第07讲 化学实验方案的设计和评价（复习讲义）（上海专用）2026年高考化学一轮复习讲练测

第07讲 化学实验方案的设计和评价 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 化学实验方案的设计 知识点1 物质实验方案设计的基本要求 知识点2 化学实验方案设计的主要类型 考向1 物质制备型实验方案的设计 【思维建模】物质制备型实验方案设计解题思路 考向2 猜测假设型实验方案设计 【思维建模】猜测假设型实验设计的一般思路 考点二 化学实验方案的评价 知识点1 实验方案评价的基本原则 知识点2 实验方案评价的角度 考向1 文字叙述型实验设计与评价 考向2 表格型针对某一对象进行评价 【思维建模】操作、现象与结论一致性判断表格类实验题解题程序 考向3 表格型综合探究分析评价 【思维建模】表格型实验设计与评价解题步骤 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 化学实验方案的设计 非选择题 —— —— 化学实验方案的评价 非选择题 —— —— 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，化学实验设计与评价是根据实验目的对实验方案、实验原理和实验操作等多个角度设计和评价实验的合理性、科学性。近两年上海卷中在实验综合题中有一定体现，但由于受题量所限，没有单独进行考查。 2．从命题思路上看，化学实验方案的设计与评价是化学综合实验考查的一种重要形式，一个考查化学实验的设计能力，包括完善实验步骤，设计简短的实验操作方案等，二是考查对实验方案的评价能力，包括实验方案的可行性，实验方案的优缺点及改进。该题型能够考查分析问题解决问题的能力，综合性强，区分度高，应引起重视。 复习目标： 1．了解化学实验方案设计的基本要求和一般思路，了解化学实验方案评价的基本原则和主要依据 2．能根据实验试题要求设计、评价或改进实验方案； 3．能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程或实验结果进行分析和评价。 ( ) 考点一 化学实验方案的设计 知识点1 实验方案设计的基本要求 得分速记 了解实验目的→明确实验原理→掌握实验条件→选择仪器药品→设计装置步骤→记录现象数据→分析得出结论。 知识点2 化学实验方案的设计类型 (1)物质制备型实验方案的设计：应遵循“条件合适，操作方便；原理正确，步骤简单；原料丰富，价格低廉；产物纯净，污染物少”的原则。设计的基本流程为根据目标产物→确定可能原理→设计可能实验方案→优化实验方案→选择原料→设计反应装置(方法、仪器等)→实施实验(步骤、操作要点、控制反应条件等)→分离提纯产品。 (2)性质探究型实验方案的设计：主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。设计的基本流程为根据物质的组成、结构和类型→提出性质猜想→设计实验逐个验证→记录现象和数据→归纳分析→合理推断、得出结论。 (3)性质验证型实验方案的设计：主要是求证物质具备的性质，关键是设计出简捷的实验方案，要求操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行。设计的基本流程为根据物质的性质→设计可能实验方案→优化实验方案→实施实验(原理、方法、步骤、仪器、药品、操作要点等)→观察现象、记录数据→综合分析、得出结论。 得分速记 化学实验方案设计基本内容 考向1 物质制备型实验方案的设计 例1实验室中以粗铜(含杂质Fe)为原料制备铜的氯化物。现用如图所示的实验仪器及药品来制备纯净、干燥的氯气，并与粗铜反应(铁架台、铁夹、酒精灯已省略)。请回答： (1)装置A中仪器Z的名称为________。 (2)按气流方向连接各仪器，接口顺序为：a→________、________→________、________→________、________→________。 (3)简述检验装置A气密性的操作：_____________________________。 (4)D中发生反应的化学方程式为______________________________。 (5)反应后，装置B中溶液具有漂白、消毒作用，若用钢铁(含Fe、C)制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化学腐蚀过程中正极反应式为____________________________。 思维建模 物质制备型实验方案设计解题思路 (1)题目条件有无特殊要求：如采用最简单或最合理的步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都作了限定。 (2)提供的药品和装置的要求：若只给出部分，应作必要补充，若有剩余，则应筛选。 (3)实验过程隐蔽性操作：如过量试剂、静置、振荡、干燥、除杂、冷凝等不能忽略。 (4)药品、仪器规格：要求准确描述，如饱和NaHCO3溶液、酸性KMnO4溶液、浓硫酸、100 mL容量瓶等。 【变式训练1·变载体】某兴趣小组利用如下实验装置模拟含Mn2+废水的处理。 (1)广口瓶中出现黑色沉淀，溶液呈强酸性，用一个离子方程式表示：_________ 。 (2)NaOH吸收尾气中的ClO2，可生成NaClO3和NaCl。请设计实验验证有NaClO3生成：________________________________。 【变式训练2·变考法】14．实验室可以利用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气。请回答： (1)下列实验装置，更合理的是___________ (2)请说明快速制取氨气的原因__________________________________________。 【变式训练3·变载体】某兴趣小组为探究硝酸的性质，按如图进行实验：先打开弹簧夹，通入N2，一段时间后关闭弹簧夹，再打开分液漏斗的旋塞，使稀硝酸与铜片发生反应。实验中观察到装置②液面上方仍为无色气体，装置③液面上方气体由无色变为红棕色。请回答： (1)某同学认为虽然装置②液面上方的无色气体为NO，但不能说明装置①反应一定生成NO。理由是____________________________。 (2)装置③液面上方气体由无色变为红棕色，其原因(用化学方程式表示) ________________________________。 考向2 猜测假设型实验方案设计 例2(2025•上海光明中学期中)某学习小组在实验室制取CO2气体的过程中，不慎用了浓盐酸，导致制得的CO2气体中混有HCl气体，他们设计了如图除去氯化氢气体并探究CO2与过氧化钠(Na2O2)反应的实验，请回答下列问题： (1)装置A中的试剂是 (填字母序号)，作用是 ； A．NaOH溶液 B．饱和食盐水 C．饱和NaHCO3溶液 (2)用化学反应方程式表示B中发生的反应 。 (3)为确定反应后装置B硬质玻璃管中固体的成分，小组同学取适量反应后B中的固体于试管中，加入足量的蒸馏水溶解形成溶液M，无气泡产生，则该固体中不含 ，该小组同学继续进行探究。 (4)【提出问题】反应后硬质玻璃管中固体的成分是什么？ 【做出猜想】猜想一：Na2CO3；猜想二：Na2CO3和NaOH。 【实验验证】 小组同学取少量溶液M于试管中，向其中加入过量的________溶液(填字母序号)。 A．氯化钡 B．氢氧化钙 C．氢氧化钡 D．氯化镁 (5)若产生白色沉淀，过滤，向滤液中滴加几滴酚酞试液，溶液变红，则证明猜想二成立。根据此猜想，写出产生白色沉淀的离子反应方程式： 。 思维建模 猜测假设型实验设计的一般思路 【科学探究与创新意识】【变式训练1】为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。 Ⅰ.AgNO3的氧化性 将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag＋除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂：KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。 (1)请完成下表： 操作 现象 结论 取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡 ①________ 存在Fe3＋ 取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入②________，振荡 ③________ 存在Fe2＋ 【实验结论】 Fe的氧化产物为Fe2＋和Fe3＋ Ⅱ.AgNO3的热稳定性 用如图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。 (2)装置B的作用是________。 (3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是________________。 (4)【查阅资料】 Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。 【提出设想】 试管中残留的黑色固体可能是：i.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲ.Ag和Ag2O。 【实验验证】 该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。 实验编号 操作 现象 a 加入足量氨水，振荡 黑色固体不溶解 b 加入足量稀硝酸，振荡 黑色固体溶解，并有气体产生 【实验评价】 根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是________(填实验编号)。 【实验结论】 根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有________。 【科学探究与创新意识】【变式训练2】化学小组探究FeCl3溶液与Na2S溶液的反应产物，利用图装置进行如下实验： Ⅰ．向盛有0.1 mol•L-1FeCl3溶液的三颈瓶中，滴加一定量0.1 mol•L-1Na2S溶液，搅拌，能闻到臭鸡蛋气味，产生沉淀A。 Ⅱ．向盛有0.1 mol•L-1 Na2S溶液的三颈瓶中，滴加少量0.1mol•L-1 FeCl3溶液，搅拌，产生沉淀B。 已知：①FeS2为黑色固体，且不溶于水和盐酸。②Ksp(Fe2S3)=1×10-88，Ksp(FeS2)=6.3×10-31，Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，Ksp(FeS)=4×10-19 回答下列问题： (1)NaOH溶液的作用是______。 小组同学猜测，沉淀A、B可能为S、硫化物或它们的混合物。他们设计如下实验进行探究： 实验一、探究A的成分 取沉淀A于小烧杯中，进行如下实验： (2)试剂X是____________。由此推断A的成分是____________(填化学式)。 实验二、探究B的成分 取沉淀B于小烧杯中，进行如下实验： (3)向试管a中加入试剂Y，观察到明显现象，证明溶液中存在Fe2+．试剂Y是______，明显现象是______________________________。由此推断B的成分是______(填化学式)。 (4)请分析Ⅱ中实验未得到Fe(OH)3的原因是________________________。 【变式训练3·变载体】绿矾(FeSO4·xH2O)是生血片的主要成分。某研究性学习小组拟对绿矾热分解产物进行探究。 实验猜想 猜想1：生成Fe2O3、SO2、H2O； 猜想2：生成Fe、Fe2O3、SO2、H2O； 猜想3：生成Fe2O3、SO2、SO3、H2O； …… 实验探究 该小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器略)。 