第03讲 化学实验探究（复习讲义）（上海专用）2027年高考化学一轮复习讲练测

第03讲 化学实验探究 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 化学实验方案的设计 知识解构 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 考向破译 考向1 物质制备型实验方案的设计 ∣ 考向 2 猜测假设型实验方案设计 解题妙招1物质制备型实验方案设计解题思路 解题妙招2 猜测假设型实验设计的一般思路 考点二 化学实验的探究与评价 知识解构 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 知识点3 探究型实验 考向破译 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 探究与 评价 考向3 化学实验探究 解题妙招3 操作、现象与结论一致性判断表格类实验题解题程序 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 化学实验方案的设计与评价 —— —— —— 化学实验探究 —— 上海卷T4 —— 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：以真实科研、工业情境为载体，采用主题式综合设问。侧重实验假设提出、方案设计、变量控制、现象证据推理、异常现象分析与实验评价，兼顾方案优化、误差分析、绿色化学评价，开放简答增多，弱化固定模板，强调逻辑表达，融合元素化合物、反应原理等跨模块知识，考查信息提取与证据推理能力。 ►复习目标：1. 掌握实验探究完整思路：提出猜想→设计方案→控制变量→现象记录→证据推导结论； 2. 能辨析干扰因素，分析异常实验现象，评价、改进实验方案； 3. 规范简答表述，提升证据型文字答题能力； 4. 落实探究类题型训练，突破开放性设问，建立实验与原理知识的关联思维，规避答题套路化误区。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 化学实验方案的设计 知●识●解●构 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 知识点3 探究实验 （一）探究实验的基本环节 1.提出问题：从化学现象中提炼核心问题，需具探究价值和指向性。例如：“敞口放置的氢氧化钠溶液变质了吗？” 问题可结合生活或科研需求增强现实意义。 2.猜想与假设：基于化学知识提出可验证的假设。如 “氢氧化钠溶液变质是因与CO2反应生成Na2CO3”，并附反应方程式：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。假设需逻辑严密且可通过实验验证。 3.制定计划：设计科学实验方案，明确试剂（如稀盐酸、氯化钙溶液）、装置（如试管、胶头滴管）及操作步骤。遵循控制变量原则，设置对照实验排除干扰。例如检验氢氧化钠是否变质时，以未敞口溶液为对照，对比滴加稀盐酸后产生气泡的情况。 4.收集证据：准确记录实验现象（颜色变化、气体产生、沉淀生成等）和数据（温度、pH变化），采用表格或图像整理。例如设计记录表，详细记录试剂种类、用量及现象的时间、程度。 5.解释与结论：用化学原理分析现象和数据，推导反应方程式得出结论。如滴加稀盐酸后产生气泡，结合Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，证明溶液含碳酸钠，得出氢氧化钠已变质的结论。 6.反思与评价：从原理和操作分析方案合理性。如检验氢氧化钠是否完全变质时，若用氢氧化钙溶液检验碳酸钠，生成的氢氧化钠会干扰原溶液中氢氧化钠的检验；评估现象是否明显，思考试剂替换、步骤优化等改进方向。 （二）探究实验的主要角度 探究型实验是中学化学实验的重要内容。设计实验探究时，要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得，且不对环境造成污染，中学化学性质实验探究的主要角度有： ①物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中，通过KMnO4溶液是否退色来说明。 ②物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3＋的氧化性强于I2时，可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应，通过溶液是否变蓝色来说明Fe3＋的氧化性大于I2。 ③同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活泼性强于Al。 ④电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液，测pH，若pH>7，则说明HA为弱酸。 ⑤物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱，可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理，将CO2气体通入Na2SiO3溶液，看是否有白色沉淀生成来判断。 ⑥钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。 ⑦可逆反应的探究及化学平衡的影响因素探究 ⑧化学反应速率的影响因素探究 （三）探究实验的方法 1.变量控制法（探究因果关系的核心方法） （1）定义：通过控制其他条件不变，仅改变某一“自变量”，观测“因变量”的变化，从而探究两者因果关系的方法。 （2）核心要点： ①明确“三变量”： a.自变量（人为改变的条件，如浓度、温度、催化剂种类）； b.因变量（需测量的结果，如反应速率、pH变化、沉淀量）； c.无关变量（需保持一致的条件，如试剂用量、反应时间、环境温度）。 ②设计“单一变量”对比实验：确保每组实验仅一个变量不同，排除其他因素干扰。 2.转化法（复杂问题简化的关键方法） （1）定义：将难以直接观测的实验目标（如反应机理、微粒变化）转化为可通过微型装置直接观测的现象（如颜色变化、气压变化、沉淀生成）的方法。 （2）核心要点： ①利用物质特征性质转化：如将“溶液中OH⁻浓度变化”转化为“酚酞变色”，将“气体生成速率”转化为“注射器活塞移动速率”。 ②利用微型装置放大微观变化：如用井穴板同时进行多组离子反应，通过颜色深浅差异直观比较反应程度。 3.对照实验法： （1）定义：通过设置“空白对照”“条件对照”或“相互对照”，排除无关因素对实验结果的影响，明确实验变量的真实作用。 （2）核心要点： ①空白对照：不加入自变量的实验（如探究催化剂作用时，设置“无催化剂”的空白组）。 ②条件对照：改变非自变量的条件（如探究温度对反应的影响时，两组实验除温度外其他条件完全相同）。 考●向●破●译 考向1 物质制备型实验方案的设计 例1（26-27高三上·上海浦东新·阶段检测）胆矾()俗称蓝矾，易溶于水，难溶于乙醇。同学们在实验室使用纯氧化铜粉末和98%的浓硫酸及蒸馏水制备胆矾并测定其结晶水数目。 Ⅰ．制备胆矾 制备胆矾的流程分为溶液配制、反应控制、结晶析出三个阶段。 溶液配制：用98%()浓硫酸配制稀硫酸()； 反应控制：将稀硫酸注入烧杯加热至微沸，分批次加入氧化铜粉末，用玻璃棒搅拌至完全溶解，得到蓝色透明的溶液； 晶体析出：将溶液经过操作X和操作Y，得到胆矾晶体。 (1)“溶液配制”阶段应使用量筒量取浓硫酸_________mL(数值保留整数)，还需使用的仪器有玻璃棒、烧杯、____________________________。 (2)“晶体析出”阶段的操作X为_________。 A．蒸发浓缩至晶膜出现，冷却结晶 B．蒸发至大量晶体出现，冷却结晶 C．蒸发浓缩至晶膜出现，趁热过滤 D．蒸发至大量晶体出现，再利用余热蒸干 (3)操作X使用的仪器包含_________。 A．烧杯 B．坩埚 C．蒸发皿 D．玻璃棒 (4)阶段三中的操作Y包括___________________________________________。 Ⅱ．结晶水测定 先称量干燥坩埚的质量为，再加入胆矾后总质量为。将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中冷却至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为。 (5)“重复上述操作”的目的是_________________________________________________。 (6)根据实验数据，胆矾分子中结晶水的个数为___________________________(写表达式)。 (7)下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏低的是_________。 A．胆矾未充分干燥 B．加热后放在空气中冷却 C．加热温度过高 D．加热时有少量胆矾溅出来 【变式1·变载体】（25-26高三上·上海·期中）聚乳酸是一种重要的可降解材料，聚乳酸的广泛使用可以有效地防治白色污染，制备聚乳酸的原理和装置如图所示(加热及夹持装置已省略)。 Ⅰ．反应原理：n+nH2O Ⅱ．实验步骤： ①组装仪器，预先在油水分离器内加入一定量水； ②向仪器A中加入30.0 mL乳酸、60.0 mL甲苯、适量辛酸亚锡、沸石，控制温度在130℃，加热回流4 h，再升温至170℃，不断放出油水分离器下层的水，保持水层高度略低于支管口，直至反应基本完成； ③将制得的聚乳酸粗品溶解于丙酮中，用水沉淀后过滤在40℃左右真空箱中干燥得到产品； ④测定聚乳酸的平均相对分子质量。 已知：甲苯的沸点为110.6℃，可与水形成共沸物，共沸物的沸点为85℃。 回答下列问题： (1)辛酸亚锡是一种常见的催化剂。基态Sn的核外电子排布式为，则Sn在元素周期表中的位置为________。 (2)仪器A的名称是________。 (3)制备时，冷凝水的进水口是________ (填“a”或“b”)，本实验加热方法应采用________。 A．水浴加热    B．油浴加热    C．直接加热 (4)制备中甲苯除了能作为溶剂以外，还有怎样的作用________。 (5)快速判断反应已完成的现象是________。 (6)若实验在170℃下进行，反应24小时后，测得聚乳酸平均相对分子质量为12320，平均聚合度________(计算结果取整数)。 (7)面粉发酵时由于会产生乳酸，影响口感，生活中通常可以加入少量的________ (“A．苏打”或“B．小苏打”)中和产生的乳酸，请写出该反应的离子方程式为______________。 【变式2】【新情境】（26-27高三上·上海浦东新·开学考试）连二亚硫酸钠（）俗称“保险粉”，大量用于印染业，并用来漂白纸张、纸浆和陶土等。用甲酸法制取的装置如下图所示（夹持装置略去）。 已知：易溶于水，不溶于甲醇，具有强还原性，在空气中易被氧化：或。 实验时先把甲酸加入的甲醇—水混合溶液，再通入气体。 （1）的负离子结构如图所示，其中硫元素的化合价为_____。 A．+1 B．+2 C．+3 D．+4 （2）仪器a的名称是___________________。 （3）装置B的作用是_________________________________________________________________。 （4）装置C中甲醇不参加反应，甲醇的作用是___________________________________________。 （5）配平装置C中生成的离子方程式：___________________________________________。 ______________=______________ （6）下列有关该实验的说法正确的是________。（不定项） A．可用硝酸和溶液检验制得的中是否混有 B．实验中甲酸和最合适的物质的量之比为 C．用排尽装置内的空气，有利于提高的纯度 D．得到固体后，可用甲醇洗涤 测定产品中质量分数，实验步骤如下：准确称取产品放入锥形瓶中，加入适量水使其溶解，然后加入足量甲醛，充分反应；再滴加几滴指示剂，用的标准溶液滴定，至终点时，消耗标准溶液。 实验过程中涉及的反应有： ； ； 不与反应。 （7）该实验加入的指示剂是__________。 （8）产品中（）的质量分数为_______（保留2位有效数字）。 （9）在测定含量的实验中，向样品溶液中加入足量甲醛（）的目的是________。 A．将完全氧化，以便于碘标准溶液滴定 B．作为催化剂，加快与碘的反应速率 C．掩蔽副产物，防止其消耗碘，确保滴定选择性 D．与反应生成更多的还原性物质，提高滴定灵敏度 【变式3】【新考法】（25-26高三上·上海·期中）亚硝酸钠在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及试剂制备亚硝酸钠并探究其性质。 