重难点02 实验方案的设计与评价（专项训练）（上海专用）2026年中考化学一轮复习讲练测

重难点02 实验方案的设计与评价 目 录 01·核心知识梳理 2 02·基础通关练 3 考向01 ‌物质制备型实验设计与评价 考向02 ‌物质性质探究型实验设计与评价‌ 考向03 ‌物质组成探究型实验设计与评价 考向04 ‌物质检验与鉴别型实验设计与评价‌ 考向05 ‌物质分离与提纯型实验设计与评价‌ 考向06 ‌验证性实验设计与评价‌ 考向07 ‌探索性（启发性）实验设计与评价‌ 考向08 ‌综合应用型实验设计与评价 03·真题诊断练 34 04·趋势领航练 42 一、实验方案的设计 1.实验方案设计的基本要求 ‌科学性‌：实验原理必须正确，符合化学基本规律，确保反应机理和物质转化过程合理，避免主观臆断。 ‌安全性‌：操作需安全可靠，避免使用有毒或危险药品，设计紧急终止方案以预防风险，如通风橱操作和防爆设备配置。 ‌可行性‌：原料应常见、易得且廉价，实验步骤在现有条件下可实施，避免复杂或不可行的操作。 ‌简约性‌：流程应简单易行，采用优化步骤和较少药品，减少实验时间和误差，提升效率。 ‌绿色化学‌：注重环保，减少污染，原料无毒且利用率高，反应速率适中，符合节能理念。 ‌创新性‌：鼓励创意设计，操作简便，误差小，并解决实际问题，如改进传统方法或引入新检测技术。 2.实验方案设计的基本步骤 ‌明确目的‌：确定实验目标，如物质制备、性质探究或分离提纯，确保方向清晰。 ‌选择原理与仪器‌：基于目的阐述原理，选用合适仪器和药品，考虑其易得性和安全性。 ‌设计装置与步骤‌：绘制装置图，设计操作流程，注意步骤逻辑性，如先加入稳定剂再引入活性成分。 ‌观察与记录‌：预测现象和数据，确保明显可测，便于后续分析。 ‌分析结论‌：通过现象和数据推理，得出科学结论，验证实验目的。 3.常见实验类型设计要点 ‌物质制备型‌：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”原则，优化合成路径。 ‌性质探究型‌：从物质结构推测性质，设计探索性实验，如验证未知物质的反应特性。 ‌性质验证型‌：针对已知性质，设计简捷方案，操作简便且现象明显，确保安全可行。 二、实验方案的评价 1.‌可行性评价‌： 原理是否科学可行，操作是否安全合理，步骤是否简便，现象是否明显。 示例：评估方案是否避免副反应或干扰物质，确保结果准确。 2.‌绿色化学评价‌： 原料是否无毒安全，利用率是否高，反应是否环保，减少废弃物污染。 3.‌安全性评价‌： 操作顺序是否合理，如防倒吸、防爆炸措施，确保实验环境安全。 4.‌经济效益与社会效益‌： 成本是否节约，原料是否廉价，方案是否具有实际应用价值。 ►考向01 ‌物质制备型实验设计与评价 1．（2025·上海·一模）社团同学在实验室中将氧化钡(化学式：BaO，白色固体)转化为过氧化钡(化学式：BaO2，白色固体)，然后制取少量过氧化氢溶液。 (1)资料：，用下图所示装置制取过氧化钡。 ①写出用氯酸钾制氧气的化学方程式 。 ②试管口略向下倾斜的目的是 。 (2)根据下列资料，设计制取过氧化氢溶液的方案。 资料1：，该反应会放出大量的热。 资料：2： 实验方案：计算并称量恰好能完全反应的过氧化钡和稀硫酸， 。 【答案】(1) 防止冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂 (2)将冷的稀硫酸缓慢加入到过氧化钡中，充分搅拌后过滤，取滤液 【详解】（1）①氯酸钾在二氧化锰作催化剂并加热的条件下分解生成氯化钾和氧气，化学方程式为。 ②加热固体时，试管口略向下倾斜是为了防止加热过程中产生的冷凝水回流到热的试管底部，使试管炸裂。 （2）根据资料可知，BaO2和H2SO4反应可以生成H2O2，同时反应放出大量的热，并且过氧化氢在高于60℃时会分解生成水和氧气，所以在设计制取过氧化氢溶液的方案时，除了要考虑反应物质的量，确保恰好完全反应，还需要控制温度，防止过氧化氢受热分解。实验方案可以是：将冷的稀硫酸缓慢加入到过氧化钡中，充分搅拌后过滤，取滤液（合理即可）。 2．（2026·上海·模拟预测）高锰酸钾(KMnO4)是一种重要的化工产品。工业上以软锰矿[主要成分二氧化锰(MnO2)]和氢氧化钾(KOH)为原料生产高锰酸钾，生产流程如下图： (1)软锰矿中各成分的含量是 (选填“固定的”或“不固定的”)。 (2)混合加热室内，原料发生的变化属于 (选填“物理变化”或“化学变化”)。 (3)氧化反应室内，参加反应的氧气体积分数约占进入空气的___________。 A．21% B．78% C．0.94% D．0.03% (4)除“电解法”外，“通二氧化碳法”也能将K2MnO4转化为高锰酸钾。向K2MnO4溶液中通入二氧化碳得到高锰酸钾的反应方程式为3K2MnO4＋2CO2=2KMnO4＋MnO2↓＋2K2CO3。 分析比较“电解法”相较于“通二氧化碳法”的优势： ①“电解法”将 (填写能量)转化成化学能，其反应条件更易控制，可通过调节电流、电压等参数稳定生产； ②“电解法”的原料利用率高：K2MnO4都能转化为高锰酸钾，锰元素未流失；“通二氧化碳法” ，锰元素被浪费。 此外，“电解法”流程中 可以被循环利用。(不定项) A．K2MnO4        B．KOH            C．N2                D．软锰矿 通过电解得到高锰酸钾和氢氧化钾的混合溶液后，采用“降温结晶法”提纯高锰酸钾： (5)提纯全程避免高温和强光，防止高锰酸钾受热分解。高锰酸钾受热分解的化学方程式书写正确的是___________。 A．KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ B．2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2 C．4KMnO42K2MnO4＋2MnO＋3O2↑ D．2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ (6)“操作”指 (选填“过滤”或“蒸馏”)。 (7)结合“降温结晶法”的提纯原理，分析说明提纯高锰酸钾时在“降温结晶”前设计“低温蒸发”这一步骤的目的。 高锰酸钾在实验室里是检验物质的常见试剂。化学学习小组利用维生素C可与高锰酸钾反应使溶液由紫色变为无色的原理，探究几种常见水果汁中的维生素C含量： (8)活性炭能吸附果汁中色素的原因是___________。 A．活性炭具有疏松多孔的结构 B．活性炭具有致密紧实的结构 (9)分析实验原理和实验数据，判断下列说法的正误。(填写“正确”或“错误”) ① 滴加4滴柠檬汁后，试管内溶液呈无色； 。 ② 四种水果汁中橘子汁的维生素C含量最高。 。 (10)水果汁中的维生素C含量会受到外界因素的影响。请你以橘子汁为例，提出一种猜想并设计实验方案。 【答案】(1)不固定的 (2)物理变化 (3)A (4) 电能 有生成，部分锰元素未转化为高锰酸钾 AB (5)D (6)过滤 (7)低温蒸发可以减少溶剂的量，使溶液达到较高的浓度，这样在后续降温结晶时，高锰酸钾能更多地结晶析出，提高高锰酸钾的产率。 (8)A (9) 错误 正确 (10)猜想：橘子汁暴露在空气中时间越长，维生素 C 含量越低。 实验方案：取相同体积的新鲜橘子汁 4 份，分别放置在空气中 0 小时、1 小时、2 小时、3 小时后，然后分别向 4 份橘子汁中滴加溶质质量分数为0.005%的高锰酸钾溶液，记录使高锰酸钾溶液恰好褪色时所需要的橘子汁的滴数，比较滴数多少，判断维生素 C 含量变化。 【详解】（1）软锰矿是一种矿石，属于混合物，混合物中各成分的含量是不固定的。 （2）混合加热室内，原料只是进行混合加热，没有新物质生成，属于物理变化。 （3）空气中氧气的体积分数约为21%，氧化反应室中是空气中的氧气参与反应，所以参加反应的氧气体积分数约占进入空气的21%。 故选：A （4）①“电解法” 是将电能转化为化学能，从而发生化学反应； ②由反应可知，“通二氧化碳法” 有二氧化锰生成，部分锰元素未转化为高锰酸钾，所以锰元素被浪费； ③从生产流程可知，高锰酸钾受热分解生成了锰酸钾，锰酸钾在电解槽中需要作为原料。电解槽中生成了，而混合加热室需要作为原料，所以可以被循环利用。 故选：AB （5）高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为： 故选：D （6）操作是将高锰酸钾晶体和母液分离，固液分离的操作是过滤。 （7）降温结晶的原理是利用物质的溶解度随温度变化的差异，使溶质结晶析出。低温蒸发可以在温度较低的情况下，减少溶剂水的量，让溶液变得更浓，也就是使高锰酸钾溶液达到较高的浓度，这样当温度降低时，高锰酸钾由于溶解度随温度降低而减小，能更多地结晶析出，从而提高高锰酸钾的产率。 （8）活性炭能吸附果汁中色素，是因为活性炭具有疏松多孔的结构，这种结构使其具有很强的吸附性。 故选：A （9）①实验中是滴加5滴柠檬汁，高锰酸钾溶液恰好褪色，而不是滴加 4 滴柠檬汁后溶液就呈无色，所以该说法错误； ② 使相同量的高锰酸钾溶液褪色，所需水果汁滴数越少，说明维生素 C 含量越高，西瓜汁所需滴数最多，维生素 C 含量最低，橘子汁所需滴数最少，所以橘子汁的维生素 C 含量最高，该说法正确。 （10）从外界因素对维生素 C 含量的影响角度提出猜想，然后设计实验，控制变量，通过对比不同放置时间的橘子汁使高锰酸钾溶液褪色所需滴数，来验证猜想。 ►考向02 ‌物质性质探究型实验设计与评价‌ 1．（2025·上海杨浦·三模）气步甲（如图）体内两个腔室中分别储存着含对苯二酚[化学式：]和过氧化氢的液体。当受到威胁时，气步甲收缩肌肉使两种液体进入反应室，在酶的作用下，迅速反应生成苯醌（化学式：，黄色，有毒）、氧气等物质，同时放出大量热，砰然射出，使天敌落荒而逃。 (1)气步甲受到威胁时，体内发生的化学反应有：，其中X的化学式为 。 (2)为探究气步甲喷射毒液的原理，小组设计并进行以下实验（反应装置如图）。 实验步骤 温度变化 现象描述 I倾斜Y形管，使两种溶液充分混合 升高0.5℃ 有极少量气泡产生，溶液缓慢变为浅黄色 Ⅱ将气球中的土豆匀浆加入Y形管，与混合溶液充分接触 升高12.0℃ 立即产生大量气泡，气球迅速膨胀，溶液变为黄色 ①加入土豆匀浆能 （填“加快”或“减慢”）反应的速度，由此能否判断土豆匀浆是该反应的催化剂，并说明理由： 。 ②气步甲体内两个腔室中的过氧化氢和对苯二酚的浓度都可达。若采用此浓度的溶液进行该实验，请分析说明可能导致的安全隐患： 。 ③该小组在进行此实验时，应使用的安全防护设施？ （写出一种） 【答案】(1) (2) 加快 不能，是因为还没有验证土豆匀浆在反应前后的质量与化学性质是否发生改变 由于反应物浓度大，导致反应迅速产生大量气体，同时放出大量热，装置内气压瞬间变大，导致仪器受损、气球爆裂或橡皮塞弹出，有毒液体随之喷射，危害人身安全 护目镜、实验服、防毒面具、实验手套 【详解】（1）根据质量守恒定律，化学反应前后原子种类及数目不变，根据化学方程式，反应前有6个碳原子、12个氢原子和8个氧原子，反应后有6个碳原子、4个氢原子、4个氧原子和4个X分子，则4个X分子中含有8个氢原子和4个氧原子，则1个X分子中含有2个氢原子和1个氧原子，故X的化学式为； （2）①对比实验I、Ⅱ，说明加入土豆匀浆能加快反应的速度；由此不能判断土豆匀浆是该反应的催化剂，是因为还没有验证土豆匀浆在反应前后的质量与化学性质是否发生改变； ②气步甲体内两个腔室中的过氧化氢和对苯二酚的浓度都可达，若采用此浓度的溶液进行该实验，可能导致的安全隐患是：由于反应物浓度大，导致反应迅速产生大量气体，同时放出大量热，装置内气压瞬间变大，导致仪器受损、气球爆裂或橡皮塞弹出，有毒液体随之喷射，危害人身安全； ③该小组在进行此实验时，应使用的安全防护设施有：护目镜、实验服、防毒面具、实验手套等。 2．（2024·上海嘉定·二模）某小组根据酸碱盐之间的化学反应的关系开展了项目式学习。 (1)项目1：探究酸碱中和反应(如图1所示)。 实验开始将注射器内的液体缓慢地全部注入烧瓶内，观察到 现象，证明NaOH能与HCl反应。c点所示溶液中所含溶质是 (填化学式)。 (2)项目2：探究酸碱盐之间反应(如图2所示)。 把甲、乙反应后的溶液倒入同一烧杯中发现溶液显红色，决定继续对烧杯内溶液中溶质成分进行探究。 【提出问题】反应后所得溶液中溶质的成分是什么？ 【提出猜想】烧杯内溶液中的溶质成分可能有： 猜想一：Na2SO4、Na2CO3     猜想二： 。 猜想三：Na2SO4、NaOH、Na2CO3   猜想四：Na2SO4、H2SO4 【实验分析】通过分析，大家认为猜想四不成立，原因是 。 【实验探究】同学们对剩余的几种猜想继续探究(提示：BaCl2溶液呈中性) 实验操作 实验现象及结论 ①取烧杯中的溶液于试管中，加入过量的BaCl2溶液 ，说明猜想一不成立 ②过滤，再向沉淀中加入 。 沉淀部分溶解有气泡产生，说明猜想三成立 【答案】(1) 溶液由红色变成无色 HCl、NaCl (2) Na2SO4、NaOH 猜想四中溶液呈酸性，不能使酚酞溶液变红 产生白色沉淀，溶液仍为红色 足量稀硝酸 【详解】（1）无色酚酞遇酸性、中性溶液不变色，遇到碱性溶液变红，向氢氧化钠溶液中加入酚酞溶液，溶液变红，再加入过量稀盐酸，溶液由红色变为无色，说明溶液中的氢氧化钠被消耗，由此可证明证明NaOH能与HCl反应；氢氧化钠和稀盐酸反应生成氯化钠和水，图1中c点的pH＜7，溶液呈酸性，说明此时盐酸过量，则图乙中c点的溶液中溶质为HCl、NaCl，故填：溶液由红色变成无色；HCl、NaCl； （2）提出猜想：把甲、乙反应后的溶液倒入同一烧杯中发现溶液显红色，说明反应后所得溶液呈碱性，反应后所得溶液中溶质的成分一定有生成的硫酸钠，而NaOH溶液和碳酸钠溶液均显碱性，则可能含有Na2CO3、NaOH，根据猜想，因此猜想二为Na2SO4、NaOH，故填：Na2SO4、NaOH； 实验分析：猜想四中溶液呈酸性，不能使酚酞溶液变红，所以猜想四不成立，故填：猜想四中溶液呈酸性，不能使酚酞溶液变红； 实验探究：①试管甲、乙中均生成硫酸钠，验证三个猜想，需要验证碳酸根离子、氢氧根离子，其中碳酸根离子对氢氧根离子的检验有干扰，需先除去碳酸根离子，则取烧杯中的溶液于试管中，加入过量的BaCl2溶液，若产生白色沉淀，溶液仍为红色，可确定一定含有氢氧化钠，说明猜想一不成立； ②实验结论是猜想三成立，说明烧杯内溶液中的溶质成分是Na2SO4，NaOH、Na2CO3，则过滤得到的沉淀是硫酸钡和碳酸钡，硫酸钡不溶于稀硝酸，碳酸钡和稀硝酸反应生成硝酸钡、二氧化碳和水，实验现象是沉淀部分溶解有气泡产生，则实验操作为：过滤，再向沉淀中加入足量稀硝酸； 故填：产生白色沉淀，溶液仍为红色；足量稀硝酸。 ►考向03 ‌物质组成探究型实验设计与评价‌ 1．（2025·上海宝山·模拟预测）蔗糖是生活中常见的一种物质，某兴趣小组对“蔗糖的组成”进行了探究。 【作出猜想】小组同学认为绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化成葡萄糖和氧气，葡萄糖进一步转化为蔗糖，故蔗糖中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。 【实验验证】 方案一：小明将蔗糖在氧气中燃烧，检验到生成物中有水和二氧化碳，得出结论“蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的”。 (1)小刚认为该方案不合理，只能说明蔗糖中一定含有碳、氢元素，不能确定是否含有氧元素，这是根据 。 方案二：小刚用如图所示装置进行实验。实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。 (2)观察到 出现，说明蔗糖中含有氢元素和氧元素。 (3)观察到硬质玻璃管中残留有黑色固体。他猜测该黑色固体是单质碳，并继续利用如图所示装置，另选试剂进行了验证单质碳的实验。实验过程和现象如下： 实验过程 实验现象 小烧杯中加入澄清石灰水，向硬质玻璃管中通入氧气，点燃酒精灯 ①硬质玻璃管中的黑色固体剧烈燃烧，发出白光； ② 。 写出上述实验过程中反应的化学方程式： 。 【实验结论】蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。 【物质归类】 (4)蔗糖 (选填“是”或“不是”)人类每天所需的营养物质。 【反思总结】 (5)用“燃烧法”验证某可燃物质是否含有碳、氢元素的思维模型如图所示(燃烧过程中氧气充足)，请你将图补充完整① ；② 。 注意：此方法不能验证可燃物质中含有氧元素。 【答案】(1)质量守恒定律 (2)小烧杯内壁有水雾出现 (3) 澄清石灰水变浑浊 、 (4)是 (5) 澄清石灰水 水/H2O 【详解】（1）蔗糖在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，生成物中含C、H、O三种元素，反应物氧气中只含有氧元素，则蔗糖中一定含C、H元素，可能含氧元素，故填：质量守恒定律； （2）该实验中观察到小烧杯内壁有水雾出现，说明蔗糖分解生成了水，水由H、O元素组成，根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，则蔗糖中一定含有氢元素和氧元素，故填：小烧杯内壁有水雾出现； （3）碳在氧气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故观察到：硬质玻璃管中的黑色固体剧烈燃烧，发出白光，澄清石灰水变浑浊；碳燃烧生成二氧化碳，反应的化学方程式为：，二氧化碳与氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：； （4）糖类是人类从食物中摄取的主要营养成分之一，蔗糖属于糖类，在人体中可以被代谢为葡萄糖，从而为人体提供能量，故填：是； （5）①二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，故利用澄清石灰水检验二氧化碳； ②根据质量守恒定律，化学反应前后元素的种类不变，则含氢元素的物质燃烧生成水； 故填：澄清石灰水；水或H2O。 2．（2025·上海·模拟预测）食品脱氧剂可吸收氧气，通过减缓食品氧化来延长食品保质期。某研究小组的同学利用某种脱氧剂开展以下项目式学习。 【查阅资料】食品脱氧剂的主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠等。 任务一：探究脱氧剂的成分中有单质铁 (1)同学们设计了如下实验方案继续探究。 实验 实验现象 结论与解释 I.取被磁铁吸出的黑色固体于试管中，加入适量稀硫酸 黑色固体逐渐减少， 溶液由无色变为浅绿色 脱氧剂中含有铁单质。 Ⅱ.取被磁铁吸出的黑色固体 于试管中，加入 溶液 黑色固体表面出现红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色 实验I、Ⅱ中发生反应的化学方程式为： I .Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Ⅱ. 任务二：探究活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果的影响 【提出问题】活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果有什么影响? 【 进行实验 】室温下，利用5g 铁粉和10滴水，改变活性炭和氯化钠的用量(下表),用氧气传感器测定密闭容器中氧气含量的变化，实验结果如下图甲、图乙所示。 编号 铁粉/g 活性炭/g 氯化钠/g 1 5 0 1 2 5 0.75 0 3 5 0.75 1 4 5 1.5 1 5 5 a 2 【实验分析】 (2)实验5中，a= 。实验1、3、4的目的是 。 【得出结论】 (3)结合图乙，对比实验2、3、5可以得到的结论是 。 任务三：回收设计 【 查阅资料】1.使用过的脱氧剂中含有氧化铁、氯化钠、碳酸钠、硅藻土、碳、铁； 2.硅藻土不溶于水和酸； 3.FeCl3溶液与Fe、Zn均能反应生成FeCl2。 小斌同学设计了以下回收铁的流程。 (4)步骤②中氧化物发生反应的化学方程式为 。 (5)乙同学认为上述回收流程可以省略步骤①，原因是 。 【答案】(1) 产生气泡 氯化铜/硫酸铜 / (2) 0.75 探究活性炭的用量对脱氧反应速率的影响 (3)相同条件下，氯化钠用量越大，脱氧反应速率越快 (4) (5)这是回收铁的流程，步骤①用磁铁吸引出来的铁又要加入溶液中，经过一系列反应，最终形成回收的铁，所以可以省略步骤①，让磁铁吸引出来的铁直接在溶液中参与这些反应，效果是一样的（合理即可） 【详解】（1）根据实验结论脱氧剂中含有铁单质，取被磁铁吸出的黑色固体于试管中，加入适量稀硫酸，铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，故现象是黑色固体逐渐减少，产生气泡，溶液由无色变为浅绿色，浅绿色溶液为亚铁盐的溶液； 根据实验现象黑色固体表面出现红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色，可知加入的溶液为含有铜离子的溶液，即硫酸铜或氯化铜溶液，故化学方程式为：或； （2）室温下，利用5g铁粉和10滴水，探究活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果的影响。实验2、3中活性炭的量相同、氯化钠质量不同，可知实验2、3、5探究氯化钠的用量对脱氧效果的影响，则应控制氯化钠的量不同，活性炭的量相同，故a为0.75g； 实验1、3、4中，氯化钠的用量相同，活性炭的用量不同，可知实验1、3、4的目的是探究活性炭的用量对脱氧反应速率的影响； （3）由表格信息可知，实验2、3、5中活性炭的用量相同，氯化钠的用量不同，可知实验2、3、5探究氯化钠的用量对脱氧速率的影响，结合图2，对比实验2、3、5以得到的结论是相同条件下，氯化钠用量越大，脱氧反应速率越快； （4）脱氧剂样品中只有氧化铁为氧化物，故步骤②中氧化物发生的反应氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式为 ：； （5）分析流程图可知：这是回收铁的流程，步骤①用磁铁吸引出来的铁又要加入溶液中，经过一系列反应，最终形成回收的铁，所以可以省略步骤①，让磁铁吸引出来的铁直接在溶液中参与这些反应，效果是一样的。 ►考向04 ‌物质检验与鉴别型实验设计与评价‌ 1．（2025·上海嘉定·二模）实验室某NaCl样品10克，可能含有CaCl2、Na2SO4中的一种或两种，现欲检验和分离提纯NaCl样品，实验过程如下： (1)检验 步骤 现象 结论 ①取样加水，然后加入氯化钡溶液 固体全部溶解， NaCl固体中只含有CaCl2 ② (2)分离 ①步骤2中的实验方法和操作是 。 ②步骤3加入过量稀盐酸的目的是 。 ③步骤4用蒸馏水洗涤是为了 。 ④称量洗涤并烘干后的白色沉淀C为2克，能否得出氯化钠在样品中的质量分数?请具体说明 。 【答案】(1) 无白色沉淀产生 重新取样加水，然后加入适量的碳酸钠溶液 有白色沉淀生成 (2) 加入过量碳酸钠溶液，充分反应后过滤 除去滤液B中过量的碳酸钠 除去滤渣表面附着的滤液 能，因为根据沉淀的质量，通过化学方程式，可以计算出氯化钙的质量，然后根据固体的总质量-氯化钙的质量=固体中氯化钠的质量，进而可得出氯化钠在样品中的质量分数（或设样品中CaCl2的质量为x，，，解得x=2.22g 则样品中氯化钠的质量为10g-2.22g=7.78g；氯化钠在样品中的质量分数为，所以可以得出氯化钠在样品中的质量分数为77.8%） 【详解】（1）根据实验结论氯化钠固体中只含有氯化钙； ①硫酸钠和氯化钡反应会生成白色沉淀硫酸钡，由于样品中没有Na2SO4，氯化钠固体易溶于水，则取样加水，然后加入氯化钡溶液，可观察到固体全部溶解，无白色沉淀产生； ②重新取样加水，然后加入适量的碳酸钠溶液，碳酸钠和氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，观察到有白色沉淀生成，说明氯化钠固体中只含有氯化钠； （2）①由（1）可知，固体为氯化钠和氯化钙的混合物；根据流程，步骤2中的实验方法和操作是加入过量碳酸钠溶液，充分反应后过滤，加入过量碳酸钠溶液的目的是将样品中的氯化钙完全转化为碳酸钙沉淀，然后通过过滤将碳酸钙沉淀与溶液分离； ②得到的滤液B中含有氯化钠和过量的碳酸钠，碳酸钠和稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，则步骤3加入过量稀盐酸的目的是除去滤液B中过量的碳酸钠； ③用蒸馏水洗涤白色沉淀C是为了除去沉淀表面附着的滤液（主要是滤液B中的氯化钠、碳酸钠等杂质），避免杂质对后续的分析产生影响； ④设样品中CaCl2的质量为x， ，解得x=2.22g 则样品中氯化钠的质量为10g-2.22g=7.78g； 氯化钠在样品中的质量分数为，所以可以得出氯化钠在样品中的质量分数为77.8%。 2．（2025·上海·二模）酸碱盐是初中化学学习的重要内容，在生产和生活中有重要的用途。 (1)碱溶液中都含有 (填化学符号)，所以具有相似的化学性质。 (2)下列不属于复分解反应发生条件的是______(填序号)。 A．有水生成 B．有气体生成 C．有单质生成 D．有沉淀生成 (3)某化学小组利用数字化设备，测定氢氧化钠溶液与稀盐酸反应时溶液pH的变化，实验结果如图。 ①该反应的实质为 。 ②区分a、b点对应溶液，所选试剂不合理的是 (填序号)。 A．锌粒 B．硝酸银溶液 C．紫色石蕊溶液 D．碳酸钠溶液 (4)粗盐中常含有CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质，某同学设计如图实验流程提纯粗盐，所加试剂均过量，X、Y分别为Na2CO3溶液和BaCl2溶液中的一种。 ①除去MgCl2时反应的化学方程式为 。 ②试剂X是 。 ③过滤后所得澄清溶液中，除了含有氯化钠外，还有哪些溶质？请设计实验方案加以验证 。 【答案】(1)OH- (2)C (3) 氢离子与氢氧根离子结合生成水（或H++OH-=H2O） B (4) MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl 氯化钡溶液/BaCl2溶液 取溶液加入足量氯化钙溶液，产生白色沉淀，过滤后向滤液中滴加几滴酚酞溶液，溶液变为红色，则含有氢氧化钠和碳酸钠 【详解】（1）碱溶液中都含有氢氧根离子，所以具有相似的化学性质。故填：OH-。 （2）复分解反应发生的条件是有水、气体或沉淀生成，因此不属于复分解反应发生条件的是有单质生成。故填C。 （3）①氢氧化钠与稀盐酸反应生成氯化钠和水，发生的是中和反应，该反应的实质为稀盐酸中的氢离子与氢氧化钠溶液中的氢氧根离子结合生成水分子。故填：氢离子与氢氧根离子结合生成水分子或H++OH-=H2O。 ②A、由图可知，a处溶液的pH等于7，呈中性，溶液中的溶质是氯化钠，锌不与氯化钠反应，b处溶液的pH小于7，溶液呈酸性，溶液中含有剩余的稀盐酸，锌粒能够与稀盐酸反应生成氯化锌和氢气，产生气泡，即锌粒能够区分a、b点对应溶液，选项A正确； B、a处溶液中的溶质是氯化钠，硝酸银能够与氯化钠反应生成氯化银沉淀和硝酸钠，b处溶液中含有氯化钠和剩余的稀盐酸，硝酸银能够与氯化钠及稀盐酸都反应生成氯化银沉淀，二者现象相同，即硝酸银溶液不能够区分a、b点对应溶液，选项B错误； C、a处溶液呈中性，不能使紫色石蕊溶液变色，b处溶液呈酸性，能够使紫色石蕊溶液变红，即紫色石蕊溶液能够区分a、b处的溶液，选项C正确； D、a处溶液中的溶质是氯化钠，碳酸钠不与氯化钠反应， b处溶液中剩余的稀盐酸能够与碳酸钠反应生成氯化钠、水和二氧化碳，产生气泡，即碳酸钠溶液能够区分a、b点对应溶液，选项D正确。 故选B。 （4）①上述流程中，加入氢氧化钠能够与氯化镁反应生成氢氧化镁沉淀和氯化钠，从而除去氯化镁，反应的化学方程式为：MgCl2+2NaOH=Mg(OH)2↓+2NaCl。 ②流程中，加入氢氧化钠能够除去杂质氯化镁；加入氯化钡与硫酸钠反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠，用来除去硫酸钠；加入碳酸钠能够与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，用来除去氯化钙，碳酸钠还能够与过量的氯化钡反应生成碳酸钡沉淀和氯化钠，用来除去过量的氯化钡。该流程中一定要先加过量的氯化钡溶液，然后加入过量的碳酸钠溶液，否则不能除去过量的氯化钡，因此流程中的试剂X为氯化钡溶液，试剂Y为碳酸钠溶液。 ③流程中，为了完全除去杂质，加入的氢氧化钠溶液、氯化钡溶液和碳酸钠溶液都是过量的，过量的氯化钡与碳酸钠反应，所以过滤后所得澄清溶液中，除了含有氯化钠外，还有氢氧化钠和碳酸钠。验证方案可设计为：取溶液加入足量氯化钙溶液，氯化钙能够与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，产生白色沉淀，说明溶液中含有碳酸钠；过滤后滤液中加酚酞，溶液变为红色，说明溶液中含有氢氧化钠，即能够证明滤液中含有氢氧化钠和碳酸钠。故填：取溶液加入足量氯化钙溶液，产生白色沉淀，过滤后滤液中滴加酚酞溶液，溶液变为红色，则含有氢氧化钠和碳酸钠。 ►考向05 ‌物质分离与提纯型实验设计与评价‌ 1．（2026·上海嘉定·一模）古人以天然盐卤水为原料，采用“滩田法”制取芒硝(硫酸钠晶体)，制取流程如图1所示。表1是NaCl和Na2SO4的溶解度表。 图1 温度/℃ 10 20 30 40 50 60 溶解度/g NaCl 35.8 35.9 36.1 36.4 36.7 37.1 Na2SO4 9.1 19.5 40.8 48.8 47.5 45.3 表1 (1)20℃，Na2SO4的溶解度为19.5 g，表示___________。 A．20℃，100 g溶液中有19.5 g Na2SO4 B．20℃，100 g水中有19.5 g Na2SO4 C．20℃，100 g水中最多溶解19.5 g Na2SO4 D．100g水中最多溶解19.5 g Na2SO4 (2)t℃时，NaCl与Na2SO4的溶解度恰好相同，确定t℃可能处于的温度范围 ℃。 (3)20℃，将40 g NaCl固体加入到100 g水中，充分溶解，得到的溶液质量为 g。 (4)根据图1分析，下列说法正确的是___________。 A．得到的粗盐中可能含Na2SO4 B．浓缩盐卤水中的溶质只有Na2SO4 C．浓缩盐卤水一定是硫酸钠的饱和溶液 D．最终获得的粗芒硝为纯净物 (5)现有40℃的Na2SO4和NaCl的两种不饱和溶液，下列描述正确的是___________。(不定项) A．上述溶液中，Na2SO4的质量一定大于NaCl的质量 B．上述NaCl溶液的溶质质量分数一定不可能是36.4% C．将上述Na2SO4溶液降温到20℃时，一定变为饱和溶液 D．将上述NaCl溶液升温到60℃时，一定仍为不饱和溶液 西瓜霜是一味中药，制作的原料是新鲜西瓜和芒硝。制作方法：①西瓜洗净切片；②一层西瓜片、一层芒硝交替放入没有釉的瓦罐中(芒硝会促使西瓜细胞液渗出)；③盖上盖子，密封放在阴凉、通风处2-3周，瓦罐外面形成白霜。 