2027届高三化学一轮专项训练：实验方案的设计与评价

**基本信息** 聚焦实验方案设计与评价，通过选择与非选择题型结合具体实验情境，系统考查实验现象分析、方案合理性判断及综合应用，强化科学探究与实践素养。 **专项设计** |模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑| |----|-----------|----------|----------| |选择题|12题|结合物质性质（如Fe³⁺与Cu反应）、实验现象与结论对应（如H₂S与CuSO₄反应）、装置选择（如干燥CO₂），考查方案评价与误差分析|从实验现象到结论推导，体现物质性质决定实验现象、实验操作影响结果的逻辑，培养证据推理能力| |非选择题|3题|涵盖工艺流程（聚合氯化铝制备）、有机合成（苦杏仁酸制备）、配合物合成（水杨醛亚胺钛催化剂），强调实验设计与操作的综合应用|以真实实验情境为载体，整合元素化合物、反应原理与实验操作，构建“原理-设计-评价-优化”的完整探究链|

第3章课时作业3 实验方案的设计与评价 （时长60分钟） 一、选择题（12题） 1．某兴趣小组同学为研究Cu与Fe3+的反应进行如下实验(已知CuCl为白色固体，微溶于水)： 序号 实验步骤 实验现象 Ⅰ 充分振荡，加入2mL蒸馏水 铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象 Ⅱ 充分振荡，加入2mL蒸馏水 铜粉有剩余，溶液黄色褪去，加入蒸馏水后生成白色沉淀 Ⅲ 充分振荡，加入2mL蒸馏水 铜粉有剩余，溶液黄色褪去，变成蓝色，加入蒸馏水后无白色沉淀 下列说法不正确的是（） A.三个实验中消耗的铜粉的量不完全一样 B.上述实验表明能否形成白色沉淀主要取决于加入Cu的量 C.实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均发生了反应2Fe3+ + Cu = Cu2+ + 2Fe2+ D.实验Ⅱ中加水后的离子反应可能是Cu2+ + Cu + 2Cl- = 2CuCl 2．室温下，下列实验过程和现象能验证相应实验结论的是（） 选项 实验过程和现象 实验结论 A 向0.1mol·L-1CuSO4溶液通入H2S气体有黑色沉淀生成 酸性：H2S＞H2SO4 B 将某铁粉加稀硫酸溶解，再向溶解液中滴加几滴KSCN溶液，无明显现象 铁粉未发生变质 C 将相同大小的钠块和钙块放入相同体积的蒸馏水中，钙与水反应不如钠剧烈 金属活动性：Na＞Ca D 向Co(H2O)3Cl3的水溶液中滴加硝酸银溶液无明显现象 该配合物中Co3+的配位数是6 3．为精确测定工业纯碱中碳酸钠的质量分数（含少量NaCl），准确称量Wg样品进行实验，下列实验方案和测量数据合理的是（） A.滴定法：将样品配成100mL溶液，取10mL，加入酚酞，用标准盐酸滴定，测量消耗盐酸的体积 B.重量法：将样品与盐酸反应，生成的气体全部被碱石灰吸收，测量碱石灰增加的质量 C.重量法：将样品放入烧瓶中，置于电子天平上，加入足量盐酸，测量减少的质量 D.量气法：将样品与盐酸反应，气体通过排水量气装置量气，测量排出水的体积 4．用下列装置进行实验能达到相应目的的是（） A.用图①装置验证石蜡油热分解产生乙烯 B.用图②装置制取Ti单质 C.用图③装置干燥二氧化碳 D.用图④装置探究Fe2+与I- 还原性强弱 5．利用如下实验装置和试剂能实现元素不同价态间转化的是（） 试剂 价态转化 实验装置 a b c A 浓盐酸 二氧化锰 亚硫酸钠溶液 Cl：-1→0→-1 B 水 过氧化钠 硫化钠溶液 O：-1→0→-2 C 浓硝酸 铜片 氢氧化钠溶液 N：+5→+4→0 D 70%硫酸 亚硫酸钠 氯化铁溶液 S：+6→+4→+6 6．