请回答下列问题： (1)实验操作的先后顺序是________(填字母)。 a．熄灭酒精灯，冷却 b．先检查装置的气密性，后加入药品 c．点燃酒精灯，加热 d．在“气体入口”处通入干燥的N2 其中操作d的作用是________________________________________________。 (2)在实验过程中，观察到A中固体变红色，B中无水CuSO4____________________，C中试纸的颜色变化是______________。 (3)反应结束后，取A中固体进行实验，实验操作及现象如下： ①将固体加入盛有足量稀硫酸的试管中，固体完全溶解，且无气体放出； ②取①中溶液滴入适量KMnO4溶液中，KMnO4溶液不退色； ③取①中溶液滴入KSCN溶液中，溶液变红色。 由此得出结论：红色固体为________。 (4)D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为________________。有同学认为还应该增加一个实验，取D中沉淀，加入一定量的盐酸以确定其组成，从而确定FeSO4·xH2O的分解产物，你认为是否需要？说明你的理由：___________________________________。 实验结论 (5)硫酸亚铁晶体加热分解的化学方程式为___________________________________。 实验改进 (6)有同学对上述实验装置进行了改进，设计出如图所示装置，认为该装置也可以验证硫酸亚铁晶体热分解的产物。 ①G中的现象是____________________，反应的离子方程式为__________________。 ②H中球形干燥管的作用是__________。 ( ) 考点二 化学实验方案的评价 知识点1 实验方案评价的基本原则 1．科学性原则 设计实验的科学性是指设计实验的原理正确、程序合理、方法得当。如鉴别BaSO3和BaSO4沉淀是否溶于酸时，如果选用HNO3等具有氧化性的酸就不符合科学性原则。 2．安全性原则 设计实验时应尽量避免选择有毒、有害的化学药品；尽量避免设计具有危险性的实验操作，并且对实验中可能存在的安全隐患采取必要的措施，如装置气密性的检查、可燃性气体的检验、蒸馏操作中在蒸馏的液体中放入沸石等。 3．可行性原则 可行性原则是指实验设计应切实可行，具备可操作性，也就是说所选用的化学药品、实验仪器和实验方法等在中学实验室中能够进行。 知识点2 实验方案评价的角度 1．从可行性方面进行评价 (1)实验原理(如药品的选择)是否正确、可行； (2)实验操作(如仪器的选择、连接)是否安全、合理； (3)实验步骤是否简单、方便； (4)实验现象是否明显，实验结论是否正确。 2．从“绿色化学”视角进行评价 (1)反应原料是否易得、安全、无毒； (2)反应速率是否较快； (3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高； (4)合成过程中是否造成环境污染。 3．规范性视角 (1)仪器的安装与拆卸。 (2)仪器的查漏、气密性检验。 (3)试剂添加的顺序与用量。 (4)加热的方式方法和时机。 (5)温度计的规范使用、水银球的位置。 (6)实验数据的读取。 (7)冷却、冷凝的方法等。 4．从实验设计的安全性方面进行评价 (1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸； (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)防吸水(如取用、制取易吸水、潮解、水解的药品，宜采取必要措施，以保证达到实验目的)； (5)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)； (6)易挥发液体产物导出时若为蒸汽的要及时冷却； (7)仪器拆卸的科学性与安全性(从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)； (8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。 得分速记 (1)“可行性”：实验原理是否正确、可行；实验操作是否安全、合理；实验步骤是否简单、方便；实验效果是否明显等。 (2)“绿色化学”：反应原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否较快；原料利用率以及合成物质的产率是否较高；合成过程是否造成环境污染。 (3)“安全性”：净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；进行某些易燃易爆实验时要防爆炸，如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等；防氧化，如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等；防吸水，如实验中取用、制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要的防吸水措施，以保证达到实验目的。 (4)“规范性”：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；易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序拆卸。 考向1 文字叙述型实验设计与评价 例1 (2025•上海光明中学期中)为研究海水提溴工艺，甲、乙两同学分别设计了如下实验流程： 甲：苦卤含溴海水含溴空气溴水混合物溴蒸气液溴 乙：苦卤含溴海水溴蒸气液溴 (1)步骤③通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用了溴的 性。 (2)甲同学步骤⑤所发生反应的离子反应方程式为 。 (3)对比甲、乙两流程，最大的区别在于对含溴海水的处理方法不同，其中符合工业生产要求的是 (填“甲”或“乙”)，理由 。 思维建模 方案评价的一般思维模板 弄清实验目的→明确各方案中各步原理→找出各方案中的异同→分析方案中“不同”的优劣→得出评价结论 【变式训练1·变考法】测定Cu(NO3)2•nH2O的结晶水含量，下列方案中肯定不可行的是______________。 A．称量样品→加热→冷却→称量CuO B．称量样品→加热→冷却→称量Cu(NO3)2 C．称量样品→加热→用已知质量的无水氯化钙吸收水蒸气并称量 D．称量样品→加NaOH→过滤→加热→冷却→称量CuO 【变式训练2·变载体】下列设计的实验方案能达到实验目的的是______________。 A．制备Al(OH)3悬浊液：向1 mol·L－1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L－1NaOH溶液 B．提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯：向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入适量NaOH溶液，振荡后静置分液，并除去有机相的水 C．检验溶液中是否含有Fe2＋：取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察实验现象 D．探究催化剂对H2O2分解速率的影响：在相同条件下，向一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O，向另一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液，观察并比较实验现象 【变式训练3·变题型】乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质，设计如下实验测定1.0 mol·L－1 Na2SO3溶液的实际浓度。 (1)分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂？________(填字母)。 a．浓硝酸 b．65%硫酸 c．浓盐酸 (2)实验前后测得C装置增重3.2 g，则Na2SO3溶液实际的物质的量浓度为___。 (3)该实验装置还存在一个明显的缺陷是______________________； 如何改进？________________________。 考向2 表格型针对某一对象进行评价 例2为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计、现象和结论都正确的是______________。 影响因素 方案设计 现象 结论 A 浓度 向1mol·L-1 FeCl3溶液中滴加溶液，溶液呈红色，反应达到平衡后继续滴加KSCN溶液 溶液颜色变深 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动 B 压强 一定温度下，压缩装有NO2和N2O4容器的体积 气体颜色变浅 对于反应前后气体总体积会变化的可逆反应，增大压强，平衡向正反应方向移动 C 温度 分别向盛有5mL0.1mol·L-1Na2S2O3溶液的两支试管中同时加入等体积、等浓度的稀硫酸，混合后再分别放入冷水和热水中 热水中的试管先出现浑浊和气泡 升高温度，可加快反应速率 D 催化剂 向和稀硫酸正在反应的溶液中滴加少量CuSO4溶液 单位时间内产生的气体增多 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动 思维建模 操作、现象与结论一致性判断表格类实验题解题程序 【变式训练1·变载体】探究硫及其化合物的性质，下列实验操作、现象和结论或解释均正确的是______________。 选项 实验方案 现象 结论或解释 A 用试纸测定等物质的量浓度的Na2S和NaCl溶液的pH 前者pH大 非金属性： S＜Cl B 将Na2S2O3溶于水，进行导电性实验 Na2S2O3溶液可导电 由此可证明Na2S2O3中含有离子键 C 浓硫酸与过量Cu充分反应后，加入NaNO3固体 Cu继续溶解并产生红棕色气体 硫酸有剩余 D 将足量SO2通入Na2CO3溶液中，逸出的气体依次通入足量酸性KMnO4溶液、澄清石灰水 酸性KMnO4溶液颜色变浅，澄清石灰水变浑浊 Ka1(H2SO3)＞Ka1(H2CO3)＞Ka2(H2SO3) 【变式训练2·变载体】室温下，探究溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是______________。 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含KClO 用洁净的铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色 B ClO−有氧化性 向淀粉试纸上滴加几滴KClO溶液，观察试纸颜色变化 C 比较和ClO−的水解能力大小 测定KClO溶液、KF溶液的，比较的大小 D H+浓度对ClO−氧化性的影响 向稀盐酸和浓盐酸中分别加入等量的KClO溶液，观察溶液颜色变化 【变式训练3·变载体】室温下，探究1.0mol·L-1Na2SO3溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是______________。 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有SO42- 向Na2SO3溶液中先滴加足量的稀硝酸，再滴加Ba(NO3)2溶液，观察是否有沉淀产生 B Na2SO3溶液呈碱性的原因 向Na2SO3溶液中先滴加酚酞，再滴加BaCl2溶液至过量，观察溶液颜色变化 C SO32-是否具有漂白性 向溴水中滴加足量Na2SO3溶液，观察溶液颜色 D SO32-是否具有还原性 向Na2SO3溶液中先滴加几滴Na2S溶液，无明显现象，再滴加适量稀盐酸，观察是否有沉淀产生 考向3 表格型综合探究分析评价 例3根据实验目的设计方案并进行实验，下列方案设计、现象、和结论正确的是______________。 