第11章 第4讲 实验方案的设计与评价(教用Word)-【金榜题名】2026年高考化学一轮总复习

第四讲　实验方案的设计与评价 高考目标定位　根据化学实验的目的和要求，能做到：(1)设计、评价、改进实验方案；(2)正确选用实验装置；(3)掌握控制实验条件的方法；(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据、得出合理结论。 考点一　实验方案的设计 1．实验方案设计的基本原则 2．实验方案设计步骤 步骤 要求 明确目 的原理 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 选择仪 器药品 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，能否腐蚀仪器和橡胶、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品 续表 步骤 要求 设计装 置步骤 根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明 记录现 象数据 根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据 分析得 出结论 根据实验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 3.实验方案设计中几个易忽视的问题 (1)净化、吸收气体及实验结束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，要防止爆炸。如H2还原CuO实验中应先通入H2，气体点燃前要先验纯。 (3)防止氧化。如H2还原CuO实验中要“先灭灯再停氢”，白磷切割要在水中进行等。 (4)防止吸水。如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质要采取必要措施，以保证达到实验目的。 (5)易挥发液体产物（导出时可为蒸气）的及时冷却。 (6)仪器拆卸的科学性与安全性。如防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等。 1．（2025·河南焦作二模）H2O2是一种绿色氧化还原试剂，在化学研究中应用广泛。某研究性学习小组设计如图所示实验装置，探究影响H2O2分解反应速率的因素。 (1)①写出锥形瓶中反应的化学方程式　　　　　　　　　　　。 ②设计实验方案：在不同条件下，测定　　　　。（要求所测得的数据能直接体现反应速率大小） (2)探究影响H2O2分解反应速率的因素实验方案如下表所示，先向锥形瓶中加入质量分数为10%H2O2，再依次通过分液漏斗向锥形瓶中加入一定量的蒸馏水和FeCl3溶液，请回答问题： 实验 序号 10%H2O2 /mL 蒸馏水 /mL 0.2mol·L FeCl3溶液 /mL 现象 Ⅰ 10 a 0 无明显变化 Ⅱ 10 b 2 锥形瓶变热，溶液迅速变红棕色，并有较多气泡产生；2 min时，反应变缓，溶液颜色明显变浅 Ⅲ 5 5 2 锥形瓶变热，溶液变棕色，开始5 s后产生较少的气泡；2 min时，反应速度加快 ①表格中a＝　　　　，b＝　　　　。 ②通过实验Ⅱ和Ⅲ探究浓度对反应速率影响。 (3)实验Ⅱ、Ⅲ中溶液颜色变深的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)已知FeCl3溶液对H2O2的催化分解分为反应ⅰ和反应ⅱ两步进行： 已知反应ⅱ的离子方程式为：2Fe2+＋2H＋＋H2O2===2Fe3+＋2H2O； ①反应ⅰ离子方程式为________________________________________________________________________。 ②某同学设计实验证明催化过程中有Fe2+产生：取2 mL H2O2溶液于试管中，向试管中滴加2滴FeCl3溶液，再滴加2滴　　　　溶液，产生蓝色沉淀。 (5)向实验Ⅱ中反应后的溶液滴加KSCN溶液，溶液变红色，2 min后溶液红色褪去；继续滴加KSCN溶液，溶液又变红色，一段时间后又褪色；此时再向溶液中滴加盐酸酸化后的BaCl2溶液，产生白色沉淀。