利用如图所示的装置(夹持装置略去)进行实验，b中的现象能证明a中生成相应产物的是（） 选项 发生反应 实验现象 A 乙醇和浓硫酸反应生成的乙烯 溴水褪色 B 木炭和浓硫酸反应生成的二氧化硫 酸性高锰酸钾溶液褪色 C 二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气 滴有酚酞的氢氧化钠溶液褪色 D 苯和液溴反应生成溴化氢 硝酸银溶液中产生浅黄色沉淀 7．组装如图实验装置，检验装置气密性后，添加药品，将铜丝插入浓硝酸中开始实验。下列说法错误的是（） A.乙中出现红棕色气体，说明浓硝酸体现氧化性 B.一段时间后抽出铜丝，向乙中注入水，气体红棕色会变浅 C.注入水后装置乙中铜片表面产生气泡，说明Cu与硝酸反应生成H2 D.丙中X溶液可以是NaOH溶液，以吸收尾气 8．室温下，探究0.1mol·L-1Na2SO3溶液的性质，下列实验方案能达到探究目的是（） 选项 探究目的 实验方案 A 溶液中是否含有SO2- 4 向2mLNa2SO3溶液中滴加几滴稀有硝酸酸化，再滴加Ba(NO3)2溶液，观察沉淀生成情况 B SO2- 3是否水解 向2mLNa2SO3溶液中滴加2mL0.1mol·L-1MgCl2溶液，观察沉淀生成情况 C SO2- 3是否有还原性 向2mLNa2SO3溶液中滴加5~6滴酸性KMnO4溶液，观察溶液颜色变化 D SO2- 3是否有氧化性 向2mLNa2SO3溶液中滴加几滴Na2S溶液，观察沉淀生成情况 9． 根据实验目的，下列实验设计错误的是（） A.实验Ⅰ探究乙烯能与Br2反应 B.实验Ⅱ探究苯分子中是否含有碳碳双键 C.实验Ⅲ探究乙醇的还原性 D.实验Ⅳ制取少量乙酸乙酯 10．下列实验操作和现象及所得到的结论均正确的是（） 选项 实验操作和现象 结论 A 向淀粉溶液中加适量20% H2SO4溶液，加热、冷却后加新制Cu(OH)2溶液加热，没有砖红色沉淀产生 淀粉未水解 B 将浓盐酸与NaHCO3混合产生的气体直接通入苯酚钠溶液，产生浑浊 酸性：碳酸>苯酚 C 向3mL KI溶液中滴加几滴FeCl3溶液，振荡、再滴加1mL淀粉溶液，溶液显蓝色 FeCl3的氧化性比I2的强 D 向0.1mol·L-1 H2O2溶液中滴加0.1mol·L-1KMnO4溶液，溶液褪色 H2O2具有漂白性 11．下列实验装置使用正确的是（） A.图①装置用于实验室制备NH3 B.图②装置用于吸氧腐蚀的探究实验 C.图③装置用于测定生成氢气的速率 D.图④装置用于实验室钠的燃烧 12．下列由废铜屑制取CuSO4·5H2O的实验原理与装置不能达到实验目的的是（） A.用装置甲除去废铜屑表面的油污 B.用装置乙在加热的条件下溶解废铜屑 C.用装置丙过滤得到CuSO4溶液 D.用装置丁蒸发结晶获得CuSO4·5H2O 二、非选择题（3题） 13．絮凝剂聚合氯化铝{[Al2(OH)aClb)m]，a=1～5}广泛用于废水处理。由偏铝酸钙[Ca(AlO2)2]制备聚合氯化铝的一种工艺流程如下： 已知：[Al2(OH)aClb)m]的絮凝效果可用盐基度（盐基度）衡量，当盐基度为0.5时，絮凝效果最佳。 （1）“碱溶”时，化学反应方程式为__________________________。 （2）“沉降”时，温度不宜过高，主要原因是____________；沉降时通入过量CO2发生的离子方程式为____________。 （3）“酸化”时装置如图所示，仪器A的名称为_______，若要使絮凝效果最佳，则b=___________。 （4）已知溶液pH不同时，钒元素与铝元素存在形式如下表所示，补充完整利用含HV2O- 5、AlO- 2的碱性废水制取聚合氯化铝的实验方案：取适量废水，____________，将Al(OH)3沉淀分散在蒸馏水中，向其中滴加一定量的盐酸，得到聚合氯化铝。（实验中须使用的试剂有：0.1mol·L-1HCl溶液、5%的H2O2溶液、蒸馏水、AgNO3溶液） +4价V +5价V +3价Al pH=5 VO(OH)2沉淀 VO3- 4 Al(OH)3沉淀 pH=13 HV2O- 5 VO3- 4 AlO- 2 14．苦杏仁酸（）是一种医药中间体，可用于合成阿洛托品类解痉剂。