图2 (6)西瓜霜中含有锌元素，锌元素在元素周期表中的信息如右图所示，下列说法中错误的是___________。 A．锌元素的原子序数为30 B．锌原子的核外电子数为30 C．锌原子的相对原子质量为30 D．锌原子的核电荷数为30 (7)通风可加速水分蒸发，水变为水蒸气后分子间的间隙变 。(填“大”或“小”) (8)将瓦罐置于阴凉处有利于西瓜霜(主要成分芒硝)析出，请依据表1和图2分析原因。 【答案】(1)C (2)20~30 (3)135.9 (4)A (5)BD (6)C (7)大 (8)由表1可知，硫酸钠溶解度随温度降低而减小，阴凉处温度低，可降低硫酸钠溶解度；同时通风加速水分蒸发，可减少溶剂的含量，增大硫酸钠溶液浓度，二者共同促进芒硝析出 【详解】（1）A、20℃时，Na2SO4的溶解度为19.5 g，表示20℃时，100g水中最多可溶解19.5g硫酸钠，即表示20℃时，119.5g硫酸钠饱和溶液中溶质质量为19.5g，不符合题意； B、20℃时，Na2SO4的溶解度为19.5 g，表示20℃时，100g水中最多可溶解19.5g硫酸钠，不符合题意； C、20℃时，Na2SO4的溶解度为19.5 g，表示20℃时，100g水中最多可溶解19.5g硫酸钠，符合题意； D、20℃时，Na2SO4的溶解度为19.5 g，表示20℃时，100g水中最多可溶解19.5g硫酸钠，应指明温度，不符合题意。 故选C； （2）20℃时，溶解度：氯化钠大于硫酸钠，30℃时，溶解度：氯化钠小于硫酸钠，则t℃时，NaCl与Na2SO4的溶解度恰好相同，t℃可能处于的温度范围为：20~30℃； （3）20℃时，氯化钠的溶解度为35.9g，即该温度下，100g水中最多可溶解35.9g氯化钠，则20℃，将40 g NaCl固体加入到100 g水中，充分溶解，只能溶解35.9g，所得溶液的质量为：35.9g+100g=135.9g； （4）A、天然盐卤水中主要含氯化钠、硫酸钠等，氯化钠的溶解度受温度影响不大，则应采取蒸发结晶的方法得到粗盐，蒸发过程中，硫酸钠也可能会结晶析出，故得到的粗盐中可能含硫酸钠，符合题意； B、蒸发过程中，氯化钠结晶析出，但是氯化钠不能完全析出，故浓缩盐卤水中的溶质除了硫酸钠，还含有氯化钠，不符合题意； C、浓缩盐卤水是析出氯化钠后得到的，一定是氯化钠的饱和溶液，不一定是硫酸钠的饱和溶液，不符合题意； D、硫酸钠的溶解度受温度影响较大，故粗芒硝是通过降温结晶得到的，但是降温过程中，氯化钠也可能析出，故得到的粗芒硝中可能含有氯化钠，可能为混合物，不符合题意。 故选A； （5）A、两种溶液的质量和溶质质量分数未知，上述溶液中硫酸钠和氯化钠的质量无法比较，不符合题意； B、40℃时，氯化钠的溶解度为36.4g，则该温度下，氯化钠饱和溶液的溶质质量分数为：，该温度下，氯化钠不饱和溶液的溶质质量分数一定小于26.7%，故上述NaCl溶液的溶质质量分数一定不可能是36.4%，符合题意； C、将上述Na2SO4溶液降温到20℃时，降温后，硫酸钠的溶解度减小，但是不一定变为饱和溶液，不符合题意； D、将上述NaCl溶液升温到60℃时，升温后，氯化钠的溶解度增加，仍然是不饱和溶液，符合题意。 故选BD； （6）A、在元素周期表中，元素名称左上角的数字表示原子序数，故锌元素的原子序数为30，不符合题意； B、在原子中，原子序数=质子数=核外电子数，故锌原子的核外电子数为30，不符合题意； C、在元素周期表中，元素名称下方的数字表示相对原子质量，相对原子质量是一个比值，单位为“1”，常省略不写，故锌原子的相对原子质量为65.38，符合题意； D、在原子中，核电荷数=原子序数=质子数，故锌原子的核电荷数为30，不符合题意。 故选C； （7）通风可加速水分蒸发，水变为水蒸气后，液态变为气态，分子间的间隙变大； （8）由图2可知，将瓦罐置于阴凉、通风处一段时间，得到西瓜霜，由表1可知，硫酸钠溶解度随温度降低而减小，阴凉处温度低，可降低硫酸钠溶解度；同时通风加速水分蒸发，可减少溶剂的含量，增大硫酸钠溶液浓度，二者共同促进芒硝析出。 2．（2025·上海·三模）食盐是人类生存的必需品，人们很早就发现从盐井里、海里、盐湖中都能够开采出食盐。 (1)井盐：《汉代古火井碑序》记载：“诸葛丞相躬莅视察，改进技法，刳斑竹以导气，引井火以煮盐”，“气”指天然气，要成分为CH4，天然气燃烧的化学方程式是 。 (2)海盐：通过晾晒海水可以得到粗盐和母液，如图为海水提取粗盐的过程。 I.a池是 (填“蒸发池”或“冷却池”)。 II.关于海水提取粗盐的过程，说法正确的是 。 A．海水进入贮水池，海水的成分基本不变       B．贮水池中氯化钠的质量比a池中的大 C．母液中氯化钠的质量分数比结晶池中的小      D．母液是氯化钠的饱和溶液 (3)湖盐：我国北方有许多盐湖，湖中溶有大量的氯化钠和碳酸钠。某小组同学通过一系列的操作，最终得到的氯化钠样品可能混有少量碳酸钠，其中碳酸钠也是白色固体。氯化钠、碳酸钠在不同温度下的溶解度如表所示。 温度℃ 0 20 40 60 80 溶解度(g/100g水) 氯化钠 35.7 36.0 36.6 37.3 38.4 碳酸钠 7.0 21.5 48.8 46.0 43.6 I.20℃时，碳酸钠的溶解度为 。 II.20℃时，将一定量氯化钠的不饱和溶液平均分成三份，分别恒温蒸发水的质量为10g、20g和30g，析出氯化钠晶体的质量依次为2g、5.6g和 。 III.为了证明该氯化钠样品混有少量碳酸钠。小组同学取40g样品做如图实验： 能否根据上述过程判断氯化钠样品中是否混有碳酸钠？请结合数据分析说明 。 【答案】(1) (2) 蒸发池 AD (3) 21.5g 9.2g 40℃时氯化钠的溶解度为36.6g，即40℃时100g水最多能溶解36.6g氯化钠，若只含有氯化钠，则过滤得到的固体质量为，而图中过滤得到的固体质量为，说明氯化钠样品中混有碳酸钠 【详解】（1）天然气主要成分是甲烷，甲烷在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为； （2）海水晒盐过程中，海水引入贮水池后再蒸发结晶，故a池是蒸发池； A、海水进入贮水池，海水的成分基本不变，说法正确，符合题意； B、由上述分析可知，a池为蒸发池，贮水池中氯化钠的质量与蒸发池中的一样大，水的质量不同，说法错误，不符合题意； C、母液是氯化钠的饱和溶液，结晶池中也是氯化钠的饱和溶液，温度相同，故母液中氯化钠的质量分数与结晶池中的相等，说法错误，不符合题意； D、母液是氯化钠的饱和溶液，说法正确，符合题意。 故选：AD； （3）由表格数据可知，20℃时碳酸钠的溶解度为21.5g； 20℃时将一定量氯化钠的不饱和溶液平均分成三份，恒温蒸发水的质量为10g时析出晶体为2g，蒸发水后的溶液为饱和溶液，由表格数据可知，20℃时氯化钠的溶解度为36.0g，即20℃时10g水最多能溶解3.6g氯化钠，则继续蒸发10g水，析出晶体质量为，故蒸发30g水时析出晶体质量为； 由表格数据可知，40℃时氯化钠的溶解度为36.6g，即40℃时100g水最多能溶解36.6g氯化钠，若只含有氯化钠，则过滤得到的固体质量为，而图中过滤得到的固体质量为，说明氯化钠样品中混有碳酸钠。 ►考向06 ‌验证性实验设计与评价‌ 1．（2026·上海嘉定·一模）二氧化碳在大气中的含量是相对稳定的，但随着全球经济的发展，含碳燃料的消耗激增，大气中二氧化碳含量持续上升，导致温室效应加剧。为减缓全球变暖趋势，我国力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。 (1)CO2中碳元素的化合价为___________价。 A．+1 B．+2 C．+4 D．4 (2)下列说法错误的是___________。 A．CO2能与水反应，可生产碳酸饮料 B．CO2参与光合作用，可用作气体肥料 C．干冰升华会吸热，可用于人工降雨 D．CO2密度大于空气，可用于灭火 (3)要实现“碳达峰”“碳中和”的目标，可以从源头上减少CO2排放：请写出一条具体措施 。 碳捕集是实现“碳中和”的措施之一，采用化学吸收法可实现二氧化碳的“捕集”。为比较“捕捉”效果，设计如图1所示实验，甲、乙、丙注射器内的试剂分别是水、饱和氢氧化钙溶液、饱和氢氧化钠溶液，测得烧瓶内压强与时间的关系如图2所示。 (4)钠离子的符号是___________。 A．Na B．Na+ C．Na2 D． (5)①图1中，丙中X的数值应为 ，写出丙中发生的反应的化学方程式 。 ②请从验证生成物的角度设计方案证明丙中物质发生了化学反应。 操作 现象 结论 取样于试管中，加入足量 。 。 丙中物质发生了化学反应 ③分析图2可知“捕捉”二氧化碳效果最好的是 (填装置序号)，你的判断依据是 。 (6)实验室用块状石灰石和稀盐酸反应制取CO2，从A-F中选择一组制取装置 (填编号)；用G装置收集CO2，气体从 (填“m”或“n”)端通入，用此装置收集二氧化碳，检验CO2收集满的方法。 (写明操作、现象和结论) 【答案】(1)C (2)D (3)开发利用新能源（合理即可） (4)B (5) 30 稀盐酸(合理即可) 有气泡产生 丙 图2中丙对应的曲线压强下降幅度最大，最终压强最低，说明丙中试剂吸收的CO2最多 (6) BD或CD m 将燃着的木条放在n端管口，若木条熄灭，则证明已收集满 【详解】（1）二氧化碳中氧元素显-2价，设碳元素的化合价为x，根据化合物中，正、负化合价的代数和为零，可得：，x=+4。 故选C； （2）A、二氧化碳能与水反应生成碳酸，可用于生产碳酸饮料，不符合题意； B、二氧化碳是植物光合作用的原料，光合作用吸收二氧化碳，放出氧气，故二氧化碳可用作气体肥料，不符合题意； C、干冰升华吸热，能使周围温度降低，可用于人工降雨，不符合题意； D、二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，密度比空气大，可用于灭火，不只是因为二氧化碳的密度大于空气，符合题意。 故选D； （3）要实现“碳达峰”“碳中和”的目标，可以从源头上减少CO2排放，如开发利用新能源，减少化石燃料的使用，减少二氧化碳的排放； （4）离子的表示方法：在该离子元素符号的右上角标上该离子所带的正负电荷数，数字在前，正负号在后，带一个电荷时，1通常省略，多个离子，就是在元素符号前面加上相应的数字；每个钠离子带1个单位的正电荷，故钠离子表示为：Na+。 故选B； （5）①该实验的目的是比较三种试剂的“捕捉”效果，根据控制变量法，三种试剂不同，其他因素相同，则丙中X的数值应为30； 丙中发生反应为二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，该反应的化学方程式为：； ②二氧化碳与氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，碳酸钠能与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，故取样于试管中，加入足量稀盐酸；有气泡产生，说明反应生成了碳酸钠，说明丙中物质发生了化学反应； ③图2中丙对应的曲线压强下降幅度最大，最终压强最低，说明丙中试剂吸收的CO2最多，则“捕捉”二氧化碳效果最好的是丙； （6）实验室用块状石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液不加热反应，发生装置可选B或C，二氧化碳溶于水，密度比空气大，可用向上排空气法收集，收集装置可选D，故填：BD或CD； 用G装置收集CO2，二氧化碳的密度比空气大，气体从m端通入； 二氧化碳不燃烧、不支持燃烧，二氧化碳验满：将燃着的木条放在n端管口，若木条熄灭，则证明已收集满。 2．（2024·上海杨浦·三模）为验证有些无明显现象的反应也发生了化学变化，进行如下实验。 (1)估算用量：NaOH与CO2反应时，可根据CO2的体积估算NaOH的用量。 ①写出CO2与NaOH反应的化学方程式： 。 ②查阅资料：常温下，CO2的密度约为2g/L。 取1 g NaOH可以将250mLCO2反应完的依据是 。（阐述时只需列式，无需计算结果） (2)配制溶液：将1 g NaOH固体溶解于 g水中，可配制成10%的NaOH溶液。 (3)实验过程：250mL的集气瓶中充满CO2，关闭K1、K2，将上述配制的10%的NaOH溶液全部盛放于分液漏斗内，实验装置如图所示（气密性良好）。 ①打开分液漏斗上的旋钮，注入全部NaOH溶液，关闭旋钮；静置后打开K1，观察A中的现象是 。请结合石灰水的溶解度，推测反应后A中溶液的溶质成分是 。（20℃，Ca(OH)2的溶解度为0.173g/100g水） ②关闭K1，打开K2，C中液体进入B，但无明显现象。请设计实验方案证明C中液体进入B后发生了化学变化 。 (4)实验结论：本实验通过证明 ，验证了无明显现象的反应也发生了化学变化。 (5)反思总结：本实验还体现了碱的化学性质有 （填字母序号）。 a.能与指示剂反应                             b.能与酸反应 c.能与酸性氧化物反应                         d.能与某些盐反应 【答案】(1) 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O 250mLCO2的物质的量为，CO2与NaOH反应时物质的量之比为1:2，因此需要NaOH的质量为×2×40g/ mol=＜1g，因此1gNaOH可以将250mLCO2反应完 (2)9 (3) B中液体进入A，并有白色沉淀生成 NaOH、Na2CO3 取B中反应后的溶液于试管中，滴加酚酞试液，液体不变红色，说明石灰水已与稀盐酸反应（合理即可） (4)反应物的减少、有新物质生成 (5)bcd 【详解】（1）①CO2和NaOH反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O，故填：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O； ②250mLCO2的物质的量为，CO2与NaOH反应时物质的量之比为1:2，因此需要NaOH的质量为×2×40g/ mol=＜1g，因此1gNaOH可以将250mLCO2反应完，故填：250mLCO2的物质的量为，CO2与NaOH反应时物质的量之比为1:2，因此需要NaOH的质量为×2×40g/ mol=＜1g，因此1gNaOH可以将250mLCO2反应完； （2）稀释前后溶质的质量不变，设需加水的质量为x，则有，得x=9g，故填：9； （3）①打开分液漏斗上的旋钮，注入全部NaOH溶液，关闭旋钮，二氧化碳被氢氧化钠吸收，即二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，集气瓶中气压减小；静置后打开K1，观察到B中液体进入A中，A中碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，因此还能观察到A中生成白色沉淀；由于20℃，Ca(OH)2的溶解度为0.173g/100g水，溶解度很低，在A中能被全部反应，且碳酸钠有剩余，因此反应后A中溶液的溶质成分是NaOH、Na2CO3，故填：B中液体进入A，并有白色沉淀生成；NaOH、Na2CO3； ②关闭K1，打开K2，C中液体进入B，但无明显现象，为了证明C中液体进入B后发生了化学变化，可设计实验方案如下：取B中反应后的溶液于试管中，滴加酚酞试液，液体不变红色，说明石灰水已与稀盐酸反应，故填：取B中反应后的溶液于试管中，滴加酚酞试液，液体不变红色，说明石灰水已与稀盐酸反应（合理即可）； （4）本实验通过证明反应物的减少、有新物质生成，从而验证了无明显现象的反应也发生了化学变化，故填：反应物的减少、有新物质生成； （5）a、本实验未使用指示剂，不能说明碱与指示剂作用，故选项错误； b、C中液体进入B后发生了化学变化，说明碱能与酸反应，故选项正确； c、A中二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，说明碱能与酸性氧化物反应，故选项正确； d、A中碳酸钠和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和氢氧化钠，说明碱能与某些盐反应，故选项正确； 故填：bcd。 ►考向07 ‌探索性（启发性）实验设计与评价‌ 1．（2026·上海松江·一模）某品牌“碳酸氢钠片”说明书如图所示，为探究药品中的含量是否属实，某化学兴趣小组进行如下实验：取1片该药片，研磨后加入足量稀盐酸，完全反应后收集到0.11 g二氧化碳。(药片其他成分不与盐酸反应)。 某碳酸氢钠片说明书 【成分】本品每片含碳酸氢钠0.3 g 【适应症】用于缓解胃酸过多引起的胃痛、胃灼热感、反酸等。 (1)稀盐酸和碳酸氢钠反应会生成氯化钠、水和二氧化碳，通过化学方程式进行计算，判断该药品中的含量是否与说明书相符。(写出计算过程) (2)可利用A装置、B装置和C装置组合进行上述实验，你认为比较合适的A装置是 。(选填“甲”或“乙”) (3)氧化钙是常用干燥剂，B装置中干燥剂能否用氧化钙，请分析说明。 。 (4)为得到的质量，需要测得的实验数据是 。 (忽略A装置中残留的及空气中的影响) 将干燥的二氧化碳通入盛有氢氧化钠溶液的装置C，实验完成后，对装置C中溶液成分进行探究。 (5)取少量装置C中溶液于试管中，滴入酚酞，溶液呈 色。 (6)设计实验证明装置C中溶液含NaOH和 。 资料库：(1)下表中的盐除了碳酸钾溶液、碳酸钠溶液呈碱性；其他盐溶液均呈中性。 (2)部分碱、盐的溶解性如下表： 部分碱、盐的溶解性表(20℃) 正离子 负离子 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 不 微 溶 溶 不 【答案】(1)解：设每片该药品中碳酸氢钠的质量为x x=0.21g＜0.3g 与说明书不相符 (2)乙 (3)不能，氧化钙能与水反应生成氢氧化钙，而氢氧化钙会与CO2反应，将其吸收，导致后续无法准确测量CO2的质量 (4)C装置实验前后的质量差 (5)红 (6)取少量装置C中的溶液于试管中，加入足量的BaCl2溶液，观察到有白色沉淀产生，证明溶液中含有Na2CO3，静置后，向上层清液中滴加酚酞溶液，溶液变红，证明溶液中含有NaOH（合理即可） 【详解】（1）碳酸氢钠与稀盐酸发生的反应是，取1片该药片，研磨后加入足量稀盐酸，完全反应后收集到0.11g二氧化碳，据此计算，见答案。 （2）乙装置使用分液漏斗，可防止生成的CO2从漏斗逸出，而甲装置一开始加入的稀盐酸较少，不能液封，会导致气体泄漏，因此乙装置更合适。 （3）氧化钙（CaO）能与水反应生成氢氧化钙，而氢氧化钙会与CO2反应，将其吸收，导致后续无法准确测量CO2的质量，因此不能用氧化钙作为干燥剂。 （4）C装置中的NaOH溶液会吸收反应生成的CO2，通过测量C装置实验前后的质量差，即可得到生成的CO2质量。 （5）CO2与氢氧化钠溶液发生的反应是，装置C中溶液含有反应生成的Na2CO3和可能剩余的NaOH，两者的水溶液均呈碱性，酚酞遇碱性溶液会变红。 （6）取少量装置C中的溶液于试管中，加入足量的BaCl2溶液，观察到有白色沉淀产生，证明溶液中含有Na2CO3（Ba2+与结合生成不溶于水的BaCO3沉淀，且足量的BaCl2可将Na2CO3完全除去，避免其碱性干扰后续NaOH的检验），静置后，向上层清液中滴加酚酞溶液，溶液变红，证明溶液中含有NaOH（Na2CO3已被除尽，BaCl2溶液呈中性，此时溶液变红说明存在碱性物质）。 2．（2024·上海静安·二模）碳酸氢钠俗称小苏打，受热易分解产生气体，同时留下白色固体。 Ⅰ.探究受热分解生成的气体成分。 查阅资料：，受热分解生成和。 产物验证：将受热分解生成气体通入如下实验装置。 (1)实验进行一段时间后，装置A中的现象是 ，发生反应的化学方程式是 ；装置B的作用是 。 实验结论：受热分解生成的气体是和。 Ⅱ.探究受热分解后剩余固体的成分 提出猜想：猜想一： 猜想二：NaOH 猜想三：．与NaOH 实验方案一： 称量一定质量固体于试管中，加热至固体质量不再发生变化； 取样剩余固体，进行以下实验： 实验步骤 实验现象 结论 ①向样品固体中加入适量的水溶解，滴加无色酚酞 ______ 猜想一正确 ②向①所得溶液中加入_________ _______ (2)步骤①的实验现象是 ；步骤②向①所得溶液中加入 ，实验现象是 。 (3)综上所述：固体受热分解的化学方程式为 。 实验方案二： 实验装置： Ⅰ．称量8.4g的于玻璃管中 Ⅱ．打开氮气气囊开关，通入一段时间氮气后，记录装置B、C的质量； Ⅲ．点燃A处酒精灯，直至装置B、C的质量不变，再次记录装置B、C的质量并熄灭A处酒精灯； Ⅳ．等待装置冷却至室温后， 关闭氮气气囊的开关。 数据记录： 装置A中固体质量 装置B总质量 装置C总质量 反应前 8.4g 110.5g 80.4g 反应后 5.3g 111.4g 82.6g 实验分析： (4)实验步骤Ⅱ中先通入一段时间氮气的目的是 ，请结合实验数据分析剩余固体为何只有碳酸钠 。 【答案】(1) 无水硫酸铜变蓝 吸收二氧化碳 (2) 溶液变红 过量的氯化钙溶液 产生白色沉淀，溶液中红色褪去 (3) (4) 排净玻璃管内的空气，防止空气中的二氧化碳、水蒸气影响实验 由实验数据可知，碳酸氢钠受热分解生成二氧化碳和水的质量=（82.6g－80.4g）+（111.4g－110.5g）=3.1g。设：生成碳酸钠质量为。经过计算得知，生成的碳酸钠质量刚好为5.3g，所以剩余固体只有碳酸钠 【详解】（1）碳酸氢钠受热分解生成水蒸气和二氧化碳，无水硫酸铜与水反应生成五水硫酸铜晶体，五水硫酸铜晶体是蓝色晶体，所以实验进行一段时间后，装置A中的现象是无水硫酸铜变蓝，化学方程式为，澄清石灰水与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，所以装置B的作用是检验二氧化碳。故填：无水硫酸铜变蓝；；检验二氧化碳。 （2）猜想一正确说明NaHCO3受热分解后剩余固体的成分是碳酸钠，碳酸钠水溶液显碱性，滴加无色酚酞，溶液变红。向变红的溶液中加入过量氯化钙溶液，氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，氯化钠溶液显中性，溶液红色褪去。故填：溶液变红；过量的氯化钙溶液；产生白色沉淀，溶液中红色褪去。 （3）NaHCO3固体受热分解生成碳酸钠、水和二氧化碳，化学方程式。故填：。 （4）为防止空气中的二氧化碳、水蒸气影响实验实验步骤Ⅱ中先通入一段时间氮气排净玻璃管内的空气。故填：排净玻璃管内的空气，防止空气中的二氧化碳、水蒸气影响实验。 结合实验数据分析剩余固体为何只有碳酸钠？详见答案。 ►考向08 ‌综合应用型实验设计与评价 1．（2026·上海徐汇·一模）铜器保存不当会生锈，铜锈的主要成分为碱式碳酸铜【化学式：】，为探究其生成的条件，设计如下四组实验。 编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 实验 现象 一段时间后，铜片无明显现象 一段时间后，铜片表面产生锈蚀 (1)铜生锈属于________。 A．化学变化 B．物理变化 (2)有同学认为实验Ⅰ可省略，理由是 。 (3)实验Ⅲ中氧化钙的作用是 。 (4)在虚框中完善实验Ⅳ的设计。 (5)根据上述实验的结论，为铜暖手炉防锈提出一条建议 。 【答案】(1)A (2)碱式碳酸铜中含碳元素，根据质量守恒定律仅有氧气和水无法生成铜锈 (3)保持试管内干燥 (4)增加湿棉花、氧气和二氧化碳 (5)置于干燥处等 【详解】（1）铜生锈生成了碱式碳酸铜，有新物质生成，所以铜生锈属于化学变化。 故选A。 （2）实验Ⅰ中铜与氧气、水接触，这些物质中含有铜、氧、氢元素，不含有碳元素，而碱式碳酸铜中含碳元素，根据质量守恒定律仅有氧气和水无法生成铜锈，因此实验Ⅰ可省略； （3）氧化钙能与水反应，可作干燥剂。实验 Ⅲ 中氧化钙的作用是 除去空气中的水蒸气，保持试管内干燥，从而探究在无水的条件下铜是否生锈； （4）实验 Ⅱ 探究了有水、二氧化碳（氧气）时铜不生锈的情况；实验 Ⅲ 探究了只有氧气和二氧化碳（无水）时铜不生锈；为了全面探究铜生锈的条件，实验 Ⅳ 应探究只有水、氧气、二氧化碳时铜是否生锈。所以在虚框中应加入的是：增加湿棉花、氧气和二氧化碳； （5）根据上述实验可知，铜生锈需要氧气、水和二氧化碳同时存在，所以为铜暖手炉防锈的建议可以是保持铜暖手炉表面干燥（使铜与水隔绝，破坏生锈条件）。 2．（2026·上海徐汇·一模）探究过氧化氢去除某污染物的影响因素。取等量的废水，加入等体积一定质量分数的过氧化氢溶液和硫酸铁，按下表进行分组实验，获得不同条件下某污染物的去除率数据，见下表。某污染物的去除率 实验 组别 过氧化氢的质量分数（%） 加入硫酸铁的质量（g） 温度（℃） 某污染物的去除率（%） ① 0.001 X 25 32.5 ② 0.020 1.42 25 65.2 ③ 0.020 3.58 10 45.2 ④ 0.020 3.58 30 85.0 ⑤ 0.020 7.10 25 86.0 (1)表格中 ，则能说明过氧化氢的浓度对该污染物的去除率有影响。 (2)对比实验 （填编号），可说明升温有利于废水中该污染物的去除。 (3)对比实验②、⑤，可得出的结论为 。 【答案】(1)1.42/7.10 (2)③、④ (3)在其他条件相同时，增加硫酸铁的质量有利于废水中该污染物的除去 【详解】（1）要说明过氧化氢的浓度对该污染物的除去率有影响，需要控制其他条件相同，只改变过氧化氢的浓度。 实验①和②中，温度都为25℃，加入硫酸铁的质量在实验②中为1.42g，那么在实验①中X的值也应为1.42，这样才能保证除过氧化氢浓度外其他条件一致，从而探究过氧化氢浓度对污染物除去率的影响。实验①和⑤中，温度都为25℃，加入硫酸铁的质量在实验⑤中为7.10g，那么在实验①中X的值也可为7.10，这样也能保证除过氧化氢浓度外其他条件一致，从而探究过氧化氢浓度对污染物除去率的影响。故表格中X=1.42或7.10。 （2）要探究升温对除去污染物的影响，需控制过氧化氢质量分数和加入硫酸铁的质量相同，改变温度。实验③和④中，过氧化氢质量分数都为0.020%，加入硫酸铁的质量都为3.58g，温度分别为10℃和30℃，且30℃时某污染物的除去率85.0%大于10℃时的45.2%，所以对比实验③④，可说明升温有利于废水中该污染物的除去。 （3）实验②和⑤中，过氧化氢质量分数都为0.020%，温度都为25℃，加入硫酸铁的质量不同，分别为1.42g和7.10g，某污染物的除去率不同，分别为65.2%和86.0%。 由此可得出的结论为：在其他条件相同时，增加硫酸铁的质量有利于废水中该污染物的除去。 1. （2025·上海·中考真题）有两种炼铜方法： 湿法炼铜： 火法炼铜： （1）为什么古人湿法炼铜没有火法炼铜用的多___________？(古代没有纯铁和纯硫酸铜，生成的铜，杂质多；) （2）若氧气较少，则产生的铜中含较多的___________杂质； （3）高温下，未反应的和反应也可以得到：，则X的化学式为___________。 【答案】（1）火法炼铜成本低；古人的湿法炼铜工艺不完善；湿法炼铜用原料纯铁和难以制备(合理即可) （2）Cu2S （3）SO2 【解析】 （1）古人湿法炼铜没有火法炼铜用的多，因为火法炼铜成本低；古人的湿法炼铜工艺不完善；湿法炼铜用原料纯铁和难以制备。 （2）若氧气较少，有较多的Cu2S未转化，则产生的铜中含较多的Cu2S杂质； （3）反应前有6Cu、2O、S，反应后（X除外）有 6Cu，根据化学反应前后各种原子个数相等，，则X的化学式为SO2。 2. （2025·上海·中考真题）讨论铁钉的生锈条件，设计如下实验，说明如何预防铁制品的生锈。 （1）完成下列表格： 画出正确的图：___________ 现象 铁钉生锈 ___________ 铁钉未生锈 结论：铁生锈与氧气、水有关。 （2）铁在空气中加热会生成四氧化三铁薄膜，写出化学方程式：___________； （3）铁可以在空气生成酥松的铁锈，而四氧化三铁可以防止生锈，那么四氧化三铁和氧化铁生成条件的区别是___________； （4）防铁锈的方法___________。 【答案】（1） ①. ②. 铁钉未生锈 （2） （3）生成四氧化三铁要求严格，必须高温，环境干燥 （4）制成不锈钢、出厂前在铁表面形成致密的四氧化三铁 【解析】 （1）结论为铁生锈与氧气和水有关，第一个实验中铁和氧气、水共同接触，会生锈，第二个实验中铁只和氧气接触，不会生锈，对比可知铁生锈需要与水接触，则第一个实验和第三个实验对比可探究铁生锈需要与氧气接触，则第三个实验中，铁只和水接触，故图为：。 （2）铁和氧气加热条件下反应生成四氧化三铁，反应的化学方程式为：。 （3）铁可以在空气生成酥松的铁锈，而四氧化三铁可以防止生锈，那么四氧化三铁和氧化铁生成条件的不同，生成四氧化三铁要求严格，必须高温，环境干燥，而铁锈的生成需要常温下同时接触水和氧气。 （4）铁制品生锈的条件是同时与氧气和水直接接触，所以制成不锈钢（或出厂前在铁表面形成致密的四氧化三铁，合理即可），都可以取得防锈的作用。 3. （2024·上海·中考真题）碳酸锂(Li2CO3)是制备锂电池的重要原料，碳酸锂粗制品中的主要杂质是氯化钠。 （1）含有NaCl的Li2CO3是___________(选填“纯净物”或“混合物”)。 【查阅资料】Li2CO3与NaCl在不同温度下的溶解度如下表： 温度(℃) 0 20 40 60 80 100 溶解度 (g/100g水) Li2CO3 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72 NaCl 35.7 36.0 36.6 37.3 38.4 39.8 （2）随着温度的升高，Li2CO3的溶解度___________(选填“减小”或“增大”)。 （3）80℃时，NaCl的溶解度为___________g/100g水。 实验室对碳酸锂提纯的进行如下实验： （4）步骤Ⅱ、Ⅲ需要加热的原因：___________。 （5）室温下，滤液X是Li2CO3的___________(选填“饱和”或“不饱和”)溶液。 （6）某同学将收集到的大量滤液X进行蒸发浓缩、趁热过滤，写出该做法的目的和一条缺点：___________。 【答案】（1）混合物 （2）减小 （3）38.4 （4）为了获得更多的碳酸锂，防止氯化钠析出 （5）不饱和 （6）目的：可以得到更多的碳酸锂(或减少环境污染)；缺点：NaCl可能会析出(或耗能、耗时等) 【解析】 （1）含有NaCl的Li2CO3是混合物； （2）由溶解度表可知，随着温度的升高，Li2CO3的溶解度减小； （3）由溶解度表可知，80℃时，NaCl的溶解度为38.4g； （4）Li2CO3的溶解度随着温度的升高而减小，而氯化钠的溶解度随着温度的升高而增大，步骤Ⅱ、Ⅲ需要加热的原因：为了获得更多的碳酸锂，防止氯化钠析出； （5）碳酸锂的溶解度随着温度的升高而减小，高温下的碳酸锂饱和溶液恢复到室温后，溶解度增大， 碳酸锂饱和溶液会变成其不饱和溶液； （6）碳酸锂的溶解度随着温度的升高而减小，而氯化钠的溶解度随着温度的升高而增大，将收集到的大量滤液X（碳酸锂的不饱和溶液）进行蒸发浓缩、趁热过滤，可以得到更多的碳酸锂或减少环境污染（合理即可）；但此过程中氯化钠可能会析出，并且需要加热很长时间，浪费能源等。 