已知：①沸点：、、； ②酸性溶液能氧化NO生成； ③；。 Ⅰ．实验室制备亚硝酸钠。 （1）图中装浓硝酸、稀硝酸的仪器名称为________________，与分液漏斗相比，使用该装置的优点为________________，推测盛放装置的作用是__________________________。 （2）过程中需通过观察装置3中两种气体的流速，并调节浓硝酸、稀硝酸的滴加速度，以便控制装置1和装置2生成气体的流速为1：1。若装置1流速大于装置2，则装置3中可能产生的副产物为________________。 （3）通入装置3中的两种气体，装置1中产生的气体编号①，装置2中产生的气体编号②，假设①和②流速比为下列哪种情况时，若未进行尾气处理，会对环境造成危害的是________________。(不定项) A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．2：1 Ⅱ．探究亚硝酸钠溶液与硫酸反应生成的气体产物。 操作1：打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气； 操作2：关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入50%硫酸，装置A中产生红棕色气体； 操作3：打开弹簧夹，再通入一段时间氮气。 （4）确认亚硝酸钠溶液与硫酸反应生成的气体含有NO，依据的现象是________________。 （5）如果没有装置B，会干扰NO检验，原因为________________(用离子方程式解释)。 （6）查阅资料，亚硝酸钠在酸性条件下，自身发生氧化还原反应。结合上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是________________。 （7）Ⅰ、Ⅱ两个实验反应后都需再通入一段时间氮气，目的是________________。 解题妙招 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。 考向2 猜测假设型实验方案设计 例2（24-25高三上·北京·阶段检测）某小组在验证反应“”的实验中检测到，发现和探究过程如下。 向硝酸酸化的硝酸银溶液()中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。 (1)检验产物 ①取出少量黑色固体，洗涤后，___________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。 ②取上层清液，滴加溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有___________。 (2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有，乙认为铁粉过量时不可能有，乙依据的原理是___________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验： ①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下： 序号 取样时间/min 现象 ⅰ 3 产生大量白色沉淀；溶液呈红色 ⅱ 30 产生白色沉淀，较3min时量少；溶液红色较3min时加深 ⅲ 120 产生白色沉淀，较30min时量少；溶液红色较30min时变浅 (资料：与生成白色沉淀AgSCN) ②对产生的原因作出如下假设： 假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生； 假设b：空气中存在O2，由于___________(用离子方程式表示)，可产生； 假设c：酸性溶液中的具有氧化性，可产生； 假设d：根据___________现象，判断溶液中存在，可产生。 ③下述实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。 实验Ⅰ：向硝酸酸化的___________溶液()中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。 实验Ⅱ：装置如下图。其中甲溶液是___________，操作及现象是___________。 (3)根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ～ⅲ中浓度变化的原因：___________。 解题妙招 猜测假设型实验设计的一般思路 【变式1·变载体】（24-25高三上·广东深圳·期末）硝酸铁是一种重要的无机化合物，常用于分析化学与医药领域。兴趣小组在实验室探究溶液中微粒的氧化性。 (1)用固体配制500 mL浓度是的溶液，该过程中用到的玻璃仪器除了烧杯、量筒、500 mL容量瓶，还需______（填仪器标号）。 A． B． C． D． (2)在配制溶液时要往溶液中滴加适量______，防止溶液出现浑浊。 (3)向淀粉KI试纸上滴加几滴的溶液（pH为1.7），试纸变蓝，说明被氧化。 查资料可知：在不同酸性条件下氧化能力不同，还原产物较复杂，难于观察到气体。 ①【分析讨论】为了探究该溶液中呈现氧化性的微粒，小组提出了以下三种猜想： 猜想1：该条件下仅能氧化； 猜想2：该条件下仅能氧化； 猜想3：该条件下__________________。 ②【验证假设】兴趣小组设计如下方案，进行实验。 实验 步骤 现象 1 配制pH为m的盐酸溶液V mL，向其中加入（使其溶液中n ），将混合溶液滴加到淀粉KI试纸上 淀粉KI试纸变蓝 2 取几滴的溶液，将其滴加到淀粉KI试纸上 ______ 步骤1中的m=______、n=______，实验2的现象为________________，结论推测猜想3可能成立。 ③实验1中，对反应产物进一步分析，该条件下的主要还原产物为，该过程的主要离子方程式为________________。 (4)小组进一步探究该条件下氧化能力强于，可选的试剂有：、、、、和pH为1.7的盐酸。 实验方案设计：取pH为1.7的盐酸溶液，加入____________g 和（）并充分溶解（不考虑的水解对溶液pH的影响）。然后滴加数滴____________溶液，若出现_______________________________现象，说明该条件下氧化能力强于。 (5)在的溶液（pH为1.7）中，和都能氧化，且氧化能力更强。若用定量分析方法检测反应后溶液中的，随时间的增加，逐渐减小，其中的原因可能是____________________________________。 【变式2·变题型】（24-25高三上·广东·期末）氯水成分多样，在一定条件下发生转化。回答下列问题： (1)实验室中模拟舍勒法制氯气，所产生的尾气可用________(填化学式)溶液吸收。 (2)某学习小组利用传感器技术探究氯水中次氯酸的催化分解反应。查阅文献知钴的氧化物可催化次氯酸钠的分解，学习小组猜测钴的氧化物也能催化次氯酸的分解，并进行了以下的实验探究。 ①制备钴的氧化物：向中加入少量蒸馏水溶解，再加入溶液，经搅拌、抽滤、水洗、灼烧后得到黑色粉末状的钴的氧化物（和)。灼烧过程中，_________(填元素符号)被氧化，需要用到的仪器包括_________ (填选项字母)。 A．    B．    C．    D． ②分别向3只小烧杯中加入新制饱和氯水（)和不同质量的钴的氧化物，用溶解氧传感器测定溶解氧变化的数据如图所示，钴的氧化物质量为________时催化效果最好。 (3)学习小组对于上述现象产生了疑问，认为溶解氧的产生可能不是钴的氧化物的催化作用，于是继续设计实验进行探究。 【提出假设】甲同学提出如下假设： 假设1：钴的氧化物()在酸性溶液中反应产生氧气； 假设2：钴的氧化物与盐酸发生反应：、； 假设3：钴的氧化物与次氯酸反应产生氧气和或。 【查阅资料】在水溶液中为淡红色，为蓝色。 【验证假设】乙同学向试剂i和新制饱和氯水中各加入相同最佳用量的钴的氧化物，进行如表所示的实验。 序号 实验样品 反应后的溶液颜色 气泡情况 200 s时溶解氧含量变化值/(mg/L) a i 过滤后无色 无气泡 0 b 新制饱和氯水（) 过滤后无色 较多气泡 16.0 【实验分析】若实验a能证明假设1、2不成立，则试剂i为____________。 【实验小结】根据实验a、b的现象，得出结论：假设1、2均不成立，假设3________(填“成立”或“不成立”)，说明理由：______________________________________。 (4)丙同学通过查阅文献知催化分解的机理共有两步，第一步为，则可推知第二步的化学方程式为__________________________。 【变式3·变考法】（2024·广东广州·三模）某小组研究与浓硝酸反应时发现如下现象： 装置与试剂 现象 片完全溶解，反应放热，产生红棕色气体，得到绿色溶液A 该溶液长时间放置后得到蓝色溶液B，反应后溶液体积几乎不变。 (1)与浓硝酸反应的离子方程式为_____。 (2)甲同学猜测溶液A不是蓝色而呈绿色与溶解了有关，于是向溶液B中通入，然后再持续通入一段时间，观察到现象：_____，证实猜测合理。 甲同学为深入研究溶液呈绿色的原因，查得如下资料并提出了新的假设： 资料ⅰ：溶于水部分发生歧化反应： 资料ⅱ：能与络合 资料ⅲ：是弱酸，加热或遇强酸发生分解 假设一：中形成了使溶液呈绿色。 为了验证假设一的合理性，甲同学进行了如下实验： 【实验一】 操作 现象 ①向蓝色溶液中通入少量气体 溶液呈绿色 ②向水中通入与①中等量的气体 溶液呈无色 (3)操作②的目的是_____。 (4)乙同学向①所得溶液中滴加浓硫酸，使溶液中达约，观察到有无色气体放出(遇空气变为红棕色)，溶液很快变回蓝色。利用平衡移动原理解释溶液变蓝的原因：_____。 (5)综合甲乙两位同学的实验，假设一不成立。请说明理由：_____。 乙同学查得如下资料并提出来另一种假设： 资料ⅳ：浓硝酸中溶有时呈黄色：水或稀硝酸中通入少量时呈无色 假设二：中浓硝酸溶解了所得黄色溶液与的蓝色复合形成的绿色。 为验证假设二的合理性，乙同学进行了如下实验： 【实验二】 操作 现象 ①配制与溶液等的溶液，取，通入气体 溶液呈黄色 ②加入_____ 溶液变为绿色 ③_____ 溶液立即变回蓝色 (6)操作②中加入的试剂为_____，操作③进一步证明了假设二的合理性，写出该操作：_____。溶液变回蓝色可能的原因是_____(用化学方程式表示)。 考点二 化学实验的探究与评价 知●识●解●构 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●破●译 考向1 文字叙述型实验设计与评价 例1（25-26高三上·上海奉贤·期末）过氧化钙(CaO2)是优良的供氧剂，常温常压下，为白色或淡黄色结晶性粉末，难溶于水，与酸反应能生成H2O2；H2O2属于二元弱酸。 实验一：CaO2的制备 I．氢氧化钙法。实验方法如下： （1）CaO2中所含的化学键类型为_____。(不定项) A．离子键 B．极性共价键 C．非极性共价键 D．金属键 （2）Ca(OH)2与H2O2反应生成CaO2·8H2O反应的化学方程式为_____，该反应体现了H2O2的_____。 A．氧化性        B．还原性        C．酸性        D．碱性 II．钙盐法。用CaCl2和氨水代替Ca(OH)2制备CaO2的实验装置如图所示(夹持装置省略)： （3）仪器A名称为_____。 （4）反应需要在冰水浴条件下进行，原因是_____。 （5）一定条件下，探究反应液的pH对CaO2产率的影响，实验结果如图所示。分析当溶液pH>8时，CaO2产率下降的原因_____。(已知：HO2-分解活性高于H2O2.) （6）对比上述两种制备CaO2的方法，从原料利用率角度分析钙盐法的优点_____。 解题妙招 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1·变载体】（25-26高三上·上海·开学考试）实验室模拟氨和次氯酸钠反应制备肼，装置如图所示，回答下列问题： (1)实验中装置B可能会发生倒吸，可使用如图中的___________代替。 (2)装置D中导管b的作用是___________。 (3)装置D中发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为___________。 (4)装置C中制备肼的化学方程式为___________。 (5)小复同学认为上述装置存在一处缺陷，会导致肼的产率降低，应在CD装置间增加装置B，该改进方法为___________。 （5）装置D中生成的中混有气体，会与装置C中的反应，消耗反应物，导致肼的产率降低。饱和食盐水可除去中的，因此在CD间增加盛有饱和食盐水的洗气瓶。 