目的 方案 现象 结论 A 探究浓硫酸的性质 取少量蔗糖于烧杯，向其中加入浓硫酸 蔗糖变黑，同时膨胀变大 浓硫酸具有脱水性及强氧化性 B 探究温度对化学反应速率的影响 取相同的Na2S2O3和H2SO4分别在冷水和热水中存放，一段时间后将Na2S2O3和H2SO4混合 热水组产生气泡的速率快 高温可以加快反应速率 C 比较相同浓度的CuSO4和MgSO4溶液的酸碱性 用洁净干燥的玻璃棒蘸取同浓度的CuSO4和MgSO4溶液，滴在pH试纸上，并与标准比色卡对比 CuSO4溶液对应的pH更小 CuSO4溶液的酸性更强 D 探究臭氧的极性 将集满臭氧的两支试管分别用铁架台固定并倒置在盛有水和CCl4的两个烧杯中 倒置在盛有水的烧杯中的试管液面上升较高 臭氧是极性分子，在极性溶剂中溶解度大 思维建模 表格型实验设计与评价解题步骤 【变式训练1·变载体】下列实验方案设计和结论都正确的是______________。 方案设计 现象 结论 A 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体，分解达到平衡后再充入 气体颜色不变 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，改变压强平衡不移动 B 将一支盛有2mL0.5mol·L-1 CuCl2溶液的试管水浴加热片刻，取出置于冷水中 溶液颜色由蓝变黄绿后再变蓝 [Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O ΔH＞0 C 向盛有等体积等物质的量浓度的FeCl3和KSCN混合溶液的试管中加入少量铁粉 溶液颜色变浅 溶液中存在 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 D 分别向两支盛有5％H2O2水溶液的试管中滴3滴0.05mol·L-1的CuSO4溶液和0.05mol·L-1 AgNO3溶液 滴加AgNO3溶液的试管产生气泡快 对H2O2分解反应，Ag+的催化能力优于Cu2+ 【变式训练2·变载体】根据下列实验目的设计实验方案，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是______________。 选项 实验目的 方案设计 现象 结论 A 探究钠在氧气中燃烧所得固体产物的成分 取少量固体粉末，加入蒸馏水 有气体生成 钠在氧气中燃烧所得产物为Na2O2 B 比较水的电离程度 常温下，用计分别测定1 mol·L-1和0.1 mol·L-1CH3COONH4溶液的 均为 同温下，不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度相同 C 探究温度对化学平衡的影响 取2mL0.5mol·L-1 CuCl2溶液于试管中，将试管加热 溶液变绿 [Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O温度升高平衡逆向移动 D 定性证明配合物[FeCl4]- (亮黄色)只有在高浓度Cl-的条件下才是稳定的 取工业盐酸于试管中，滴加几滴硝酸银饱和溶液 溶液亮黄色褪去，变为很浅的黄色 配合物[FeCl4]-只有在高浓度Cl-的条件下才是稳定的 【科学探究与创新意识】【变式训练3】下列方案设计、现象和结论都正确的是______________。 目的 方案设计 现象和结论 A 探究有机物基团间的相互影响 向苯和甲苯中分别加入少量酸性高锰酸钾溶液，振荡并观察现象 若甲苯中溶液紫红色褪去，说明甲苯分子中甲基对苯环有影响 B 判断有机物是否含有醛基 取2mL10%氢氧化钠溶液，加入5滴5%硫酸铜溶液，振荡后加入少量有机物溶液，加热，观察实验现象 若出现砖红色沉淀，说明该有机物中含有醛基 C 判断固体样品是否是铵盐 用试管取少量样品，加水溶解，加足量氢氧化钠溶液后加热，试管口放一张湿润的红色石蕊试纸，观察现象 若试纸变蓝，说明固体样品属于铵盐 D 探究不同沉淀间的转化 取硝酸银溶液，硝酸酸化，依次滴加3滴氯化钠溶液和碘化钾溶液，观察并记录现象 若出现白色沉淀，后转变为黄色沉淀，说明 1．(2025•广东卷)按如图组装装置并进行实验：将铜丝插入溶液中，当c中红色褪去时，将铜丝拔离液面。下列叙述错误的是______________。 A．a中有化合反应发生，并有颜色变化 B．b中气体变红棕色时，所含氮氧化物至少有两种 C．c中溶液红色刚好褪去时，HCO3-恰好完全反应 D．若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热，则c中溶液颜色会褪去 2．(2025·江苏卷)探究含铜化合物性质的实验如下： 步骤Ⅰ 取一定量5% CuSO4溶液，加入适量浓氨水，产生蓝色沉淀。 步骤Ⅱ 将沉淀分成两等份，分别加入相同体积的浓氨水、稀盐酸，沉淀均完全溶解，溶液分别呈现深蓝色、蓝色。 步骤Ⅲ  向步骤Ⅱ所得的深蓝色溶液中插入一根打磨过的铁钉，无明显现象；继续加入稀盐酸，振荡后静置，产生少量气泡，铁钉表面出现红色物质。 下列说法正确的是______________。 A．步骤Ⅰ产生的蓝色沉淀为[Cu(NH3)4]SO4 B．步骤Ⅱ的两份溶液中：c深蓝色(Cu2+) < c蓝色(Cu2+) C．步骤Ⅲ中无明显现象是由于铁钉遇深蓝色溶液迅速钝化 D．步骤Ⅲ中产生气体、析出红色物质的反应为[Cu(NH3)4]2+ + Fe= Cu +Fe2++4NH3↑ 3．(2025•广东卷)利用如图装置进行实验：打开K1、K2，一定时间后，a中溶液变蓝；关闭K1，打开K3，点燃酒精灯加热数分钟后，滴入无水乙醇。下列说法错误的是______________。 A．a中现象体现了I-的还原性 B．b中H2O2既作氧化剂也作还原剂 C．乙醇滴加过程中，c中的铜丝由黑变红，说明乙醇被氧化 D．d中有银镜反应发生，说明c中产物有乙酸 4．(2025•河南卷)某同学设计以下实验，探究简单配合物的形成和转化。 下列说法错误的是______________。 A．②中沉淀与④中沉淀不是同一种物质 B．③中现象说明配体与Cu2+的结合能力：NH3＞H2O C．④中深蓝色物质在乙醇中的溶解度比在水中小 D．若向⑤中加入稀硫酸，同样可以得到黄绿色溶液 5．(2025·北京卷)为研究三价铁配合物性质进行如下实验(忽略溶液体积变化)。 已知：[FeCl4]-为黄色、[Fe(SCN)]2+为红色、[FeF6]3-为无色。 下列说法不正确的是______________。 A．①中浓盐酸促进Fe3++4Cl-[ FeCl4]-平衡正向移动 B．由①到②，生成[Fe(SCN)]2+并消耗[FeCl4]- C．②、③对比，说明cFe3+：②>③ D．由①→④推断，若向①深黄色溶液中加入、淀粉溶液，溶液也无明显变化 6．(2025•辽吉黑内卷)化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一，以水样消耗氧化剂的量折算成消耗O2的量(单位为mg·L-1)来表示。碱性KMnO4不与Cl-反应，可用于测定含Cl-水样的COD，流程如图。 下列说法错误的是______________。 A．Ⅱ中发生的反应有MnO2+2I-+4H+=Mn2++I2+2H2O B．Ⅱ中避光、加盖可抑制I-被O2氧化及I2的挥发 C．Ⅲ中消耗的Na2S2O3越多，水样的COD值越高 D．若Ⅰ中为酸性条件，测得含Cl-水样的COD值偏高 7．(2025•河北卷)下列实验操作及现象能得出相应结论的是______________。 选项 实验操作及现象 结论 A 向盛有NO2与N2O4的恒压密闭容器中通入一定体积的N2，最终气体颜色变浅 化学平衡向NO2减少的方向移动 B 以K2CrO4为指示剂，用AgNO3标准溶液滴定溶液中的，先出现白色沉淀，后出现砖红色沉淀 C 向盛有2 mLFeCl3溶液的试管中加入过量铁粉，充分反应后静置，滴加KSCN溶液无明显变化；静置，取上层清液滴加几滴氯水，溶液变红 Fe2+具有还原性 D 向盛有2mL饱和Na2SO4溶液的试管中滴加鸡蛋清溶液，振荡，有沉淀析出；加蒸馏水稀释，再振荡，沉淀溶解 蛋白质沉淀后活性改变 8．(2025·甘肃卷)下列实验操作能够达到目的的是______________。 选项 实验操作 目的 A 测定0.01mol/L某酸溶液的pH是否为2 判断该酸是否为强酸 B 向稀Fe2(SO4)3溶液滴入几滴浓硫酸，观察溶液颜色变化 探究H+对Fe3+水解的影响 C 向AgNO3溶液先滴入几滴NaCl溶液，再滴入几滴NaI溶液，观察沉淀颜色变化 比较AgCl和AgI的Ksp大小 D 将氯气通入Na2S溶液，观察是否产生淡黄色沉淀 验证氯气的氧化性 9．(2024·浙江省6月卷)为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是_____________。 选项 影响因素 方案设计 现象 结论 A 浓度 向1mL0.1mol·L-1K2CrO4溶液中加入1mL0.1mol·L-1 HBr溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动 B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体，分解达到平衡后再充入100mLAr 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动 C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度，平衡向吸热反应方向移动 D 催化剂 向乙酸乙酯中加入1mL0.3mol·L-1H2SO4溶液，水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动 10．(2016·四川卷)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。 【资料查阅】 【实验探究】 该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。 请回答下列问题： (1)仪器X的名称是________。 (2)实验操作的先后顺序是a→________→e(填操作的编号)。 a．检查装置的气密性后加入药品 b．熄灭酒精灯，冷却 c．在“气体入口”处通入干燥HCl d．点燃酒精灯，加热 e．停止通入HCl，然后通入N2 (3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是________。 (4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是___________________。 【探究反思】 (5)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析： ①若杂质是CuCl2，则产生的原因是________________________。 ②若杂质是CuO，则产生的原因是_________________________________。 21 / 21 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第07讲 化学实验方案的设计和评价 目录 01 02 体系构建·思维可视 03 核心突破·靶向攻坚 考点一 化学实验方案的设计 知识点1 物质实验方案设计的基本要求 知识点2 化学实验方案设计的主要类型 考向1 物质制备型实验方案的设计 【思维建模】物质制备型实验方案设计解题思路 考向2 猜测假设型实验方案设计 【思维建模】猜测假设型实验设计的一般思路 考点二 化学实验方案的评价 知识点1 实验方案评价的基本原则 知识点2 实验方案评价的角度 考向1 文字叙述型实验设计与评价 考向2 表格型针对某一对象进行评价 【思维建模】操作、现象与结论一致性判断表格类实验题解题程序 考向3 表格型综合探究分析评价 【思维建模】表格型实验设计与评价解题步骤 04 考点要求 考查形式 2025年 2024年 化学实验方案的设计 非选择题 —— —— 化学实验方案的评价 非选择题 —— —— 考情分析： 1．