请分析溶液红色褪去的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)2H2O22H2O＋O2↑　测相同时间内收集氧气的体积或收集相同体积气体所需时间 (2)2　0 (3)双氧水分解为放热反应，促进Fe3+水解为Fe(OH)3，使溶液颜色变深 (4)2Fe3+＋H2O2===2Fe2+＋O2↑＋2H＋　铁氰化钾{或K3[Fe(CN)6]、[Fe(CN)6]3-} (5)SCN－（或KSCN）具有还原性，被H2O2氧化生成SO，使平衡Fe3+＋3SCN－⥫⥬Fe(SCN)3逆向移动 解析　(1)①过氧化氢分解生成水和氧气，方程式为：2H2O22H2O＋O2↑；②该反应产生氧气，可以通过测定单位时间内，产生气体的量，来测定速率，故答案为：测相同时间内收集氧气的体积或收集相同体积气体所需时间；(2)①做实验时，每一组实验只能选择一个因素不同，参考实验Ⅲ可知a＝2，b＝0；(3)该反应中使用了催化剂氯化铁，且该反应是放热反应，随着反应进行温度升高，促进了三价铁的水解，颜色变深，故答案为：双氧水分解为放热反应，促进Fe3+水解为Fe(OH)3，使溶液颜色变深；(4)①研究表明，Fe3+ 催化H2O2 分解的反应过程分两步进行，其中第二步反应为2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O，总反应为2H2O2===2H2O＋O2↑，总反应减去第二步反应为第一步反应，第一步的离子方程式2Fe3+＋H2O2===2Fe2+＋O2↑＋2H＋。②二价铁遇到铁氰化钾会生成蓝色沉淀，可以用来检验二价铁，故答案为：铁氰化钾{或K3[Fe(CN)6]、[Fe(CN)6]3-}；(5)反应中用的过氧化氢具有强氧化性，且继续滴加KSCN溶液，溶液又变红色，此时再向溶液中滴加盐酸酸化后的BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明溶液中有三价铁，只是SCN－被氧化成硫酸根离子，故溶液红色褪去的原因； SCN－（或KSCN）具有还原性，被H2O2氧化生成SO，使平衡Fe3+＋3SCN－⥫⥬Fe(SCN)3逆向移动。 2．（2025·惠州调研）某小组在做铜与浓硫酸（装置如下图）的反应实验时，发现有如下的反应现象： 序号 操作 现象 ① 加热 铜丝表面变黑 ② 继续加热 有大量气泡产生，溶液变为墨绿色浊液，试管底部开始有灰白色沉淀生成。品红溶液褪色 ③ 再加热 试管中出现“白雾”，浊液逐渐变澄清，溶液颜色慢慢变为浅蓝色，试管底部灰白色沉淀增多 ④ 冷却，将灰白色固体倒入水中 形成蓝色溶液 [查阅资料]　聚氯乙烯受热分解产生氯化氢，[CuCl4]2-呈黄色，[Cu(H2O)4]2+呈蓝色，两者混合则成绿色，铜的化合物中CuO、CuS、Cu2S都为黑色，其中CuO溶于盐酸；CuS、Cu2S不溶于稀盐酸，但溶于浓盐酸。 (1)铜丝与浓硫酸反应的化学方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)试管中品红溶液褪色，体现SO2的　　　　性，浸NaOH溶液的棉团的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)甲组同学对实验中形成的墨绿色浊液进行探究，进行下列实验： 操作 现象 Ⅰ组 直接取铜丝（表面有聚氯乙烯薄膜）做实验 溶液变成墨绿色 Ⅱ组 实验前，先将铜丝进行灼烧处理 溶液变蓝 请解释形成墨绿色的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)乙组同学经检验确定白雾的成分为H2SO4，请设计实验证明该白雾为硫酸：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)丙组同学取灰白色沉淀加水溶解、过滤，最后沉淀为黑色，取黑色沉淀，进行成分探究：滴加适量稀盐酸，发现黑色沉淀几乎不溶解，溶液也不变蓝，则说明黑色沉淀中不含有　　　　。滴加适量浓盐酸，振荡，加热，观察到黑色沉淀几乎完全溶解，生成略呈黄色的[CuCln]2-n(n＝1～4)。写出CuS与浓盐酸反应的离子方程式：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)某工厂将热空气通入稀硫酸中来溶解废铜屑制备CuSO4·5H2O，消耗含铜元素80%的废铜屑240 kg时，得到500 kg产品，产率为　　　　（结果保留四位有效数字）。 