4. （2024·上海·中考真题）砖墙表面在一定条件下会出现白色物质，称为泛白(泛碱)，泛白物质是墙体内部溶解在水中的物质迁移至墙面后，经变化形成的(如图1)。 （1）若泛白物质Z是由碳酸钙和氢氧化钙组成。 ①写出CO2与Ca(OH)2反应的化学方程式：___________。 ②取泛白物质溶于水，搅拌静置，测上层清夜的pH___________7. （2）为探究温度对上述泛白物质中碳酸钙和氢氧化钙含量的影响。取不同温度下质量相等的两份样品 a、b，分别按如图2所示进行实验。最终a转化为固体A，b转化为固体B。 ①写出碳酸钠与氯化钙反应的方程式：___________。 ②A的质量大于B的质量，由此可知a样品中氢氧化钙含量较高，理由是___________。 （3）雨后天气干燥，在墙体上更易出现“泛白”现象，请根据图1分析原因___________。 【答案】（1） ①. CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O ②. ＞ （2） ①. Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl ②. 依据质量守恒定律，样品中的钙元素质量全部都转化成CaCO3中钙元素的质量。因为样品a、b质量相等，Ca(OH)2中钙元素质量分数高于CaCO3，而最后获得的质量A>B，所以样品a中Ca(OH)2的含量更高；或样品中CaCO3经一系列反应后仍然为CaCO3，质量不变；而Ca(OH)2经一系列反应后变为CaCO3，质量变大，所以样品a，b质量相等时，Ca(OH)2的含量更高，最终得到的固体质量就越大。 （3）雨后天气干燥，Ca(OH)2随水迁移至墙面，水分蒸发在墙面析出Ca(OH)2，部分Ca(OH)2与空气中CO2反应生成碳酸钙。 【解析】 （1）①氢氧化钙与二氧化碳反应生成碳酸钙沉淀和水，方程式为：CO2+Ca(OH)2=CaCO3↓+H2O； ②氢氧化钙微溶于水，形成氢氧化钙溶液，氢氧化钙溶液显碱性，pH＞7； （2）①碳酸钠与氯化钙反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，方程式为：Na2CO3+CaCl2=CaCO3↓+2NaCl； ②依据质量守恒定律，样品中的钙元素质量全部都转化成CaCO3中钙元素的质量。因为样品a、b质量相等，Ca(OH)2中钙元素质量分数高于CaCO3，而最后获得的质量A>B，所以样品a中Ca(OH)2的含量更高；或样品中CaCO3经一系列反应后仍然为CaCO3，质量不变；而Ca(OH)2经一系列反应后变为CaCO3，质量变大，所以样品a，b质量相等时，Ca(OH)2的含量更高，最终得到的固体质量就越大。(合理即可) （3）雨后天气干燥，Ca(OH)2随水迁移至墙面，水分蒸发在墙面析出Ca(OH)2，部分Ca(OH)2与空气中CO2反应生成碳酸钙，因此产生泛白现象。 5. （2023·上海·中考真题）硼酸是一种白色固体，为探究硼酸在水中的溶解情况，进行如下实验：在A～G七个烧杯中各加入25.0g硼酸，再分别加入100g水；在不同温度下，搅拌使固体充分溶解后静置，测定溶液中硼酸的含量。实验结果见表。 温度（℃） 20 30 40 60 80 90 100 静置后的现象 100g水中溶解的硼酸质量（g） 5.0 6.7 8.7 14.8 23.6 25.0 25.0 （1）D中的溶液是硼酸的__________（选填“饱和溶液”或“不饱和溶液”）；F中硼酸溶液的溶质质量分数为__________。 （2）选择表3中的数据在图中绘制硼酸的溶解度曲线；__________；由所绘曲线可知，50℃时硼酸的溶解度为__________g/100g水。（保留1位小数） （3）现需15％硼酸溶液100g用于实验。请将配制该溶液的实验方案补充完整：称取15g硼酸固体于烧杯中，______________________________。 【答案】（1） ①. 饱和溶液 ②. 20% （2） ①. ②. 11.3 （3）量取85mL水，加热至完全溶解 【解析】 （1）D烧杯中有固体物质剩余，所以D中的溶液是硼酸的饱和溶液；F中硼酸溶液的溶质质量分数为； （2）以温度为横坐标，以溶解度为纵坐标，根据描点作图法，90℃后的溶液中无固体物质剩余，无法判断溶液的饱和状态，所以选择表3中20~80℃的数据在图中绘制硼酸的溶解度曲线为： ；由所绘曲线可知，50℃时硼酸的溶解度为11.3g/100g水； （3）现需15%硼酸溶液100g用于实验，需要硼酸的质量为：，水的质量为：，所以配制该溶液的实验方案为：称取15g硼酸固体于烧杯中，量取85mL水，加热至完全溶解。 6. （2023·上海·中考真题）氯化钾是生产低钠盐的原料之一。某粗制氯化钾中混有氯化镁和硫酸钾，为提纯氯化钾，取100g样品全部溶于水得到溶液A，后续实验步骤如图所示。 （1）Ⅰ中生成沉淀，该沉淀呈__________色。 （2）Ⅱ中生成的沉淀质量与加入的KOH物质的量的变化关系，如图所示，其中__________。 （3）Ⅲ中加入过量溶液，是为了除尽滤液C中的__________（填写化学式）。 （4）写出Ⅳ中反应的化学方程式_________________ （5）为减少所用试判的种类，在溶液A中先加入溶液，最终也能提纯KCl。基于（1）（2）中的信息，理论上至少需要__________mol；请用图所示的形式写出完整的提纯方案________________ 【答案】（1）白 （2）1.16 （3） （4）、 （5） ①. 0.03 ②. 【解析】 （1）Ⅰ中加入过量的氯化钡溶液，氯化钡和硫酸钾反应生成硫酸钡和氯化钾，生成硫酸钡沉淀，硫酸钡沉淀呈白色； （2）由图可知，当加入氢氧化钾的物质的量为0.04mol时，生成氢氧化镁的质量最大，此时氯化镁恰好完全反应，氢氧化钾的相对分子质量为：39+16+1=56，摩尔质量为：56g/mol，则消耗氢氧化钾的质量为： 解：设生成氢氧化镁的质量为m m=1.16g 答：生成氢氧化镁的质量为1.16g，即图中x=1.16； （3）Ⅰ中加入过量的氯化钡溶液，氯化钡与硫酸钾反应生成硫酸钡和氯化钾，可除去硫酸钾，Ⅱ中加入过量氢氧化钾溶液，氢氧化钾和氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钾，除去氯化镁，Ⅲ中加入过量 K2CO3 溶液，碳酸钾和氯化钡反应生成碳酸钡和氯化钾，故是为了除尽滤液C中的BaCl2； （4）滤液D中含氯化钾、过量的氢氧化钾和碳酸钾，加入过量稀盐酸，氢氧化钾和稀盐酸反应生成氯化钾和水，该反应的化学方程式为：，碳酸钾和稀盐酸反应生成氯化钾、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：； （5）由（1）可知，Ⅰ中生成 0.03molBaSO4 沉淀，I中反应为：，由此可知，溶液A中含硫酸根离子的物质的量为：0.03mol，则要使硫酸根离子完全转化为沉淀，需要钡离子的物质的量为0.03mol； 由（2）中图可知，当加入氢氧化钾的物质的量为0.04mol时，此时溶液A中的镁离子恰好完全转化为沉淀，即要想使镁离子完全转化为沉淀，需要0.04mol氢氧根离子，即要使镁离子和硫酸根离子完全转化为沉淀，需要0.03mol的钡离子和0.04mol的氢氧根离子，则理论上至少需要 Ba(OH)2的物质的量为0.03mol； 溶液A中含有氯化镁和硫酸钾杂质，先加入过量氢氧化钡溶液，氢氧化钡和硫酸钾反应生成硫酸钡和氢氧化钾，氢氧化钡和氯化镁反应生成氢氧化镁和氯化钡，可除去硫酸钾和氯化镁，此时溶液中含杂质氯化钡、氢氧化钡、氢氧化钾，可再加入过量的碳酸钾溶液，碳酸钾和氢氧化钡反应生成碳酸钡和氢氧化钾，氯化钡和碳酸钾反应生成碳酸钡和氯化钾，可除去氢氧化钡和氯化钡，此时滤液中含氢氧化钾和碳酸钾杂质，然后可加入过量稀盐酸，氢氧化钾和稀盐酸反应生成氯化钾和水，碳酸钾和稀盐酸反应生成氯化钾、二氧化碳和水，除去氢氧化钾和碳酸钾，然后蒸发，盐酸具有挥发性，蒸发过程中，氯化氢会挥发出去，最后可得到纯净的氯化钾，故图为：。 一、铁红颜料(共9分) 1．【工业颜料与化学知识融合】阅读科普短文，回答问题。 氧化铁(Fe2O3)在工业上又叫铁红，是不溶于水的红棕色粉末，常用于油漆、油墨、橡胶等工业中，也是常用催化剂。 (1)铁路焊接的原理为：高温下铝与氧化铁（Fe2O3）反应得到熔融的铁与氧化铝。该反应的化学方程式为 ，基本反应类型为 反应。 (2)铁制品长期暴露在空气中会发生锈蚀，原因是铁与空气中的水和 反应生成铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O)，Fe2O3中铁元素的化合价是 。 用菱铁矿（主要成分是FeCO3，含少量SiO2等杂质）制备铁红的两种流程如图所示。 方案Ⅰ： 方案Ⅱ： 资料：方案Ⅰ中“沉淀”时主要反应为：2FeCl2+H2O2+2H2O=FeO(OH)↓+4HCl (3)方案Ⅰ中“沉淀”要控制温度不宜过高，目的是 。 (4)方案Ⅱ中“一系列操作”包括矿石破碎、研磨、筛选，这些操作发生了 变化（选填“物理”或“化学”）。在空气中煅烧FeCO3会生成两种氧化物，该反应的化学方程式为 。 (5)方案Ⅱ中菱铁矿随着温度升高，产物变化规律为：FeCO3→Fe3O4→Fe2O3。加热颗粒状的FeCO3一段时间后，可能会出现外层为Fe2O3，内层为Fe3O4的混合物。请分析产生该现象的原因 。 (6)两种方案比较，方案Ⅰ获得铁红纯度较高，其原因是 。 【答案】(1) 2Al+ Fe2O32Fe +Al2O3 置换 (2) 氧气/O2 +3 (3)防止H2O2受热分解 (4) 物理 (5)外层温度高，内层温度低/外层氧气浓度较高，内层氧气浓度较低 (6)方案Ⅱ中混有SiO2等杂质 【详解】（1）铁路焊接的原理为：高温下，铝与氧化铁（Fe2O3）反应得到熔融的铁与氧化铝。该反应的化学方程式为：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3，该反应符合“单质+化合物=新单质+新化合物”属于置换反应。 （2）铁制品长期暴露在空气中会发生锈蚀，原因是铁与空气中的水和氧气反应生成铁锈； 中氧元素的化合价为-2，根据在化合物中各元素化合价的代数和为零，则中铁元素的化合价是+3； （3）方案Ⅰ中“沉淀”加入H2O2，为了防止H2O2分解，要控制温度不宜过高。 （4）方案Ⅱ中“一系列操作”包括矿石破碎、研磨、筛选，都没有产生新物质，因此发生了物理变化； 在空气中煅烧FeCO3会生成两种氧化物，根据元素种类，和氧化物是由两种元素组成，其中一种是氧元素的化合物，可知两种氧化物为Fe2O3和CO2，因此化学方程式为：。 （5）加热颗粒状的FeCO3一段时间后，可能会出现外层为Fe2O3，内层为Fe3O4的混合物。是因为外层温度高，内层温度低于外层或氧气浓度较高，内层氧气浓度较低。 （6）方案Ⅰ有将SiO2除去，而方案Ⅱ没有将SiO2杂质除去。 二、氨能——未来清洁新能源(共10分) 【未来能源与化学知识融合】阅读科普短文，回答问题。 氨气是一种无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，溶于水时能形成氨水。氨气的应用十分广泛，工业上常用来制氮肥、硝酸和纯碱。煤炭作为燃料时会产生一些有害气体。氨气同样可作为燃料使用，其在燃烧时生成氮气与水，在工业、电力、交通等领域均具备广泛的应用前景。 Ⅰ．工业合成氨 合成氨的原料有和。获得常用方法有：液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分子筛吸附法（如图2）。其中分子筛吸附法制时，吸附压和两种气体吸附量的变化关系如图3所示。的生产方法有煤气化、天然气重整及电解水等方法。合成氨的流程示意图如图4所示。 Ⅱ．氨燃料 伴随“双碳”目标的提出，氨作为氢的载体，其能源化应用亦成为研究焦点。研究发现氨作为燃料，在电动汽车等动力电源方面具有潜在的应用前景。其与氢气在相同条件下的物性对比见右表。 物性参数 燃烧热/（） 12.77 17.10 沸点/℃ 最小点火能量/MJ 0.02 8 爆炸极限/% 4~75 16~25 依据短文回答下列问题： (1)液态空气分离法、膜分离法、分子筛吸附法制都利用了物质的 （填“物理”或“化学”）性质不同进行分离。 (2)在图4工业合成氨的流程里，所发生化学反应的基本反应类型为 。该流程中可以循环利用的物质是 。 (3)一定条件下，氨气在氧气中燃烧生成氮气和水，反应的化学方程式为 ，其中，氨气中氮元素的化合价为 价。 (4)从环保角度分析，与传统煤炭相比，氨气作燃料的优点有：①产物无污染；② 。 (5)根据短文内容，下列说法不正确的是______（填字母）。 A．由图3可知分子筛吸附法制，吸附压越大，越有利于分离氮气和氧气 B．在合成氨流程中，欲将与、分离，应将温度控制在范围内（在压强 下，氮气的沸点为，与沸点见短文中表格） C．氨气比氢气更容易被点燃 D．氢气液化储存比氨气更易实现，但爆炸风险较大 Ⅲ.探究制备氨燃料的方法 【方案1】利用碳酸氢铵制备氨气(化学原理：) 【方案2】利用铵盐溶液和碱溶液混合加热制备氨气 【方案3】我国科研团队借助一种固体催化剂LDH，在常温、常压和可见光条件下，用氮气和水合成氨气(NH3)的原理如图所示。 (6)方案3的总反应方程式是 。 (7)经分析，方案1不合理，理由是 。 (8)利用方案2氯化铵溶液和氢氧化钠溶液混合加热制氨气，实验过程中发现此方法制得的氨气量较少，可能的原因是 。经讨论改用铵盐固体和碱固体混合物来提高氨气产量(实验装置如图所示)，当观察到 的现象，则证明氨气已收集满。 【答案】(1)物理 (2) 化合反应 、/氢气、氮气 (3) -3 (4)燃烧不产生，不会导致温室效应加剧 (5)BCD (6) (7)方案1生成的氨气中混有二氧化碳，不纯 (8) 氨气极易溶于水，部分氨气溶解在水中导致产量较少 蘸有酚酞试液的棉花变红 【详解】（1）根据短文可知，液态空气分离法、膜分离法和分子筛吸附法过程中，均没有新物质生成，都属于物理变化，则都利用了物质的性质不同进行分离。 （2）由图4可知，氮气和氢气在催化剂、高温、高压作用下生成氨气，该反应为多种物质生成一种物质的反应，属于化合反应； 由流程可知，合成氨气后未反应的氮气和氢气可分离出来循环使用，则可以循环利用的物质是氮气和氢气。 （3）一定条件下，氨气在氧气中燃烧生成氮气和水，反应的化学方程式为：； 氨气（NH3）中，氢元素化合价为+1价，设氮元素化合价为x，根据“化合物中各元素化合价代数和为零”，则x+（+1）×3=0，解得x=-3。 （4）氨气燃烧生成氮气和水，不产生二氧化碳，则不会导致温室效应加剧。 （5）A、由图3可知分子筛吸附法制N2吸附压越大，越有利于分离氮气和氧气，该选项说法正确； B、在压强 下，、与沸点分别为、、，若想将与、分离，应将温度控制在范围内，该范围内，氨气是液体，氮气和氢气都是气体，该选项说法不正确； C、氨气比氢气更不容易被点燃，是因为氢气最小点火能量低于氨气，该选项说法不正确； D、氢气沸点比氨气沸点低，则氨气更易储存，即氢气液化储存比氨气更不易实现，且氢气爆炸极限范围更大，则更易爆炸，该选项说法不正确。 故选BCD。 （6）由图可知，方案3的总反应是氮气和水在LDH催化下，在常温、常压和可见光条件下反应生成氨气和氧气，该反应的化学方程式为：； （7）方案1中碳酸氢铵受热分解生成氨气、二氧化碳和水，生成的氨气中混有二氧化碳，不纯，故方案1不合理； （8）利用方案2氯化铵溶液和氢氧化钠溶液混合加热制氨气，实验过程中发现此方法制得的氨气量较少，可能的原因是氨气极易溶于水，部分氨气溶解在水中导致产量较少； 改用铵盐固体和碱固体混合物来提高氨气产量，氨气能与水反应生成氨水，氨水显碱性，能使无色酚酞试液变红，故当观察到蘸有酚酞试液的棉花变红时，说明氨气已经集满。 