从命题题型和内容上看，化学实验设计与评价是根据实验目的对实验方案、实验原理和实验操作等多个角度设计和评价实验的合理性、科学性。近两年上海卷中在实验综合题中有一定体现，但由于受题量所限，没有单独进行考查。 2．从命题思路上看，化学实验方案的设计与评价是化学综合实验考查的一种重要形式，一个考查化学实验的设计能力，包括完善实验步骤，设计简短的实验操作方案等，二是考查对实验方案的评价能力，包括实验方案的可行性，实验方案的优缺点及改进。该题型能够考查分析问题解决问题的能力，综合性强，区分度高，应引起重视。 复习目标： 1．了解化学实验方案设计的基本要求和一般思路，了解化学实验方案评价的基本原则和主要依据 2．能根据实验试题要求设计、评价或改进实验方案； 3．能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程或实验结果进行分析和评价。 ( ) 考点一 化学实验方案的设计 知识点1 实验方案设计的基本要求 得分速记 了解实验目的→明确实验原理→掌握实验条件→选择仪器药品→设计装置步骤→记录现象数据→分析得出结论。 知识点2 化学实验方案的设计类型 (1)物质制备型实验方案的设计：应遵循“条件合适，操作方便；原理正确，步骤简单；原料丰富，价格低廉；产物纯净，污染物少”的原则。设计的基本流程为根据目标产物→确定可能原理→设计可能实验方案→优化实验方案→选择原料→设计反应装置(方法、仪器等)→实施实验(步骤、操作要点、控制反应条件等)→分离提纯产品。 (2)性质探究型实验方案的设计：主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。设计的基本流程为根据物质的组成、结构和类型→提出性质猜想→设计实验逐个验证→记录现象和数据→归纳分析→合理推断、得出结论。 (3)性质验证型实验方案的设计：主要是求证物质具备的性质，关键是设计出简捷的实验方案，要求操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行。设计的基本流程为根据物质的性质→设计可能实验方案→优化实验方案→实施实验(原理、方法、步骤、仪器、药品、操作要点等)→观察现象、记录数据→综合分析、得出结论。 得分速记 化学实验方案设计基本内容 考向1 物质制备型实验方案的设计 例1实验室中以粗铜(含杂质Fe)为原料制备铜的氯化物。现用如图所示的实验仪器及药品来制备纯净、干燥的氯气，并与粗铜反应(铁架台、铁夹、酒精灯已省略)。请回答： (1)装置A中仪器Z的名称为________。 (2)按气流方向连接各仪器，接口顺序为：a→________、________→________、________→________、________→________。 (3)简述检验装置A气密性的操作：_____________________________。 (4)D中发生反应的化学方程式为______________________________。 (5)反应后，装置B中溶液具有漂白、消毒作用，若用钢铁(含Fe、C)制品盛装该溶液会发生电化学腐蚀，钢铁制品表面生成红褐色沉淀，溶液会失去漂白、杀菌消毒功效。该电化学腐蚀过程中正极反应式为____________________________。 【答案】(1)圆底烧瓶 (2)d e h i f g b (3)用弹簧夹夹住a处橡皮管并关闭分液漏斗的活塞，向分液漏斗中加入较多的水，然后打开分液漏斗的活塞，使水缓缓流下，若分液漏斗中的水不能完全流下，说明装置气密性好(或在a管处接一导管，并将导管末端插入水中，同时关闭分液漏斗的活塞，用酒精灯给圆底烧瓶微热，若导管末端有气泡冒出，停止加热恢复室温时，导管末端形成一小段水柱，说明装置气密性好) (4)Cu＋Cl2CuCl2、2Fe＋3Cl22FeCl3 (5)ClO－＋2e－＋H2O===Cl－＋2OH－ 【解析】(2)制取的氯气中含有的HCl杂质需通过饱和食盐水除去，然后将气体通过浓硫酸干燥后再通过灼热的粗铜，最后将尾气通入NaOH溶液中，以防止污染环境。(3)检验装置气密性时一定要先形成封闭系统，再利用压强差原理进行检验。(4)粗铜中含有Fe，Cu、Fe均能与氯气反应，分别生成CuCl2、FeCl3。(5)根据题意可知反应后装置B溶液中含有ClO－，ClO－具有强氧化性，发生电化学腐蚀时ClO－在正极发生得电子的还原反应。 思维建模 物质制备型实验方案设计解题思路 (1)题目条件有无特殊要求：如采用最简单或最合理的步骤，这些要求对考虑反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都作了限定。 (2)提供的药品和装置的要求：若只给出部分，应作必要补充，若有剩余，则应筛选。 (3)实验过程隐蔽性操作：如过量试剂、静置、振荡、干燥、除杂、冷凝等不能忽略。 (4)药品、仪器规格：要求准确描述，如饱和NaHCO3溶液、酸性KMnO4溶液、浓硫酸、100 mL容量瓶等。 【变式训练1·变载体】某兴趣小组利用如下实验装置模拟含Mn2+废水的处理。 (1)广口瓶中出现黑色沉淀，溶液呈强酸性，用一个离子方程式表示：_________ 。 (2)NaOH吸收尾气中的ClO2，可生成NaClO3和NaCl。请设计实验验证有NaClO3生成：________________________________。 【答案】(1)2ClO2+5Mn2+ + 6H2O=5MnO2↓+2Cl- +12H+ (2)取少量溶液，加足量AgNO3溶液、稀HNO3，过滤，向滤液中加入NaNO2，如果又生成白色沉淀，说明生成ClO3- 【解析】(1)广口瓶中出现黑色沉淀，说明ClO2和Mn2+反应生成MnO2，根据电荷守恒配平，反应的离子方程式是2ClO2+5Mn2+ + 6H2O=5MnO2↓+2Cl- +12H+；(2) 取少量溶液，加足量AgNO3溶液、稀HNO3，过滤，向滤液中加入NaNO2，如果又生成白色沉淀，说明生成ClO3-。 【变式训练2·变考法】14．实验室可以利用浓氨水和氢氧化钠固体快速制取氨气。请回答： (1)下列实验装置，更合理的是___________ (2)请说明快速制取氨气的原因__________________________________________。 【答案】(1)A (2)氨水中存在的平衡有：NH3·H2ONH4++OH- 、NH3·H2ONH3+H2O，氢氧化钠固体溶于水放热，促使分解反应向右进行；氢氧根离子抑制一水合氨的电离，使一水合氨的浓度增大，促使分解反应向右进行 【解析】(1)A装置为恒压装置，更有利于液体流出；(2)氨水中存在的平衡有：NH3·H2ONH4++OH- 、NH3·H2ONH3+H2O，氢氧化钠固体溶于水放热，促使分解反应向右进行；氢氧根离子抑制一水合氨的电离，使一水合氨的浓度增大，促使分解反应向右进行，故答案为：氨水中存在的平衡有：NH3·H2O⇌NH4++OH- 、NH3·H2O⇌NH3+H2O，氢氧化钠固体溶于水放热，促使分解反应向右进行；氢氧根离子抑制一水合氨的电离，使一水合氨的浓度增大，促使分解反应向右进行。 【变式训练3·变载体】某兴趣小组为探究硝酸的性质，按如图进行实验：先打开弹簧夹，通入N2，一段时间后关闭弹簧夹，再打开分液漏斗的旋塞，使稀硝酸与铜片发生反应。实验中观察到装置②液面上方仍为无色气体，装置③液面上方气体由无色变为红棕色。请回答： (1)某同学认为虽然装置②液面上方的无色气体为NO，但不能说明装置①反应一定生成NO。理由是____________________________。 (2)装置③液面上方气体由无色变为红棕色，其原因(用化学方程式表示) ________________________________。 【答案】(1)若装置①反应生成NO2，可与H2O反应生成NO (2)NO+2HNO3(浓)=3NO2+H2O 【解析】(1)铜和硝酸反应生成NO或NO2，其中NO2会和水反应生成NO，若①中生成了NO2，它在②中会与水反应生成无色的NO；(2)NO中的N呈+2价，该物质具有还原性，浓硝酸是强氧化剂，二者可以发生氧化还原反应，生成NO2，该反应的化学方程式为：NO+2HNO3(浓)=3NO2+H2O。 考向2 猜测假设型实验方案设计 例2(2025•上海光明中学期中)某学习小组在实验室制取CO2气体的过程中，不慎用了浓盐酸，导致制得的CO2气体中混有HCl气体，他们设计了如图除去氯化氢气体并探究CO2与过氧化钠(Na2O2)反应的实验，请回答下列问题： (1)装置A中的试剂是 (填字母序号)，作用是 ； A．NaOH溶液 B．饱和食盐水 C．饱和NaHCO3溶液 (2)用化学反应方程式表示B中发生的反应 。 (3)为确定反应后装置B硬质玻璃管中固体的成分，小组同学取适量反应后B中的固体于试管中，加入足量的蒸馏水溶解形成溶液M，无气泡产生，则该固体中不含 ，该小组同学继续进行探究。 (4)【提出问题】反应后硬质玻璃管中固体的成分是什么？ 【做出猜想】猜想一：Na2CO3；猜想二：Na2CO3和NaOH。 【实验验证】 小组同学取少量溶液M于试管中，向其中加入过量的________溶液(填字母序号)。 A．氯化钡 B．氢氧化钙 C．氢氧化钡 D．氯化镁 (5)若产生白色沉淀，过滤，向滤液中滴加几滴酚酞试液，溶液变红，则证明猜想二成立。根据此猜想，写出产生白色沉淀的离子反应方程式： 。 【答案】(1)C 除去CO2中混有的HCl气体 (2) 2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2 (3) Na2O2 (4)A (5)Ba2++CO32-=BaCO3↓ 【解析】本实验的目的是除去CO2中混有的HCl气体并探究CO2与Ba2++CO32-=BaCO3↓的反应，将混合气体(CO2、HCl)先通入装置A以除去CO2中混有的HCl气体，则装置A中的试剂是饱和NaHCO3溶液，得到较纯净的CO2。经装置A除杂后的CO2进入装置B，CO2与Na2O2发生反应：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2。装置C中的NaOH溶液用于吸收未反应完的CO2，避免其进入装置D影响气体收集与检验。 (1)装置A的作用是除去CO2中混有的HCl气体，则：A项，NaOH溶液会吸收CO2和HCl，A不符合题意；B项，饱和食盐水能吸收混有的HCl气体，但抑制CO2溶解的效果较弱，可能有少量CO2溶解损失，B不符合题意；C．饱和NaHCO3溶液与HCl反应生成CO2，可除去混有的HCl气体同时生成CO2，C符合题意； (2)B中CO2与Na2O2反应生成Na2CO3和O2，反应的化学方程式为：2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O2； (3)Na2O2与水反应生成NaOH和O2，取适量反应后B中的固体于试管中，加入足量的蒸馏水溶解形成溶液M，无气泡产生，说明该固体中不含Na2O2； (4)A项，要检验Na2CO3和NaOH，加入氯化钡，氯化钡与Na2CO3反应生成BaCO3白色沉淀，不干扰NaOH的检验，A符合题意；B．氢氧化钙与Na2CO3反应会生成NaOH，干扰原固体NaOH的检验，B不符合题意；C项，氢氧化钡与Na2CO3反应会生成NaOH，干扰原固体NaOH的检验，C不符合题意；DNaOH氯化镁与Na2CO3反应生成MgCO3白色沉淀，Mg2+与OH-也会反应生成Mg(OH2)白色沉淀，干扰原固体NaOH的检验，D不符合题意；故选A。 (5)由第(4)问可知，取少量溶液M于试管中，向其中加入过量的氯化钡溶液，氯化钡与Na2CO3反应生成BaCO3↓白色沉淀，则产生白色沉淀的离子反应方程式为：Ba2++CO32-=BaCO3↓。 