答案　(1)Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O　(2)漂白　吸收SO2，防止污染空气　(3)聚氯乙烯受热分解产生氯化氢，氯化氢电离出的氯离子与铜离子形成[CuCl4]2-（黄色），[Cu(H2O)4]2+呈蓝色，两者混合则成墨绿色　(4)将白雾通入水中，取其部分，加入紫色石蕊试液变红；另取部分加入盐酸酸化无明显现象，再加入氯化钡，有白色沉淀生成，则说明白雾为硫酸　(5)CuO　CuS＋2H＋＋nCl－===[CuCln]2-n＋H2S↑　(6)66.67% 解析　(1)铜和浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，化学方程式为Cu＋2H2SO4（浓）CuSO4＋SO2↑＋2H2O。(2)品红溶液褪色，体现SO2的漂白性；SO2是大气污染物，需要进行尾气处理，SO2是酸性氧化物，能与碱液反应，则浸NaOH溶液的棉团的作用是吸收SO2，防止污染空气。(3)结合Ⅰ组和Ⅱ组的现象分析知，形成墨绿色浊液与铜丝表面的薄膜有关，结合聚氯乙烯资料信息进行原因分析。(4)检验白雾的成分为H2SO4，则检验白雾的水溶液中存在氢离子和硫酸根离子即可，用紫色石蕊试液检验H＋；用HCl和BaCl2溶液检验SO。(5)根据资料信息知，黑色沉淀中没有CuO。结合题意及原子守恒知浓盐酸与CuS反应生成[CuCln]2-n(n＝1～4)和H2S。(6)240 kg含铜元素80%的废铜屑中Cu元素的物质的量为＝3 000 mol，理论上生成m(CuSO4·5H2O)＝3 000 mol×250 g·mol-1＝750 000 g＝750 kg，故产率为×100%≈66.67%。 考点二　实验方案的评价 1．实验方案评价题的解题要点 (1)理论上要科学。 (2)操作上要简单可行。 (3)原料用量要节约。 (4)要环保，符合绿色化学原则。 2．实验评价题的常见考查角度 (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原料利用率是否较高；④反应速率是否较大。 (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、吸收气体及实验结束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；③防氧化；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。 (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、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仪器拆卸顺序与组装顺序相反，按照从右向左、从高到低的顺序；④其他，如实验操作顺序、试剂加入顺序等。 (5)最佳方案的选择。 几个实验方案都能达到目的，选出一个最佳方案。所谓最佳，就是装置最简单，药品容易取得、价格低廉，现象明显，干扰小，无污染。 　（2025·北京模拟）某实验小组探究用银氨溶液检验醛基适宜的条件。 资料：ⅰ.[Ag(NH3)2]＋⥫⥬[Ag(NH3)]＋＋NH3K1＝10-3.81、[Ag(NH3)]＋⥫⥬Ag＋＋NH3　K2＝10-3.24。 ⅱ.AgOH不稳定，极易分解为黑色Ag2O，Ag2O溶于氨水。 (1)实验发现：乙醛和AgNO3溶液水浴加热无明显现象；银氨溶液水浴加热无明显现象；滴加乙醛的银氨溶液水浴加热，试管壁逐渐出现一层光亮的银镜。 ①有研究表明：配制银氨溶液时，AgNO3和氨水生成Ag(NH3)2NO3，写出生成Ag(NH3)2NO3的化学方程式________________________________________________________________________。 ②从氧化还原角度分析：发生银镜反应时，氧化性微粒可能是Ag＋、　　　　 　。 (2)甲同学查阅资料：银镜反应时，Ag＋被还原成Ag。 ①电极反应式： ⅰ.还原反应：Ag＋＋e－===Ag ⅱ.氧化反应：　　　　　　　　　 　。（碱性条件下） ②从电极反应角度分析物质氧化性和还原性的变化： ⅰ.随c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱。 ⅱ.随c(OH－)增大，乙醛还原性增强。 ③补充实验验证②中的分析。