三、牙膏摩擦剂(共8分) 1．【生活情境与化学知识融合】阅读科普短文，回答问题。 牙膏是一种日用必需品。牙膏中含有摩擦剂、洗涤泡沫剂、黏合剂和保湿剂等。 (1)认识牙膏中的摩擦剂。 物质 碳酸钙 磷酸氢钙 二氧化硅 氢氧化铝 清洁效果 良好 温和 良好 温和 摩擦力 适中 较小 较小 较小 价格(元/t) 700 2490 4550 9500 氢氧化铝的化学式为 。综上信息， 为理想的摩擦剂。 (2)生产轻质碳酸钙。 方案一： 方案二： i．方案一：“粉碎机”的作用是 。 “反应器”反应，X的化学式 。 ii．方案二：“煅烧炉”的反应基本类型属于 反应，固体生成物的名称为 ，“消化室”中反应属于 (填“放”或“吸”)热反应。碳化塔的化学方程式为 。 (3)评价：方案一与方案二相比，其优点是 。 【答案】(1) 碳酸钙/CaCO3 (2) 增大接触面积，加快反应速率 分解 生石灰/氧化钙 放 Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O (3)方案流程简单、易于操作、能耗小（合理即可） 【详解】（1）氢氧化铝中铝元素的化合价为+3，氢氧根的化合价为-1，其化学式为：； 碳酸钙为理想的摩擦剂。因为它清洁效果良好，摩擦力适中，价格便宜，综合性能较好； （2）ⅰ.“粉碎机”的作用是把碳酸钙粉碎，增大接触面积，加快反应速率； 根据质量守恒定律，反应前后原子的种类、数目不变，反应前Ca、Cl、Na、C、O的原子个数分别为1、2、2、1、3，反应后Ca、Cl、Na、C、O的原子个数分别为1、0、0、1、3，则2X中含有2个钠原子、2个氯原子，X的化学式为NaCl； ⅱ.“煅烧炉”中碳酸钙高温分解生成CaO和CO2，该反应符合“一变多”的特点，属于分解反应，固体生成物氧化钙俗名为生石灰，“消化室”中氧化钙与水反应生成Ca(OH)2，属于放热反应； 碳化塔中是二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，反应的化学方程式为：Ca(OH)2+CO2=CaCO3↓+H2O； （3）方案一的优点是方案流程简单、原料来源广、成本低、能耗小。碳酸钙是常见物质，容易获取且价格相对低廉，而方案二中涉及煅烧等步骤，成本可能较高。 四、乌铜走银(共9分) 1．【金属工艺技术与化学知识融合】 “乌铜走银”是我国特有的铜制工艺技术，迄今已有300余年的历史。主要制作工艺流程如图所示。 (1)乌铜是一种合金，乌铜经锻打、碾压可做成不同厚度的乌铜片，说明乌铜具有良好的 。 (2)炼铜：在熔化的铜水中加入其他金属，熔炼为乌铜。乌铜硬度比纯铜 ，将铜熔化发生的变化为 。 (3)走银：将熔化的白银浇于乌铜表面錾刻而成的各种花纹图案刻痕中。若该乌铜的熔点为1033℃，银的熔点为961℃，则温度范围应控制在 为宜。银长时间放置后依然光亮，原因是 。 (4)捂黑：反复焙烧器皿，使器皿表面由红色变成发亮的乌黑色。该过程中铜发生反应的化学方程式为 。 (5)回收：乌铜的废料表面黑色物质主要是氧化铜。利用稀硫酸和铁从氧化铜中得到铜单质可通过以下两种方案实现： 方案一：FeH2Cu 方案二：CuOCuSO4Cu ①上述两种方案中较优的是 (填“方案一”或“方案二”)理由是 。 ②西汉刘安所著《淮南万毕术》中提到“曾青得铁则化为铜”，方案二中体现这一过程的化学方程式为 。 【答案】(1) 延展性 (2)大 物理变化 (3)低于1033℃，高于或等于961℃/961℃≤T<1033℃ 银常温下化学性质稳定 (4) (5)方案二 反应条件都是常温，节约能源 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 【详解】（1）乌铜具有良好的延展性，则经锻打、碾压可做成不同厚度的乌铜片，故填写：延展性。 （2）乌铜为铜合金，合金硬度比纯铜大；将铜熔化过程中，只是物质的状态发生改变，没有新物质生成，属于物理变化。 （3）若想将熔化的白银浇于乌铜表面錾刻，则温度要达到银的熔点以上，但低于乌铜的熔点，则温度范围为961℃≤T<1033℃；银常温下化学性质稳定，则银长时间放置后依然光亮，故填写：银常温下化学性质稳定。 （4）铜和氧气在加热条件下生成黑色的氧化铜，反应的化学方程式为。 （5）①方案一中H2和CuO反应需要加热，方案二中反应均在常温下进行，则方案二较优，可以节约能源，故填写：反应条件都是常温，节约能源。 ②“曾青得铁则化为铜”原理是：铁与硫酸铜反应，生成硫酸亚铁和铜，化学方程式为：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4，故填写：Fe+CuSO4=Cu+FeSO4。 五、新能源汽车动力电池(共7分) 1．【电池材料与化学知识融合】阅读科普短文，回答问题。 中国新能源汽车行业近年来发展迅猛，已成为全球市场的领导者之一。请阅读以下关于新能源汽车动力电池材料的分段研究资料，回答相关问题。 (1)电池壳体钢的制备。我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载有“炒钢法”，该方法以菱铁矿石(，含少量)和煤为原料，捣碎后放入炼铁炉中，与在高温条件下焙烧。制备时向含有炼铁炉中鼓入空气，充分反应后，经转入方塘加潮泥灰翻炒制得钢。 ①鼓入空气除能提供外，还能起到 作用，以促进反应充分进行。 ②焙烧过程中，向与煤的混合物中添加适量的，粉产率随焙烧时间的变化如图。添加适量可提高铁粉产率，原因是 。    (2)电池壳体铝的制备。 以铝土矿(主要成分是，含和杂质)为原料，经过系列操作制得金属铝产品。 ①将铝土矿与足量的稀硫酸反应，再加入足量的调节后，得到溶液。 已知： 和开始沉淀和沉淀完全的如表所示： 开始沉淀的 2.2 3.7 沉淀完全的 3.2 4.7 加入应调节溶液的范围为 。 ②向溶液中加足量的溶液得到沉淀，过滤后经过焙烧、熔融电解(950℃∼970℃)得到金属铝。与反应生成的化学方程式为 。 ③焙烧之后固体主要成分为，还含有少量的(熔点1720℃)，的存在不会影响过程电解产生的的纯度，其理由是 。 (3)磷酸铁锂正极材料的锂元素主要来源于硬岩型锂辉石矿体，锂辉石的化学组成为，也可表示为，其中 。 (4)将锂辉石和石灰石按一定的质量比配料，混合磨细，在高温下煅烧：向煅烧后的混合物中加水，浸取，得氢氧化锂浸出液和难溶性固体：分离后的氢氧化锂浸出液经蒸发浓缩后，加入纯碱析出碳酸锂固体，分离、洗涤、干燥得碳酸锂成品。 碳酸锂的溶解度与温度的关系见下表 温度/℃ 0 20 40 60 80 100 溶解度 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72 ①浸取氢氧化锂时，加水量太少导致氢氧化锂的浸出率 (填“偏高”、“偏低”或“不变”)，加水量太多，对后续操作的不利影响是 。 ②为减少碳酸锂因溶解而损失，选择 (填“冰水”或“热水”)洗涤。 ③花岗伟晶岩产出的锂辉石原矿中，纯度约88.5%。计算理论上要用多少该矿石才能制取22.2吨 (写出计算过程，结果保留一位小数)？的相对分子质量：186。 【答案】(1) 搅拌 在焙烧过程中，分解生成CaO，CaO能与反应生成，从而减少对铁生成的干扰，使铁更容易被还原出来 (2) 的熔点高于电解温度，不熔化，不会进入铝液中 (3)4 (4) 偏低 增加蒸发浓缩的时间 热水 126.1t 解：制取22.2t理论上需要该矿石的质量为 答：理论上需要该矿石的质量为126.1t。 【详解】（1）①鼓入空气除能提供外，还能起到搅拌作用，使反应物充分接触，以促进反应充分进行； ②添加适量可提高铁粉产率，原因是在焙烧过程中，分解生成CaO，CaO能与反应生成，从而减少对铁生成的干扰，使铁更容易被还原出来； （2）①铝土矿主要成分是，含和杂质，将铝土矿与足量的稀硫酸反应，氧化铝与稀硫酸反应生成硫酸铝和水，氧化铁与稀硫酸反应生成硫酸铁和水，二氧化硅不溶于水且不与酸反应，再加入足量的调节后，得到溶液，说明加入调节的目的是除去溶液中的，则结合表格数据可知，加入应调节溶液的范围为； ②与反应生成沉淀和硫酸钠，化学方程式为； ③焙烧之后固体主要成分为，还含有少量的(熔点1720℃)，的存在不会影响过程电解产生的的纯度，其理由是的熔点为1720℃，而电解的温度为950∼970℃，在该温度下不熔化，不会进入铝液中，所以不会影响过程电解产生的Al的纯度，故填：的熔点高于电解温度，不熔化，不会进入铝液中； （3）也可表示为，中Li、Al、Si、O元素的原子个数比为1:1:2:6，每个中含2个Li原子、2个Al原子，则每个中应含4个Si原子，故； （4）①浸取氢氧化锂时，加水量太少，会导致氢氧化锂不能完全溶解，进一步导致氢氧化锂的浸出率偏低；加水量太多，对后续操作的不利影响是增加蒸发浓缩的时间； ②由表格数据可知，碳酸锂的溶解度随温度升高而减小，因此为减少碳酸锂因溶解而损失，应选择热水洗涤； ③根据质量守恒定律，化学反应前后元素种类及质量不变，则中锂元素的质量等于中锂元素的质量，故制取22.2t理论上需要该矿石的质量为。 14 / 25 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 重难点02 实验方案的设计与评价 目 录 01·核心知识梳理 2 02·基础通关练 3 考向01 ‌物质制备型实验设计与评价 考向02 ‌物质性质探究型实验设计与评价‌ 考向03 ‌物质组成探究型实验设计与评价 考向04 ‌物质检验与鉴别型实验设计与评价‌ 考向05 ‌物质分离与提纯型实验设计与评价‌ 考向06 ‌验证性实验设计与评价‌ 考向07 ‌探索性（启发性）实验设计与评价‌ 考向08 ‌综合应用型实验设计与评价 03·真题诊断练 20 04·趋势领航练 24 一、实验方案的设计 1.实验方案设计的基本要求 ‌科学性‌：实验原理必须正确，符合化学基本规律，确保反应机理和物质转化过程合理，避免主观臆断。 ‌安全性‌：操作需安全可靠，避免使用有毒或危险药品，设计紧急终止方案以预防风险，如通风橱操作和防爆设备配置。 ‌可行性‌：原料应常见、易得且廉价，实验步骤在现有条件下可实施，避免复杂或不可行的操作。 ‌简约性‌：流程应简单易行，采用优化步骤和较少药品，减少实验时间和误差，提升效率。 ‌绿色化学‌：注重环保，减少污染，原料无毒且利用率高，反应速率适中，符合节能理念。 ‌创新性‌：鼓励创意设计，操作简便，误差小，并解决实际问题，如改进传统方法或引入新检测技术。 2.实验方案设计的基本步骤 ‌明确目的‌：确定实验目标，如物质制备、性质探究或分离提纯，确保方向清晰。 ‌选择原理与仪器‌：基于目的阐述原理，选用合适仪器和药品，考虑其易得性和安全性。 ‌设计装置与步骤‌：绘制装置图，设计操作流程，注意步骤逻辑性，如先加入稳定剂再引入活性成分。 ‌观察与记录‌：预测现象和数据，确保明显可测，便于后续分析。 ‌分析结论‌：通过现象和数据推理，得出科学结论，验证实验目的。 3.常见实验类型设计要点 ‌物质制备型‌：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”原则，优化合成路径。 ‌性质探究型‌：从物质结构推测性质，设计探索性实验，如验证未知物质的反应特性。 ‌性质验证型‌：针对已知性质，设计简捷方案，操作简便且现象明显，确保安全可行。 二、实验方案的评价 1.‌可行性评价‌： 原理是否科学可行，操作是否安全合理，步骤是否简便，现象是否明显。 示例：评估方案是否避免副反应或干扰物质，确保结果准确。 2.‌绿色化学评价‌： 原料是否无毒安全，利用率是否高，反应是否环保，减少废弃物污染。 3.‌安全性评价‌： 操作顺序是否合理，如防倒吸、防爆炸措施，确保实验环境安全。 4.‌经济效益与社会效益‌： 成本是否节约，原料是否廉价，方案是否具有实际应用价值。 ►考向01 ‌物质制备型实验设计与评价 1．（2025·上海·一模）社团同学在实验室中将氧化钡(化学式：BaO，白色固体)转化为过氧化钡(化学式：BaO2，白色固体)，然后制取少量过氧化氢溶液。 (1)资料：，用下图所示装置制取过氧化钡。 ①写出用氯酸钾制氧气的化学方程式 。 ②试管口略向下倾斜的目的是 。 (2)根据下列资料，设计制取过氧化氢溶液的方案。 资料1：，该反应会放出大量的热。 资料：2： 实验方案：计算并称量恰好能完全反应的过氧化钡和稀硫酸， 。 2．（2026·上海·模拟预测）高锰酸钾(KMnO4)是一种重要的化工产品。工业上以软锰矿[主要成分二氧化锰(MnO2)]和氢氧化钾(KOH)为原料生产高锰酸钾，生产流程如下图： (1)软锰矿中各成分的含量是 (选填“固定的”或“不固定的”)。 (2)混合加热室内，原料发生的变化属于 (选填“物理变化”或“化学变化”)。 (3)氧化反应室内，参加反应的氧气体积分数约占进入空气的___________。 A．21% B．78% C．0.94% D．0.03% (4)除“电解法”外，“通二氧化碳法”也能将K2MnO4转化为高锰酸钾。向K2MnO4溶液中通入二氧化碳得到高锰酸钾的反应方程式为3K2MnO4＋2CO2=2KMnO4＋MnO2↓＋2K2CO3。 分析比较“电解法”相较于“通二氧化碳法”的优势： ①“电解法”将 (填写能量)转化成化学能，其反应条件更易控制，可通过调节电流、电压等参数稳定生产； ②“电解法”的原料利用率高：K2MnO4都能转化为高锰酸钾，锰元素未流失；“通二氧化碳法” ，锰元素被浪费。 此外，“电解法”流程中 可以被循环利用。(不定项) A．K2MnO4        B．KOH            C．N2                D．软锰矿 通过电解得到高锰酸钾和氢氧化钾的混合溶液后，采用“降温结晶法”提纯高锰酸钾： (5)提纯全程避免高温和强光，防止高锰酸钾受热分解。高锰酸钾受热分解的化学方程式书写正确的是___________。 A．KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ B．2KMnO4 K2MnO4＋MnO2＋O2 C．4KMnO42K2MnO4＋2MnO＋3O2↑ D．2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ (6)“操作”指 (选填“过滤”或“蒸馏”)。 (7)结合“降温结晶法”的提纯原理，分析说明提纯高锰酸钾时在“降温结晶”前设计“低温蒸发”这一步骤的目的。 高锰酸钾在实验室里是检验物质的常见试剂。化学学习小组利用维生素C可与高锰酸钾反应使溶液由紫色变为无色的原理，探究几种常见水果汁中的维生素C含量： (8)活性炭能吸附果汁中色素的原因是___________。 A．活性炭具有疏松多孔的结构 B．活性炭具有致密紧实的结构 (9)分析实验原理和实验数据，判断下列说法的正误。(填写“正确”或“错误”) ① 滴加4滴柠檬汁后，试管内溶液呈无色； 。 ② 四种水果汁中橘子汁的维生素C含量最高。 。 (10)水果汁中的维生素C含量会受到外界因素的影响。请你以橘子汁为例，提出一种猜想并设计实验方案。 ►考向02 ‌物质性质探究型实验设计与评价‌ 1．（2025·上海杨浦·三模）气步甲（如图）体内两个腔室中分别储存着含对苯二酚[化学式：]和过氧化氢的液体。当受到威胁时，气步甲收缩肌肉使两种液体进入反应室，在酶的作用下，迅速反应生成苯醌（化学式：，黄色，有毒）、氧气等物质，同时放出大量热，砰然射出，使天敌落荒而逃。 (1)气步甲受到威胁时，体内发生的化学反应有：，其中X的化学式为 。 (2)为探究气步甲喷射毒液的原理，小组设计并进行以下实验（反应装置如图）。 