重难点14 化学实验探究与设计-2025年中考科学【热点·重点·难点】专练（浙江专用）

重难点14 化学实验探究与设计 考点 三年考情分析 2025考向预测 1、物质的鉴别、鉴定和检验 2、物质的制备实验设计 3、物质的性质探究实验 4、实验操作步骤的设计与优化 5、测定物质成分含量的实验 在近三年浙江中考科学试卷中，化学实验探究与设计考查题型多样 。选择题常考查实验基本操作的正误判断、实验原理的简单应用，如判断某气体收集方法是否正确，或根据实验现象判断物质性质等 。例如，给出几种气体收集装置，让学生选择适合收集某特定气体的装置 。实验探究题是重点考查题型，要求学生根据给定的实验目的，设计完整的实验方案，包括选择实验仪器和试剂、描述实验步骤、预测实验现象并得出结论 。例如，给出一种未知金属，要求设计实验探究其活动性顺序 。 预计 2025 年浙江中考科学仍会考查化学实验探究与设计 。选择题可能会深化对实验原理在复杂情境中应用的考查，如分析多种物质共存时实验现象的判断和干扰因素排除，或者判断在特殊条件（如高压、低温、有催化剂参与）下实验设计的合理性 。实验探究题可能会对实验进行拓展创新，如利用数字化实验设备（pH 传感器、气体传感器等）精确测量实验过程中的数据变化，或者设计实验探究多种因素对化学反应的综合影响（如温度、浓度、催化剂种类等对反应速率和产物的影响），考查学生的创新思维和实践能力 。 【体系构建】 【重难诠释】 知识点一、常见化学实验考察 化学实验题中常考察的有空气中氧气含量的测定，金属活动性顺序探究，酸碱中和反应探究，样品成分测定，物质变质问题…… 知识点二、化学实验方案的设计 (1)实验方案设计的基本要求 (2)化学实验设计的基本思路 ①明确目的和原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。 ②选择仪器和药品：根据实验的目的和原理以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡皮塞、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。 ③设计装置和步骤：根据实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤，并能够识别和绘制典型的实验仪器装置图，实验步骤应完整而又简便。 ④记录现象和数据：根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。 ⑤分析得出结论：根据实验中观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。 知识点三、化学实验方案的评价与改进 对化学实验方案进行评价，主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的方面。 (1)可行性方面 1)分析实验方案是否科学可行； 2)实验操作是否安全合理； 3)实验步骤是否简单方便； 4)实验效果是否明显。 (2)绿色化学方面 1)实验过程中是否造成环境污染； 2)原料是否无毒、安全、易得； 3)原料利用率及反应速率是否较高； 4)反应速率是否较快。 (3)安全性方面 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下： 1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸； 2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等)； 3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)； 4)污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞； 5)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)。 (4)规范性方面 1)冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)； 2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却； 3)仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序； 4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。 （建议用时：40分钟） 1．普通粉笔的主要成分为CaSO4CaCO3和少量CaO，教师使用粉笔后，皮肤容易开裂。环保粉笔只含CaSO4•2H2O某科学兴趣小组尝试将普通粉笔制成环保粉笔，操作流程如图所示： （1）普通粉笔容易造成皮肤开裂，原因是粉笔成分中的 （填物质名称）与汗液中的水反应，生成有腐蚀性的物质。 （2）向粉笔粉末中加入适量稀硫酸的目的是 。 （3）当向烧杯中加入一定量的稀硫酸后，取烧杯中的上层清液2mL于试管中，向其中滴入2滴无色酚酞试液，发现溶液仍为无色，则判断此时溶液的pH＝7。请你判断此结论是否可靠并说明理由： 。 