实验室制备苦杏仁酸的原理、步骤和装置（加热装置已略去）如下。 步骤Ⅰ：向图1的三颈烧瓶中加入10.6g苯甲醛、1.3gTEBA和24.0gCHCl3（过量），搅拌并加热，同时滴加足量的NaOH溶液，反应一段时间。 步骤Ⅱ：将步骤Ⅰ所得混合物冷却，倒入200mL水中，用乙醚萃取，弃去有机层；向水层中加入稀硫酸酸化；继续利用乙醚萃取4次，合并萃取液；加入无水硫酸钠。 步骤Ⅲ：在常压下，利用图2装置蒸去乙醚，得到粗产品。 回答下列问题： （1）X的名称为_________；图1和图2中的冷凝管_________互换（填“能”或“不能”）。 （2）步骤Ⅱ中第一次用乙醚萃取的目的是_________；加入无水硫酸钠的作用是_________。 （3）将步骤Ⅲ补齐：安装蒸馏装置，加入待蒸馏的物质和沸石， ，_________，弃去前馏分，收集产品。 （4）为了提高粗产品的纯度，后续还可采用的方法是_________；若最终获得11.2g苦杏仁酸样品，则实验室制备苦杏仁酸的产率最接近_________（填标号）(相关原子量:C 12 ,O 16, H 1)。 A.85% B.75% C.65% D.55% （5）是一种离子液体，其结构简式是，不直接参与化学反应，但能增大反应速率，其可能原因是_________（从溶解度的角度解释）。 15．聚乙烯（PE）是通用合成树脂中产量最大的品种，广泛应用于薄膜、电线电缆、日用品制造及生物医学等领域。据文献报道，水杨醛亚胺钛催化剂催化乙烯聚合，表现出较高的活性。实验室合成一种水杨醛亚胺钛（Ⅳ）催化剂的原理和过程如下。 （一）合成水杨醛亚胺配体 以10mL无水乙醇为溶剂，加入2.01g（10mmol）3-溴水杨醛、10mmol取代苯胺，用少量甲酸催化，加热回流。待反应结束后，静置或旋蒸去除溶剂得到粗产物。 （二）合成水杨醛亚胺钛（Ⅳ）配合物 在N2氛围下，用注射器取3mLTiCl4溶于50mLCH2Cl2（二氯甲烷）溶剂中，在低温环境下，缓慢滴加9mLTHF（四氢呋喃）溶液并持续搅拌1h，得到钛盐前体TiCl4·2THF。称取0.3mmol配体和0.1g(0.3mmol)TiCl4·2THF，分别溶于10mLCH2Cl2溶剂中，将2种溶液在室温下混合并充分搅拌6h。减压浓缩溶液至5mL，加入正己烷进行沉淀析出，过滤得到红色固体。已知：i.二氯甲烷是一种良好的溶剂，沸点39.8℃易挥发，常温下一种具有刺激性气味、有毒的液体。ii.TiCl4遇湿空气会冒白烟。 回答下列问题： （1）基态钛原子价层电子轨道表示式为________________________。 （2）合成水杨醛亚胺配体过程第一步反应类型为________；第二步反应类型为________。 （3）实验过程中会用到两次图1装置，A仪器冷凝水进入的方向为________（“上口”或“下口”）。试指出图2装置可能存在的缺陷，________。 （4）合成水杨醛亚胺配体过程得到粗产物，要经过________方法纯化得到更纯净的水杨醛亚胺配体。 第3章课时作业3答案 1、 选择题（12题） 1．B 2．D 3．A 4．D 5．B 6．B 7．C 8．C 9．D 10．C 11．B 12．D 2、 非选择题（3题） 13． （1）Ca(AlO2)2 + Na2CO3 = CaCO3 ↓+ 2NaAlO2 （2）温度过高二氧化碳在水中的溶解度小； CO2 + AlO- 2 + 2H2O = Al(OH)3 ↓+ HCO- 3 （3）分液漏斗；b=3 （4）向废水中加入稍过量的5%的H2O2溶液充分反应，然后用0.1mol·L-1HCl溶液调节溶液的pH至5，过滤，用蒸馏水洗涤沉淀至最后一次洗涤液加入AgNO3溶液不产生白色沉淀。 14．（1）恒压滴液漏斗；不能 （2）回收反应液中未反应完的有机物，减少损失；作干燥剂 （3）通冷凝水；加热 （4）重结晶；B （5）增大反应物的溶解度，使反应物充分接触 15．（1） （2）加成反应、消去反应 （3）下口；缺少尾气处理装置 （4）重结晶 学科网（北京）股份有限公司 $