【变式2·变题型】（2025·上海闵行·一模）过氧化脲［化学式为］，常温下为白色晶体，易溶于水，其热分解温度为45℃。在水溶液中会离解为过氧化氢和尿素，可用作漂白剂。 (一)过氧化脲的结构： （1）上图为过氧化脲的结构示意图，1mol过氧化脲中含有的σ键的数目为_____。 (二)过氧化脲的合成： 过氧化脲的合成原理是：(放热反应)。 干法合成的工艺是将高浓度的过氧化氢溶液喷雾到无水尿素固体上，反应一段时间后，经过滤、干燥后即得到产品。 （2）“喷雾”的目的是_____。 下图为实验室模拟湿法合成的装置示意图。在三颈烧瓶中先加入30%过氧化氢，再加入柠檬酸和工业尿素，控制一定温度，搅拌、反应1h；改为减压蒸馏装置，一段时间后，趁热将剩余物质倾入烧杯中，将烧杯放入5℃冰箱中静置24h；过滤、干燥后即得到产品。 已知：①工业尿素含少量杂质、； ②柠檬酸易与金属离子形成难溶的配合物。 （3）图中加热装置未画出，你认为适宜的加热方式为_____。 （4）上述合成过氧化脲的步骤可以总结为如下流程图，请将空格补充完整：_____。 （5）推测所加柠檬酸的作用：_____。 为探究最佳反应温度，考查不同温度对产品收率()的影响(其他条件和反应时间均一致)，所得结果如图所示。 （6）试分析最佳反应温度为35℃的原因_____。 (三)过氧化脲的性质探究： 过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后，分别： Ⅰ．滴加溶液，紫红色消失；Ⅱ．加入KI溶液和四氯化碳，振荡，静置。 （7）Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是①_____、②_____。 A．漂白性                B．氧化性                C．还原性 （8）Ⅱ中的实验现象为_____。 (四)产品活性氧含量测定： 为测定过氧化脲产品中活性氧的含量()。称量样品4.500g，配制成250mL溶液，从中量取25.00mL于锥形瓶中，加入少量稀硫酸，然后用0.1000标准溶液滴定，平行实验三次，结果如下： 实验序号 1 2 3 溶液体积/mL 滴定前读数 0.00 0.00 1.00 滴定后读数 17.90 22.70 19.10 已知：(溶液不与尿素反应)。 （9）上述测定过程中，除250mL容量瓶还需要用到的定量仪器有_____。(不定项) A．滴定管 B．量筒 C．电子天平 D．烧杯 （10）根据滴定结果，产品中活性氧的含量为_____。(结果用百分数表示) （11）为提高该滴定结果的精准度，可采取的措施是_____。(不定项) A．稀释被测样品 B．减少被测样品取量 C．增加平行测定次数 D．降低标准溶液浓度 【变式3·变考法】（24-25高三上·上海·期末）某化学兴趣小组比较氧气的两种实验室制法(分别以和为原料)并探究反应产物。实验装置和数据记录如下： 注：实验中，棉花均未发生变化，水槽中为蒸馏水。 实验 反应前 充分反应后 耗时 m(试剂) m(试管) m(试管+固体) i ii 经实验，实验i中生成的气体仅有 （1）实验i中制备，的原理是____________(用化学方程式表示)。 （2）实验i中，生成反应的化学反应速率______ （3）实验ⅰ中，反应后剩余固体的总质量比理论计算值要小。结合氧化还原规律推测，固体产物中锰元素的平均化合价______5. A．>        B．=        C．< 小组同学发现实验ⅱ制备的气体有刺激性气味。取出导气管，用湿润的淀粉试纸检验。实验ⅱ中加热后产生的气体，试纸先变蓝，后褪色。 （4）甲同学认为可能是高浓度使淀粉试纸变蓝，该说法的合理之处是__________________。请设计对照实验验证或排除这种可能性，__________________。 （5）乙同学推测实验ⅱ产生的气体中含有少量。验证方法：将实验ⅱ产生的气体通入____________溶液，有白色沉淀生成。 （6）丙同学查阅资料得知具有刺激性气味的气体，光照条件下能与水反应生成盐酸和丙同学认为，乙的方法不能说明实验ⅱ产生的气体中含有，理由是____________。(结合化学方程式说明) 用质谱法可以进一步确认实验ⅱ产生的气体中是否含有。质谱仪中，部分分子会被轰击成碎片(分子片段或原子)。质谱法可以测定混合物中各种分子和碎片的相对质量。 已知：氯元素存在和两种天然同位素。 （7）当质谱法测得微粒的相对质量为______(双选，填序号)时，说明实验ⅱ所得气体中含有。 A．35 B．70 C．71 D．72 （8）上述两种微粒的比例为____________。 （9）上述两种方法制备氧气的优势与劣势分别为__________________(任选一种方法分析即可) 考向2 表格型针对某一对象探究与评价 例2某化学兴趣小组对过氧化氢的分解做了两组探究性实验。 Ⅰ．化学兴趣小组的同学为了比较氧化铁和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图所示的装置先后进行了两次实验。 (1)实验1：取过氧化氢溶液与粉末状二氧化锰混合。 实验2：取过氧化氢溶液与________混合。 (2)在检查装置的气密性后，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中，注入双氧水的方法是________(填序号)。 A．快速推注射器活塞B．缓慢推注射器活塞 (3)依据“相同时间内用二氧化锰作催化剂的反应收集的氧气体积较大”，得出结论：二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铁________。 (4)实验过程中发现U型管内右侧液面上升，原因是该反应________(填“放热”或“吸热”) (5)为比较二氧化锰和氧化铁对过氧化氢分解快慢的不同影响，用下图装置进行实验：启动传感器，注入过氧化氢溶液。氧气体积分数随时间变化情况如下： ①初始时氧气的体积分数不为0，原因是________。 ②使过氧化氢分解较快的催化剂是________(填二氧化锰或氧化铁)。 Ⅱ．某实验小组以H2O2分解为例，探究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。 实验编号 温度(℃) 反应物 催化剂 ① 20 25 mL3%H2O2溶液 无 ② 20 25 mL5%H2O2溶液 无 ③ 20 25 mL5%H2O2溶液 0.1 gMnO2 ④ 20 25 mL5%H2O2溶液 1~2滴1 mol/LFeCl3溶液 ⑤ t 25 mL5%H2O2溶液 0.1 gMnO2 (6)实验①和②的目的是________。甲同学在进行实验时并没有观察到明显现象。资料显示，通常条件下过氧化氢稳定，不易分解。为了达到实验目的，可采取的改进方法是________(写出一种即可)。 (7)实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化如甲图所示。由图可知⑤中温度t________20℃(填“>”、“<”或“=”)，分析该图能得出的结论是________对H2O2分解的催化效果更好。 (8)写出实验③中H2O2分解的化学方程式：________，催化剂能增大化学反应速率的原因是________。 解题妙招 操作、现象与结论一致性判断表格类实验题解题程序 【变式1·变载体】（2026·上海普陀·二模）精炼铜的阳极泥处理后的沉渣中含AgCl，工业上可用Na2SO3溶液浸出回收银。某小组在实验室模拟了从沉渣中分离出AgCl，并使浸取剂再生的过程。 已知：ⅰ．25℃，Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(Ag2SO3)=1.5×10-14，Ksp(Ag2SO4)=1.2×10-5； ⅱ．25℃，Ka1(H2SO3)=1.4×10-2，Ka2(H2SO3)=6.3×10-8；Ka2(H2SO4)=1.2×10-2。 (1)AgCl、Ag2SO3、Ag2SO4三种盐的溶解度由大到小顺序为___________。 【步骤Ⅰ】浸出AgCl (2)已知： 。[Ag(SO3)2]3-的浓度与溶液pH的关系如图___________所示。 (3)取AgCl固体，加入一定体积 1 mol·L-1 Na2SO3溶液作浸取剂，充分反应后过滤得到浸出液(pH=8)。该反应的离子方程式是___________。 【步骤Ⅱ】酸化沉银 (4)①取步骤Ⅰ所得浸出液，滴加稀硫酸，生成白色沉淀。继续滴加稀硫酸，当恰好沉淀完全时pH约为5，完全沉淀时，溶液中大量存在的含硫微粒是___________。(不定项) A．       B．             C．            D． ②pH不能过低的原因是___________。 (5)请运用化学平衡移动原理解释白色沉淀可能是AgCl的原因___________。 (6)将沉淀过滤并洗净，取少量沉淀，___________(填操作和现象)，证实其中不含Ag2SO4。 (7)为证明白色沉淀中不含Ag2SO3，设计了如下对比实验。 序号 实验 固体A 加入试剂 现象 Ⅰ 白色沉淀 先滴加1 mL稀硫酸，再加1滴稀KMnO4溶液。 浅紫红色浊液 Ⅱ Ag2SO3 白色浊液 Ⅲ X ___________ 固体X是___________，出现___________(填写现象)，说明沉淀中不含Ag2SO3。 【步骤Ⅲ】浸取剂再生 (8)向步骤Ⅱ所得溶液(pH ≈ 5)，加___________试剂可使浸取液再生。此时需调控溶液的pH范围为___________(写出计算过程)。 A．3 ~ 5           B．5 ~ 7               C．7 ~ 9              D．9 ~ 11 【变式2·变题型】（24-25高三上·上海·阶段检测）FeCl3是饮用水、工业用水、城市污水及游泳池循环水处理的高效廉价絮凝剂，也是中学实验室中常见的试剂。 （1）下列关于FeCl3的说法正确的是_________。(不定项) A．配制FeCl3溶液时，应先将氯化铁晶体溶于水中，再加入盐酸酸化 B．FeCl3絮凝剂应用过程中涉及水解反应 C．向氢氧化钠溶液中边滴加饱和FeCl3溶液边振荡制备Fe(OH)3胶体 D．要除去FeCl3溶液中混有的Fe2+，可通入适量氧化剂Cl2 某实验小组同学进行了以下关于FeCl3的实验： 实验Ⅰ．同学们利用以下装置制备FeCl3固体。(已知：FeCl3的熔点为306℃、沸点为316℃，易水解) （2）写出装置D中制备Cl2的化学方程式：___________________________________________。 （3）从D、E、F中选择合适的装置制备纯净的Cl2，正确的接口顺序为a→___________(可选试剂：饱和食盐水、NaOH溶液、浓硫酸、碱石灰，仪器可重复使用)。 （4）装置B中冷水的作用是________________________________________；装置C中碱石灰的作用是_______________________________________________________。 实验Ⅱ．探究FeCl3溶液与Cu的反应 向4 mL 0.1 mol/LFeCl3溶液中滴加几滴0.2mol/LKSCN溶液，溶液变红；再加入过量Cu粉，溶液红色褪去，不久有白色沉淀产生。 查阅资料可知：CuCl和CuSCN均为难溶于水的白色固体。针对白色沉淀同学们有以下猜想： 猜想1：Cu2+与过量的Cu粉反应生成Cu+，再结合Cl-生成白色沉淀CuCl。 猜想2：Cu2+与SCN-发生氧化还原反应生成Cu+，再结合SCN-生成白色沉淀CuSCN。 针对上述猜想，实验小组同学设计了以下实验： 实验编号 操作 现象 实验1 加入铜粉后无现象 实验2 溶液很快由蓝色变为绿色，未观察到白色沉淀；2 h后溶液为绿色，未观察到白色沉淀；24 h后，溶液绿色变浅，试管底部有白色沉淀 （5）实验结果说明猜想____________(填“1”或“2”)不合理。 （6）根据实验现象进一步查阅资料发现： i．Cu2+与SCN-可发生如下两种反应： 反应A：(淡黄色) 反应B：(黄色)。 ii．与Cu2+共存时溶液显绿色。 由实验2中的现象推测，反应速率：A________(填“＞”或“＜”)B，反应B是产生CuSCN的主要原因。 进一步查阅资料可知，当反应体系中同时存在Fe2+、Cu2+、SCN-时，Cu2+氧化性增强，可将Fe2+氧化为Fe3+。据此将实验2改进，向CuSO4溶液中同时加入KSCN、FeCl2，立即生成白色沉淀CuSCN，写出该反应离子方程式：____________________________________。 （7）若向100 mL amol/L CuSO4溶液中滴加足量的KSCN和FeCl2的混合溶液，经过一系列操作得到bg白色沉淀CuSCN，则CuSCN的产率为___________。(写出解题过程) 【变式3·变考法】（2026·上海静安·二模）某课外兴趣小组以教材化学实验为研究对象，再探粗盐的提纯和氯化钠溶液的电解。 