【解答】解：（1）普通粉笔主要成分为CaSO4、CaCO3和少量CaO，其中氧化钙与水反应生成有腐蚀性的氢氧化钙，因此普通粉笔容易造成皮肤开裂； （2）普通粉笔主要成分为CaSO4、CaCO3和少量CaO，向粉笔粉末中加入适量稀硫酸的目的是将碳酸钙和少量的氧化钙转化为硫酸钙； （3）无色酚酞溶液遇酸性和中性溶液不变色，遇碱性溶液变红色；所以当向烧杯中加入一定量的稀硫酸后，小乐取烧杯中的上层清液2毫升于试管中，向其中滴入2滴无色酚酞试液，发现溶液仍为无色，并不能认为此时溶液的pH＝7，故此结论不可靠，因为当溶液显中性或酸性时，无色酚酞溶液都不变色。 2．现如今，速食自热火锅走进了我们的生活，其结构如图甲所示，使用时只需倒入一杯凉水，发热包遇水后可迅速升温至150摄氏度左右并保温1～2小时。 【查阅资料】发热包可能由生石灰、铁粉、碳粉、氯化钠、硝酸钠中的一种或几种组成，为了确定成分，某兴趣小组进行实验，所加试剂均足量，实验过程及现象如图乙所示。 （1）白色沉淀G的化学式为 。 （2）由以上实验无法判断发热包中是否含有 。 （3）请说出“发热包遇水后可迅速升温”的原因： 。 【解答】解：（1）由分析可知，白色沉淀G是氯化银，化学式为：AgCl。 （2）由以上实验无法判断发热包中是否含有硝酸钠。 （3）“发热包遇水后可迅速升温”的原因是氧化钙和水反应放出大量的热。 3．有一包白色固体样品，可能由硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、氯化钡、氯化镁中的一种或几种物质组成，为探究该样品的组成，某小组取适量样品按下列流程进行实验。 请回答下列问题： （1）滤渣a的成分是 ，滤液中溶质的成分除氯化钠还有 。 （2）由上述实验现象分析，样品中一定不含有 。 （3）若现象①“滤渣全部溶解”变为“滤渣部分溶解”，其他现象不变，则原样品中不能确定是否存在的物质是 。 【解答】解：有一包白色固体样品，可能由硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、氯化钡、氯化镁中的一种或几种物质组成。向样品中加入足量水充分溶解、过滤，得到1.5g滤渣a和滤液，向滤渣a中加入足量稀盐酸，滤渣全部溶解，产生0.44g无色气体，向滤液中通入适量的二氧化碳气体，产生白色沉淀b；二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠，碳酸钠和氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠，所以白色沉淀b是碳酸钡，滤液中一定含有氢氧化钠和氯化钡，说明样品中一定含有氢氧化钠和氯化钡，硫酸钠能和氯化钡反应生成不溶于盐酸的硫酸钡沉淀，则样品中一定没有硫酸钠，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式及其质量关系如下： CaCO3+2HCl＝CaCl2+H2O+CO2↑ 100 44 1g 0.44g 则滤渣a中含有1g碳酸钙，剩余的0.5g沉淀是氢氧化钠和氯化镁反应生成的氢氧化镁沉淀，说明样品中一定含有碳酸钙、氯化镁；综上所述，样品中一定含有氢氧化钠、碳酸钙、氯化钡、氯化镁，一定没有硫酸钠。 （1）滤渣a的成分是CaCO3和Mg（OH）2，滤液中溶质的成分除氯化钠还有氢氧化钠、氯化钡。 （2）由上述实验现象分析，样品中一定不含有硫酸钠； （3）若现象①“滤渣全部溶解”变为“滤渣部分溶解”，其他现象不变，则原样品中不能确定是否存在的物质是氯化镁。 4．“自爆手雷”是一款网红爆破类玩具，图甲所示。使用时用手捏破“手雷”中的小包液体，产品会慢慢膨胀30秒左右后发出“”的响声。小柯将未爆炸的“手雷”拆解后发现内部是一包无色液体和白色粉末，如图乙所示。 液体 白色粉末 猜想一 水 生石灰 猜想二 过氧化氢 二氧化锰 猜想三 稀盐酸 碳酸钙 （1）【成分猜想】小柯对液体与白色粉末的物质组合做出以上几种猜想（如表所示），从物质颜色角度判断，猜想 是合理的。 （2）【成分验证】小柯取小包中的液体与紫色石蕊试剂混合，发现所得溶液呈现蓝色，说明无色液体属于 （选填“酸性”、“中性”或“碱性”）溶液。白色粉末与水混合能形成溶液且滴入石蕊试剂后溶液呈红色。 （3）【继续探秘】小柯查阅资料发现该白色粉末可能是一类有机物，利用下列装置来测定其组成（每一步均充分反应）。 准确称取19.20g白色粉末（假设只含C、H、O三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，D管质量增加7.20g，E管质量增加26.40g，依据实验流程和数据分析：装置E的作用是 。白色粉末中碳、氢元素的质量比为 。 【解答】解：（1）小柯将未爆炸的“手雷”拆解后发现内部是一包无色液体和白色粉末，猜想一中，水是无色液体，氧化钙是白色粉末，猜想二中，过氧化氢溶液是无色液体，二氧化锰是黑色固体，猜想三中，稀盐酸是无色液体，碳酸钙是白色粉末，则从物质颜色角度判断，猜想一、三是合理的； （2）紫色石蕊试剂遇碱性溶液变蓝色，则小柯取小包中的液体与紫色石蕊试剂混合，发现所得溶液呈现蓝色，说明无色液体属于碱性溶液； （3）本实验是通过有机物燃烧生成二氧化碳和水，由二氧化碳和水的质量来测定有机物的组成，装置D中的浓硫酸是用来吸收水分，则装置E的作用是吸收生成的二氧化碳，反应前后元素的种类和质量不变，白色粉末中碳元素的质量就是生成的二氧化碳中碳元素的质量，则白色粉末中碳元素的质量为26.40g100%＝7.2g，白色粉末中氢元素的质量就是生成的水中氢元素的质量，则白色粉末中氢元素的质量为7.20g100%＝0.8g，则白色粉末中碳、氢元素的质量比为7.2g：0.8g＝9：1。 