实验操作及现象： 实验Ⅰ：插入“饱和KNO3溶液”盐桥，电流表指针偏转； 实验Ⅱ：电流稳定后向右侧烧杯滴加NaOH溶液，指针偏转幅度增大； 实验Ⅲ：电流再次稳定后向左侧烧杯滴加氨水，指针偏转幅度减小 乙同学认为实验III不能证明“随c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱”，理由是　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。 (3)设计实验进一步验证。 实验 实验操作 实验现象 Ⅳ 往盛有银氨溶液的试管中滴加浓氨水，无明显现象，加入3滴乙醛，振荡，水浴加热 闻到刺激性气味，溶液略显灰色，试管壁未见银镜 Ⅴ 往盛有银氨溶液的试管中滴加较浓的NaOH溶液至pH与实验Ⅳ相同，振荡，溶液变浑浊，加入3滴乙醛，振荡，水浴加热 试管壁立即出现银镜 ①乙同学认为通过实验Ⅳ能证明“随c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱”，你认为是否合理并说明原因________________________________________________________________________。 ②分析实验Ⅴ中“立即出现银镜的原因”，提出假设：随c(OH－)增大，可能是也参与了还原。经检验该假设成立，实验方案及现象是________________________________________________________________________。 (4)综上所述，银氨溶液检验醛基时，做氧化剂的粒子是　　　　 　；为观察到银镜的生成，银氨溶液中加入较浓的NaOH溶液，该方案是否合理，说明理由：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1) AgNO3＋2NH3·H2O===Ag(NH3)2NO3＋2H2O　[Ag(NH3)2]＋、[Ag(NH3)]－ (2)CH3CHO－2e－＋3OH－===CH3COO－＋2H2O　可能是硝酸银溶液中的NO或O2等微粒做氧化剂，其氧化性随酸性减弱而减弱 (3)合理，[Ag(NH3)]＋⥫⥬Ag＋＋NH3，c(NH3)增大，平衡逆向移动，c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱，未发生银镜反应（或不合理，灰色浑浊中可能有Ag，正一价的银得电子未在试管壁析出，所以无法判断）　不加乙醛重复实验Ⅴ中的操作，试管壁出现银镜。或将氨通入含NaOH的潮湿Ag2O固体，水浴加热后出现银镜 (4)Ag＋　不合理，在氢氧化钠存在下，也能还原，不一定是醛基还原 解析　(1)①在洁净的试管中加入1 mL 2% AgNO3溶液，然后边振荡试管边逐滴滴入2%氨水，使最初产生的沉淀溶解，制得银氨溶液；AgNO3和氨水生成Ag(NH3)2NO3，生成Ag(NH3)2NO3的化学方程式为AgNO3＋2NH3·H2O===Ag(NH3)2NO3＋2H2O；②根据资料：[Ag(NH3)2]＋在溶液中存在平衡：[Ag(NH3)2]＋⥫⥬[Ag(NH3)]＋＋NH3、[Ag(NH3)]＋⥫⥬Ag＋＋NH3，在银氨溶液中存在的含＋1价Ag的微粒有[Ag(NH3)2]＋、[Ag(NH3)]＋、Ag＋，故发生银镜反应时氧化性微粒可能是Ag＋、[Ag(NH3)2]＋、[Ag(NH3)]＋；(2)①甲同学查阅资料：银镜反应时，Ag＋被还原成Ag；CH3CHO发生氧化反应，由于反应在碱性条件下进行，则CH3CHO被氧化成CH3COO－，电极反应式为：CH3CHO－2e－＋3OH－===CH3COO－＋2H2O；②AgNO3属于强酸弱碱盐，其水溶液呈酸性，AgNO3溶液中的NO以及溶解的O2等微粒也具有氧化性，也可能将做氧化剂将乙醛氧化，实验Ⅲ中向左侧烧杯中滴加氨水，随着溶液酸性的减弱，这些微粒的氧化性也会减弱，从而使得指针的偏转幅度减小，不能证明“随c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱”。(3)①由于溶液中存在平衡：[Ag(NH3)]＋⥫⥬Ag＋＋NH3，实验Ⅳ向银氨溶液中滴加浓氨水，c(NH3)增大，上述平衡逆向移动，c(Ag＋)降低，Ag＋氧化性减弱，故未发生银镜反应；但实验Ⅳ的现象中溶液略显灰色，该灰色浑浊中可能有Ag，正一价的银得电子未在试管壁析出，故也可能无法判断。