Ⅰ．粗盐提纯 小组选用含有可溶性杂质(、和)的粗盐，按以下顺序进行分离提纯。 称量→溶解→过滤→结晶 （1）溶解时需加入适量的水，水的用量主要与___________有关。 A．烧杯的容积 B．温度和气压 C．粗盐的纯度 D．氯化钠的溶解度 （2）向粗盐溶液中依次加入稍过量的___________溶液，使可溶性杂质沉淀。 A．、、 B．、、 C．、、 D．、、 （3）过滤操作用到的玻璃仪器主要有烧杯、玻璃棒和___________(填仪器名称)。 当溶液中某离子浓度时，该离子可视为已被完全除尽。 （4）为将滤液中的除尽，需加稀盐酸，再结晶制得精盐。若加稀盐酸后溶液中为，则此时溶液pH的范围是___________。(常温下的)。 有资料认为，用溶液替代和，既可同时除去、，又能减少试剂的用量。为确认此说法，小组同学取适量粗盐溶液，逐滴滴加，测得溶液电导率的变化如图所示。 （5）下列分析正确的是___________(不定项)。 A．0～a处与a～b处发生的离子反应相同 B．当电导率达最低点时，粗盐溶液中的离子浓度最小 C．拐点b之后，电导率上升，说明、均沉淀完全 D．实验表明粗盐溶液中、的物质的量之比为 （6）根据实验和已有信息，小组未选用溶液去除、，可能的原因是___________。 Ⅱ．电解食盐水 小组同学以石墨为电极，按图示装置电解饱和食盐水。通电60 s后，测得两极产生的气体体积。 （7）甲同学认为是由于氯气溶于水所导致，提出应测量阳极附近溶液的pH变化。但考虑到阴极反应的影响，需先在原装置中增加离子交换膜，以防止___________通过。 A． B． C． D． 重新电解60 s，测得pH为3.8，印证了甲同学猜想的合理性。但乙同学指出放电也会降低pH，并设计新实验，在相同条件下电解200 s，测得溶解氧数据，记录于下表。 溶液体积(mL) 溶液体积(mL) 蒸馏水体积(mL) 溶解氧初始浓度(mg/L) 200 s时，溶解氧的浓度(mg/L) 实验1 0 0 20.0 8.3 8.4 实验2 4.0 0 16.0 8.3 实验3 4.0 4.0 x 8.3 实验4 0 4.0 16.0 8.3 （8）表格中，___________。 实验表明，和的放电存在竞争，离子浓度会影响放电顺序。则实验测得的数据、、由小到大的顺序为___________。 为完善结论，丙同学提出用溶解氧传感器、氧分压传感器，在恒温下测溶解氧浓度、液面上方分压(装置如图)。 实验测得的数据与电解时间的关系见下图： （9）结合乙同学、丙同学的实验数据，分析电解初期(0～200 s)分压增大的主要原因是___________，电解后期(200～1000 s)分压增大的主要原因是___________。 考向3 化学实验探究 例3（24-25高三上·上海·阶段检测）印刷产业工业废水中含有大量的硫化物(主要成分为Na2S)，可用如图所示转化方式除去。 （1）当反应I和Ⅱ转移电子数相等时，还原剂的物质的量之比为(I中：II中)=________。 （2）已知反应Ⅲ中Na2S与Na2SO3按等物质的量反应，反应的化学方程式为___________ （3）下列关于Na2S溶液说法正确的是_______________。(不定项) A．[Na+]+[H+] =[OH-]+[HS-]+[S2-] B．2[Na+]=[H2S]+[HS-]+[S2-] C．[H+] +[HS-]+2[H2S]= [OH-] D．Na2S溶液呈碱性的原因：S2-+H2O=HS-+OH- 一种处理Na2S废液并变废为宝获得硫单质的方法是电解法。 （4）A电极上的电极反应式为_____________。 （5）电极B所在电解槽中不仅能得到氢气，还能获得NaOH溶液。则阴极室与阳极室之间使用的离子交换膜是_________。 A．阴离子交换膜     B． 阳离子交换膜 某实验兴趣小组欲研究是否可以用FeCl3去除硫化物。他们对溶液中FeCl3和Na2S的反应进行分析：甲同学认为发生双水解反应；乙同学认为发生复分解反应；丙同学认为发生氧化还原反应。 （6）若甲同学的观点正确，请写出相应的离子反应方程式_________________。 通过查阅资料，室温条件下有如下数据： Ksp[Fe(OH)3] Kal(H2S) Ka2(H2S) Kw 1×10-38 1×10-6.8 1×10-14.7 1×10-14 （7）请根据上表的数据计算该离子反应方程式室温下的化学平衡常数K=_______。 为了验证乙丙同学的观点，现进行如下实验： 实验a 实验b 实验c FeCl3(aq) 5mL 10mL 30mL 实验现象 产生黑色浑浊，混合液pH=11.7 黑色浑浊度增大，混合液pH=6.8 观察到黑色和黄色浑浊物，混合液pH=3.7 查阅资料：Fe2S3(黑色)在空气中能够稳定存在，FeS(黑色)在空气中易变质为Fe(OH)3。 设计实验：分别取实验a、b、c中沉淀放置于空气中12小时，a中沉淀无明显变化。b、c中黑色沉淀部分变为红褐色。 （8）实验b、c的黑色沉淀物为_______。 （9）请写出实验c生成黄色浑浊物的离子反应方程式__________________________。 探究实验a中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应的原因： 设计实验：电极材料为石墨 （10）试剂X和Y分别是_________、_________。 （11）若右侧溶液变浑浊，说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应。该说法是否合理。请判断并说明理由_____________。 【变式1·变载体】（24-25高三上·上海·阶段检测）FeCl3是饮用水、工业用水、城市污水及游泳池循环水处理的高效廉价絮凝剂，也是中学实验室中常见的试剂。 （1）下列关于FeCl3的说法正确的是_________。(不定项) A．配制FeCl3溶液时，应先将氯化铁晶体溶于水中，再加入盐酸酸化 B．FeCl3絮凝剂应用过程中涉及水解反应 C．向氢氧化钠溶液中边滴加饱和FeCl3溶液边振荡制备Fe(OH)3胶体 D．要除去FeCl3溶液中混有的Fe2+，可通入适量氧化剂Cl2 某实验小组同学进行了以下关于FeCl3的实验： 实验Ⅰ．同学们利用以下装置制备FeCl3固体。(已知：FeCl3的熔点为306℃、沸点为316℃，易水解) （2）写出装置D中制备Cl2的化学方程式：___________________________________________。 （3）从D、E、F中选择合适的装置制备纯净的Cl2，正确的接口顺序为a→___________(可选试剂：饱和食盐水、NaOH溶液、浓硫酸、碱石灰，仪器可重复使用)。 （4）装置B中冷水的作用是________________________________________；装置C中碱石灰的作用是_______________________________________________________。 实验Ⅱ．探究FeCl3溶液与Cu的反应 向4 mL 0.1 mol/LFeCl3溶液中滴加几滴0.2mol/LKSCN溶液，溶液变红；再加入过量Cu粉，溶液红色褪去，不久有白色沉淀产生。 查阅资料可知：CuCl和CuSCN均为难溶于水的白色固体。针对白色沉淀同学们有以下猜想： 猜想1：Cu2+与过量的Cu粉反应生成Cu+，再结合Cl-生成白色沉淀CuCl。 猜想2：Cu2+与SCN-发生氧化还原反应生成Cu+，再结合SCN-生成白色沉淀CuSCN。 针对上述猜想，实验小组同学设计了以下实验： 实验编号 操作 现象 实验1 加入铜粉后无现象 实验2 溶液很快由蓝色变为绿色，未观察到白色沉淀；2 h后溶液为绿色，未观察到白色沉淀；24 h后，溶液绿色变浅，试管底部有白色沉淀 （5）实验结果说明猜想____________(填“1”或“2”)不合理。 （6）根据实验现象进一步查阅资料发现： i．Cu2+与SCN-可发生如下两种反应： 反应A：(淡黄色) 反应B：(黄色)。 ii．与Cu2+共存时溶液显绿色。 由实验2中的现象推测，反应速率：A________(填“＞”或“＜”)B，反应B是产生CuSCN的主要原因。 进一步查阅资料可知，当反应体系中同时存在Fe2+、Cu2+、SCN-时，Cu2+氧化性增强，可将Fe2+氧化为Fe3+。据此将实验2改进，向CuSO4溶液中同时加入KSCN、FeCl2，立即生成白色沉淀CuSCN，写出该反应离子方程式：____________________________________。 （7）若向100 mL amol/L CuSO4溶液中滴加足量的KSCN和FeCl2的混合溶液，经过一系列操作得到bg白色沉淀CuSCN，则CuSCN的产率为___________。(写出解题过程) 【变式2·变题型】（2026·上海·模拟预测）为探究工业品硫的性质并测定其纯度设计了如下实验(忽略杂质的反应)。 Ⅰ.性质探究： 实验一 实验二 向试管中加入工业品硫、KOH水溶液，持续振荡，淡黄色固体完全溶解；继续滴加BaCl2溶液产生白色沉淀，加足量盐酸沉淀完全溶解。 向试管中加入工业品硫、KOH水溶液、双氧水，持续振荡，淡黄色固体完全溶解；继续滴加BaCl2溶液产生白色沉淀，加足量盐酸沉淀不溶解。 Ⅱ.纯度测定： ①取少量工业品硫研成粉末，准确称取m g置于圆底烧瓶中，装置如图(加热、夹持、搅拌装置已略去)，准确加入 mL KOH的乙醇溶液(过量)，加入蒸馏水，搅拌，85℃回流至样品完全溶解后，除去乙醇。 ②冷却后，向圆底烧瓶中加入适量蒸馏水，搅拌下缓慢滴加足量30% H2O2，加热至100℃，保持20 min，冷却至室温。 ③将圆底烧瓶中溶液全部转移至锥形瓶中，加入2滴甲基橙，用 HCl标准溶液滴定至终点，平行实验多次，记录实验数据。 ④不加工业品硫，重复步骤①②③做空白实验，平行实验多次，记录实验数据。 [已知室温下：，] （1）“实验一”试管中淡黄色固体溶解后，溶液中的含硫物质为K2SO3和_______(填化学式)。 （2）“实验二”中淡黄色固体溶解的离子方程式为_______。 （3）室温下，利用“实验二”的原理生成沉淀90.87 g，现将其全部转化为BaCO3，若每次用1.00 L、的Na2CO3溶液处理，至少需要处理_______次，才能达到目的。 A．2 B．3 C．4 D．5 （4）仪器a的名称_______，其作用是_______。 （5）向圆底烧瓶中准确加入 mL KOH的乙醇溶液时，可选用的仪器为_______。(不定项) A．50 mL量筒 B．移液管 C．滴定管 D．烧杯 （6）乙醇的作用是_______。 （7）步骤①样品完全溶解后，除去乙醇的方法是_______。 （8）滴定终点的现象为_______。 （9）实验数据如下： 加入工业品硫实验数据 空白试验数据 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 滴定前读数/mL 0.00 24.98 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 滴定后读数/mL 24.98 49.78 25.00 25.02 39.98 40.02 39.10 40.00 测得工业品硫的纯度为_______(列出表达式，写出计算过程)。 【变式3·变考法】（25-26高三上·上海·期末）某小组同学向pH=1的0.5 mol/L的FeCl3溶液中分别加入过量的Cu、Zn、Mg，探究溶液中氧化剂的微粒及其还原产物。 （1）理论分析，依据金属活动性顺序，Cu、Zn、Mg中可将Fe3+还原为Fe的金属是______（不定项）。 A．Cu                    B．Zn                    C．Mg 实验验证，现象如下表所示。 实验 金属 操作、现象及产物 Ⅰ 过量Cu 一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到Fe单质 Ⅱ 过量Zn 一段时间后有气泡产生，反应缓慢，pH逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，无气泡冒出，此时溶液pH为3~4，取出固体，固体中未检测到Fe单质 Ⅲ 过量Mg 有大量气泡产生，反应剧烈，pH逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，持续产生大量气泡，当溶液pH为3~4时，取出固体，固体中检测到Fe单质 反应结束后，分别取实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的少量溶液，都检测出有Fe2+生成。 （2）实验Ⅱ、Ⅲ都有红褐色沉淀生成，用平衡移动原理解释原因______。 对实验Ⅱ未检测到Fe单质进行分析及探究。 a.甲认为实验Ⅱ中，当Fe3+、H+浓度较大时，即使Zn与Fe2+反应置换出少量Fe，Fe也会被Fe3+、H+消耗。