5．小柯在往硫酸溶液中滴加酚酞时，发现溶液颜色呈现橙色，这与“酸性溶液无法使酚酞试剂变色”冲突，对此现象产生了好奇。小柯猜想“酚酞变色可能与酸性溶液以及酚酞溶液的浓度有关”，为此展开了相关探究。 【实验仪器及试剂】试管6支，试管架1个、烧杯6个、浓度为98%硫酸溶液（500mL），5%、3%、0.3%、0.05%的酚酞溶液各一瓶，足量蒸馏水等。 【实验步骤】①在6个烧杯中将硫酸与蒸馏水按照3：1、3：2、1：1、1：2、1：3、1：4体积比例混合备用；②取试管6支置于试管架上；③在试管中依次加入2mL步骤①中不同浓度的硫酸溶液；④向每支试管中滴入1滴5%的酚酞溶液；⑤充分振荡后，观察并记录颜色变化；⑥使用不同浓度的酚酞溶液，重复步骤②～⑤。 【实验记录】 酚酞浓度 硫酸与水体积比 3：1 3：2 1：1 1：2 1：3 1：4 5% 橙红色 橙色 橙色沉淀 浅粉色沉淀 浅粉色沉淀 白色沉淀 3% 橙红色 橙色 浅粉色沉淀 白色沉淀 白色沉淀 白色沉淀 0.3% 橙色 橙色 无色 无色 无色 0.05% 橙色 橙色 无色 无色 无色 无色 （1）小柯漏记一处颜色，请分析表中信息，漏记溶液颜色应为 。 （2）由实验结果可知，下列最有可能实现“酸性溶液无法使酚酞变色”的是 。 A.硫酸浓度高，酚酞浓度高 B.硫酸浓度高，酚酞浓度低 C.硫酸浓度低，酚酞浓度高 D.硫酸浓度低，酚酞浓度低 （3）从实验试剂的选取上看，该实验存在的缺陷是 。 （4）在硫酸与水体积比1：1形成的溶液中，小柯先滴加0.3%的酚酞，再加入一定量的氢氧化钠溶液至溶液颜色由橙色变为无色，则此时溶液的溶质可能为 （多选）。 A.Na2SO4 B.NaOH和Na2SO4 C.H2SO4和Na2SO4 D.H2SO4和NaOH 【解答】解：（1）观察表格可知，在硫酸与水体积比为3：1和1：1时，酚酞浓度为0.3%时，溶液橙色，所以在硫酸与水体积比为3：2，酚酞浓度为0.3%时，溶液的颜色也应为橙色； （2）从实验记录看，硫酸浓度低、酚酞浓度低时，溶液更易呈现无色，即更有可能实现“酸性溶液无法使酚酞变色”，所以答案选D； （3）该实验只选取了硫酸这一种酸进行实验，试剂种类单一，不能代表所有酸性溶液的情况，无法确定其他酸性溶液与酚酞作用时的变色规律，缺乏普遍性和说服力； （4）硫酸与氢氧化钠反应会生成硫酸钠和水。小柯先滴加0.3%的酚酞，溶液呈橙色，说明溶液显酸性，硫酸有剩余；再加入氢氧化钠溶液至溶液颜色由橙色变为无色，此时溶液可能呈中性（恰好完全反应，溶质只有硫酸钠，即A选项Na2SO4），也可能呈碱性（氢氧化钠过量，溶质为氢氧化钠和硫酸钠，即B选项NaOH和Na2SO4）溶液呈红色。而C选项H2SO4和Na2SO4溶液，反应后浓度降低，酚酞可能显无色；D选项中硫酸和氢氧化钠会继续反应，不能同时大量存在。所以此时溶液的溶质可能为 AC。 6．实验室常用硫酸亚铁和氢氧化钠来制取氢氧化亚铁，氢氧化亚铁遇到空气很容易被氧气氧化[反应方程式为4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3]，因此实验中难以观察到氢氧化亚铁白色沉淀的存在。为了使制取的氢氧化亚铁保留较长时间不被氧化，某同学利用如图装置进行实验。实验步骤如下： 步骤Ⅰ：检查装置气密性。 步骤Ⅱ：在试管乙中加入足量的氢氧化钠溶液，在甲试管中装入铁粉和稀硫酸，然后迅速塞上塞子，并打开止水夹。 步骤Ⅲ：检查乙试管排出的氢气纯度，直至氢气纯净。 步骤Ⅳ： 。 步骤Ⅴ：观察乙试管中生成沉淀的颜色。 请回答下列问题： （1）氢氧化亚铁沉淀出现 的现象，表明已经被氧化变质。 （2）请补充步骤Ⅰ中装置气密性检查的方法：将乙试管右端的导管放入装有水的水槽中，关闭止水夹，用手捂住甲试管，如果 ，则表明整个装置的气密性良好。 （3）步骤Ⅲ中检验氢气纯度的目的是 。 （4）补充完整步骤Ⅳ： 。 【解答】解：（1）氢氧化亚铁沉淀出现变成红褐色的现象，表明已经被氧化变质。 故答案为：变成红褐色。 （2）步骤Ⅰ中装置气密性检查的方法：将乙试管右端的导管放入装有水的水槽中，关闭止水夹，用手捂住甲试管，如果导管口出现气泡，则表明整个装置的气密性良好。 故答案为：导管口出现气泡。 （3）步骤Ⅲ中检验氢气纯度的目的是检验装置中的空气是否全部排出（如果氢气纯净，说明装置中的空气全部排出）。 故答案为：检验装置中的空气是否全部排出。 （4）补充完整步骤Ⅳ：关闭止水夹（使硫酸亚铁溶液进入氢氧化钠溶液中）。 故答案为：关闭止水夹。 7．某同学在研究酸的性质时，发现硫酸能与金属锌反应生成氢气。锌和硫酸反应的速率与什么因素有关呢？ 【建立猜想】猜想一：与硫酸的溶质质量分数有关 猜想二：与反应时的温度有关 【实验方案】（1）为了验证猜想一，需要选择下表中的实验①和实验 数据进行分析。 实验序号 硫酸的溶质质量分数 温度/℃ 待测数据 ① 5% 40 ② 10% 20 ③ 10% 40 （2）结合图中实验装置，表格中“待测数据”可以是 。 【进行实验】…… 【得出结论】硫酸的溶质质量分数越大、温度越高，锌和硫酸反应的速率越快。 【实验反思】（3）某同学发现反应时锥形瓶外壁发烫，并测得某次实验生成氢气的体积随时间变化情况如图，请结合结论解释0∼t1和t2～t3曲线走势不同的原因： 。 