思维建模 猜测假设型实验设计的一般思路 【科学探究与创新意识】【变式训练1】为了探究AgNO3的氧化性和热稳定性，某化学兴趣小组设计了如下实验。 Ⅰ.AgNO3的氧化性 将光亮的铁丝伸入AgNO3溶液中，一段时间后将铁丝取出。为检验溶液中Fe的氧化产物，将溶液中的Ag＋除尽后，进行了如下实验。可选用的试剂：KSCN溶液、K3[Fe(CN)6]溶液、氯水。 (1)请完成下表： 操作 现象 结论 取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入KSCN溶液，振荡 ①________ 存在Fe3＋ 取少量除尽Ag＋后的溶液于试管中，加入②________，振荡 ③________ 存在Fe2＋ 【实验结论】 Fe的氧化产物为Fe2＋和Fe3＋ Ⅱ.AgNO3的热稳定性 用如图所示的实验装置A加热AgNO3固体，产生红棕色气体，在装置D中收集到无色气体。当反应结束后，试管中残留固体为黑色。 (2)装置B的作用是________。 (3)经小组讨论并验证该无色气体为O2，其验证方法是________________。 (4)【查阅资料】 Ag2O和粉末状的Ag均为黑色；Ag2O可溶于氨水。 【提出设想】 试管中残留的黑色固体可能是：i.Ag；ⅱ.Ag2O；ⅲ.Ag和Ag2O。 【实验验证】 该小组为验证上述设想，分别取少量黑色固体放入试管中，进行了如下实验。 实验编号 操作 现象 a 加入足量氨水，振荡 黑色固体不溶解 b 加入足量稀硝酸，振荡 黑色固体溶解，并有气体产生 【实验评价】 根据上述实验，不能确定固体产物成分的实验是________(填实验编号)。 【实验结论】 根据上述实验结果，该小组得出AgNO3固体热分解的产物有________。 【答案】(1)①溶液呈红色 ②K3[Fe(CN)6]溶液 ③产生蓝色沉淀 (2)防倒吸 (3)用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明无色气体为O2 (4)b Ag、NO2、O2 【解析】(1)检验Fe3＋可用KSCN溶液，现象为溶液呈红色。检验Fe2＋可用K3[Fe(CN)6]溶液，Fe2＋与K3[Fe(CN)6]反应可产生蓝色沉淀。 (2)装置B的作用为防止溶液倒吸进入试管中。 (3)O2的检验方法为用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃。 (4)由题干信息可知，Ag2O可溶于氨水，实验a加入足量氨水，固体不溶解，所以固体成分为Ag；而Ag和Ag2O都溶于稀HNO3，所以实验b不能确定固体成分。 【科学探究与创新意识】【变式训练2】化学小组探究FeCl3溶液与Na2S溶液的反应产物，利用图装置进行如下实验： Ⅰ．向盛有0.1 mol•L-1FeCl3溶液的三颈瓶中，滴加一定量0.1 mol•L-1Na2S溶液，搅拌，能闻到臭鸡蛋气味，产生沉淀A。 Ⅱ．向盛有0.1 mol•L-1 Na2S溶液的三颈瓶中，滴加少量0.1mol•L-1 FeCl3溶液，搅拌，产生沉淀B。 已知：①FeS2为黑色固体，且不溶于水和盐酸。②Ksp(Fe2S3)=1×10-88，Ksp(FeS2)=6.3×10-31，Ksp[Fe(OH)3]=1×10-38，Ksp(FeS)=4×10-19 回答下列问题： (1)NaOH溶液的作用是______。 小组同学猜测，沉淀A、B可能为S、硫化物或它们的混合物。他们设计如下实验进行探究： 实验一、探究A的成分 取沉淀A于小烧杯中，进行如下实验： (2)试剂X是____________。由此推断A的成分是____________(填化学式)。 实验二、探究B的成分 取沉淀B于小烧杯中，进行如下实验： (3)向试管a中加入试剂Y，观察到明显现象，证明溶液中存在Fe2+．试剂Y是______，明显现象是______________________________。由此推断B的成分是______(填化学式)。 (4)请分析Ⅱ中实验未得到Fe(OH)3的原因是________________________。 【答案】(1)吸收H2S有毒气体 (2)二硫化碳 FeS和S的混合物 (3)K3[Fe(CN)6]溶液或NaOH溶液 生成蓝色沉淀或生成白色沉淀，转化为灰绿色、最后变为红褐色(2分) Fe2S3 (4)由溶度积数据知，Fe2S3的溶解度远小于Fe(OH)3，Fe3+更容易生成Fe2S3沉淀 【解析】(1)实验中产生了臭鸡蛋气味的H2S有毒气体，为避免污染环境，用氢氧化钠吸收； (2)实验现象中分离出淡黄色固体硫，硫的溶解度是：易溶于二硫化碳、微溶于酒精、不溶于水，固体加盐酸后溶解闻到臭鸡蛋气味，说明是FeS； (3)亚铁离子和K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀，亚铁离子遇到NaOH溶液生成白色沉淀，转化为灰绿色、最后变为红褐色；FeCl3溶液和Na2S溶液间可发生复分解反应生成Fe2S3也可发生氧化还原反应生成FeS和S的混合物，根据加试剂X得溶液甲加热无淡黄色固体，说明无硫单质，及后续实验和现象，故FeCl3溶液和Na2S溶液间发生复分解反应生成Fe2S3； (4)已知Fe(OH)3=10-39，Fe2S3=10-88，可知Fe2S3的溶解度远小于Fe(OH)3，则Fe3+更容易生成Fe2S3沉淀。 【变式训练3·变载体】绿矾(FeSO4·xH2O)是生血片的主要成分。某研究性学习小组拟对绿矾热分解产物进行探究。 实验猜想 猜想1：生成Fe2O3、SO2、H2O； 猜想2：生成Fe、Fe2O3、SO2、H2O； 猜想3：生成Fe2O3、SO2、SO3、H2O； …… 实验探究 该小组用如图所示装置进行实验(夹持仪器略)。 请回答下列问题： (1)实验操作的先后顺序是________(填字母)。 a．熄灭酒精灯，冷却 b．先检查装置的气密性，后加入药品 c．点燃酒精灯，加热 d．在“气体入口”处通入干燥的N2 其中操作d的作用是________________________________________________。 (2)在实验过程中，观察到A中固体变红色，B中无水CuSO4____________________，C中试纸的颜色变化是______________。 (3)反应结束后，取A中固体进行实验，实验操作及现象如下： ①将固体加入盛有足量稀硫酸的试管中，固体完全溶解，且无气体放出； ②取①中溶液滴入适量KMnO4溶液中，KMnO4溶液不退色； ③取①中溶液滴入KSCN溶液中，溶液变红色。 由此得出结论：红色固体为________。 (4)D中有白色沉淀生成，该沉淀的化学式为________________。有同学认为还应该增加一个实验，取D中沉淀，加入一定量的盐酸以确定其组成，从而确定FeSO4·xH2O的分解产物，你认为是否需要？说明你的理由：___________________________________。 实验结论 (5)硫酸亚铁晶体加热分解的化学方程式为___________________________________。 实验改进 (6)有同学对上述实验装置进行了改进，设计出如图所示装置，认为该装置也可以验证硫酸亚铁晶体热分解的产物。 ①G中的现象是____________________，反应的离子方程式为__________________。 ②H中球形干燥管的作用是__________。 【答案】(1)bdca 排净装置内的空气，防止Fe2＋被空气中的氧气氧化而干扰实验 (2)由白色变蓝色 蓝色变红色 (3)Fe2O3 (4)BaSO4、BaSO3 不需要；Fe元素的化合价升高，则必有S元素的化合价降低，根据原子守恒和得失电子守恒，可知只有部分S元素的化合价降低，则进入D中的气体为SO3和SO2 (5)2(FeSO4·xH2O) Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑＋2xH2O (6)①高锰酸钾溶液退色 5SO2＋2MnO4-+2H2O===2Mn2＋＋5SO42-＋4H＋ ②防倒吸 【解析】(1)该实验需要探究是否有气体生成，故首先应检查装置的气密性；Fe2＋具有还原性，易被空气中的氧气氧化，影响探究结果，故应在“气体入口”处通入干燥的N2，排净装置内的空气；点燃酒精灯，对样品进行加热，实验结束时，熄灭酒精灯，进行冷却。故实验操作的先后顺序是bdca。 (2)加热时，FeSO4·xH2O首先会失去结晶水，然后FeSO4分解。B中无水CuSO4用于检验水的生成，吸水后固体由白色变成蓝色；C中收集到酸性气体，该气体会使湿润的蓝色石蕊试纸变红。 (3)由实验①可知，没有气体放出，可能的原因有两个：一是A中固体没有单质Fe，二是有单质Fe与Fe2O3，二者反应生成Fe2＋；由实验②可知，溶液中不存在Fe2＋，则可知A中固体没有单质Fe；由实验③和固体颜色可知，A中固体应为Fe2O3。 (4)由(3)可知，Fe元素的化合价升高，则必有S元素的化合价降低，根据原子守恒和得失电子守恒可知，只有部分S元素的化合价降低，从而可知进入D中的气体为SO3和SO2，因此D中的白色沉淀为BaSO4和BaSO3，不需要再经过实验验证。(6)②SO2有毒，不能排放到空气中，应用NaOH溶液吸收。若直接将导管插入溶液中，容易引起倒吸，故用球形干燥管防止倒吸。 ( ) 考点二 化学实验方案的评价 知识点1 实验方案评价的基本原则 1．科学性原则 设计实验的科学性是指设计实验的原理正确、程序合理、方法得当。如鉴别BaSO3和BaSO4沉淀是否溶于酸时，如果选用HNO3等具有氧化性的酸就不符合科学性原则。 2．安全性原则 设计实验时应尽量避免选择有毒、有害的化学药品；尽量避免设计具有危险性的实验操作，并且对实验中可能存在的安全隐患采取必要的措施，如装置气密性的检查、可燃性气体的检验、蒸馏操作中在蒸馏的液体中放入沸石等。 3．可行性原则 可行性原则是指实验设计应切实可行，具备可操作性，也就是说所选用的化学药品、实验仪器和实验方法等在中学实验室中能够进行。 知识点2 实验方案评价的角度 1．从可行性方面进行评价 (1)实验原理(如药品的选择)是否正确、可行； (2)实验操作(如仪器的选择、连接)是否安全、合理； (3)实验步骤是否简单、方便； (4)实验现象是否明显，实验结论是否正确。 2．从“绿色化学”视角进行评价 (1)反应原料是否易得、安全、无毒； (2)反应速率是否较快； (3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高； (4)合成过程中是否造成环境污染。 3．规范性视角 (1)仪器的安装与拆卸。 (2)仪器的查漏、气密性检验。 (3)试剂添加的顺序与用量。 (4)加热的方式方法和时机。 (5)温度计的规范使用、水银球的位置。 (6)实验数据的读取。 (7)冷却、冷凝的方法等。 4．从实验设计的安全性方面进行评价 (1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸； (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)防吸水(如取用、制取易吸水、潮解、水解的药品，宜采取必要措施，以保证达到实验目的)； (5)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)； (6)易挥发液体产物导出时若为蒸汽的要及时冷却； (7)仪器拆卸的科学性与安全性(从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)； (8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。 得分速记 (1)“可行性”：实验原理是否正确、可行；实验操作是否安全、合理；实验步骤是否简单、方便；实验效果是否明显等。 (2)“绿色化学”：反应原料是否易得、安全、无毒；反应速率是否较快；原料利用率以及合成物质的产率是否较高；合成过程是否造成环境污染。 (3)“安全性”：净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；进行某些易燃易爆实验时要防爆炸，如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等；防氧化，如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等；防吸水，如实验中取用、制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要的防吸水措施，以保证达到实验目的。 (4)“规范性”：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；易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序拆卸。 考向1 文字叙述型实验设计与评价 例1 (2025•上海光明中学期中)为研究海水提溴工艺，甲、乙两同学分别设计了如下实验流程： 甲：苦卤含溴海水含溴空气溴水混合物溴蒸气液溴 乙：苦卤含溴海水溴蒸气液溴 (1)步骤③通入热空气或水蒸气吹出Br2，利用了溴的 性。 (2)甲同学步骤⑤所发生反应的离子反应方程式为 。 (3)对比甲、乙两流程，最大的区别在于对含溴海水的处理方法不同，其中符合工业生产要求的是 (填“甲”或“乙”)，理由 。 【答案】(1)挥发 (2)2Br-+Cl2=Br2+2Cl- (3)甲 含溴海水中溴的浓度低，直接蒸馏成本高，甲流程中③④⑤步实际上是溴的富集过程，可提高溴的浓度，减少能源消耗，降低成本 【解析】(1)步骤③通入热空气或水蒸气吹出Br2，说明Br2的沸点低，易挥发，是利用了溴的易挥发的性质； (2)在步骤④中将含有Br2的空气被SO2溶液吸收，发生反应：Br2+SO2+2H2O=2HBr+H2SO4，使溴元素得到富集；在步骤⑤中，向富集溴的溶液中足量Cl2，又发生反应：Cl2+2HBr=Br2+2HCl，该反应的离子方程式为：2Br-+Cl2=Br2+2Cl-，从而制取得到单质溴； (3)对比甲、乙两流程，最大的区别在于对含溴海水的处理方法不同。因为海水中溴离子的浓度很低，所以要先进行溴元素的富集，然后再将溴离子氧化得到单质溴，故较符合实际工业生产要求的是甲； 思维建模 方案评价的一般思维模板 弄清实验目的→明确各方案中各步原理→找出各方案中的异同→分析方案中“不同”的优劣→得出评价结论 【变式训练1·变考法】测定Cu(NO3)2•nH2O的结晶水含量，下列方案中肯定不可行的是______________。 A．称量样品→加热→冷却→称量CuO B．称量样品→加热→冷却→称量Cu(NO3)2 C．称量样品→加热→用已知质量的无水氯化钙吸收水蒸气并称量 D．称量样品→加NaOH→过滤→加热→冷却→称量CuO 【答案】B 【解析】Cu(NO3)2受热易分解，其分解反应为：2Cu(NO3)22CuO+4NO2↑+O2↑。A项，称量样品→加热→冷却→称量CuO，根据硝酸铜分解的方程式以及氧化铜的质量可测定Cu(NO3)2•nH2O的结晶水含量，故A正确；B项，因硝酸铜易分解，称量样品→加热无法恰好使结晶水合物恰好分解为硝酸铜，故B错误；C项，称量样品→加热→用已知质量的无水氯化钙吸收水蒸气并称量，根据水的质量以及结晶水合物的质量可以求解，故C正确；D项，称量样品→加NaOH将硝酸铜转化为氢氧化铜，→过滤→加热氢氧化铜分解生成氧化铜→冷却→称量CuO，根据铜原子守恒求解无水硝酸铜的质量，据此求解结晶水含量，故D正确；故选B。 【变式训练2·变载体】下列设计的实验方案能达到实验目的的是______________。 A．制备Al(OH)3悬浊液：向1 mol·L－1 AlCl3溶液中加过量的6 mol·L－1NaOH溶液 B．提纯含有少量乙酸的乙酸乙酯：向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入适量NaOH溶液，振荡后静置分液，并除去有机相的水 C．检验溶液中是否含有Fe2＋：取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察实验现象 D．探究催化剂对H2O2分解速率的影响：在相同条件下，向一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O，向另一支试管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液，观察并比较实验现象 【答案】D 【解析】A项中AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O，AlCl3在过量的NaOH溶液中生成NaAlO2，而不是Al(OH)3；B项乙酸与NaOH溶液反应，且乙酸乙酯在NaOH溶液中发生水解反应，从而不能提纯；C项检验Fe2＋，应先加入KSCN溶液，不变色，再滴加氯水，呈红色，说明Fe2＋存在，D项浓度相同，催化剂不同，催化效果不同，可以比较。 【变式训练3·变题型】乙同学探究Na2SO3溶液是否发生变质，设计如下实验测定1.0 mol·L－1 Na2SO3溶液的实际浓度。 (1)分液漏斗中应加入足量的下列哪种试剂？________(填字母)。 a．浓硝酸 b．65%硫酸 c．浓盐酸 (2)实验前后测得C装置增重3.2 g，则Na2SO3溶液实际的物质的量浓度为___。 (3)该实验装置还存在一个明显的缺陷是______________________； 如何改进？________________________。 【答案】(1)b (2)0.83 mol·L－1 (3)缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置(或其他合理答案) 在A装置中加引一个带活塞的导气管 【解析】制备二氧化硫气体选用硫酸。C装置增重3.2 g，产生的n(SO2)＝0.05 mol，所以n(Na2SO3)＝0.05 mol，c(Na2SO3)＝0.05 mol÷0.06 L≈0.83 mol·L－1。该实验装置中一个明显的缺陷是缺少一个驱赶残留二氧化硫气体的装置。 考向2 表格型针对某一对象进行评价 例2为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计、现象和结论都正确的是______________。 影响因素 方案设计 现象 结论 A 浓度 向1mol·L-1 FeCl3溶液中滴加溶液，溶液呈红色，反应达到平衡后继续滴加KSCN溶液 溶液颜色变深 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动 B 压强 一定温度下，压缩装有NO2和N2O4容器的体积 气体颜色变浅 对于反应前后气体总体积会变化的可逆反应，增大压强，平衡向正反应方向移动 C 温度 分别向盛有5mL0.1mol·L-1Na2S2O3溶液的两支试管中同时加入等体积、等浓度的稀硫酸，混合后再分别放入冷水和热水中 热水中的试管先出现浑浊和气泡 升高温度，可加快反应速率 D 催化剂 向和稀硫酸正在反应的溶液中滴加少量CuSO4溶液 单位时间内产生的气体增多 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动 【答案】A 【解析】向1mol·L-1 FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈红色，反应达到平衡后继续滴加KSCN溶液，反应物浓度增大，平衡向正反应方向移动，溶液颜色加深，A正确；一定温度下，压缩装有NO2和N2O4容器的体积，NO2、N2O4浓度均增大，气体颜色加深，B错误；为控制反应温度，将盛有5mL0.1mol·L-1Na2S2O3溶液的两支试管和装有等体积、等浓度的稀硫酸的溶液的两支试管分别放入冷水和热水中，等溶液到一定温度后再混合，C错误；催化剂不能使平衡移动，且CuSO4表示锌和硫酸反应的催化剂，D错误；故选A。 思维建模 操作、现象与结论一致性判断表格类实验题解题程序 【变式训练1·变载体】探究硫及其化合物的性质，下列实验操作、现象和结论或解释均正确的是______________。 选项 实验方案 现象 结论或解释 A 用试纸测定等物质的量浓度的Na2S和NaCl溶液的pH 前者pH大 非金属性： S＜Cl B 将Na2S2O3溶于水，进行导电性实验 Na2S2O3溶液可导电 由此可证明Na2S2O3中含有离子键 C 浓硫酸与过量Cu充分反应后，加入NaNO3固体 Cu继续溶解并产生红棕色气体 硫酸有剩余 D 将足量SO2通入Na2CO3溶液中，逸出的气体依次通入足量酸性KMnO4溶液、澄清石灰水 酸性KMnO4溶液颜色变浅，澄清石灰水变浑浊 Ka1(H2SO3)＞Ka1(H2CO3)＞Ka2(H2SO3) 【答案】C 【解析】用pH试纸测定等物质的量浓度的Na2S和NaCl溶液的pH，前者pH大，证明酸性H2S＜HCl，非金属氧化性与最高价氧化物含氧酸相对于，A错误；在熔融状态能导电说明电离成了阴阳离子，一定存在离子键，分子晶体溶于水也可能导电，B错误；铜与浓硫酸反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，随着反应进行，硫酸浓度减小，不参加反应，再加入NaNO3，与未反应的硫酸结合成HNO3，HNO3与铜继续反应，C正确；将足量SO2通入Na2CO3溶液中，生成CO2混有SO2，通入KMnO4溶液除去气体中的SO2，继续通入澄清石灰水，说明生成了CO2，则证明Ka1(H2SO3)>Ka1(H2CO3)，无法证明Ka1(H2CO3)与Ka2(H2SO3)关系，D错误； 故选C。 【变式训练2·变载体】室温下，探究溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是______________。 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含KClO 用洁净的铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色 B ClO−有氧化性 向淀粉试纸上滴加几滴KClO溶液，观察试纸颜色变化 C 比较和ClO−的水解能力大小 测定KClO溶液、KF溶液的，比较的大小 D H+浓度对ClO−氧化性的影响 向稀盐酸和浓盐酸中分别加入等量的KClO溶液，观察溶液颜色变化 【答案】B 【解析】A项，用洁净的铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰的颜色，只能得出溶液中有K+，不能得出含有KClO，A错误；B项，向淀粉KI试纸上滴加几滴KClO溶液，观察试纸变为蓝色，则说明ClO−有氧化性，B正确；C项，测定等浓度的KClO溶液、KF溶液的pH，比较pH的大小，可以得出F−和ClO−的水解能力大小，C错误；D项，向等体积稀盐酸和浓盐酸中分别加入等量的KClO溶液，观察溶液颜色变化，可以得出H+浓度对ClO−氧化性的影响，D错误；故选B。 【变式训练3·变载体】室温下，探究1.0mol·L-1Na2SO3溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的的是______________。 