实验步骤 温度变化 现象描述 I倾斜Y形管，使两种溶液充分混合 升高0.5℃ 有极少量气泡产生，溶液缓慢变为浅黄色 Ⅱ将气球中的土豆匀浆加入Y形管，与混合溶液充分接触 升高12.0℃ 立即产生大量气泡，气球迅速膨胀，溶液变为黄色 ①加入土豆匀浆能 （填“加快”或“减慢”）反应的速度，由此能否判断土豆匀浆是该反应的催化剂，并说明理由： 。 ②气步甲体内两个腔室中的过氧化氢和对苯二酚的浓度都可达。若采用此浓度的溶液进行该实验，请分析说明可能导致的安全隐患： 。 ③该小组在进行此实验时，应使用的安全防护设施？ （写出一种） 2．（2024·上海嘉定·二模）某小组根据酸碱盐之间的化学反应的关系开展了项目式学习。 (1)项目1：探究酸碱中和反应(如图1所示)。 实验开始将注射器内的液体缓慢地全部注入烧瓶内，观察到 现象，证明NaOH能与HCl反应。c点所示溶液中所含溶质是 (填化学式)。 (2)项目2：探究酸碱盐之间反应(如图2所示)。 把甲、乙反应后的溶液倒入同一烧杯中发现溶液显红色，决定继续对烧杯内溶液中溶质成分进行探究。 【提出问题】反应后所得溶液中溶质的成分是什么？ 【提出猜想】烧杯内溶液中的溶质成分可能有： 猜想一：Na2SO4、Na2CO3     猜想二： 。 猜想三：Na2SO4、NaOH、Na2CO3   猜想四：Na2SO4、H2SO4 【实验分析】通过分析，大家认为猜想四不成立，原因是 。 【实验探究】同学们对剩余的几种猜想继续探究(提示：BaCl2溶液呈中性) 实验操作 实验现象及结论 ①取烧杯中的溶液于试管中，加入过量的BaCl2溶液 ，说明猜想一不成立 ②过滤，再向沉淀中加入 。 沉淀部分溶解有气泡产生，说明猜想三成立 ►考向03 ‌物质组成探究型实验设计与评价‌ 1．（2025·上海宝山·模拟预测）蔗糖是生活中常见的一种物质，某兴趣小组对“蔗糖的组成”进行了探究。 【作出猜想】小组同学认为绿色植物通过光合作用将二氧化碳和水转化成葡萄糖和氧气，葡萄糖进一步转化为蔗糖，故蔗糖中一定含有碳、氢元素，可能含有氧元素。 【实验验证】 方案一：小明将蔗糖在氧气中燃烧，检验到生成物中有水和二氧化碳，得出结论“蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的”。 (1)小刚认为该方案不合理，只能说明蔗糖中一定含有碳、氢元素，不能确定是否含有氧元素，这是根据 。 方案二：小刚用如图所示装置进行实验。实验开始先通入一会儿氮气，然后关闭弹簧夹，点燃酒精灯给蔗糖加强热。 (2)观察到 出现，说明蔗糖中含有氢元素和氧元素。 (3)观察到硬质玻璃管中残留有黑色固体。他猜测该黑色固体是单质碳，并继续利用如图所示装置，另选试剂进行了验证单质碳的实验。实验过程和现象如下： 实验过程 实验现象 小烧杯中加入澄清石灰水，向硬质玻璃管中通入氧气，点燃酒精灯 ①硬质玻璃管中的黑色固体剧烈燃烧，发出白光； ② 。 写出上述实验过程中反应的化学方程式： 。 【实验结论】蔗糖是由碳、氢、氧三种元素组成的。 【物质归类】 (4)蔗糖 (选填“是”或“不是”)人类每天所需的营养物质。 【反思总结】 (5)用“燃烧法”验证某可燃物质是否含有碳、氢元素的思维模型如图所示(燃烧过程中氧气充足)，请你将图补充完整① ；② 。 注意：此方法不能验证可燃物质中含有氧元素。 2．（2025·上海·模拟预测）食品脱氧剂可吸收氧气，通过减缓食品氧化来延长食品保质期。某研究小组的同学利用某种脱氧剂开展以下项目式学习。 【查阅资料】食品脱氧剂的主要成分有铁粉、活性炭、氯化钠等。 任务一：探究脱氧剂的成分中有单质铁 (1)同学们设计了如下实验方案继续探究。 实验 实验现象 结论与解释 I.取被磁铁吸出的黑色固体于试管中，加入适量稀硫酸 黑色固体逐渐减少， 溶液由无色变为浅绿色 脱氧剂中含有铁单质。 Ⅱ.取被磁铁吸出的黑色固体 于试管中，加入 溶液 黑色固体表面出现红色固体，溶液由蓝色变为浅绿色 实验I、Ⅱ中发生反应的化学方程式为： I .Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑ Ⅱ. 任务二：探究活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果的影响 【提出问题】活性炭和氯化钠的用量对脱氧效果有什么影响? 【 进行实验 】室温下，利用5g 铁粉和10滴水，改变活性炭和氯化钠的用量(下表),用氧气传感器测定密闭容器中氧气含量的变化，实验结果如下图甲、图乙所示。 编号 铁粉/g 活性炭/g 氯化钠/g 1 5 0 1 2 5 0.75 0 3 5 0.75 1 4 5 1.5 1 5 5 a 2 【实验分析】 (2)实验5中，a= 。实验1、3、4的目的是 。 【得出结论】 (3)结合图乙，对比实验2、3、5可以得到的结论是 。 任务三：回收设计 【 查阅资料】1.使用过的脱氧剂中含有氧化铁、氯化钠、碳酸钠、硅藻土、碳、铁； 2.硅藻土不溶于水和酸； 3.FeCl3溶液与Fe、Zn均能反应生成FeCl2。 小斌同学设计了以下回收铁的流程。 (4)步骤②中氧化物发生反应的化学方程式为 。 (5)乙同学认为上述回收流程可以省略步骤①，原因是 。 ►考向04 ‌物质检验与鉴别型实验设计与评价‌ 1．（2025·上海嘉定·二模）实验室某NaCl样品10克，可能含有CaCl2、Na2SO4中的一种或两种，现欲检验和分离提纯NaCl样品，实验过程如下： (1)检验 步骤 现象 结论 ①取样加水，然后加入氯化钡溶液 固体全部溶解， NaCl固体中只含有CaCl2 ② (2)分离 ①步骤2中的实验方法和操作是 。 ②步骤3加入过量稀盐酸的目的是 。 ③步骤4用蒸馏水洗涤是为了 。 ④称量洗涤并烘干后的白色沉淀C为2克，能否得出氯化钠在样品中的质量分数?请具体说明 。 2．（2025·上海·二模）酸碱盐是初中化学学习的重要内容，在生产和生活中有重要的用途。 (1)碱溶液中都含有 (填化学符号)，所以具有相似的化学性质。 (2)下列不属于复分解反应发生条件的是______(填序号)。 A．有水生成 B．有气体生成 C．有单质生成 D．有沉淀生成 (3)某化学小组利用数字化设备，测定氢氧化钠溶液与稀盐酸反应时溶液pH的变化，实验结果如图。 ①该反应的实质为 。 ②区分a、b点对应溶液，所选试剂不合理的是 (填序号)。 A．锌粒 B．硝酸银溶液 C．紫色石蕊溶液 D．碳酸钠溶液 (4)粗盐中常含有CaCl2、MgCl2、Na2SO4等杂质，某同学设计如图实验流程提纯粗盐，所加试剂均过量，X、Y分别为Na2CO3溶液和BaCl2溶液中的一种。 ①除去MgCl2时反应的化学方程式为 。 ②试剂X是 。 ③过滤后所得澄清溶液中，除了含有氯化钠外，还有哪些溶质？请设计实验方案加以验证 。 ►考向05 ‌物质分离与提纯型实验设计与评价‌ 1．（2026·上海嘉定·一模）古人以天然盐卤水为原料，采用“滩田法”制取芒硝(硫酸钠晶体)，制取流程如图1所示。表1是NaCl和Na2SO4的溶解度表。 图1 温度/℃ 10 20 30 40 50 60 溶解度/g NaCl 35.8 35.9 36.1 36.4 36.7 37.1 Na2SO4 9.1 19.5 40.8 48.8 47.5 45.3 表1 (1)20℃，Na2SO4的溶解度为19.5 g，表示___________。 A．20℃，100 g溶液中有19.5 g Na2SO4 B．20℃，100 g水中有19.5 g Na2SO4 C．20℃，100 g水中最多溶解19.5 g Na2SO4 D．100g水中最多溶解19.5 g Na2SO4 (2)t℃时，NaCl与Na2SO4的溶解度恰好相同，确定t℃可能处于的温度范围 ℃。 (3)20℃，将40 g NaCl固体加入到100 g水中，充分溶解，得到的溶液质量为 g。 (4)根据图1分析，下列说法正确的是___________。 A．得到的粗盐中可能含Na2SO4 B．浓缩盐卤水中的溶质只有Na2SO4 C．浓缩盐卤水一定是硫酸钠的饱和溶液 D．最终获得的粗芒硝为纯净物 (5)现有40℃的Na2SO4和NaCl的两种不饱和溶液，下列描述正确的是___________。(不定项) A．上述溶液中，Na2SO4的质量一定大于NaCl的质量 B．上述NaCl溶液的溶质质量分数一定不可能是36.4% C．将上述Na2SO4溶液降温到20℃时，一定变为饱和溶液 D．将上述NaCl溶液升温到60℃时，一定仍为不饱和溶液 西瓜霜是一味中药，制作的原料是新鲜西瓜和芒硝。制作方法：①西瓜洗净切片；②一层西瓜片、一层芒硝交替放入没有釉的瓦罐中(芒硝会促使西瓜细胞液渗出)；③盖上盖子，密封放在阴凉、通风处2-3周，瓦罐外面形成白霜。 图2 (6)西瓜霜中含有锌元素，锌元素在元素周期表中的信息如右图所示，下列说法中错误的是___________。 A．锌元素的原子序数为30 B．锌原子的核外电子数为30 C．锌原子的相对原子质量为30 D．锌原子的核电荷数为30 (7)通风可加速水分蒸发，水变为水蒸气后分子间的间隙变 。(填“大”或“小”) (8)将瓦罐置于阴凉处有利于西瓜霜(主要成分芒硝)析出，请依据表1和图2分析原因。 2．（2025·上海·三模）食盐是人类生存的必需品，人们很早就发现从盐井里、海里、盐湖中都能够开采出食盐。 (1)井盐：《汉代古火井碑序》记载：“诸葛丞相躬莅视察，改进技法，刳斑竹以导气，引井火以煮盐”，“气”指天然气，要成分为CH4，天然气燃烧的化学方程式是 。 (2)海盐：通过晾晒海水可以得到粗盐和母液，如图为海水提取粗盐的过程。 I.a池是 (填“蒸发池”或“冷却池”)。 II.关于海水提取粗盐的过程，说法正确的是 。 A．海水进入贮水池，海水的成分基本不变       B．贮水池中氯化钠的质量比a池中的大 C．母液中氯化钠的质量分数比结晶池中的小      D．母液是氯化钠的饱和溶液 (3)湖盐：我国北方有许多盐湖，湖中溶有大量的氯化钠和碳酸钠。某小组同学通过一系列的操作，最终得到的氯化钠样品可能混有少量碳酸钠，其中碳酸钠也是白色固体。氯化钠、碳酸钠在不同温度下的溶解度如表所示。 温度℃ 0 20 40 60 80 溶解度(g/100g水) 氯化钠 35.7 36.0 36.6 37.3 38.4 碳酸钠 7.0 21.5 48.8 46.0 43.6 I.20℃时，碳酸钠的溶解度为 。 II.20℃时，将一定量氯化钠的不饱和溶液平均分成三份，分别恒温蒸发水的质量为10g、20g和30g，析出氯化钠晶体的质量依次为2g、5.6g和 。 III.为了证明该氯化钠样品混有少量碳酸钠。小组同学取40g样品做如图实验： 能否根据上述过程判断氯化钠样品中是否混有碳酸钠？请结合数据分析说明 。 ►考向06 ‌验证性实验设计与评价‌ 1．（2026·上海嘉定·一模）二氧化碳在大气中的含量是相对稳定的，但随着全球经济的发展，含碳燃料的消耗激增，大气中二氧化碳含量持续上升，导致温室效应加剧。为减缓全球变暖趋势，我国力争在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和。 (1)CO2中碳元素的化合价为___________价。 A．+1 B．+2 C．+4 D．4 (2)下列说法错误的是___________。 A．CO2能与水反应，可生产碳酸饮料 B．CO2参与光合作用，可用作气体肥料 C．干冰升华会吸热，可用于人工降雨 D．CO2密度大于空气，可用于灭火 (3)要实现“碳达峰”“碳中和”的目标，可以从源头上减少CO2排放：请写出一条具体措施 。 碳捕集是实现“碳中和”的措施之一，采用化学吸收法可实现二氧化碳的“捕集”。为比较“捕捉”效果，设计如图1所示实验，甲、乙、丙注射器内的试剂分别是水、饱和氢氧化钙溶液、饱和氢氧化钠溶液，测得烧瓶内压强与时间的关系如图2所示。 (4)钠离子的符号是___________。 A．Na B．Na+ C．Na2 D． (5)①图1中，丙中X的数值应为 ，写出丙中发生的反应的化学方程式 。 ②请从验证生成物的角度设计方案证明丙中物质发生了化学反应。 操作 现象 结论 取样于试管中，加入足量 。 。 丙中物质发生了化学反应 ③分析图2可知“捕捉”二氧化碳效果最好的是 (填装置序号)，你的判断依据是 。 (6)实验室用块状石灰石和稀盐酸反应制取CO2，从A-F中选择一组制取装置 (填编号)；用G装置收集CO2，气体从 (填“m”或“n”)端通入，用此装置收集二氧化碳，检验CO2收集满的方法。 (写明操作、现象和结论) 2．（2024·上海杨浦·三模）为验证有些无明显现象的反应也发生了化学变化，进行如下实验。 (1)估算用量：NaOH与CO2反应时，可根据CO2的体积估算NaOH的用量。 ①写出CO2与NaOH反应的化学方程式： 。 ②查阅资料：常温下，CO2的密度约为2g/L。 取1 g NaOH可以将250mLCO2反应完的依据是 。（阐述时只需列式，无需计算结果） (2)配制溶液：将1 g NaOH固体溶解于 g水中，可配制成10%的NaOH溶液。 (3)实验过程：250mL的集气瓶中充满CO2，关闭K1、K2，将上述配制的10%的NaOH溶液全部盛放于分液漏斗内，实验装置如图所示（气密性良好）。 ①打开分液漏斗上的旋钮，注入全部NaOH溶液，关闭旋钮；静置后打开K1，观察A中的现象是 。请结合石灰水的溶解度，推测反应后A中溶液的溶质成分是 。（20℃，Ca(OH)2的溶解度为0.173g/100g水） ②关闭K1，打开K2，C中液体进入B，但无明显现象。请设计实验方案证明C中液体进入B后发生了化学变化 。 (4)实验结论：本实验通过证明 ，验证了无明显现象的反应也发生了化学变化。 (5)反思总结：本实验还体现了碱的化学性质有 （填字母序号）。 a.能与指示剂反应                             b.能与酸反应 c.能与酸性氧化物反应                         d.能与某些盐反应 ►考向07 ‌探索性（启发性）实验设计与评价‌ 1．（2026·上海松江·一模）某品牌“碳酸氢钠片”说明书如图所示，为探究药品中的含量是否属实，某化学兴趣小组进行如下实验：取1片该药片，研磨后加入足量稀盐酸，完全反应后收集到0.11 g二氧化碳。(药片其他成分不与盐酸反应)。 某碳酸氢钠片说明书 【成分】本品每片含碳酸氢钠0.3 g 【适应症】用于缓解胃酸过多引起的胃痛、胃灼热感、反酸等。 (1)稀盐酸和碳酸氢钠反应会生成氯化钠、水和二氧化碳，通过化学方程式进行计算，判断该药品中的含量是否与说明书相符。(写出计算过程) (2)可利用A装置、B装置和C装置组合进行上述实验，你认为比较合适的A装置是 。(选填“甲”或“乙”) (3)氧化钙是常用干燥剂，B装置中干燥剂能否用氧化钙，请分析说明。 。 (4)为得到的质量，需要测得的实验数据是 。 (忽略A装置中残留的及空气中的影响) 将干燥的二氧化碳通入盛有氢氧化钠溶液的装置C，实验完成后，对装置C中溶液成分进行探究。 (5)取少量装置C中溶液于试管中，滴入酚酞，溶液呈 色。 (6)设计实验证明装置C中溶液含NaOH和 。 资料库：(1)下表中的盐除了碳酸钾溶液、碳酸钠溶液呈碱性；其他盐溶液均呈中性。 (2)部分碱、盐的溶解性如下表： 部分碱、盐的溶解性表(20℃) 正离子 负离子 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 溶 不 微 溶 溶 不 2．（2024·上海静安·二模）碳酸氢钠俗称小苏打，受热易分解产生气体，同时留下白色固体。 Ⅰ.探究受热分解生成的气体成分。 查阅资料：，受热分解生成和。 产物验证：将受热分解生成气体通入如下实验装置。 (1)实验进行一段时间后，装置A中的现象是 ，发生反应的化学方程式是 ；装置B的作用是 。 实验结论：受热分解生成的气体是和。 Ⅱ.