②实验Ⅴ中“立即出现银镜的原因”，提出假设：随c(OH－)增大，可能是也参与了还原，要检验该假设成立，可采用对比实验，实验方案及现象为：不加乙醛重复实验Ⅴ中的操作，试管壁出现银镜或将氨通入含NaOH的潮湿Ag2O固体（结合题给资料ⅱ），水浴加热后出现银镜；(4)银氨溶液中滴加较浓的NaOH溶液能促进银镜反应的发生，此法不适用于检验醛基，原因是：根据实验V，在氢氧化钠存在下，也能还原，不一定是醛基还原。 1．（2024·安徽高考）仅用下表提供的试剂和用品，不能实现相应实验目的的是(　　) 选项 实验目的 试剂 用品 A 比较镁和铝的金属性强弱 MgCl2溶液、AlCl3溶液、氨水 试管、胶头滴管 B 制备乙酸乙酯 乙醇、乙酸、浓硫酸、饱和Na2CO3溶液 试管、橡胶塞、导管、乳胶管铁架台（带铁夹）、碎瓷片、酒精灯、火柴 续表 选项 实验目的 试剂 用品 C 制备 [Cu(NH3)4]SO4溶液 CuSO4溶液、氨水 试管、胶头滴管 D 利用盐类水解制备Fe(OH)3胶体 饱和FeCl3溶液、蒸馏水 烧杯、胶头滴管、石棉网、三脚架、酒精灯、火柴 答案　A 解析　A.MgCl2溶液、AlCl3溶液与氨水反应时现象相同，都只产生白色沉淀，不能比较Mg和Al的金属性强弱，A项不能实现实验目的；B.在一支试管中依次加入一定量的乙醇、浓硫酸、乙酸，并且放入几粒碎瓷片，另一支试管中加入适量饱和碳酸钠溶液，如图连接好装置，用酒精灯小心加热，乙酸与乙醇在浓硫酸存在、加热条件下发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，在饱和碳酸钠溶液液面上收集乙酸乙酯，发生反应的化学方程式为CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O，B项能实现实验目的；C.向盛有CuSO4溶液的试管中滴加氨水，首先产生蓝色Cu(OH)2沉淀，继续滴加氨水，沉淀溶解得到深蓝色的[Cu(NH3)4]SO4溶液，发生反应的化学方程式为CuSO4＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]SO4＋4H2O，C项能实现实验目的；D.将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾，向沸水中加入5～6滴饱和FeCl3溶液，继续加热至液体呈红褐色即制得Fe(OH)3胶体，反应的化学方程式为FeCl3＋3H2OFe(OH)3（胶体）＋3HCl，D项能实现实验目的；答案选A。 2．（2024·江苏高考）室温下，根据下列实验过程及现象，能验证相应实验结论的是(　　) 选项 实验过程及现象 实验结论 A 用0.1 mol·L-1 NaOH溶液分别中和等体积的0.1 mol·L-1 H2SO4溶液和0.1 mol·L-1 CH3COOH溶液，H2SO4消耗的NaOH溶液多 酸性：H2SO4>CH3COOH B 向2 mL 0.1 mol·L-1 Na2S溶液中滴加几滴溴水，振荡，产生淡黄色沉淀 氧化性：Br2>S C 向2 mL浓度均为0.1 mol·L-1的CaCl2和BaCl2混合溶液中滴加少量0.1 mol·L-1 Na2CO3溶液，振荡，产生白色沉淀 溶度积常数： CaCO3>BaCO3 D 用pH试纸分别测定CH3COONa溶液和NaNO2溶液pH，CH3COONa溶液pH大 结合H＋能力：CH3COO－> NO 答案　B 解析　A.H2SO4是二元酸，CH3COOH是一元酸，通过该实验无法说明H2SO4和CH3COOH酸性的强弱，故A错误；B.向2 mL 0.1 mol·L-1 Na2S溶液中滴加几滴溴水，振荡，产生淡黄色沉淀，说明发生反应：S2-＋Br2===2Br－＋S↓，氧化剂的氧化性大于氧化产物，因此氧化性：Br2>S，故B正确；C.CaCO3和BaCO3均为白色沉淀，无法通过现象确定沉淀种类，无法比较CaCO3和BaCO3溶度积常数的大小，故C错误；D.比较CH3COO－和NO结合H＋能力，应在相同条件下测定相同浓度CH3COONa溶液和NaNO2溶液的pH，但题中未明确指出两者浓度相等，故D错误；故选B。 3．（2024·广东高考）含硫物质种类繁多，在一定条件下可相互转化。 (1)实验室中，浓硫酸与铜丝反应，所产生的尾气可用　　　　（填化学式）溶液吸收。 (2)工业上，烟气中的SO2可在通空气条件下用石灰石的浆液吸收，生成石膏。该过程中，　　　　（填元素符号）被氧化。 (3)工业锅炉需定期除水垢，其中的硫酸钙用纯碱溶液处理时，发生反应：CaSO4(s)＋CO(aq)⥫⥬CaCO3(s)＋SO(aq)(Ⅰ)。兴趣小组在实验室探究Na2CO3溶液的浓度对反应(Ⅰ)的反应速率的影响。 ①用Na2CO3固体配制溶液，以滴定法测定其浓度。 ⅰ.该过程中用到的仪器有　　　　　　　。 　　　　　　 　　　A　 　　　　　　　B 　　 C　 　　　　　　　D ⅱ.滴定数据及处理：Na2CO3溶液V0mL，消耗c1 mol·L-1盐酸V1 mL（滴定终点时，CO转化为HCO），则c(Na2CO3)＝　　　　　　mol·L-1。 ②实验探究：取①中Na2CO3溶液，按下表配制总体积相同的系列溶液，分别加入m1 g硫酸钙固体，反应t1 min后，过滤，取V0 mL滤液，用c1 mol·L-1盐酸参照①进行滴定。记录的部分数据如下表（忽略CO水解的影响）。 序号 V(Na2CO3) /mL V(H2O) /mL V（滤液） /mL V消耗（盐酸） /mL a 100.0 0 V0 2V1/5 b 80.0 x V0 3V1/10 则x＝　　　　，测得的平均反应速率之比va∶vb＝　　　　。 (4)兴趣小组继续探究反应(Ⅰ)平衡的建立，进行实验。 ①初步实验　将1.00 g硫酸钙(M＝136 g·mol-1)加入100.0 mL 0.100 mol·L-1Na2CO3溶液中，在25 ℃和搅拌条件下，利用pH计测得体系的pH随时间的变化曲线如图。 ②分析讨论　甲同学根据t2 min后pH不改变，认为反应(Ⅰ)已达到平衡；乙同学认为证据不足，并提出如下假设： 假设1　硫酸钙固体已完全消耗； 假设2　硫酸钙固体有剩余，但被碳酸钙沉淀包裹。 ③验证假设，乙同学设计如下方案，进行实验。 步骤 现象 ⅰ.将①实验中的反应混合物进行固液分离 / ⅱ.取少量分离出的沉淀置于试管中，滴加　　　　 　　　　，沉淀完全溶解 ⅲ.继续向ⅱ的试管中滴加　　　　 无白色沉淀生成 ④实验小结　假设1成立，假设2不成立。①实验中反应(Ⅰ)平衡未建立。 ⑤优化方案、建立平衡　写出优化的实验方案，并给出反应(Ⅰ)平衡已建立的判断依据：　　　　　　　　　　　　　　。 答案　(1)NaOH（其他合理答案也可） (2)S　(3)①BD　②　③20.0　④6∶5 (4)①过量稀盐酸　②有气体产生　③BaCl2溶液　④将最少1.36 g硫酸钙加入100.0 mL 0.100 mol·L-1Na2CO3溶液中，在25 ℃和搅拌条件下，利用pH计测得体系的pH，当pH不变时，加入Na2SO4固体，若pH值变大，说明反应Ⅰ平衡已建立 解析　探究反应CaSO4(s)＋CO(aq)⥫⥬CaCO3(s)＋SO(aq)(Ⅰ)中Na2CO3溶液浓度对反应速率的影响，通过HCl与Na2CO3的滴定反应，来测量Na2CO3浓度的变化量，从而计算平均反应速率；探究反应CaSO4(s)＋CO(aq)⥫⥬CaCO3(s)＋SO(aq)平衡的建立，利用CO水解呈碱性的性质，通过测定pH来判断CO离子浓度的变化情况，从而判断反应是否平衡。(1)浓硫酸与铜丝反应方程式为：Cu＋2H2SO4CuSO4＋SO2↑＋2H2O，所产生的尾气为SO2，可用NaOH溶液吸收（其他合理答案也可）；(2)SO2生成石膏（主要成分CaSO4），S元素的化合价由＋4价上升到＋6价，失去电子，被氧化；(3)①用Na2CO3固体配制溶液，以滴定法测定其浓度，该过程用到下列仪器中的烧杯、酸式滴定管，故选BD；根据离子方程式CO＋H＋===HCO可知，c(Na2CO3)＝＝mol/L；②总体积应相同，x为20.0 mL；a中消耗的盐酸体积为，即Δc(Na2CO3)＝－＝mol/L，同理可得，b中Δc(Na2CO3)＝×－＝，由于v＝，va∶vb＝∶＝6∶5；(4)由结论假设1成立，假设2不成立，说明①实验中的沉淀均为CaCO3，要验证沉淀中无CaSO4，可酸溶后滴加BaCl2将①实验中的反应混合物进行固液分离后，取少量分离出的沉淀置于试管中，滴加过量稀盐酸，有气体产生，沉淀完全溶解，继续滴加BaCl2溶液，无白色沉淀生成，说明沉淀均为CaCO3，无CaSO4；由方程式CaSO4(s)＋CO(aq)⥫⥬CaCO3(s)＋SO(aq)可知，假设正反应100%进行，n(CaSO4)＝n（CO）＝0.100 mol/L×0.1 L＝0.01 mol，质量为0.01 mol×136 g/mol＝1.36 g，实验方案为：将最少1.36 g硫酸钙加入100.0 mL 0.100 mol·L-1Na2CO3溶液中，在25 ℃和搅拌条件下，利用pH计测得体系的pH，当pH不变时，加入Na2SO4固体，若pH值变大，说明反应Ⅰ平衡已建立。 学科网（北京）股份有限公司 $$