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有SO42- 向Na2SO3溶液中先滴加足量的稀硝酸，再滴加Ba(NO3)2溶液，观察是否有沉淀产生 B Na2SO3溶液呈碱性的原因 向Na2SO3溶液中先滴加酚酞，再滴加BaCl2溶液至过量，观察溶液颜色变化 C SO32-是否具有漂白性 向溴水中滴加足量Na2SO3溶液，观察溶液颜色 D SO32-是否具有还原性 向Na2SO3溶液中先滴加几滴Na2S溶液，无明显现象，再滴加适量稀盐酸，观察是否有沉淀产生 【答案】B 【解析】A项，硝酸具有氧化性，能氧化亚硫酸根生成硫酸根，和钡离子生成硫酸钡沉淀，不能检验溶液中是否含有亚硫酸根离子，A不符合题意；B项，亚硫酸根离子水解生成氢氧根离子，使得溶液显碱性，滴加酚酞溶液变红色，再滴加BaCl2溶液至过量，钡离子和亚硫酸根离子生成沉淀，导致亚硫酸根离子浓度减小，其水解逆向移动，氢氧根离子浓度减小，红色变浅，能达到实验目的，B符合题意；C项，溴水具有强氧化性，向溴水中滴加足量Na2SO3溶液，两者发生氧化还原反应使得溴水褪色，不体现亚硫酸根离子的漂白性，C不符合题意；D项，Na2SO3溶液中先滴加几滴Na2S溶液，加入盐酸，两者在酸性条件下，发生氧化还原反应生成硫单质黄色沉淀，亚硫酸根离子发生还原反应，体现氧化性，D不符合题意；故选B。 考向3 表格型综合探究分析评价 例3根据实验目的设计方案并进行实验，下列方案设计、现象、和结论正确的是______________。 目的 方案 现象 结论 A 探究浓硫酸的性质 取少量蔗糖于烧杯，向其中加入浓硫酸 蔗糖变黑，同时膨胀变大 浓硫酸具有脱水性及强氧化性 B 探究温度对化学反应速率的影响 取相同的Na2S2O3和H2SO4分别在冷水和热水中存放，一段时间后将Na2S2O3和H2SO4混合 热水组产生气泡的速率快 高温可以加快反应速率 C 比较相同浓度的CuSO4和MgSO4溶液的酸碱性 用洁净干燥的玻璃棒蘸取同浓度的CuSO4和MgSO4溶液，滴在pH试纸上，并与标准比色卡对比 CuSO4溶液对应的pH更小 CuSO4溶液的酸性更强 D 探究臭氧的极性 将集满臭氧的两支试管分别用铁架台固定并倒置在盛有水和CCl4的两个烧杯中 倒置在盛有水的烧杯中的试管液面上升较高 臭氧是极性分子，在极性溶剂中溶解度大 【答案】A 【解析】取少量蔗糖于烧杯，向其中加入浓硫酸，蔗糖变黑，同时膨胀变大，说明蔗糖已经脱水同时生成了炭，并产生了气体，故体现了浓硫酸的脱水性和强氧化性，A正确；硫代硫酸钠溶液和硫酸溶液反应生产S、二氧化硫和水，可利用产生黄色沉淀时间比较反应速率，而二氧化硫可溶于水，测定不精确或实验装置较复杂，不易控制，B错误；硫酸铜溶液本身呈蓝色，会干扰pH试纸的颜色，故C错误；臭氧在四氯化碳中的溶解度要高于水，故不能用该实验来探究臭氧的极性，D错误；故选A。 思维建模 表格型实验设计与评价解题步骤 【变式训练1·变载体】下列实验方案设计和结论都正确的是______________。 方案设计 现象 结论 A 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体，分解达到平衡后再充入 气体颜色不变 对于反应前后气体分子数不变的可逆反应，改变压强平衡不移动 B 将一支盛有2mL0.5mol·L-1 CuCl2溶液的试管水浴加热片刻，取出置于冷水中 溶液颜色由蓝变黄绿后再变蓝 [Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O ΔH＞0 C 向盛有等体积等物质的量浓度的FeCl3和KSCN混合溶液的试管中加入少量铁粉 溶液颜色变浅 溶液中存在 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 D 分别向两支盛有5％H2O2水溶液的试管中滴3滴0.05mol·L-1的CuSO4溶液和0.05mol·L-1 AgNO3溶液 滴加AgNO3溶液的试管产生气泡快 对H2O2分解反应，Ag+的催化能力优于Cu2+ 【答案】B 【解析】向恒温恒容密闭玻璃容器中充入10 mLHI气体，存在平衡：2HIH2+I2，分解达到平衡后再充入，各物质浓度都不发生变化，不能用来探究压强对平衡状态的影响，A错误；将一支盛有2mL0.5mol·L-1 CuCl2溶液的试管水浴加热片刻，取出置于冷水中降低温度，溶液颜色由蓝变黄绿后再变蓝，说明[Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O先正向移动，再逆向移动，则该反应为吸热反应，ΔH＞0，B正确；等体积等物质的量浓度的FeCl3和KSCN混合溶液中Fe3+是过量的，向试管中加入少量铁粉，Fe3+被Fe还原为Fe2+，溶液中仍然含有Fe3+，溶液的颜色不会变浅，C错误；分别向两支盛有1 mL 5％0.05mol·L-1 AgNO3水溶液的试管中滴3滴0.05mol·L-1的CuSO4溶液和0.05mol·L-1 AgNO3溶液，两支试管中除了阳离子(Cu2+和Ag+)种类不同，阴离子(SO42-和NO3-)种类也不同，不能用来探究Ag+和Cu2+的催化能力优劣，D错误；故选B。 【变式训练2·变载体】根据下列实验目的设计实验方案，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是______________。 选项 实验目的 方案设计 现象 结论 A 探究钠在氧气中燃烧所得固体产物的成分 取少量固体粉末，加入蒸馏水 有气体生成 钠在氧气中燃烧所得产物为Na2O2 B 比较水的电离程度 常温下，用计分别测定1 mol·L-1和0.1 mol·L-1CH3COONH4溶液的 均为 同温下，不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度相同 C 探究温度对化学平衡的影响 取2mL0.5mol·L-1 CuCl2溶液于试管中，将试管加热 溶液变绿 [Cu(H2O)4]2++4Cl-[CuCl4]2-+4H2O温度升高平衡逆向移动 D 定性证明配合物[FeCl4]- (亮黄色)只有在高浓度Cl-的条件下才是稳定的 取工业盐酸于试管中，滴加几滴硝酸银饱和溶液 溶液亮黄色褪去，变为很浅的黄色 配合物[FeCl4]-只有在高浓度Cl-的条件下才是稳定的 【答案】D 【解析】钠燃烧生成的过氧化钠可以与水反应产生气体，而若是固体粉末中含有钠，则钠与水反应时也会有气体生成，故有气体生成时固体不一定为过氧化钠，A错误； CH3COONH4溶液中醋酸根和铵根相互促进水解，但由于醋酸和一水合氨的电离常数相同，故溶液为中性，但浓度越小，水解程度越大，则不同浓度的CH3COONH4溶液中水的电离程度不相同，B错误；当CuCl2浓度小时，溶液中[Cu(H2O)4]2+浓度相对大，因此溶液就呈蓝色；当CuCl2溶液浓度较大时，溶液中的Cl-浓度大，因而[CuCl4]2-离子浓度大，溶液颜色就靠近黄色而呈黄绿色。在中等浓度的氯化铜溶液中，[Cu(H2O)4]2+与[CuCl4]2-浓度相当，溶液就呈现黄色和蓝色的复合色—绿色。因此溶液变绿说明[CuCl4]2-浓度增大，说明平衡正向移动，C错误；亮黄色的工业盐酸中存在如下平衡：[FeCl4]- Fe3++4Cl-，向盐酸中滴加几滴硝酸银饱和溶液，溶液中氯离子与滴入的银离子反应生成氯化银白色沉淀，溶液中的氯离子浓度减少，反应平衡向右移动，[FeCl4]-的浓度减小，溶液的亮黄色逐渐变浅说明在高浓度氯离子的条件下四氯合铁离子才是稳定存在的，D正确；故选D。 【科学探究与创新意识】【变式训练3】下列方案设计、现象和结论都正确的是______________。 目的 方案设计 现象和结论 A 探究有机物基团间的相互影响 向苯和甲苯中分别加入少量酸性高锰酸钾溶液，振荡并观察现象 若甲苯中溶液紫红色褪去，说明甲苯分子中甲基对苯环有影响 B 判断有机物是否含有醛基 取2mL10%氢氧化钠溶液，加入5滴5%硫酸铜溶液，振荡后加入少量有机物溶液，加热，观察实验现象 若出现砖红色沉淀，说明该有机物中含有醛基 C 判断固体样品是否是铵盐 用试管取少量样品，加水溶解，加足量氢氧化钠溶液后加热，试管口放一张湿润的红色石蕊试纸，观察现象 若试纸变蓝，说明固体样品属于铵盐 D 探究不同沉淀间的转化 取硝酸银溶液，硝酸酸化，依次滴加3滴氯化钠溶液和碘化钾溶液，观察并记录现象 若出现白色沉淀，后转变为黄色沉淀，说明 【答案】B 【解析】甲苯中加入酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去，是酸性高锰酸钾氧化甲基的结果，能说明苯环对甲基有影响，A错误；醛基在碱性条件下可以和新制氢氧化铜悬浊液反应生成砖红色沉淀，若出现砖红色沉淀，则证明有机物含有醛基，B正确；该固体样品的成分不确定，如果是混合物其中含有铵盐，也会出现实验中的现象，但不能说该混合物就是铵盐，C错误；该实验中硝酸银过量，因此加入氯化钠和碘化钾后，发生的是沉淀的生成而不是沉淀的转化，不能比较两者Ksp的大小，D错误；故选B。 1．(2025•广东卷)按如图组装装置并进行实验：将铜丝插入溶液中，当c中红色褪去时，将铜丝拔离液面。下列叙述错误的是______________。 A．a中有化合反应发生，并有颜色变化 B．b中气体变红棕色时，所含氮氧化物至少有两种 C．c中溶液红色刚好褪去时，HCO3-恰好完全反应 D．若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热，则c中溶液颜色会褪去 【答案】C 【解析】A项，铜和稀硝酸反应，会生成一氧化氮，一氧化氮为无色气体，液面上方有氧气存在，一氧化氮与氧气反应，生成红棕色的二氧化氮，属于化合反应，生成Cu(NO3)2为蓝色，有颜色变化，A正确；B项，b中气体变红棕色时，说明有二氧化氮存在，存在2NO2(g)N2O4(g)的反应，所以所含氮氧化物至少有两种，B正确；C项，酚酞的变色范围是8.2~10，c中溶液红色刚好褪去时，此时溶液可能呈弱碱性，所以不能判断HCO3-是否恰好完全反应，C错误；D项，若将a中稀硝酸换为浓硫酸并加热，会生成二氧化硫，二氧化硫通入碳酸氢钠溶液中，可生成亚硫酸氢钠，溶液显酸性，c中溶液颜色会褪去，D正确；故选C。 2．(2025·江苏卷)探究含铜化合物性质的实验如下： 步骤Ⅰ 取一定量5% CuSO4溶液，加入适量浓氨水，产生蓝色沉淀。 步骤Ⅱ 将沉淀分成两等份，分别加入相同体积的浓氨水、稀盐酸，沉淀均完全溶解，溶液分别呈现深蓝色、蓝色。 步骤Ⅲ  向步骤Ⅱ所得的深蓝色溶液中插入一根打磨过的铁钉，无明显现象；继续加入稀盐酸，振荡后静置，产生少量气泡，铁钉表面出现红色物质。 下列说法正确的是______________。 A．步骤Ⅰ产生的蓝色沉淀为[Cu(NH3)4]SO4 B．步骤Ⅱ的两份溶液中：c深蓝色(Cu2+) < c蓝色(Cu2+) C．步骤Ⅲ中无明显现象是由于铁钉遇深蓝色溶液迅速钝化 D．步骤Ⅲ中产生气体、析出红色物质的反应为[Cu(NH3)4]2+ + Fe= Cu +Fe2++4NH3↑ 【答案】B 【解析】A项，步骤Ⅰ中产生的蓝色沉淀是Cu(OH)2，而非[Cu(NH3)4]SO4。因为适量浓氨水与CuSO4溶液反应首先生成Cu(OH)2沉淀，过量氨水才会溶解沉淀形成络合物，A错误；B项，步骤Ⅱ中，深蓝色溶液(加入浓氨水)中的Cu2+因形成[Cu(NH3)4]2+络离子而浓度降低，而蓝色溶液(加入稀盐酸)中Cu2+可以自由移动，浓度较高。因此c深蓝色(Cu2+) < c蓝色(Cu2+)，B正确；C项，步骤Ⅲ中无明显现象并非因铁钉钝化。铁在碱性溶液中不易钝化，且后续加入盐酸后有反应发生，说明铁未钝化。真正原因是络合物中Cu2+浓度过低，无法被Fe置换，C错误；D项，步骤Ⅲ中加入盐酸后，H+与NH3结合生成NH4+，导致配合物释放Cu2+，随后Fe与H+反应生成H2(气泡)，并与Cu2+发生置换反应生成Cu，D的反应式未体现H+的作用，与实际反应原理不符，D错误；故选B。 3．(2025•广东卷)利用如图装置进行实验：打开K1、K2，一定时间后，a中溶液变蓝；关闭K1，打开K3，点燃酒精灯加热数分钟后，滴入无水乙醇。下列说法错误的是______________。 A．a中现象体现了I-的还原性 B．b中H2O2既作氧化剂也作还原剂 C．乙醇滴加过程中，c中的铜丝由黑变红，说明乙醇被氧化 D．d中有银镜反应发生，说明c中产物有乙酸 【答案】D 【解析】打开K1、K2，一定时间后，b中H2O2在MnO2的催化下生成O2，O2进入a中，氧化I-，生成I2，使得淀粉-KI溶液变蓝；关闭K1，打开K3，无水乙醇在铜丝的催化下与氧气发生氧化反应生成乙醛，乙醛可与银氨溶液在加热条件下发生银镜反应。