探究受热分解后剩余固体的成分 提出猜想：猜想一： 猜想二：NaOH 猜想三：．与NaOH 实验方案一： 称量一定质量固体于试管中，加热至固体质量不再发生变化； 取样剩余固体，进行以下实验： 实验步骤 实验现象 结论 ①向样品固体中加入适量的水溶解，滴加无色酚酞 ______ 猜想一正确 ②向①所得溶液中加入_________ _______ (2)步骤①的实验现象是 ；步骤②向①所得溶液中加入 ，实验现象是 。 (3)综上所述：固体受热分解的化学方程式为 。 实验方案二： 实验装置： Ⅰ．称量8.4g的于玻璃管中 Ⅱ．打开氮气气囊开关，通入一段时间氮气后，记录装置B、C的质量； Ⅲ．点燃A处酒精灯，直至装置B、C的质量不变，再次记录装置B、C的质量并熄灭A处酒精灯； Ⅳ．等待装置冷却至室温后， 关闭氮气气囊的开关。 数据记录： 装置A中固体质量 装置B总质量 装置C总质量 反应前 8.4g 110.5g 80.4g 反应后 5.3g 111.4g 82.6g 实验分析： (4)实验步骤Ⅱ中先通入一段时间氮气的目的是 ，请结合实验数据分析剩余固体为何只有碳酸钠 。 ►考向08 ‌综合应用型实验设计与评价 1．（2026·上海徐汇·一模）铜器保存不当会生锈，铜锈的主要成分为碱式碳酸铜【化学式：】，为探究其生成的条件，设计如下四组实验。 编号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 实验 现象 一段时间后，铜片无明显现象 一段时间后，铜片表面产生锈蚀 (1)铜生锈属于________。 A．化学变化 B．物理变化 (2)有同学认为实验Ⅰ可省略，理由是 。 (3)实验Ⅲ中氧化钙的作用是 。 (4)在虚框中完善实验Ⅳ的设计。 (5)根据上述实验的结论，为铜暖手炉防锈提出一条建议 。 2．（2026·上海徐汇·一模）探究过氧化氢去除某污染物的影响因素。取等量的废水，加入等体积一定质量分数的过氧化氢溶液和硫酸铁，按下表进行分组实验，获得不同条件下某污染物的去除率数据，见下表。某污染物的去除率 实验 组别 过氧化氢的质量分数（%） 加入硫酸铁的质量（g） 温度（℃） 某污染物的去除率（%） ① 0.001 X 25 32.5 ② 0.020 1.42 25 65.2 ③ 0.020 3.58 10 45.2 ④ 0.020 3.58 30 85.0 ⑤ 0.020 7.10 25 86.0 (1)表格中 ，则能说明过氧化氢的浓度对该污染物的去除率有影响。 (2)对比实验 （填编号），可说明升温有利于废水中该污染物的去除。 (3)对比实验②、⑤，可得出的结论为 。 1. （2025·上海·中考真题）有两种炼铜方法： 湿法炼铜： 火法炼铜： （1）为什么古人湿法炼铜没有火法炼铜用的多___________？(古代没有纯铁和纯硫酸铜，生成的铜，杂质多；) （2）若氧气较少，则产生的铜中含较多的___________杂质； （3）高温下，未反应的和反应也可以得到：，则X的化学式为___________。 2. （2025·上海·中考真题）讨论铁钉的生锈条件，设计如下实验，说明如何预防铁制品的生锈。 （1）完成下列表格： 画出正确的图：___________ 现象 铁钉生锈 ___________ 铁钉未生锈 结论：铁生锈与氧气、水有关。 （2）铁在空气中加热会生成四氧化三铁薄膜，写出化学方程式：___________； （3）铁可以在空气生成酥松的铁锈，而四氧化三铁可以防止生锈，那么四氧化三铁和氧化铁生成条件的区别是___________； （4）防铁锈的方法___________。 3. （2024·上海·中考真题）碳酸锂(Li2CO3)是制备锂电池的重要原料，碳酸锂粗制品中的主要杂质是氯化钠。 （1）含有NaCl的Li2CO3是___________(选填“纯净物”或“混合物”)。 【查阅资料】Li2CO3与NaCl在不同温度下的溶解度如下表： 温度(℃) 0 20 40 60 80 100 溶解度 (g/100g水) Li2CO3 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72 NaCl 35.7 36.0 36.6 37.3 38.4 39.8 （2）随着温度的升高，Li2CO3的溶解度___________(选填“减小”或“增大”)。 （3）80℃时，NaCl的溶解度为___________g/100g水。 实验室对碳酸锂提纯的进行如下实验： （4）步骤Ⅱ、Ⅲ需要加热的原因：___________。 （5）室温下，滤液X是Li2CO3的___________(选填“饱和”或“不饱和”)溶液。 （6）某同学将收集到的大量滤液X进行蒸发浓缩、趁热过滤，写出该做法的目的和一条缺点：___________。 4. （2024·上海·中考真题）砖墙表面在一定条件下会出现白色物质，称为泛白(泛碱)，泛白物质是墙体内部溶解在水中的物质迁移至墙面后，经变化形成的(如图1)。 （1）若泛白物质Z是由碳酸钙和氢氧化钙组成。 ①写出CO2与Ca(OH)2反应的化学方程式：___________。 ②取泛白物质溶于水，搅拌静置，测上层清夜的pH___________7. （2）为探究温度对上述泛白物质中碳酸钙和氢氧化钙含量的影响。取不同温度下质量相等的两份样品 a、b，分别按如图2所示进行实验。最终a转化为固体A，b转化为固体B。 ①写出碳酸钠与氯化钙反应的方程式：___________。 ②A的质量大于B的质量，由此可知a样品中氢氧化钙含量较高，理由是___________。 （3）雨后天气干燥，在墙体上更易出现“泛白”现象，请根据图1分析原因___________。 5. （2023·上海·中考真题）硼酸是一种白色固体，为探究硼酸在水中的溶解情况，进行如下实验：在A～G七个烧杯中各加入25.0g硼酸，再分别加入100g水；在不同温度下，搅拌使固体充分溶解后静置，测定溶液中硼酸的含量。实验结果见表。 温度（℃） 20 30 40 60 80 90 100 静置后的现象 100g水中溶解的硼酸质量（g） 5.0 6.7 8.7 14.8 23.6 25.0 25.0 （1）D中的溶液是硼酸的__________（选填“饱和溶液”或“不饱和溶液”）；F中硼酸溶液的溶质质量分数为__________。 （2）选择表3中的数据在图中绘制硼酸的溶解度曲线；__________；由所绘曲线可知，50℃时硼酸的溶解度为__________g/100g水。（保留1位小数） （3）现需15％硼酸溶液100g用于实验。请将配制该溶液的实验方案补充完整：称取15g硼酸固体于烧杯中，______________________________。 6. （2023·上海·中考真题）氯化钾是生产低钠盐的原料之一。某粗制氯化钾中混有氯化镁和硫酸钾，为提纯氯化钾，取100g样品全部溶于水得到溶液A，后续实验步骤如图所示。 （1）Ⅰ中生成沉淀，该沉淀呈__________色。 （2）Ⅱ中生成的沉淀质量与加入的KOH物质的量的变化关系，如图所示，其中__________。 （3）Ⅲ中加入过量溶液，是为了除尽滤液C中的__________（填写化学式）。 （4）写出Ⅳ中反应的化学方程式_________________ （5）为减少所用试判的种类，在溶液A中先加入溶液，最终也能提纯KCl。基于（1）（2）中的信息，理论上至少需要__________mol；请用图所示的形式写出完整的提纯方案________________ 一、铁红颜料(共9分) 1．【工业颜料与化学知识融合】阅读科普短文，回答问题。 氧化铁(Fe2O3)在工业上又叫铁红，是不溶于水的红棕色粉末，常用于油漆、油墨、橡胶等工业中，也是常用催化剂。 (1)铁路焊接的原理为：高温下铝与氧化铁（Fe2O3）反应得到熔融的铁与氧化铝。该反应的化学方程式为 ，基本反应类型为 反应。 (2)铁制品长期暴露在空气中会发生锈蚀，原因是铁与空气中的水和 反应生成铁锈(主要成分是Fe2O3·xH2O)，Fe2O3中铁元素的化合价是 。 用菱铁矿（主要成分是FeCO3，含少量SiO2等杂质）制备铁红的两种流程如图所示。 方案Ⅰ： 方案Ⅱ： 资料：方案Ⅰ中“沉淀”时主要反应为：2FeCl2+H2O2+2H2O=FeO(OH)↓+4HCl (3)方案Ⅰ中“沉淀”要控制温度不宜过高，目的是 。 (4)方案Ⅱ中“一系列操作”包括矿石破碎、研磨、筛选，这些操作发生了 变化（选填“物理”或“化学”）。在空气中煅烧FeCO3会生成两种氧化物，该反应的化学方程式为 。 (5)方案Ⅱ中菱铁矿随着温度升高，产物变化规律为：FeCO3→Fe3O4→Fe2O3。加热颗粒状的FeCO3一段时间后，可能会出现外层为Fe2O3，内层为Fe3O4的混合物。请分析产生该现象的原因 。 (6)两种方案比较，方案Ⅰ获得铁红纯度较高，其原因是 。 二、氨能——未来清洁新能源(共10分) 【未来能源与化学知识融合】阅读科普短文，回答问题。 氨气是一种无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，溶于水时能形成氨水。氨气的应用十分广泛，工业上常用来制氮肥、硝酸和纯碱。煤炭作为燃料时会产生一些有害气体。氨气同样可作为燃料使用，其在燃烧时生成氮气与水，在工业、电力、交通等领域均具备广泛的应用前景。 Ⅰ．工业合成氨 合成氨的原料有和。获得常用方法有：液态空气分离法、膜分离法（如图1）和分子筛吸附法（如图2）。其中分子筛吸附法制时，吸附压和两种气体吸附量的变化关系如图3所示。的生产方法有煤气化、天然气重整及电解水等方法。合成氨的流程示意图如图4所示。 Ⅱ．氨燃料 伴随“双碳”目标的提出，氨作为氢的载体，其能源化应用亦成为研究焦点。研究发现氨作为燃料，在电动汽车等动力电源方面具有潜在的应用前景。其与氢气在相同条件下的物性对比见右表。 物性参数 燃烧热/（） 12.77 17.10 沸点/℃ 最小点火能量/MJ 0.02 8 爆炸极限/% 4~75 16~25 依据短文回答下列问题： (1)液态空气分离法、膜分离法、分子筛吸附法制都利用了物质的 （填“物理”或“化学”）性质不同进行分离。 (2)在图4工业合成氨的流程里，所发生化学反应的基本反应类型为 。该流程中可以循环利用的物质是 。 (3)一定条件下，氨气在氧气中燃烧生成氮气和水，反应的化学方程式为 ，其中，氨气中氮元素的化合价为 价。 (4)从环保角度分析，与传统煤炭相比，氨气作燃料的优点有：①产物无污染；② 。 (5)根据短文内容，下列说法不正确的是______（填字母）。 A．由图3可知分子筛吸附法制，吸附压越大，越有利于分离氮气和氧气 B．在合成氨流程中，欲将与、分离，应将温度控制在范围内（在压强 下，氮气的沸点为，与沸点见短文中表格） C．氨气比氢气更容易被点燃 D．氢气液化储存比氨气更易实现，但爆炸风险较大 Ⅲ.探究制备氨燃料的方法 【方案1】利用碳酸氢铵制备氨气(化学原理：) 【方案2】利用铵盐溶液和碱溶液混合加热制备氨气 【方案3】我国科研团队借助一种固体催化剂LDH，在常温、常压和可见光条件下，用氮气和水合成氨气(NH3)的原理如图所示。 (6)方案3的总反应方程式是 。 (7)经分析，方案1不合理，理由是 。 (8)利用方案2氯化铵溶液和氢氧化钠溶液混合加热制氨气，实验过程中发现此方法制得的氨气量较少，可能的原因是 。经讨论改用铵盐固体和碱固体混合物来提高氨气产量(实验装置如图所示)，当观察到 的现象，则证明氨气已收集满。 三、牙膏摩擦剂(共8分) 1．【生活情境与化学知识融合】阅读科普短文，回答问题。 牙膏是一种日用必需品。牙膏中含有摩擦剂、洗涤泡沫剂、黏合剂和保湿剂等。 (1)认识牙膏中的摩擦剂。 物质 碳酸钙 磷酸氢钙 二氧化硅 氢氧化铝 清洁效果 良好 温和 良好 温和 摩擦力 适中 较小 较小 较小 价格(元/t) 700 2490 4550 9500 氢氧化铝的化学式为 。综上信息， 为理想的摩擦剂。 (2)生产轻质碳酸钙。 方案一： 方案二： i．方案一：“粉碎机”的作用是 。 “反应器”反应，X的化学式 。 ii．方案二：“煅烧炉”的反应基本类型属于 反应，固体生成物的名称为 ，“消化室”中反应属于 (填“放”或“吸”)热反应。碳化塔的化学方程式为 。 (3)评价：方案一与方案二相比，其优点是 。 四、乌铜走银(共9分) 1．【金属工艺技术与化学知识融合】 “乌铜走银”是我国特有的铜制工艺技术，迄今已有300余年的历史。主要制作工艺流程如图所示。 (1)乌铜是一种合金，乌铜经锻打、碾压可做成不同厚度的乌铜片，说明乌铜具有良好的 。 (2)炼铜：在熔化的铜水中加入其他金属，熔炼为乌铜。乌铜硬度比纯铜 ，将铜熔化发生的变化为 。 (3)走银：将熔化的白银浇于乌铜表面錾刻而成的各种花纹图案刻痕中。若该乌铜的熔点为1033℃，银的熔点为961℃，则温度范围应控制在 为宜。银长时间放置后依然光亮，原因是 。 (4)捂黑：反复焙烧器皿，使器皿表面由红色变成发亮的乌黑色。该过程中铜发生反应的化学方程式为 。 (5)回收：乌铜的废料表面黑色物质主要是氧化铜。利用稀硫酸和铁从氧化铜中得到铜单质可通过以下两种方案实现： 方案一：FeH2Cu 方案二：CuOCuSO4Cu ①上述两种方案中较优的是 (填“方案一”或“方案二”)理由是 。 ②西汉刘安所著《淮南万毕术》中提到“曾青得铁则化为铜”，方案二中体现这一过程的化学方程式为 。 五、新能源汽车动力电池(共10分) 1．【电池材料与化学知识融合】阅读科普短文，回答问题。 中国新能源汽车行业近年来发展迅猛，已成为全球市场的领导者之一。请阅读以下关于新能源汽车动力电池材料的分段研究资料，回答相关问题。 (1)电池壳体钢的制备。我国有着悠久的钢铁冶炼史，《天工开物》中记载有“炒钢法”，该方法以菱铁矿石(，含少量)和煤为原料，捣碎后放入炼铁炉中，与在高温条件下焙烧。制备时向含有炼铁炉中鼓入空气，充分反应后，经转入方塘加潮泥灰翻炒制得钢。 ①鼓入空气除能提供外，还能起到 作用，以促进反应充分进行。 ②焙烧过程中，向与煤的混合物中添加适量的，粉产率随焙烧时间的变化如图。添加适量可提高铁粉产率，原因是 。    (2)电池壳体铝的制备。 以铝土矿(主要成分是，含和杂质)为原料，经过系列操作制得金属铝产品。 ①将铝土矿与足量的稀硫酸反应，再加入足量的调节后，得到溶液。 已知： 和开始沉淀和沉淀完全的如表所示： 开始沉淀的 2.2 3.7 沉淀完全的 3.2 4.7 加入应调节溶液的范围为 。 ②向溶液中加足量的溶液得到沉淀，过滤后经过焙烧、熔融电解(950℃∼970℃)得到金属铝。与反应生成的化学方程式为 。 ③焙烧之后固体主要成分为，还含有少量的(熔点1720℃)，的存在不会影响过程电解产生的的纯度，其理由是 。 (3)磷酸铁锂正极材料的锂元素主要来源于硬岩型锂辉石矿体，锂辉石的化学组成为，也可表示为，其中 。 (4)将锂辉石和石灰石按一定的质量比配料，混合磨细，在高温下煅烧：向煅烧后的混合物中加水，浸取，得氢氧化锂浸出液和难溶性固体：分离后的氢氧化锂浸出液经蒸发浓缩后，加入纯碱析出碳酸锂固体，分离、洗涤、干燥得碳酸锂成品。 碳酸锂的溶解度与温度的关系见下表 温度/℃ 0 20 40 60 80 100 溶解度 1.54 1.33 1.17 1.01 0.85 0.72 ①浸取氢氧化锂时，加水量太少导致氢氧化锂的浸出率 (填“偏高”、“偏低”或“不变”)，加水量太多，对后续操作的不利影响是 。 ②为减少碳酸锂因溶解而损失，选择 (填“冰水”或“热水”)洗涤。 ③花岗伟晶岩产出的锂辉石原矿中，纯度约88.5%。计算理论上要用多少该矿石才能制取22.2吨 (写出计算过程，结果保留一位小数)？的相对分子质量：186。 14 / 25 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $