生成的二氧化碳质量，则理论上（m4﹣m3）＝（m1﹣m2）；（4）设反应只生成一氧化碳时消耗碳质量为x，只生成二氧化碳时消耗碳质量为y，CuO+C高温¯80124gx804x＝0.6g，2CuO+C高温¯2Cu+CO2160124gy1604gy＝0.3g，由以上计算可知，若猜想③成立且CuO全部转化成Cu，则参加反应的碳的质量m的取值范围是0.3g＜m＜0.6g。故答案为：（1）B中无明显实验现象，D处气体能被点燃；（2）＝；（3）0.3g＜m＜0.6g。（2023•上城区模拟）小金通过实验研究碳和氧化铜的反应，其操作步骤及观察到的现象如下：步骤1：连接装置并检查装置气密性。步骤2：取1克炭粉和10克氧化铜，混合均匀，加入到试管中，塞上带有导管的橡胶塞。步骤3：按图所示固定好试管，连接好装置，用酒精喷灯加热混合固体，加热一段时间后观察到有明显现象产生时结束实验，并记录实验现象。（1）步骤3中，加热一段时间后能观察到的实验现象是。（2）实验结束后，小金先将导管从液体中移出，再熄灭酒精喷灯，其原因是。（3）小金所设计的这个实验要不要进行尾气处理？说说你的理由。。【解答】解：（1）碳与氧化铜在高温的条件下反应生成铜和二氧化碳，氧化铜与碳粉为黑色，生成的铜单质为红色，且生成的二氧化碳会使得导管口末端处的澄清石灰水变浑浊，故观察到的现象为：黑色固体变为红色，澄清石灰水变浑浊；故答案为：黑色固体变为红色，澄清石灰水变浑浊；（2）若先熄灭酒精灯，试管中气体冷却使得试管内气压小于外界大气压，导管末端的澄清石灰水会倒流进入试管内，造成试管破裂；故答案为：防止冷却后因试管内气压减小而引起澄清石灰水倒吸进入试管中使得试管破裂；（3）反应物中的炭过量，因此会有碳和氧化铜反应生成一氧化碳，一氧化碳会对空气造成污染，需要进行尾气处理；故答案为：需要，碳和氧化铜反应生成一氧化碳，一氧化碳会对空气造成污染。（2023•南湖区一模）为比较A、B两种金属的活动性强弱和测量相对原子质量大小（两种金属在化合物中的化合价均为+2价）。确定两种金属相对原子质量大小的原理：测出氢气体积，再乘以氢气密度确定氢气质量，然后采用化学方程式计算相对原子质量。据此，实验小组设计了一套实验装置（如图）。装置内分别放入大小、厚度相同、质量不同的A、B金属片，分别加入足量的稀硫酸（相同质量和质量分数）进行反应。在相同条件下测定不同时间内收集到的气体体积，实验记录如下表：反应时间/秒20406080100120140进入量筒中气体的体积毫升A金属256095130160170170B金属3075120150150150150（1）本实验中A、B金属片质量不能相同的原因是；（2）本实验是通过判断金属活动性强弱；（3）为使实验得到的数据能准确计算出两种金属相对原子质量大小，关于开始收集气体的时间点，组内同学展开了以下讨论：小明认为：根据制取和研究氧气的性质实验，有连续气泡产生时收集，本实验也如此；小嘉认为：瓶内生成的H2有残留，为获得这部分H2体积数据，一有气泡产生就收集；小组同学经过讨论，最后认为小嘉观点是正确的，其理由是，从而实现了等效替代。【解答】解：（1）由于A、B金属片的密度不同，为保证A、B金属片大小、厚度相同，所以质量不同。（2）活泼金属是酸反应能生成氢气，但金属活动性不同，反应的速率不同，本实验是通过在相同条件下测定不同时间内收集到的气体体积判断金属活动性强弱。（3）本实验需收集产生的全部氢气，也包括瓶内残留的氢气，所以一有气泡产生就收集，可以通过排出装置内的空气来代替瓶内残留的氢气，从而实现等效替代，所以小嘉观点正确。故答案为：（1）A、B金属片的密度不同，A、B金属片大小、厚度相同，所以质量不同；（2）比较相同时间内进入量筒中气体体积的多少（合理即可）；（3）一有气泡产生就收集，排出装置内的空气代替瓶内残留的氢气。（2023•杭州二模）某化学小组向一定量的AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入锌粉，充分反应后过滤，得到滤液A和滤渣B。【提出问题】滤渣B的成分是什么？【做出猜想】滤渣B可能是：①银、铜和锌；②银和铜；③。【实验探究】（1）取少量滤渣B加入适量稀盐酸，若无气体产生，则滤渣B不可能是猜想（选填①、②或③）。（2）该小组继续实验，使用不同种方法确定滤渣B是银和铜，请写出该小组使用的一种方法。【解答】解：向一定量的AgNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中加入锌粉，锌先和硝酸银反应生成硝酸锌和银，后和硝酸铜反应生成硝酸锌和铜；【做出猜想】滤渣B可能是：①锌过量时是银、铜和锌；②锌恰好和硝酸银、硝酸铜完全反应时是银和铜；③锌不足以和硝酸银完全反应时是银。故填：银。【实验探究】（1）取少量滤渣B加入适量稀盐酸，若无气体产生，说明滤渣中不含有锌，则滤渣B不可能是猜想①。故填：①。（2）实验方案：取适量滤渣于试管中，滴加稀盐酸，无明显现象，说明滤渣中不含有锌；另取适量滤渣于试管中，滴加足量硝酸银溶液，滤渣部分溶解，溶液由无色变蓝色，是因为铜和硝酸银反应生成了硝酸铜和银，说明滤渣中含有银和铜。故填：取适量滤渣于试管中，滴加稀盐酸，无明显现象，说明滤渣中不含有锌；另取适量滤渣于试管中，滴加足量硝酸银溶液，滤渣部分溶解，溶液由无色变蓝色，是因为铜和硝酸银反应生成了硝酸铜和银，说明滤渣中含有银和铜。（2023•温州模拟）某食品脱氧剂中的主要成分是铁粉，铁粉的除氧效果如何呢？某实验小组通过测定铁生锈时消耗的氧气的体积分数来判断除氧效果，做了如下实验：①如图连接好装置，并检查装置的气密性。②量取一定体积（记为V1）的红墨水倒入小烧杯里，将导管一端浸入液面以下，并将一有孔塑料片盖于烧杯口。③在100毫升锥形瓶内放入一拱形有孔塑料片，将浸有饱和食盐水，内含铁粉、炭粉的食品干燥剂纸袋平铺在有孔塑料片上，并迅速塞紧橡皮塞。（食盐水和炭粉主要起加速反应的作用）④实验结束后，测出小烧杯内剩余红墨水体积，记为V2打开橡皮塞，继续往锥形瓶（含内容物）和导管内注满水，记录后加入的水的体积，记为V3。⑤对实验装置干燥处理。重新称量与上述等量的铁粉和炭粉，重复再做2次实验。将实验数据填入表格，