A项，O2进入a中，氧化I-，生成I2，体现了I-的还原性，A正确；B项，b中H2O2在MnO2的催化下生成O2和H2O2，H2O2既作氧化剂也作还原剂，B正确；C项，无水乙醇在铜丝的催化下与氧气发生氧化反应生成乙醛，在此过程中，铜丝先和氧气反应生成黑色的氧化铜，乙醇再和氧化铜反应，氧化铜被还原为红色的铜单质，乙醇被氧化为乙醛，故c中的铜丝由黑变红，可以说明乙醇被氧化，C正确；D项，乙醛可与银氨溶液在加热条件下发生银镜反应，d中未加热，不能发生银镜反应，D错误；故选D。 4．(2025•河南卷)某同学设计以下实验，探究简单配合物的形成和转化。 下列说法错误的是______________。 A．②中沉淀与④中沉淀不是同一种物质 B．③中现象说明配体与Cu2+的结合能力：NH3＞H2O C．④中深蓝色物质在乙醇中的溶解度比在水中小 D．若向⑤中加入稀硫酸，同样可以得到黄绿色溶液 【答案】D 【解析】该实验过程中，相关物质转化如下：。A项，②中沉淀为Cu(OH)2(s)，④中沉淀为[Cu(NH3)4]SO4(s)，二者不是同一物质，A正确；B项，③中含有的溶质为[Cu(NH3)4]SO4，Cu2+与NH3中N原子形成配位键，而未与H2O中O形成配位键，说明配体结合能力：NH3>H2O，B正确；C项，[Cu(NH3)4]SO4为离子化合物，属于强极性物质，乙醇属于极性相对低的有机物，向[Cu(NH3)4]SO4的水溶液中加入乙醇，扩大了溶质与溶剂的极性差，使得[Cu(NH3)4]SO4在水溶液中析出，即[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度小于在水中，C正确；D项，由于⑥中溶液呈黄绿色是由于含有[CuCl4]2-，因此向⑤中加入稀硫酸无法得到黄绿色溶液，D项错误；故选D。 5．(2025·北京卷)为研究三价铁配合物性质进行如下实验(忽略溶液体积变化)。 已知：[FeCl4]-为黄色、[Fe(SCN)]2+为红色、[FeF6]3-为无色。 下列说法不正确的是______________。 A．①中浓盐酸促进Fe3++4Cl-[ FeCl4]-平衡正向移动 B．由①到②，生成[Fe(SCN)]2+并消耗[FeCl4]- C．②、③对比，说明cFe3+：②>③ D．由①→④推断，若向①深黄色溶液中加入、淀粉溶液，溶液也无明显变化 【答案】D 【解析】0.1mol·L-1的FeCl3溶液滴加数滴浓盐酸，生成更多的[FeCl4]-，溶液黄色加深；继续滴加1滴KSCN溶液，[FeCl4]-转化为[Fe(SCN)]2+，溶液变为红色；再加入NaF固体，[Fe(SCN)]2+转化为[FeF6]3-，溶液红色褪去，变为无色；再滴加KI溶液、淀粉溶液，无色溶液未见明显变化，说明I-未被氧化。A项，①中滴加数滴浓盐酸，试管溶液黄色加深，生成更多的[FeCl4]-，说明浓盐酸促进Fe3++4Cl-[ FeCl4]-平衡正向移动，A正确；B项，由①到②，溶液变为红色，说明[FeCl4]-转化为[Fe(SCN)]2+，即生成[Fe(SCN)]2+并消耗[FeCl4]-，B正确；C项，②、③溶液中，均存在平衡Fe3++SCN-[ Fe(SCN)]2+，由于温度不变，故该反应的平衡常数不变，由于②、③溶液中含有的初始SCN-浓度相同，且②溶液为红色，③溶液为无色，故能说明cFe3+：②>③，C正确；D项，类似C选项分析，由①→④推断，溶液中的cFe3+是越来越小的，若向①深黄色溶液中加入KI、淀粉溶液，无法确定①中溶液中的Fe3+的含量是否能够氧化I-，D错误；故选D。 6．(2025•辽吉黑内卷)化学需氧量(COD)是衡量水体中有机物污染程度的指标之一，以水样消耗氧化剂的量折算成消耗O2的量(单位为mg·L-1)来表示。碱性KMnO4不与Cl-反应，可用于测定含Cl-水样的COD，流程如图。 下列说法错误的是______________。 A．Ⅱ中发生的反应有MnO2+2I-+4H+=Mn2++I2+2H2O B．Ⅱ中避光、加盖可抑制I-被O2氧化及I2的挥发 C．Ⅲ中消耗的Na2S2O3越多，水样的COD值越高 D．若Ⅰ中为酸性条件，测得含Cl-水样的COD值偏高 【答案】C 【解析】I中KMnO4与水样中的有机物在碱性条件下反应得到MnO2，溶液中剩余有KMnO4，II中在酸性条件下KMnO4、MnO2与I-反应得到I2单质和Mn2+，III中生成的I2再用Na2S2O3滴定。【解析】A项，II中MnO4-和MnO2在酸性条件下与过量的KI反应得到I2和Mn2+，存在MnO2+2I-+4H+=Mn2++I2+2H2O，A正确；B项，II中避光防止I2升华挥发，加盖防止I-被氧气氧化，B正确；C项，整个反应中，KMnO4得电子生成Mn2+，有机物和碘离子失去电子数目与KMnO4得电子数目相等，III中消耗的Na2S2O3越多，说明生成的I2单质越多，也说明有机物消耗的KMnO4的量少，水样中的COD值越低，C错误；D项，若I中为酸性条件，Cl-会与KMnO4反应，水样中的COD值偏高，D正确；故选C。 7．(2025•河北卷)下列实验操作及现象能得出相应结论的是______________。 选项 实验操作及现象 结论 A 向盛有NO2与N2O4的恒压密闭容器中通入一定体积的N2，最终气体颜色变浅 化学平衡向NO2减少的方向移动 B 以K2CrO4为指示剂，用AgNO3标准溶液滴定溶液中的，先出现白色沉淀，后出现砖红色沉淀 C 向盛有2 mLFeCl3溶液的试管中加入过量铁粉，充分反应后静置，滴加KSCN溶液无明显变化；静置，取上层清液滴加几滴氯水，溶液变红 Fe2+具有还原性 D 向盛有2mL饱和Na2SO4溶液的试管中滴加鸡蛋清溶液，振荡，有沉淀析出；加蒸馏水稀释，再振荡，沉淀溶解 蛋白质沉淀后活性改变 【答案】C 【解析】A项，恒压条件下通入N2，容器体积增大，NO2和N2O4的浓度均降低，平衡向NO2增加颜色的方向移动，A错误；B项，AgCl的Ksp(1.8×10-10)大于Ag2CrO4的Ksp(1.1×10-12)，但AgCl先沉淀是因为其更难溶，由于氯化银与铬酸银为不同类型沉淀不能直接比较Ksp，B错误；C项，Fe3+被Fe还原为Fe2+，滴加氯水后Fe2+被氧化为Fe3+，证明Fe2+具有还原性，C正确；D项，饱和Na2SO4使蛋白质盐析，加水后沉淀溶解，说明未破坏蛋白质活性，D错误；故选C。 8．(2025·甘肃卷)下列实验操作能够达到目的的是______________。 选项 实验操作 目的 A 测定0.01mol/L某酸溶液的pH是否为2 判断该酸是否为强酸 B 向稀Fe2(SO4)3溶液滴入几滴浓硫酸，观察溶液颜色变化 探究H+对Fe3+水解的影响 C 向AgNO3溶液先滴入几滴NaCl溶液，再滴入几滴NaI溶液，观察沉淀颜色变化 比较AgCl和AgI的Ksp大小 D 将氯气通入Na2S溶液，观察是否产生淡黄色沉淀 验证氯气的氧化性 【答案】D 【解析】A项，若该酸为一元酸，0.01mol/L某酸溶液的pH=2，可判断为强酸，但某些二元弱酸，在浓度0.01mol/L也可能达到pH=2，故无法判断该酸是否为强酸，A错误；B项，向稀Fe2(SO4)3溶液中加浓硫酸，虽增加H+浓度增大抑制Fe3+水解，但浓硫酸稀释时放热，未控制变量，无法单独验证H+的影响，B错误；C项，AgNO3溶液过量，溶液中剩余的Ag+会直接与I-生成AgI沉淀，无法证明AgCl转化为AgI，故不能比较Ksp，C错误；D项，Cl2与Na2S反应生成S淡黄色沉淀，证明Cl2将S2-氧化为S，验证了Cl2的氧化性，D正确；故选D。 9．(2024·浙江省6月卷)为探究化学平衡移动的影响因素，设计方案并进行实验，观察到相关现象。其中方案设计和结论都正确的是_____________。 选项 影响因素 方案设计 现象 结论 A 浓度 向1mL0.1mol·L-1K2CrO4溶液中加入1mL0.1mol·L-1 HBr溶液 黄色溶液变橙色 增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动 B 压强 向恒温恒容密闭玻璃容器中充入气体，分解达到平衡后再充入100mLAr 气体颜色不变 对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，改变压强平衡不移动 C 温度 将封装有NO2和N2O4混合气体的烧瓶浸泡在热水中 气体颜色变深 升高温度，平衡向吸热反应方向移动 D 催化剂 向乙酸乙酯中加入1mL0.3mol·L-1H2SO4溶液，水浴加热 上层液体逐渐减少 使用合适的催化剂可使平衡向正反应方向移动 【答案】C 【解析】2CrO42-(黄色)+2H+Cr2O72-(橙色)+H2O ，向1mL0.1mol·L-1K2CrO4溶液中加入1mL0.1mol·L-1 HBr溶液，H+浓度增大，平衡正向移动，实验现象应为溶液橙色加深，A错误；反应2HIH2+I2为反应前后气体总体积不变的可逆反应，向恒温恒容密闭玻璃容器中充入100 mLHI气体，分解达到平衡后再充入100mLAr，平衡不发生移动，气体颜色不变，应得到的结论是：对于反应前后气体总体积不变的可逆反应，恒温恒容时，改变压强平衡不移动，B错误；反应2NO2N2O4为放热反应，升高温度，气体颜色变深，说明平衡逆向移动，即向吸热反应方向移动，C正确；催化剂只会改变化学反应速率，不影响平衡移动，D错误；故选C。 10．(2016·四川卷)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。 【资料查阅】 【实验探究】 该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。 请回答下列问题： (1)仪器X的名称是________。 (2)实验操作的先后顺序是a→________→e(填操作的编号)。 a．检查装置的气密性后加入药品 b．熄灭酒精灯，冷却 c．在“气体入口”处通入干燥HCl d．点燃酒精灯，加热 e．停止通入HCl，然后通入N2 (3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是________。 (4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是___________________。 【探究反思】 (5)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析： ①若杂质是CuCl2，则产生的原因是________________________。 ②若杂质是CuO，则产生的原因是_________________________________。 【答案】(1)干燥管 (2)cdb (3)先变红，后褪色 (4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O (5)①加热时间不足或温度偏低 ②通入HCl量不足 【解析】(1)仪器X的名称为干燥管。 (2)热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，应防止CuCl被氧化和Cu＋水解，所以必须先赶走装置中的氧气和水蒸气后再加热，且要在HCl气流中加热制备，反应结束后先熄灭酒精灯，冷却，停止通入HCl，继续通入氮气，所以操作顺序为a→c→d→b→e。 (3)B中物质由白色变为蓝色，说明有水生成，产物中还有Cl2，所以C中湿润蓝色石蕊试纸先变红，后褪色。 (4)D中发生的氧化还原反应是Cl2和NaOH的反应，反应的离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。 (5)①若杂质是CuCl2，说明CuCl2没有反应完全，原因是加热时间不足或温度偏低；②CuCl2·2H2O在无HCl气体保护的氛围中受热，最终生成CuO，故最后产品中若出现CuO杂质，说明通入HCl的量不足。 2 / 30 学科网（北京）股份有限公司 $$