写出Fe与Fe3+反应的离子方程式______。 b.乙认为在pH为3~4的溶液中即便生成Fe也会被H+消耗。设计实验：取Ⅱ中pH为3~4的上层清液，加入少量铁粉，观察到______（填实验现象）。证实了此条件下可忽略H+对Fe的消耗。 c．丙认为产生的红褐色沉淀包裹在Zn粉上，阻碍了Zn与Fe2+的反应。 经过后续实验，证实了Zn粉确实被包裹。 （3）查阅资料：c(Fe3+)=0.5 mol/L的溶液开始沉淀的pH约为1.2，完全沉淀的pH约为3。结合a、b和c，重新做实验Ⅱ，当溶液pH为3~4时，不取出固体，向固-液混合物中持续加入盐酸，控制pH<1.2，观察到______（填实验现象），溶液颜色变浅，停止加盐酸，待pH为3~4时，取出固体，固体中检测到Fe单质。 （4）对比实验Ⅱ和Ⅲ，解释实验Ⅲ的固体中检测到Fe单质的原因______（不定项）。 A．Mg更活泼，反应中快速产生大量气泡，阻止包裹的形成 B．pH为3~4时，还未生成Fe(OH)3沉淀，还未形成包裹 C．pH约3~4时，可忽略H+对铁的消耗 D．相比于H+，Mg优先与Fe2+反应 （5）LiFePO4电池稳定性高、安全、对环境友好，该电池的总反应式为：，其放电时的工作原理如图所示。 ①充电时，电极a的电极名称为______； A．正极                    B．阳极                    C．阴极                      D．负极 ②放电时电极b的电极反应式为______。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·浙江·高考真题）利用下列装置进行操作，不能达到实验目的的是 A．实验室制取氨 B．向容量瓶中转移溶液 C．用盐酸标准溶液滴定NaOH溶液 D．验证Zn的金属活动性强于 A．A B．B C．C D．D 2．（2026·江西·高考真题）为探究银白色金属X的组成，进行下列实验（如图）。X中所含元素至少有 A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 3．（2025·上海·高考真题）工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法： (1)验证锗矿石中含有锗元素可使用的方法为_______。 A．原子发射光谱法    B．红外光谱法    C．X射线衍射 (2)既能与强酸反应，也能与强碱反应，由此推测是_______氧化物。 锗矿石中含有、煤焦油、等杂质，相关物质的熔、沸点如下表所示： 煤焦油 熔点 升华 沸点 —— —— (3)分析提取精锗时采用分步升温的原因_______。 (4)真空还原阶段用除，产物还有等生成，写出该阶段的化学方程式_______。 (5)在不同温度下，使用不同浓度的真空还原时，元素的萃出率如下图所示。由此判断，真空还原采用的最佳温度及浓度分别为_______。 A．，2.5% B．，5.0% C．，2.5% D．，2.5% 测定单质锗样品纯度的方法和相关装置如下(杂质不参与反应)： a．称取m g单质锗样品，置于锥形瓶I中：向锥形瓶Ⅱ中加入过量的NaH2PO2溶液。 b．向锥形瓶I中加入足量FeCl3溶液和盐酸，加热充分反应。 c．反应结束后，用盐酸冲洗连接管和仪器A，冲洗液并入锥形瓶II中。 d．向锥形瓶Ⅱ中加一定量磷酸和盐酸，隔绝空气加热至微沸。充分反应后，用橡皮塞塞紧锥形瓶Ⅱ，并冷却到10℃以下(防止在步骤e中过量的NaH2PO2与KIO3发生反应) e．向锥形瓶Ⅱ的无色溶液中加入淀粉溶液，用c mol·L-1 KIO3标准溶液滴定，终点时消耗 V mL标准溶液。 测定单质锗样品纯度的方法和相关装置如下(杂质不参与反应)： ① ② ③ ④ (6)装置图中仪器A的名称为_______。 A．滴定管 B．恒压滴液漏斗 C．冷凝管 D．干燥管 (7)到达滴定终点时，溶液颜色由_______变成_______，且半分钟不褪色。 (8)步骤d中，在滴定前要用橡胶塞密封锥形瓶，请解释其原因。_______ (9)已知，求m g锗矿石样品中锗元素的质量分数为_______(用c、V、m的代数式表示)。 (10)若滴定测得的锗元素含量偏大，可能的原因是_______。 A．未用标准溶液润洗滴定管 B．未用稀盐酸洗涤仪器A并将洗涤液并入锥形瓶 C．滴定结束后，在滴定管尖嘴处出现气泡 D．未保持在以下滴定 4．（2026·福建·高考真题）实验室在隔绝水汽条件下制备无水(深蓝绿色针状晶体，吸水性强)。 已知：沸点；液态存在自电离：。 Ⅰ．的制备(装置如图，夹持装置省略) 反应方程式：。 (1)仪器A的名称为_______；装置的不足之处是_______。 (2)反应时产生红棕色气体的化学方程式为_______。 (3)铜丝完全反应后，加入液态至沉淀完全，过滤、洗涤、低温真空干燥得蓝色晶体(相对分子质量280)，产率为________(列出计算式)。 Ⅱ．的热解(装置如图，夹持和加热装置省略) (4)抽真空下缓慢加热至，样品变为浅蓝色粉末。 ①生成的化学方程式为_________。 ②装置中玻璃棉的作用是_________。 (5)热解后，先_________，然后_________，样品升华，凝华为深蓝绿色针状晶体。(填标号) a．升温至        b．保持活塞和真空泵开启 c．关闭活塞，再关闭真空泵    d．关闭真空泵，再关闭活塞 Ⅲ．的晶体结构(如图) (6)①基态原子的价电子排布式为_________。 ②晶胞中有_________个；晶体中，和连成_________状(填“链”“层”或“空间网”)，微粒间作用力有_________(填标号)。 a．键    b．配位键    c．金属键    d．非极性共价键 5．（2026·北京·高考真题）实验小组制备高锰酸钾。 资料：i．为墨绿色固体，可溶于水，强碱性条件下稳定，一定条件下发生的歧化反应为， ii．浓碱性条件下，可被还原为。 iii．的溶解度随温度升高而增大。 (1)制备 步骤 实验 Ⅰ 制备：将、和三种固体，在熔融状态下充分反应。得到墨绿色固体。 Ⅱ 制备：将用水溶解后，滴加至(约)，溶液由绿色变为紫红色，过滤。得到约100 mL紫红色溶液和棕黑色固体。 Ⅲ 提纯：将转移至蒸发皿中，水浴浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥。得到紫红色固体。 ①补全Ⅰ中反应的化学方程式：__________。 □□□___________□□□___________ ②Ⅱ中歧化的原因：随降低，的还原性不变，氧化性__________。 ③取Ⅲ中少量溶解，得紫红色溶液和少量棕黑色固体(检验为)。 (2)对Ⅲ中产生的原因进行分析和探究 ①甲认为将还原，设计实验i验证：用含和的溶液代替重复Ⅲ的操作，所得固体含。乙认为该现象不能证明还原了，理由是_______________________________________________。 ②乙设计和实施了实验ii：用____________________代替重复Ⅲ的操作，所得固体不含，实验i和ii证实了甲的观点。 ③丙用代替重复实验i，证实Ⅲ中不能还原。 (3)实验优化 为提高产品纯度，改进Ⅲ的操作；将转移至蒸发皿中，水浴浓缩，____________________，洗涤，干燥。 (4)测定纯度并计算产率 按I中投料，经优化步骤制得产品，取配制成待测液。酸性条件下，用待测液滴定标准溶液，被还原为。测得。 ①滴定反应的离子方程式是__________________________________________________。(是二元弱酸) ②的产率是____________________。[产率(实际产量/理论产量)] 6．（2026·甘肃·高考真题）2025年甘肃省探获了一处超大型优质冶镁白云岩矿床。白云岩主要由白云石[]组成，某兴趣小组设计如下实验方案测定白云石中钙的含量。已知难溶于水，可溶于强酸。 Ⅰ．称取一定量白云石样品，滴加盐酸溶解，加热并煮沸后冷却至室温； Ⅱ．调节溶液至弱酸性()，加入溶液，生成沉淀； Ⅲ．过滤，洗涤沉淀。从漏斗中取出带有沉淀的滤纸，贴于大烧杯内壁，使用3 mol/L硫酸将沉淀冲洗至烧杯中； Ⅳ．使用标定后的溶液滴定草酸根含量，计算样品中钙的含量。 (1)为去除白云石样品中的湿存水，称量前需进行的操作为_________。 (2)步骤Ⅰ中，加热并煮沸溶液的目的是________。 (3)步骤Ⅱ中，调节溶液至弱酸性的原因为________。 (4)步骤Ⅲ中，应依次使用稀溶液和__________(填试剂)洗涤沉淀。 (5)使用标准溶液标定溶液浓度时，发生如下反应：。 保持温度80~，开始滴定时，随着将溶液不断滴入标准溶液中，粉红色褪去所需的时间逐渐变短，原因为_______。接近滴定终点时，下列操作正确的是__________(填序号)。 A．改为滴加半滴溶液    B．减慢锥形瓶旋摇速度 C．使用蒸馏水冲洗锥形瓶内壁    D．记录滴定管液面的读数 (6)步骤Ⅳ中，为防止滤纸可能影响测定结果，在滴定过程中滤纸需一直贴于烧杯内壁。达到滴定终点后，将滤纸推入溶液中，溶液粉红色褪去，继续滴定至终点，又消耗了溶液。小组讨论后提出下列两种猜想： ①滤纸含有还原性成分； ②步骤Ⅲ中，滤纸上的未被完全冲洗下来。 为验证猜想，将白云石替换为进行对照实验，消耗了溶液。若，，则成立的猜想序号及理由为________。 7．（2026·北京·高考真题）肼可应用于医药、航空航天和电池等领域。 (1)肼可看作分子中原子被取代的产物。易溶于水的原因之一，是与水分子间存在__________作用。 (2)次氯酸钠氧化氨的方法制备水合肼 总反应：。制备流程示意图如下。 资料：的还原性强于 ①反应器1中产生的离子方程式是________________________________________。 ②反应器2中与作用产生。 ③反应器3中与大量的充分反应后，将产生的混合液送入回收器。生成的化学方程式是_____________________________________________。 ④反应器3中通入大量的，可减少和副反应的发生，从反应速率的角度解释原因：____________________________________________。 (3)双氧水法制备水合肼 总反应：，实验室制备分为两步。 资料：丁酮沸点，水合肼沸点，丁酮连氮沸点；丁酮连氮难溶于水。 i．制备丁酮连氮： ii．制备：将i中分离出的丁酮连氮水解。 ①ii的化学方程式是__________________________________________________。 ②由于丁酮连氮性质稳定，反应ii的平衡常数较小。加热到左右反应，能促进的生成，原因是__________________________________________________。 (4)通过比较两种方法，结合丁酮连氮的性质，说明双氧水法的优点____________________。 8．（2026·湖北·高考真题）金属氯化物与三氟甲磺酸（，）的反应常用于制备无水金属三氟甲磺酸盐。某同学在实验室中按照如下流程制备无水，。已知是一种超强酸，沸点，易溶于水、乙醚（沸点）和氯仿（沸点）。 回答下列问题： Ⅰ．按照上图组装仪器并检验装置的气密性，向烧瓶中加入颗粒（，）。 (1)仪器的名称________。 Ⅱ．打开活塞，持续通入，流速调至每秒逸出2个气泡，缓慢滴加无水（，），升温至，搅拌。 (2)滴加过程中，装置中的固体逐渐溶解，装置中的现象是________。反应完毕，取装置中少量液体于试管中，滴加酸化的溶液，产生的沉淀是________（填化学式）。 (3)装置中发生反应的化学方程式为________。 Ⅲ．反应完毕，向反应液中加入无水乙醚，析出固体。过滤，用无水乙醚洗涤、干燥，得粗产物。 (4)查阅文献获知，乙醚与混合时会剧烈放热。为了防止局部过热，加入乙醚时宜采取的措施有________（答一条即可）。 Ⅳ．粗产物提纯后，得到产品。 (5)向混有少量杂质的粗产物中加入氯仿，煮沸、过滤，除去杂质。煮沸的主要目的是________。 (6)该实验的产率为________（保留一位小数）。 9．（2026·贵州·高考真题）双氯磺酰亚胺[]是制备某锂离子电池电解质的关键中间体。某研究小组设计实验对其进行制备，部分实验装置如图1。 实验步骤： Ⅰ．将(0.5mol)氨基磺酸()、()二氯亚砜()和()氯磺酸()依次加入三颈烧瓶中。 Ⅱ．连接好装置，在一定温度下持续搅拌至反应液变成深红棕色黏稠液体，停止加热。 Ⅲ．待反应液冷却至室温后，先常压蒸馏去除过量的低沸点反应物，再减压蒸馏，收集、左右的馏分，得到淡黄色粗品。 已知：①总反应为；所有原料均经精制后用于反应。 ②沸点为；遇水剧烈水解产生大量白雾；在高温下易分解，。 回答下列问题： (1)装置A中球形冷凝管的进水口为_________(填“a”或“b”)。 (2)装置B的作用是_____________________。 (3)发生水解反应的化学方程式为_____________________________________。 (4)装置C和D的连接顺序不宜互换，原因是___________________________________(答两点)。 (5)步骤Ⅲ中采用减压蒸馏的原因是___________________。 (6)研究小组在不同温度下进行了制备实验，并对粗品进行核磁共振氢谱测试，结果如图2。已知中H的化学位移为9.2 ppm，则_______℃时更有利于的制备，原因是________________________。 (7)通过电位滴定法测定氯含量，初步推算粗品纯度，方法及步骤如下： ①将粗品加入适量NaOH溶液中，加热，中的氯以形式进入溶液； ②加入溶液使溶液呈酸性后，用标准溶液进行滴定。平行滴定3次，消耗标准溶液的平均体积为。 的纯度为________(用含m、c和V的代数式表示)。在操作无误、仪器正常的情况下，推算出的粗品纯度比实际纯度高，最可能的原因是________。 10．（2025·贵州·高考真题）纳米可用于痕量酚类物质的快速检测。 Ⅰ．制备纳米并测定其活性成分的质量(装置如图，夹持等装置已略)。 将和纳米加入装有纯水的仪器a搅拌器中，搅拌，缓慢加入稳定剂后，加入缓冲液调节溶液pH为6.0，继续搅拌12 h。转移至烧杯中静置，磁分离、洗涤、干燥，制得纳米。 (1)仪器a的名称是________。 (2)调节溶液pH为6.0的原因是________。 (3)磁分离获得纳米的原理为________。 (4)质量的测定：向一定量的纳米样品中加入稀和溶液充分反应，加热，冷却至室温后，调节溶液pH为5.0，过滤；向滤液中加入指示剂和掩蔽剂，用EDTA标准溶液滴定滤液中，平行滴定三次，平均消耗EDTA标准溶液体积V mL(EDTA与反应的化学计量数之比为)。 ①转化为的化学方程式为________。 ②纳米样品中的质量为________mg(用含c、V的代数式表示)。 Ⅱ．检测酚类物质 向TMB溶液中加入纳米，得到检测液；向检测液中加入酚类物质，溶液变色，激光照射溶液2 min，通过照射前后温度变化检测酚类物质的浓度。 变色原理为：TMB(无色)氧化态TMB(蓝色) (5)当检测液中加入酚类物质时，溶液颜色的变化是________，该过程体现了酚类物质的________性。 (6)温度变化与酚类物质的浓度关系如图，该检测液能定量检测酚类物质的浓度范围为________。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第03讲 化学实验探究 内容导航 ( 01 ) ( 命题透视·考情前瞻 ) ( 对标素养，研判高考命题趋势 ) ( 0 2 ) ( 思维建模·脉络梳理 ) ( 搭建知识框架，构建系统思维 ) ( 0 3 ) ( 考点精讲·靶向突破 ) ( 拆解核心考点，归纳解题范式 ) ( 考点一 化学实验方案的设计 知识解构 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 考向破译 考向1 物质制备型实验方案的设计 ∣ 考向 2 猜测假设型实验方案设计 解题妙招1物质制备型实验方案设计解题思路 解题妙招2 猜测假设型实验设计的一般思路 考点二 化学实验的探究与评价 知识解构 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 知识点3 探究型实验 考向破译 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 探究与 评价 考向3 化学实验探究 解题妙招3 操作、现象与结论一致性判断表格类实验题解题程序 ) ( 0 4 ) ( 真题溯源·考向感知 ) ( 溯源真题逻辑，感知高考考向 ) 命题透视·考情前瞻 ——对标素养，研判高考命题趋势 考情梳理--三年真题 考向梳理 核心考点 2026年 2025年 2024年 化学实验方案的设计与评价 —— —— —— 化学实验探究 —— 上海卷T4 —— 考向解读--洞悉趋势 精准预判 ►命题解码：以真实科研、工业情境为载体，采用主题式综合设问。侧重实验假设提出、方案设计、变量控制、现象证据推理、异常现象分析与实验评价，兼顾方案优化、误差分析、绿色化学评价，开放简答增多，弱化固定模板，强调逻辑表达，融合元素化合物、反应原理等跨模块知识，考查信息提取与证据推理能力。 ►复习目标：1. 掌握实验探究完整思路：提出猜想→设计方案→控制变量→现象记录→证据推导结论； 2. 能辨析干扰因素，分析异常实验现象，评价、改进实验方案； 3. 规范简答表述，提升证据型文字答题能力； 4. 落实探究类题型训练，突破开放性设问，建立实验与原理知识的关联思维，规避答题套路化误区。 思维建模·脉络梳理 ——搭建知识框架，构建系统思维 考点精讲·靶向突破 ——拆解核心考点，归纳解题范式 考点一 化学实验方案的设计 知●识●解●构 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 知识点3 探究实验 （一）探究实验的基本环节 1.提出问题：从化学现象中提炼核心问题，需具探究价值和指向性。例如：“敞口放置的氢氧化钠溶液变质了吗？” 问题可结合生活或科研需求增强现实意义。 2.猜想与假设：基于化学知识提出可验证的假设。如 “氢氧化钠溶液变质是因与CO2反应生成Na2CO3”，并附反应方程式：2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。假设需逻辑严密且可通过实验验证。 3.制定计划：设计科学实验方案，明确试剂（如稀盐酸、氯化钙溶液）、装置（如试管、胶头滴管）及操作步骤。遵循控制变量原则，设置对照实验排除干扰。例如检验氢氧化钠是否变质时，以未敞口溶液为对照，对比滴加稀盐酸后产生气泡的情况。 4.收集证据：准确记录实验现象（颜色变化、气体产生、沉淀生成等）和数据（温度、pH变化），采用表格或图像整理。例如设计记录表，详细记录试剂种类、用量及现象的时间、程度。 5.解释与结论：用化学原理分析现象和数据，推导反应方程式得出结论。如滴加稀盐酸后产生气泡，结合Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2↑，证明溶液含碳酸钠，得出氢氧化钠已变质的结论。 6.反思与评价：从原理和操作分析方案合理性。如检验氢氧化钠是否完全变质时，若用氢氧化钙溶液检验碳酸钠，生成的氢氧化钠会干扰原溶液中氢氧化钠的检验；评估现象是否明显，思考试剂替换、步骤优化等改进方向。 （二）探究实验的主要角度 探究型实验是中学化学实验的重要内容。设计实验探究时，要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得，且不对环境造成污染，中学化学性质实验探究的主要角度有： ①物质氧化性、还原性的判断。如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中，通过KMnO4溶液是否退色来说明。 ②物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究Fe3＋的氧化性强于I2时，可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应，通过溶液是否变蓝色来说明Fe3＋的氧化性大于I2。 ③同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成，如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活泼性强于Al。 ④电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液，测pH，若pH>7，则说明HA为弱酸。 ⑤物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱，可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理，将CO2气体通入Na2SiO3溶液，看是否有白色沉淀生成来判断。 ⑥钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验，找出规律。 ⑦可逆反应的探究及化学平衡的影响因素探究 ⑧化学反应速率的影响因素探究 （三）探究实验的方法 1.变量控制法（探究因果关系的核心方法） （1）定义：通过控制其他条件不变，仅改变某一“自变量”，观测“因变量”的变化，从而探究两者因果关系的方法。 （2）核心要点： ①明确“三变量”： a.自变量（人为改变的条件，如浓度、温度、催化剂种类）； b.因变量（需测量的结果，如反应速率、pH变化、沉淀量）； c.无关变量（需保持一致的条件，如试剂用量、反应时间、环境温度）。 ②设计“单一变量”对比实验：确保每组实验仅一个变量不同，排除其他因素干扰。 2.转化法（复杂问题简化的关键方法） （1）定义：将难以直接观测的实验目标（如反应机理、微粒变化）转化为可通过微型装置直接观测的现象（如颜色变化、气压变化、沉淀生成）的方法。 （2）核心要点： ①利用物质特征性质转化：如将“溶液中OH⁻浓度变化”转化为“酚酞变色”，将“气体生成速率”转化为“注射器活塞移动速率”。 ②利用微型装置放大微观变化：如用井穴板同时进行多组离子反应，通过颜色深浅差异直观比较反应程度。 3.对照实验法： （1）定义：通过设置“空白对照”“条件对照”或“相互对照”，排除无关因素对实验结果的影响，明确实验变量的真实作用。 （2）核心要点： ①空白对照：不加入自变量的实验（如探究催化剂作用时，设置“无催化剂”的空白组）。 ②条件对照：改变非自变量的条件（如探究温度对反应的影响时，两组实验除温度外其他条件完全相同）。 考●向●破●译 考向1 物质制备型实验方案的设计 例1（26-27高三上·上海浦东新·阶段检测）胆矾()俗称蓝矾，易溶于水，难溶于乙醇。同学们在实验室使用纯氧化铜粉末和98%的浓硫酸及蒸馏水制备胆矾并测定其结晶水数目。 Ⅰ．制备胆矾 制备胆矾的流程分为溶液配制、反应控制、结晶析出三个阶段。 溶液配制：用98%()浓硫酸配制稀硫酸()； 反应控制：将稀硫酸注入烧杯加热至微沸，分批次加入氧化铜粉末，用玻璃棒搅拌至完全溶解，得到蓝色透明的溶液； 晶体析出：将溶液经过操作X和操作Y，得到胆矾晶体。 (1)“溶液配制”阶段应使用量筒量取浓硫酸_________mL(数值保留整数)，还需使用的仪器有玻璃棒、烧杯、____________________________。 (2)“晶体析出”阶段的操作X为_________。 A．蒸发浓缩至晶膜出现，冷却结晶 B．蒸发至大量晶体出现，冷却结晶 C．蒸发浓缩至晶膜出现，趁热过滤 D．蒸发至大量晶体出现，再利用余热蒸干 (3)操作X使用的仪器包含_________。 A．烧杯 B．坩埚 C．蒸发皿 D．玻璃棒 (4)阶段三中的操作Y包括___________________________________________。 Ⅱ．结晶水测定 先称量干燥坩埚的质量为，再加入胆矾后总质量为。将坩埚加热至胆矾全部变为白色，置于干燥器中冷却至室温后称量，重复上述操作，最终总质量恒定为。 (5)“重复上述操作”的目的是_________________________________________________。 (6)根据实验数据，胆矾分子中结晶水的个数为___________________________(写表达式)。 (7)下列操作中，会导致结晶水数目测定值偏低的是_________。 A．胆矾未充分干燥 B．加热后放在空气中冷却 C．加热温度过高 D．加热时有少量胆矾溅出来 【答案】(1)45 胶头滴管 (2)A (3)CD (4) 过滤、洗涤、干燥 (5) 确保胆矾中的结晶水完全失去 (6) (7)B 【详解】（1）根据稀释前后溶质的质量守恒，设需要浓硫酸的体积为mL，则有，解得，配制溶液量取液体时，除了使用量筒外，在接近刻度线时还需要使用胶头滴管进行定容滴加。 （2）胆矾（）带有结晶水，受热易失去结晶水，因此不能直接蒸干。正确的操作是蒸发浓缩至溶液表面出现晶膜，然后停止加热，利用余热或直接冷却结晶，故选A。 （3）操作X为蒸发浓缩，在蒸发操作中，盛放溶液的容器应为蒸发皿（C），同时需要用玻璃棒（D）不断搅拌以防止局部温度过高导致液滴飞溅。烧杯一般用于加热液体或反应容器，坩埚用于灼烧固体，故选CD。 （4）经过操作X（蒸发浓缩、冷却结晶）后，晶体析出在母液中。要得到纯净干燥的胆矾晶体，操作Y需要将固液分离并进行后处理，完整的步骤包括：过滤、洗涤、干燥。 （5）在定量测定结晶水的实验中，“重复加热、冷却、称量”的操作称为“恒重操作”，其目的是确保胆矾中的结晶水完全失去，从而减小实验误差。 （6）样品的总质量，加热后无水的质量，失去的结晶水质量；根据化学式：，即；解得。 （7）根据公式进行误差分析： A．