【解答】解：（1）探究硫酸的溶质质量分数对金属与酸反应的速率的影响时，应选择温度相同的两组实验进行对比，即实验①和实验③； 故答案为：③。 （2）结合图中实验装置可知，生成氢气的体积就是注射器移动的距离，所以表格中“待测数据”可以是：相同时间内注射器移动的距离或注射器移动相同的距离所花的时间； 故答案为：相同时间内注射器移动的距离或注射器移动相同的距离所花的时间。 （3）根据坐标中的曲线变化可以看出，反应开始由慢变快，一段时间后，由快变慢，这是因为锌与稀硫酸反应放出热量使温度升高，开始时温度升高对反应速率的影响较硫酸浓度变小对反应速率影响更大，一段时间后，硫酸浓度减小对反应速率的影响较温度升高对反应速率的影响更大。 故答案为：0∼t1时，温度升高对反应速率的促进作用超过硫酸溶质质量分数减小对反应速率的抑制作用，总反应速率加快；t2～t3时，则反之。 8．项目学习小组在食盐溶液的学习中，通过实验测定“析出食盐晶体后所得溶液的溶质质量分数”（饱和溶液的浓度），并制定评价量规如表一。其中两种方案的实验过程记录如下：（已知烧杯质量为50克，蒸发皿质量为20克。甲烧杯中含有50克蒸馏水与30克食盐。实验时室温为20℃，查阅资料发现此温度下饱和食盐水的浓度为26.5%） 方案Ⅰ：取甲烧杯中部分溶液加入蒸发皿，垫上石棉网，用酒精灯内焰加热蒸发结晶，发现有少量晶体溅出，当即停止加热。相关数据记录在如下流程中。实验共用时18分钟。 方案Ⅱ：用胶头滴管直接往烧杯中逐次加入蒸馏水并充分搅拌，记录相关数据。共用时7分钟。 表一：评价指标 优秀 合格（各3分） 待改进（各0分） 指标一、用时合理 实验时间10分钟内 实验时间10﹣20分钟内 实验时间20分钟以上 指标二、操作规范 操作过程无科学错误 操作中出现1处不规范 操作中出现2处及以上不规范 指标三、结果精确 误差小于真实值5%比例 误差在5%～10%比例之间 误差比例大于真实值10%比例 （1）根据方案Ⅱ的数据，计算最后所得溶液的浓度。 。 （2）结合评价量规和过程记录，将方案I相关指标的评价得分填在表格中。 评价指标 指标一 指标二 指标三 评价得分 3 【解答】解：（1）由方案Ⅱ的数据可知，m质＝30g，m液＝170g﹣50g＝120.0g，溶质质量分数100%＝25%； （3）指标一、实验共用时18分钟，实验时间10﹣20分钟内，得3分； 指标二、蒸发皿加热不需要垫上石棉网，应用酒精灯外焰加热蒸发结晶，到较多固体出现时停止加热，防止有晶体溅出，共三处错误，得0分； 指标三、溶质的质量分数为100%＝35%，误差大于真实值10%比例，得0分。 故答案为：（1）25%； （2）0；0。 9．某校研习小组对某地区雾霾成分及防治产生了浓厚的兴趣，并开启了项目化学习之旅。 【查阅资料】霾是可吸入颗粒物浓度较高造成的能见度较低的现象。霾的主要成分有不溶性有机物（含碳元素的化合物）、黑碳、金属元素和一些无机盐（受热不分解）等。 【项目任务】探究某地区霾中是否含有黑碳。 【项目设计】设计一体化实验装置如图所示。将预先收集的霾残渣干燥后置于装置中间凹槽内。 （1）装置中二氧化锰的作用是 。 【项目实施】小组同学完成了如下三步实验操作： ①向右边的凹槽内逐滴滴入澄清石灰水。 ②接通电源，用红热电阻丝加热残渣。 ③滴入过氧化氢溶液产生O2，排出装置内空气后，再将导管口接上气球。 （2）小东发现以上步骤次序乱了，正确的顺序是 （填数字）。 【现象与结论】残渣剧烈燃烧，澄清石灰水变浑浊，气球变大。推测：霾中含有黑炭。 【交流反思】 （3）小东分析霾的主要成分后对“霾中有黑炭”的结论产生质疑，理由是 。 【社会调查】 （4）请你联系实际填写关于雾霾的问卷调查表 项目 雾霾频发的原因 控制雾霾频发的做法 政府采取的应急措施 ① 能源结构不合理 推广新能源发电 人工降雨 ② 汽车尾气排放 私家车限号出行 ③ …… …… …… 【解答】解：（1）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，则装置中二氧化锰的作用是催化作用； （2）探究某地区霾中是否含有黑碳的操作步骤是滴入过氧化氢溶液产生O2，排出装置内空气后，再将导管口接上气球，向右边的凹槽内逐滴滴入澄清石灰水，接通电源，用红热电阻丝加热残渣，故正确的顺序是③①②； （3）由于霾中含有不溶性有机物，含有碳元素，燃烧时也会产生二氧化碳，所以“霾中有黑炭”的结论不正确； （4）汽车尾气也是雾霾频发的原因，因此可推广新能源汽车。 10．草系鱼缸中的植物利用水中二氧化碳进行光合作用（），为其中的鱼类提供氧气。但水环境是一个二氧化碳相对匮乏的环境，某项目小组为鱼缸设计了二氧化碳和氧气补给器，下表为产品评价量表。 评价 优秀 合格 待改进 指标 反应安全，气体能直接排出且可控制气流速度。 反应安全，气体能直接排出。但不可控制气流速度。 气体无法排出存在较大安全隐患。 （1）查阅资料后知道草系鱼缸先要通入二氧化碳两天使水草长势茂盛后再放入宠物鱼，小组成员采用碳酸钙和稀盐酸反应制取二氧化碳化学方程式：CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，以下是项目组成员设计的二氧化碳气体的发生装置图。方案甲（如图甲）：将反应物混合放在气体发生器中产生气体，使用时打开开关；方案乙（如图乙）：盐酸放在A瓶中通过挤压A塑料瓶将它压入盛石灰石的B瓶子产生气体需要用时打开开关。 小组讨论时小科选择方案乙（图乙），你认为他的理由是： 。 （2）小科想知道B瓶内液体中稀盐酸是否过量，他振荡B瓶后取少量瓶内液体于试管中，滴加紫色石蕊试剂，发现溶液变红色。于是得出稀盐酸过量的结论，你觉得他的结论是否正确并说明理由。 。 （3）项目评委根据评价量表将两个装置评价为合格指标。要使指标被评为优秀，请选择其中一个装置进行改进： 。 【解答】解：（1）小组讨论时小科选择方案乙（图乙），他的理由是：能够控制生成二氧化碳的量（通过挤压A瓶可以控制加入稀盐酸的量，因此能够控制生成的二氧化碳的量）。 故答案为：能够控制生成二氧化碳的量。 （2）小科的结论不正确，是因为反应生成的二氧化碳能和水反应生成碳酸，碳酸也能使石蕊变红色。 故答案为：不正确，是因为反应生成的二氧化碳能和水反应生成碳酸，碳酸也能使石蕊变红色。 （3）装置改进：把图乙中的A瓶及其导管换成分液漏斗，连接在B瓶上（通过分液漏斗能够控制液体药品流量，从而能够控制气流速度）。 故答案为：把图乙中的A瓶及其导管换成分液漏斗，连接在B瓶上。 11．小滨家有一个如图甲的水族箱，因水中二氧化碳含量偏低而影响了水草的正常生长。为解决此问题，小滨开展了如下研究： 【市场调查】小滨发现市场上有二氧化碳气体补给器出售，其结构示意图如图乙所示，气体细化器放入水族箱中就可以补充二氧化碳气体。 【自制补给器】小滨研究了市售的二氧化碳气体补给器后自制补给器，部分设计如图丙所示。 （1）写出小滨自制补给器产生二氧化碳反应的化学方程式 。 （2）在图丙所示的计泡器的虚线框中补全导管（ ）；将气体细化器连接在自制补给器的右侧导管上后，应将气体细化器置于水族箱的 （选填“①”“②”或“③”）处。 （3）依据如下评价量表，对小滨的自制补给器进行评价，写出评价等级及依据。 。 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 反应安全，且可控 反应安全，但不可控 反应有较大安全隐患 指标二 气体能直接排出且速度可以观测 气体能直接排出但速度无法观测 气体无法排出 【解答】解：（1）石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应的化学方程式为CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O； （2）图丙所示的计泡器中左边导管要伸入液面以下，将气体细化器连接在自制补给器的右侧导管上后，应将气体细化器置于水族箱的③处，这样可使二氧化碳更溶液溶于水中，避免气体大量逸出； （3）在装置丙中，二氧化碳气体的制备采用了启普发生器原理，则反应安全，且可控，采用了记泡装置，则气体能直接排出且速度可以观测，故评价等级为优秀。 故答案为：（1）CaCO3+2HCl＝CaCl2+CO2↑+H2O； （2）；③； （3）优秀，因为反应安全，且可控，气体能直接排出且速度可以观测。 12．某化学兴趣小组为了探究铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，进行了如下探究活动： 【查阅资料】铬（Cr）是银白色有光泽的金属，在空气中表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬（CrSO4）。 【提出猜想】对这三种金属的活动性顺序提出了如下猜想： 猜想①：Cr＞Al＞Cu 猜想②：Cr＞Cu＞Al 猜想③：Al＞Cr＞Cu 猜想④：Al＞Cu＞Cr （1）【讨论交流】根据已学的金属活动性顺序和已查阅的资料分析，肯定不能成立的猜想有 （填序号）。 【实验设计及过程】请将表中的内容填写完整。 实验操作 实验现象 实验结论 室温下，将大小相同并打磨光亮的铬片、铝片、铜片分别投入盛有体积相同、溶质质量分数相同的稀硫酸的试管中。 铬片表面产生气泡缓慢，铝片表面产生气泡较快，铜片表面无现象 猜想 。 （填序号）成立 （2）【实验反思】有同学提出探究金属活动性强弱还可以依据“金属与盐溶液是否发生置换反应”来判断。为了验证甲、乙、丙三种金属的活动性依次减弱，某同学设计了如下方案： ①把甲放入乙的盐溶液中 ②把乙放入丙的盐溶液中 ③把甲放入丙的盐溶液中 你认为该方案中的 （填序号）没有必要做。 【解答】解：【讨论交流】因为已学的金属活动性顺序中，铝的活动性大于铜，故猜想②错误。根据已知可知铬为氢前金属，铜是氢后金属，所以铬的金属活动性大于铜，故猜想④错误。综上可知猜想错误的是②④； 【实验设计及过程】铝和铬与稀盐酸反应都会产生氢气，但是铝产生氢气的速率更快，故有铝的活动性大于铬，铬的活 动性又大于铜，即猜想③正确； 【实验反思】由方案①得出活动性甲大于乙，由方案②得出活动性乙大于丙，由方案①②即可验证活动性甲＞乙＞丙，所以方案③没有必要做； 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 重难点14 化学实验探究与设计 考点 三年考情分析 2025考向预测 1、物质的鉴别、鉴定和检验 2、物质的制备实验设计 3、物质的性质探究实验 4、实验操作步骤的设计与优化 5、测定物质成分含量的实验 在近三年浙江中考科学试卷中，化学实验探究与设计考查题型多样 。选择题常考查实验基本操作的正误判断、实验原理的简单应用，如判断某气体收集方法是否正确，或根据实验现象判断物质性质等 。例如，给出几种气体收集装置，让学生选择适合收集某特定气体的装置 。实验探究题是重点考查题型，要求学生根据给定的实验目的，设计完整的实验方案，包括选择实验仪器和试剂、描述实验步骤、预测实验现象并得出结论 。例如，给出一种未知金属，要求设计实验探究其活动性顺序 。 预计 2025 年浙江中考科学仍会考查化学实验探究与设计 。选择题可能会深化对实验原理在复杂情境中应用的考查，如分析多种物质共存时实验现象的判断和干扰因素排除，或者判断在特殊条件（如高压、低温、有催化剂参与）下实验设计的合理性 。实验探究题可能会对实验进行拓展创新，如利用数字化实验设备（pH 传感器、气体传感器等）精确测量实验过程中的数据变化，或者设计实验探究多种因素对化学反应的综合影响（如温度、浓度、催化剂种类等对反应速率和产物的影响），考查学生的创新思维和实践能力 。 【体系构建】 【重难诠释】 知识点一、常见化学实验考察 化学实验题中常考察的有空气中氧气含量的测定，金属活动性顺序探究，酸碱中和反应探究，样品成分测定，物质变质问题…… 知识点二、化学实验方案的设计 (1)实验方案设计的基本要求 (2)化学实验设计的基本思路 ①明确目的和原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。 ②选择仪器和药品：根据实验的目的和原理以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡皮塞、反应是否需要加热及温度是否需要控制在一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。 ③设计装置和步骤：根据实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤，并能够识别和绘制典型的实验仪器装置图，实验步骤应完整而又简便。 ④记录现象和数据：根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。 ⑤分析得出结论：根据实验中观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。 知识点三、化学实验方案的评价与改进 对化学实验方案进行评价，主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的方面。 (1)可行性方面 1)分析实验方案是否科学可行； 2)实验操作是否安全合理； 3)实验步骤是否简单方便； 4)实验效果是否明显。 (2)绿色化学方面 1)实验过程中是否造成环境污染； 2)原料是否无毒、安全、易得； 3)原料利用率及反应速率是否较高； 4)反应速率是否较快。 (3)安全性方面 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下： 1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸； 2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃前先验纯等)； 3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)； 4)污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞； 5)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)。 (4)规范性方面 1)冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)； 2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却； 3)仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序； 4)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。 （建议用时：40分钟） 1．普通粉笔的主要成分为CaSO4CaCO3和少量CaO，教师使用粉笔后，皮肤容易开裂。环保粉笔只含CaSO4•2H2O某科学兴趣小组尝试将普通粉笔制成环保粉笔，操作流程如图所示： （1）普通粉笔容易造成皮肤开裂，原因是粉笔成分中的 （填物质名称）与汗液中的水反应，生成有腐蚀性的物质。 （2）向粉笔粉末中加入适量稀硫酸的目的是 。 （3）当向烧杯中加入一定量的稀硫酸后，取烧杯中的上层清液2mL于试管中，向其中滴入2滴无色酚酞试液，发现溶液仍为无色，则判断此时溶液的pH＝7。请你判断此结论是否可靠并说明理由： 。 2．现如今，速食自热火锅走进了我们的生活，其结构如图甲所示，使用时只需倒入一杯凉水，发热包遇水后可迅速升温至150摄氏度左右并保温1～2小时。 【查阅资料】发热包可能由生石灰、铁粉、碳粉、氯化钠、硝酸钠中的一种或几种组成，为了确定成分，某兴趣小组进行实验，所加试剂均足量，实验过程及现象如图乙所示。 （1）白色沉淀G的化学式为 。 （2）由以上实验无法判断发热包中是否含有 。 （3）请说出“发热包遇水后可迅速升温”的原因： 。 3．有一包白色固体样品，可能由硫酸钠、氢氧化钠、碳酸钙、氯化钡、氯化镁中的一种或几种物质组成，为探究该样品的组成，某小组取适量样品按下列流程进行实验。 请回答下列问题： （1）滤渣a的成分是 ，滤液中溶质的成分除氯化钠还有 。 （2）由上述实验现象分析，样品中一定不含有 。 （3）若现象①“滤渣全部溶解”变为“滤渣部分溶解”，其他现象不变，则原样品中不能确定是否存在的物质是 。 4．“自爆手雷”是一款网红爆破类玩具，图甲所示。使用时用手捏破“手雷”中的小包液体，产品会慢慢膨胀30秒左右后发出“”的响声。小柯将未爆炸的“手雷”拆解后发现内部是一包无色液体和白色粉末，如图乙所示。 液体 白色粉末 猜想一 水 生石灰 猜想二 过氧化氢 二氧化锰 猜想三 稀盐酸 碳酸钙 （1）【成分猜想】小柯对液体与白色粉末的物质组合做出以上几种猜想（如表所示），从物质颜色角度判断，猜想 是合理的。 （2）【成分验证】小柯取小包中的液体与紫色石蕊试剂混合，发现所得溶液呈现蓝色，说明无色液体属于 （选填“酸性”、“中性”或“碱性”）溶液。白色粉末与水混合能形成溶液且滴入石蕊试剂后溶液呈红色。 （3）【继续探秘】小柯查阅资料发现该白色粉末可能是一类有机物，利用下列装置来测定其组成（每一步均充分反应）。 准确称取19.20g白色粉末（假设只含C、H、O三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，D管质量增加7.20g，E管质量增加26.40g，依据实验流程和数据分析：装置E的作用是 。白色粉末中碳、氢元素的质量比为 。 5．小柯在往硫酸溶液中滴加酚酞时，发现溶液颜色呈现橙色，这与“酸性溶液无法使酚酞试剂变色”冲突，对此现象产生了好奇。小柯猜想“酚酞变色可能与酸性溶液以及酚酞溶液的浓度有关”，为此展开了相关探究。 【实验仪器及试剂】试管6支，试管架1个、烧杯6个、浓度为98%硫酸溶液（500mL），5%、3%、0.3%、0.05%的酚酞溶液各一瓶，足量蒸馏水等。 【实验步骤】①在6个烧杯中将硫酸与蒸馏水按照3：1、3：2、1：1、1：2、1：3、1：4体积比例混合备用；②取试管6支置于试管架上；③在试管中依次加入2mL步骤①中不同浓度的硫酸溶液；④向每支试管中滴入1滴5%的酚酞溶液；⑤充分振荡后，观察并记录颜色变化；⑥使用不同浓度的酚酞溶液，重复步骤②～⑤。 【实验记录】 酚酞浓度 硫酸与水体积比 3：1 3：2 1：1 1：2 1：3 1：4 5% 橙红色 橙色 橙色沉淀 浅粉色沉淀 浅粉色沉淀 白色沉淀 3% 橙红色 橙色 浅粉色沉淀 白色沉淀 白色沉淀 白色沉淀 0.3% 橙色 橙色 无色 无色 无色 0.05% 橙色 橙色 无色 无色 无色 无色 （1）小柯漏记一处颜色，请分析表中信息，漏记溶液颜色应为 。 （2）由实验结果可知，下列最有可能实现“酸性溶液无法使酚酞变色”的是 。 A.硫酸浓度高，酚酞浓度高 B.硫酸浓度高，酚酞浓度低 C.硫酸浓度低，酚酞浓度高 D.硫酸浓度低，酚酞浓度低 （3）从实验试剂的选取上看，该实验存在的缺陷是 。 （4）在硫酸与水体积比1：1形成的溶液中，小柯先滴加0.3%的酚酞，再加入一定量的氢氧化钠溶液至溶液颜色由橙色变为无色，则此时溶液的溶质可能为 （多选）。 A.Na2SO4 B.NaOH和Na2SO4 C.H2SO4和Na2SO4 D.H2SO4和NaOH 6．实验室常用硫酸亚铁和氢氧化钠来制取氢氧化亚铁，氢氧化亚铁遇到空气很容易被氧气氧化[反应方程式为4Fe（OH）2+O2+2H2O＝4Fe（OH）3]，因此实验中难以观察到氢氧化亚铁白色沉淀的存在。为了使制取的氢氧化亚铁保留较长时间不被氧化，某同学利用如图装置进行实验。实验步骤如下： 步骤Ⅰ：检查装置气密性。 步骤Ⅱ：在试管乙中加入足量的氢氧化钠溶液，在甲试管中装入铁粉和稀硫酸，然后迅速塞上塞子，并打开止水夹。 步骤Ⅲ：检查乙试管排出的氢气纯度，直至氢气纯净。 步骤Ⅳ： 。 步骤Ⅴ：观察乙试管中生成沉淀的颜色。 请回答下列问题： （1）氢氧化亚铁沉淀出现 的现象，表明已经被氧化变质。 （2）请补充步骤Ⅰ中装置气密性检查的方法：将乙试管右端的导管放入装有水的水槽中，关闭止水夹，用手捂住甲试管，如果 ，则表明整个装置的气密性良好。 （3）步骤Ⅲ中检验氢气纯度的目的是 。 （4）补充完整步骤Ⅳ： 。 7．某同学在研究酸的性质时，发现硫酸能与金属锌反应生成氢气。锌和硫酸反应的速率与什么因素有关呢？ 【建立猜想】猜想一：与硫酸的溶质质量分数有关 猜想二：与反应时的温度有关 【实验方案】（1）为了验证猜想一，需要选择下表中的实验①和实验 数据进行分析。 实验序号 硫酸的溶质质量分数 温度/℃ 待测数据 ① 5% 40 ② 10% 20 ③ 10% 40 （2）结合图中实验装置，表格中“待测数据”可以是 。 【进行实验】…… 【得出结论】硫酸的溶质质量分数越大、温度越高，锌和硫酸反应的速率越快。 【实验反思】（3）某同学发现反应时锥形瓶外壁发烫，并测得某次实验生成氢气的体积随时间变化情况如图，请结合结论解释0∼t1和t2～t3曲线走势不同的原因： 。 8．项目学习小组在食盐溶液的学习中，通过实验测定“析出食盐晶体后所得溶液的溶质质量分数”（饱和溶液的浓度），并制定评价量规如表一。其中两种方案的实验过程记录如下：（已知烧杯质量为50克，蒸发皿质量为20克。甲烧杯中含有50克蒸馏水与30克食盐。实验时室温为20℃，查阅资料发现此温度下饱和食盐水的浓度为26.5%） 方案Ⅰ：取甲烧杯中部分溶液加入蒸发皿，垫上石棉网，用酒精灯内焰加热蒸发结晶，发现有少量晶体溅出，当即停止加热。相关数据记录在如下流程中。实验共用时18分钟。 方案Ⅱ：用胶头滴管直接往烧杯中逐次加入蒸馏水并充分搅拌，记录相关数据。