胆矾未充分干燥，表面附着有水，导致测得失去的水的质量偏大，测定值偏高，A不符合题意； B．加热后放在空气中冷却，无水会吸收空气中的水分，导致偏大，则偏小，偏大，测定值偏低，B符合题意； C．加热温度过高，发生分解生成和气体，导致偏小，偏大，测定值偏高，C不符合题意； D．加热时有少量胆矾溅出，导致偏小，偏大，测定值偏高，D不符合题意； 故选B。 【变式1·变载体】（25-26高三上·上海·期中）聚乳酸是一种重要的可降解材料，聚乳酸的广泛使用可以有效地防治白色污染，制备聚乳酸的原理和装置如图所示(加热及夹持装置已省略)。 Ⅰ．反应原理：n+nH2O Ⅱ．实验步骤： ①组装仪器，预先在油水分离器内加入一定量水； ②向仪器A中加入30.0 mL乳酸、60.0 mL甲苯、适量辛酸亚锡、沸石，控制温度在130℃，加热回流4 h，再升温至170℃，不断放出油水分离器下层的水，保持水层高度略低于支管口，直至反应基本完成； ③将制得的聚乳酸粗品溶解于丙酮中，用水沉淀后过滤在40℃左右真空箱中干燥得到产品； ④测定聚乳酸的平均相对分子质量。 已知：甲苯的沸点为110.6℃，可与水形成共沸物，共沸物的沸点为85℃。 回答下列问题： (1)辛酸亚锡是一种常见的催化剂。基态Sn的核外电子排布式为，则Sn在元素周期表中的位置为________。 (2)仪器A的名称是________。 (3)制备时，冷凝水的进水口是________ (填“a”或“b”)，本实验加热方法应采用________。 A．水浴加热    B．油浴加热    C．直接加热 (4)制备中甲苯除了能作为溶剂以外，还有怎样的作用________。 (5)快速判断反应已完成的现象是________。 (6)若实验在170℃下进行，反应24小时后，测得聚乳酸平均相对分子质量为12320，平均聚合度________(计算结果取整数)。 (7)面粉发酵时由于会产生乳酸，影响口感，生活中通常可以加入少量的________ (“A．苏打”或“B．小苏打”)中和产生的乳酸，请写出该反应的离子方程式为______________。 【答案】(1)第五周期ⅣA族 (2)三颈烧瓶 (3) a B (4)与水形成沸点更低的共沸物，及时将水带出 (5)油水分离器中水层高度保持不变 (6)171 (7) B 【分析】本题以聚乳酸的缩聚反应为载体，考查学生对有机合成、实验装置、反应条件控制、数据分析等多方面知识的掌握，反应本质是乳酸分子之间通过酯化脱水形成高分子聚合物——聚乳酸（PLA），属于典型的可逆缩聚反应，使用甲苯作为共沸剂，配合油水分离器不断移除生成的水，推动平衡向右移动，提高转化率和聚合度。 【详解】（1）Sn的核外电子排布为，最高能层为第5层，价电子排布为，因此位于元素周期表第五周期第ⅣA族； （2）仪器A是带有三个瓶口的反应容器，名称为三颈烧瓶； （3）冷凝管采用“下进上出”的通水原则保证冷凝充分，因此进水口为a；本实验加热温度最高达170℃，水浴加热最高温度仅100℃无法满足，直接加热易导致受热不均局部过热，因此选择受热均匀、温度易控的油浴加热，故选B； （4）根据题给信息，甲苯可与水形成沸点仅85℃的共沸物，能够将聚合反应生成的水不断汽化带出体系，使可逆聚合平衡正向移动，提升反应转化率和聚乳酸产率； （5）该反应的特征产物是水，当反应基本完成后不再生成新的水，因此可观察到油水分离器的水层高度不再上升； （6）聚乳酸的重复单元的相对分子质量为72，聚合物两端的端基总相对质量为18，因此平均聚合度； （7）苏打（碳酸钠）碱性较强易破坏面团性质，A不符合题意；小苏打（碳酸氢钠）碱性温和，反应生成的二氧化碳还可使面团蓬松，面粉发酵中和乳酸选择小苏打更合适，B符合题意；故选B； 乳酸的羧基酸性强于碳酸，羟基不与碳酸氢根反应，因此离子方程式为乳酸和反应生成乳酸根、二氧化碳和水，反应的离子方程式为：。 【变式2】【新情境】（26-27高三上·上海浦东新·开学考试）连二亚硫酸钠（）俗称“保险粉”，大量用于印染业，并用来漂白纸张、纸浆和陶土等。用甲酸法制取的装置如下图所示（夹持装置略去）。 已知：易溶于水，不溶于甲醇，具有强还原性，在空气中易被氧化：或。 实验时先把甲酸加入的甲醇—水混合溶液，再通入气体。 （1）的负离子结构如图所示，其中硫元素的化合价为_____。 A．+1 B．+2 C．+3 D．+4 （2）仪器a的名称是___________________。 （3）装置B的作用是_________________________________________________________________。 （4）装置C中甲醇不参加反应，甲醇的作用是___________________________________________。 （5）配平装置C中生成的离子方程式：___________________________________________。 ______________=______________ （6）下列有关该实验的说法正确的是________。（不定项） A．可用硝酸和溶液检验制得的中是否混有 B．实验中甲酸和最合适的物质的量之比为 C．用排尽装置内的空气，有利于提高的纯度 D．得到固体后，可用甲醇洗涤 测定产品中质量分数，实验步骤如下：准确称取产品放入锥形瓶中，加入适量水使其溶解，然后加入足量甲醛，充分反应；再滴加几滴指示剂，用的标准溶液滴定，至终点时，消耗标准溶液。 实验过程中涉及的反应有： ； ； 不与反应。 （7）该实验加入的指示剂是__________。 （8）产品中（）的质量分数为_______（保留2位有效数字）。 （9）在测定含量的实验中，向样品溶液中加入足量甲醛（）的目的是________。 A．将完全氧化，以便于碘标准溶液滴定 B．作为催化剂，加快与碘的反应速率 C．掩蔽副产物，防止其消耗碘，确保滴定选择性 D．与反应生成更多的还原性物质，提高滴定灵敏度 【答案】（1）C （2）恒压滴液漏斗 （3）防止装置C中的液体倒吸入装置A中，作安全瓶防止倒吸 （4）降低的溶解度，便于产品结晶析出，减少产品溶解损失 （5）1 2 1 1 （6）CD （7）淀粉溶液 （8）87% （9）C 【分析】本次实验核心目的为甲酸法制备连二亚硫酸钠，并测定产品纯度。装置连接顺序为，装置A为发生装置，与浓硫酸反应生成。装置B为单向阀，防止装置C中液体倒吸入A中。装置C为核心反应装置，水浴加热条件下，与甲酸、的甲醇-水混合溶液反应生成，甲醇不参与反应，可降低的溶解度，便于产品析出。装置D为尾气处理装置，溶液吸收多余，防止污染空气。具有强还原性，易被空气中的氧气氧化，实验中需排尽装置内空气，避免产品氧化变质。滴定实验中，加入足量甲醛可将转化为，同时将副产物转化为不与反应的，避免消耗，提高滴定准确性，用淀粉作指示剂，通过标准溶液的消耗量计算产品纯度。 【详解】（1）中为+1价，为-2价，设的化合价为，根据化合物中正负化合价代数和为0，可得，解得，故选C。 （2）仪器a为带有恒压支管的滴液漏斗，名称为恒压滴液漏斗。 （3）装置B为单向阀，仅允许气体从装置A正向流向装置C，可防止装置C中的液体因压强变化倒吸入装置A中，起到安全瓶、防倒吸的作用。 （4）已知易溶于水，不溶于甲醇，甲醇不参与反应，加入甲醇可降低在溶剂中的溶解度，便于产品结晶析出，减少产品溶解损失，提高产率。 （5）反应中中为+2价，生成物中为+4价，1mol 失去2mol电子。中为+4价，生成物中为+3价，每生成1mol 需要2mol ，共得到2mol电子，根据电子守恒，、、、的化学计量数分别为1、2、1、1。反应在碱性环境中进行，左边需补充平衡电荷，左边总电荷为，右边总电荷为，因此的化学计量数为3。再根据、原子守恒，右边需补充，化学计量数为2，配平后的离子方程式为。 （6）A．具有强还原性，硝酸具有强氧化性，可将氧化为，无论是否含有，加入硝酸和溶液均会生成白色沉淀，无法检验杂质，A错误； B．根据配平的总反应，甲酸和最合适的物质的量之比不是1:1，B错误； C．具有强还原性，易被空气中的氧气氧化，用排尽装置内的空气，可防止产品被氧化，有利于提高的纯度，C正确； D．不溶于甲醇，用甲醇洗涤可洗去表面杂质，同时减少产品的溶解损失，D正确； 故选CD。 （7）用标准溶液进行滴定，淀粉遇变蓝色，因此选择淀粉溶液作指示剂，滴定终点时溶液由无色变为蓝色，且半分钟内不褪色。 （8）根据反应关系，1mol 反应生成1mol ，1mol 与2mol 反应，因此。 产品中的质量分数为。 （9）A．甲醛不具有强氧化性，反应中发生歧化反应，甲醛未将氧化，A错误； B．虽然甲醛参与了反应，反应后转化为重新释放，看上去是作了催化剂，但是在第一步反应中加了足量的甲醛作为反应物参与，所以加甲醛的目的并不是加快与碘的反应速率，B错误； C．具有还原性，可与反应，加入足量甲醛后，转化为不与反应的，可防止其消耗碘标准溶液，确保滴定的选择性，C正确； D．1mol 反应生成1mol ，还原性物质的物质的量未增加，不是生成更多的还原性物质，D错误； 故选C。 【变式3】【新考法】（25-26高三上·上海·期中）亚硝酸钠在纤维纺织品的染色和漂白、照相、生产橡胶、制药等领域有广泛应用。现用下图所示仪器(夹持装置已省略)及试剂制备亚硝酸钠并探究其性质。 已知：①沸点：、、； ②酸性溶液能氧化NO生成； ③；。 Ⅰ．实验室制备亚硝酸钠。 （1）图中装浓硝酸、稀硝酸的仪器名称为________________，与分液漏斗相比，使用该装置的优点为________________，推测盛放装置的作用是__________________________。 （2）过程中需通过观察装置3中两种气体的流速，并调节浓硝酸、稀硝酸的滴加速度，以便控制装置1和装置2生成气体的流速为1：1。若装置1流速大于装置2，则装置3中可能产生的副产物为________________。 （3）通入装置3中的两种气体，装置1中产生的气体编号①，装置2中产生的气体编号②，假设①和②流速比为下列哪种情况时，若未进行尾气处理，会对环境造成危害的是________________。(不定项) A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．2：1 Ⅱ．探究亚硝酸钠溶液与硫酸反应生成的气体产物。 操作1：打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排除装置中的空气； 操作2：关闭弹簧夹、打开分液漏斗活塞、滴入50%硫酸，装置A中产生红棕色气体； 操作3：打开弹簧夹，再通入一段时间氮气。 （4）确认亚硝酸钠溶液与硫酸反应生成的气体含有NO，依据的现象是________________。 （5）如果没有装置B，会干扰NO检验，原因为________________(用离子方程式解释)。 （6）查阅资料，亚硝酸钠在酸性条件下，自身发生氧化还原反应。结合上述实验探究过程，可得出装置A中反应的化学方程式是________________。 （7）Ⅰ、Ⅱ两个实验反应后都需再通入一段时间氮气，目的是________________。 【答案】（1） 恒压滴液漏斗 平衡气压，使液体顺利滴下 防止倒吸 （2）硝酸钠 （3）BC （4）进入装置D的无色气体能使高锰酸钾溶液的紫红色变浅 （5） （6） （7）将反应生成的氮氧化物全部排出，被吸收，防止污染空气(合理即可) 【分析】装置1中浓硝酸与铜反应，生成NO2气体，CCl4密度比水大且不溶于水，可防止后面装置中的水蒸气进入装置1（因浓硝酸易挥发、易吸水，需保持干燥环境）；装置2中为稀硝酸与铜反应，产生的NO中可能混有少量硝酸蒸气，水可吸收硝酸蒸气，净化NO气体；装置3用于调节装置1和装置2产生气体的流速为1:1，若流速比例失衡，会产生副产物（如NaNO3）；装置4用于尾气处理，主要除去未反应的NO。 【详解】（1）图中装浓硝酸、稀硝酸的仪器名称为恒压滴液漏斗，相对于分液漏斗，使用该装置的优点是平衡气压，使液体顺利滴下；CCl4密度比水大且不溶于水，可防止后面装置发生倒吸； （2）装置1、2中分别产生NO2、NO，若装置1流速大于装置2，则产生的NO2比NO多，NO2在装置3中与氢氧化钠反应生成亚硝酸钠和硝酸钠； （3）NO2可以单独被氢氧化钠溶液吸收，而NO不能单独被氢氧化钠溶液吸收，根据反应，可以被完全吸收，如果NO过量，逸出会污染环境，①是NO2，②是NO。 A．1:1，恰好完全吸收，无尾气，不符合题意； B．1:2，NO过量，逸出污染环境，符合题意； C．1:3，NO大量过量，污染更严重，符合题意； D．2:1，NO2过量，可以单独被氢氧化钠溶液吸收，不符合题意。 故答案选BC （4）酸性KMnO4溶液能氧化NO生成，进入装置D的无色气体能使高锰酸钾溶液的紫红色变浅，说明有NO存在； （5）如果没有装置B，产生的气体中含有的水蒸气，就会与NO2发生反应：； （6）通过题目提供信息，亚硝酸钠在酸性条件下，自身发生氧化还原反应，在装置A中硫酸的作用下，反应生成二氧化氮、一氧化氮，同时还有硫酸钠、水生成，则反应方程式为：； （7）I、Ⅱ两个实验反应后都需再通入一段时间氮气，目的是将反应生成的氮氧化物全部排出，被吸收，防止污染空气。 