共用时7分钟。 表一：评价指标 优秀 合格（各3分） 待改进（各0分） 指标一、用时合理 实验时间10分钟内 实验时间10﹣20分钟内 实验时间20分钟以上 指标二、操作规范 操作过程无科学错误 操作中出现1处不规范 操作中出现2处及以上不规范 指标三、结果精确 误差小于真实值5%比例 误差在5%～10%比例之间 误差比例大于真实值10%比例 （1）根据方案Ⅱ的数据，计算最后所得溶液的浓度。 。 （2）结合评价量规和过程记录，将方案I相关指标的评价得分填在表格中。 评价指标 指标一 指标二 指标三 评价得分 3 9．某校研习小组对某地区雾霾成分及防治产生了浓厚的兴趣，并开启了项目化学习之旅。 【查阅资料】霾是可吸入颗粒物浓度较高造成的能见度较低的现象。霾的主要成分有不溶性有机物（含碳元素的化合物）、黑碳、金属元素和一些无机盐（受热不分解）等。 【项目任务】探究某地区霾中是否含有黑碳。 【项目设计】设计一体化实验装置如图所示。将预先收集的霾残渣干燥后置于装置中间凹槽内。 （1）装置中二氧化锰的作用是 。 【项目实施】小组同学完成了如下三步实验操作： ①向右边的凹槽内逐滴滴入澄清石灰水。 ②接通电源，用红热电阻丝加热残渣。 ③滴入过氧化氢溶液产生O2，排出装置内空气后，再将导管口接上气球。 （2）小东发现以上步骤次序乱了，正确的顺序是 （填数字）。 【现象与结论】残渣剧烈燃烧，澄清石灰水变浑浊，气球变大。推测：霾中含有黑炭。 【交流反思】 （3）小东分析霾的主要成分后对“霾中有黑炭”的结论产生质疑，理由是 。 【社会调查】 （4）请你联系实际填写关于雾霾的问卷调查表 项目 雾霾频发的原因 控制雾霾频发的做法 政府采取的应急措施 ① 能源结构不合理 推广新能源发电 人工降雨 ② 汽车尾气排放 私家车限号出行 ③ …… …… …… 10．草系鱼缸中的植物利用水中二氧化碳进行光合作用（），为其中的鱼类提供氧气。但水环境是一个二氧化碳相对匮乏的环境，某项目小组为鱼缸设计了二氧化碳和氧气补给器，下表为产品评价量表。 评价 优秀 合格 待改进 指标 反应安全，气体能直接排出且可控制气流速度。 反应安全，气体能直接排出。但不可控制气流速度。 气体无法排出存在较大安全隐患。 （1）查阅资料后知道草系鱼缸先要通入二氧化碳两天使水草长势茂盛后再放入宠物鱼，小组成员采用碳酸钙和稀盐酸反应制取二氧化碳化学方程式：CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，以下是项目组成员设计的二氧化碳气体的发生装置图。方案甲（如图甲）：将反应物混合放在气体发生器中产生气体，使用时打开开关；方案乙（如图乙）：盐酸放在A瓶中通过挤压A塑料瓶将它压入盛石灰石的B瓶子产生气体需要用时打开开关。 小组讨论时小科选择方案乙（图乙），你认为他的理由是： 。 （2）小科想知道B瓶内液体中稀盐酸是否过量，他振荡B瓶后取少量瓶内液体于试管中，滴加紫色石蕊试剂，发现溶液变红色。于是得出稀盐酸过量的结论，你觉得他的结论是否正确并说明理由。 。 （3）项目评委根据评价量表将两个装置评价为合格指标。要使指标被评为优秀，请选择其中一个装置进行改进： 。 11．小滨家有一个如图甲的水族箱，因水中二氧化碳含量偏低而影响了水草的正常生长。为解决此问题，小滨开展了如下研究： 【市场调查】小滨发现市场上有二氧化碳气体补给器出售，其结构示意图如图乙所示，气体细化器放入水族箱中就可以补充二氧化碳气体。 【自制补给器】小滨研究了市售的二氧化碳气体补给器后自制补给器，部分设计如图丙所示。 （1）写出小滨自制补给器产生二氧化碳反应的化学方程式 。 （2）在图丙所示的计泡器的虚线框中补全导管（ ）；将气体细化器连接在自制补给器的右侧导管上后，应将气体细化器置于水族箱的 （选填“①”“②”或“③”）处。 （3）依据如下评价量表，对小滨的自制补给器进行评价，写出评价等级及依据。 。 评价指标 优秀 合格 待改进 指标一 反应安全，且可控 反应安全，但不可控 反应有较大安全隐患 指标二 气体能直接排出且速度可以观测 气体能直接排出但速度无法观测 气体无法排出 12．某化学兴趣小组为了探究铬与常见金属铝、铜在金属活动性顺序中的相对位置关系，进行了如下探究活动： 【查阅资料】铬（Cr）是银白色有光泽的金属，在空气中表面能生成抗腐蚀的致密氧化膜。铬能与稀硫酸反应，生成氢气和硫酸亚铬（CrSO4）。 【提出猜想】对这三种金属的活动性顺序提出了如下猜想： 猜想①：Cr＞Al＞Cu 猜想②：Cr＞Cu＞Al 猜想③：Al＞Cr＞Cu 猜想④：Al＞Cu＞Cr （1）【讨论交流】根据已学的金属活动性顺序和已查阅的资料分析，肯定不能成立的猜想有 （填序号）。 【实验设计及过程】请将表中的内容填写完整。 实验操作 实验现象 实验结论 室温下，将大小相同并打磨光亮的铬片、铝片、铜片分别投入盛有体积相同、溶质质量分数相同的稀硫酸的试管中。 铬片表面产生气泡缓慢，铝片表面产生气泡较快，铜片表面无现象 猜想 。 （填序号）成立 （2）【实验反思】有同学提出探究金属活动性强弱还可以依据“金属与盐溶液是否发生置换反应”来判断。为了验证甲、乙、丙三种金属的活动性依次减弱，某同学设计了如下方案： ①把甲放入乙的盐溶液中 ②把乙放入丙的盐溶液中 ③把甲放入丙的盐溶液中 你认为该方案中的 （填序号）没有必要做。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$