解题妙招 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。 考向2 猜测假设型实验方案设计 例2（24-25高三上·北京·阶段检测）某小组在验证反应“”的实验中检测到，发现和探究过程如下。 向硝酸酸化的硝酸银溶液()中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。 (1)检验产物 ①取出少量黑色固体，洗涤后，___________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。 ②取上层清液，滴加溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有___________。 (2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有，乙认为铁粉过量时不可能有，乙依据的原理是___________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验： ①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下： 序号 取样时间/min 现象 ⅰ 3 产生大量白色沉淀；溶液呈红色 ⅱ 30 产生白色沉淀，较3min时量少；溶液红色较3min时加深 ⅲ 120 产生白色沉淀，较30min时量少；溶液红色较30min时变浅 (资料：与生成白色沉淀AgSCN) ②对产生的原因作出如下假设： 假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生； 假设b：空气中存在O2，由于___________(用离子方程式表示)，可产生； 假设c：酸性溶液中的具有氧化性，可产生； 假设d：根据___________现象，判断溶液中存在，可产生。 ③下述实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。 实验Ⅰ：向硝酸酸化的___________溶液()中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3min时溶液呈浅红色，30min后溶液几乎无色。 实验Ⅱ：装置如下图。其中甲溶液是___________，操作及现象是___________。 (3)根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ～ⅲ中浓度变化的原因：___________。 【答案】(1) 加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀 (2) 加入KSCN溶液后产生白色沉淀 0.05 mol/L NaNO3 FeSO4溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深 (3)溶液中存在反应：①；②；③。反应开始时，大，以反应①②为主，增大；约30min后，小，以反应③为主，减小。 【分析】验证反应“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下，向硝酸酸化的0.05 mol⋅L−1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色，探究黑色固体和黄色溶液的成分，实验Ⅰ：证明假设a、b、c错误，就是排除Ag＋对实验的干扰；实验Ⅱ：原电池实验需要证明的是假设d的反应Ag++Fe2+=Ag+Fe3+能够实现，据此回答。 【详解】（1）①反应后烧杯底部的黑色固体主要是生成的银（Ag），可能混有过量的铁粉（Fe）。要证明含有Ag，可以利用Ag不溶于非氧化性酸，但能溶于氧化性酸的性质。操作是：取出少量黑色固体，洗涤后加入稀硝酸加热使其溶解，再滴加稀盐酸若产生白色沉淀（AgCl），则证明黑色固体中含有Ag； ②取上层清液，滴加（铁氰化钾）溶液，产生蓝色沉淀（滕氏蓝），这是检验 的特征反应，说明溶液中含有。 （2）①乙认为铁粉过量时不可能有的原理： 铁粉具有还原性，具有氧化性，两者会发生反应生成。离子方程式为：； ②假设b： 空气中存在，在酸性条件下，可以将溶液中的氧化为，离子方程式为：；假设 d： 根据表格中的实验现象，滴加 KSCN 溶液时产生了白色沉淀。结合资料“与生成白色沉淀AgSCN”，可以判断溶液中存在。具有氧化性，可以将氧化为； ③实验 I：目的是证实假设a、b、c不是产生的主要原因。需要排除的干扰，同时保持溶液的酸性和浓度与原溶液相似。原溶液是硝酸酸化的硝酸银溶液，因此应选用等浓度的不含的硝酸盐溶液，即溶液（pH ≈ 2）。实验 II：目的是证实假设d成立，即证明能氧化产生 。利用原电池装置，右侧烧杯是溶液和Ag电极，左侧烧杯（甲溶液）应含有，并使用惰性电极（石墨）。因此甲溶液是溶液。操作及现象是：分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中的溶液，同时滴加KSCN溶液，观察到后者（工作一段时间后）溶液红色更深，说明有生成。 （3）根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ～ⅲ中浓度变化的原因是：溶液中存在反应：①；②；③。反应开始时，大，以反应①②为主，增大；约30min后，小，以反应③为主，减小。 解题妙招 猜测假设型实验设计的一般思路 【变式1·变载体】（24-25高三上·广东深圳·期末）硝酸铁是一种重要的无机化合物，常用于分析化学与医药领域。兴趣小组在实验室探究溶液中微粒的氧化性。 (1)用固体配制500 mL浓度是的溶液，该过程中用到的玻璃仪器除了烧杯、量筒、500 mL容量瓶，还需______（填仪器标号）。 A． B． C． D． (2)在配制溶液时要往溶液中滴加适量______，防止溶液出现浑浊。 (3)向淀粉KI试纸上滴加几滴的溶液（pH为1.7），试纸变蓝，说明被氧化。 查资料可知：在不同酸性条件下氧化能力不同，还原产物较复杂，难于观察到气体。 ①【分析讨论】为了探究该溶液中呈现氧化性的微粒，小组提出了以下三种猜想： 猜想1：该条件下仅能氧化； 猜想2：该条件下仅能氧化； 猜想3：该条件下__________________。 ②【验证假设】兴趣小组设计如下方案，进行实验。 实验 步骤 现象 1 配制pH为m的盐酸溶液V mL，向其中加入（使其溶液中n ），将混合溶液滴加到淀粉KI试纸上 淀粉KI试纸变蓝 2 取几滴的溶液，将其滴加到淀粉KI试纸上 ______ 步骤1中的m=______、n=______，实验2的现象为________________，结论推测猜想3可能成立。 ③实验1中，对反应产物进一步分析，该条件下的主要还原产物为，该过程的主要离子方程式为________________。 (4)小组进一步探究该条件下氧化能力强于，可选的试剂有：、、、、和pH为1.7的盐酸。 实验方案设计：取pH为1.7的盐酸溶液，加入____________g 和（）并充分溶解（不考虑的水解对溶液pH的影响）。然后滴加数滴____________溶液，若出现_______________________________现象，说明该条件下氧化能力强于。 (5)在的溶液（pH为1.7）中，和都能氧化，且氧化能力更强。若用定量分析方法检测反应后溶液中的，随时间的增加，逐渐减小，其中的原因可能是____________________________________。 【答案】(1)AB (2) (3) 和都能氧化 1.7 0.30 淀粉KI试纸变蓝 (4) 1.27 KSCN 溶液变为血红色 (5)当先氧化时自身会变成，但由于在酸性条件下氧化能力更强，又可能被重新氧化回 【详解】（1）配制500 mL浓度是的溶液，该过程中用到的玻璃仪器除了烧杯、量筒、500 mL容量瓶，还需要用胶头滴管和玻璃棒，长颈漏斗和试管不需要使用，故选AB。 （2）根据的水解平衡，配制溶液时要往溶液中滴加适量，增加浓度，抑制的水解。 （3）①滴加的试剂包括和两种微粒，猜想1和猜想2均为仅单一微粒氧化，因此猜想3应为和均能氧化； ②实验1中验证氧化（猜想1），需要排除的影响，因此使用溶液，并且实验的pH和的浓度须保持一致，故实验1需控制溶液的pH=m=1.7、；实验小结中可推测猜想3成立，即和均可氧化为，实验2中向淀粉KI试纸上加溶液验证的影响，故可以推测出实验2的现象为淀粉KI试纸变蓝； ③酸性条件下氧化为，还原为，离子方程式为。 （4）探究氧化能力强于，根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性，实验中应使用氧化，若出现，则可说明氧化能力强于，同时要保证浓度和原溶液中初始浓度一致，100 mL溶液中，，因此质量为1.27 g；要验证​能将氧化，即检验是否生成，所使用的试剂为KSCN，现象为溶液变为血红色。 （5）当先氧化时自身会变成，但由于在酸性条件下氧化能力更强，又可能被重新氧化回，因此随时间的增加，逐渐减小。 【变式2·变题型】（24-25高三上·广东·期末）氯水成分多样，在一定条件下发生转化。回答下列问题： (1)实验室中模拟舍勒法制氯气，所产生的尾气可用________(填化学式)溶液吸收。 (2)某学习小组利用传感器技术探究氯水中次氯酸的催化分解反应。查阅文献知钴的氧化物可催化次氯酸钠的分解，学习小组猜测钴的氧化物也能催化次氯酸的分解，并进行了以下的实验探究。 ①制备钴的氧化物：向中加入少量蒸馏水溶解，再加入溶液，经搅拌、抽滤、水洗、灼烧后得到黑色粉末状的钴的氧化物（和)。灼烧过程中，_________(填元素符号)被氧化，需要用到的仪器包括_________ (填选项字母)。 A．    B．    C．    D． ②分别向3只小烧杯中加入新制饱和氯水（)和不同质量的钴的氧化物，用溶解氧传感器测定溶解氧变化的数据如图所示，钴的氧化物质量为________时催化效果最好。 (3)学习小组对于上述现象产生了疑问，认为溶解氧的产生可能不是钴的氧化物的催化作用，于是继续设计实验进行探究。 【提出假设】甲同学提出如下假设： 假设1：钴的氧化物()在酸性溶液中反应产生氧气； 假设2：钴的氧化物与盐酸发生反应：、； 假设3：钴的氧化物与次氯酸反应产生氧气和或。 【查阅资料】在水溶液中为淡红色，为蓝色。 【验证假设】乙同学向试剂i和新制饱和氯水中各加入相同最佳用量的钴的氧化物，进行如表所示的实验。 序号 实验样品 反应后的溶液颜色 气泡情况 200 s时溶解氧含量变化值/(mg/L) a i 过滤后无色 无气泡 0 b 新制饱和氯水（) 过滤后无色 较多气泡 16.0 【实验分析】若实验a能证明假设1、2不成立，则试剂i为____________。 【实验小结】根据实验a、b的现象，得出结论：假设1、2均不成立，假设3________(填“成立”或“不成立”)，说明理由：______________________________________。 (4)丙同学通过查阅文献知催化分解的机理共有两步，第一步为，则可推知第二步的化学方程式为__________________________。 【答案】(1) (2) AC (3) 稀盐酸（） 不成立 反应后过滤得到无色溶液，说明没有或产生 (4) 【详解】（1）多余的氯气可用NaOH溶液吸收； （2）①灼烧过程中，被氧化为； ②灼烧时会用到坩埚、酒精灯，故答案选AC； ③相同时间内，曲线a对应的溶解氧浓度最高，说明次氯酸分解的程度最大，故钴的氧化物质量为时催化效果最好； （3）①加入试剂ⅰ无现象，假设1、2均不成立，则试剂ⅰ为盐酸，根据单一变量原则，由b可知试剂ⅰ的应为1.5； ②反应后过滤得到无色溶液，说明没有或产生，故假设3不成立； ③理由为反应后过滤得到无色溶液，说明没有或产生； （4）作催化剂，则在反应过程中先消耗后生成，已知第一步反应为，则第二步被氧化为，化学方程式为。 【变式3·变考法】（2024·广东广州·三模）某小组研究与浓硝酸反应时发现如下现象： 装置与试剂 现象 片完全溶解，反应放热，产生红棕色气体，得到绿色溶液A 该溶液长时间放置后得到蓝色溶液B，反应后溶液体积几乎不变。 (1)与浓硝酸反应的离子方程式为_____。 (2)甲同学猜测溶液A不是蓝色而呈绿色与溶解了有关，于是向溶液B中通入，然后再持续通入一段时间，观察到现象：_____，证实猜测合理。 甲同学为深入研究溶液呈绿色的原因，查得如下资料并提出了新的假设： 资料ⅰ：溶于水部分发生歧化反应： 资料ⅱ：能与络合 资料ⅲ：是弱酸，加热或遇强酸发生分解 假设一：中形成了使溶液呈绿色。 为了验证假设一的合理性，甲同学进行了如下实验： 【实验一】 操作 现象 ①向蓝色溶液中通入少量气体 溶液呈绿色 ②向水中通入与①中等量的气体 溶液呈无色 (3)操作②的目的是_____。 (4)乙同学向①所得溶液中滴加浓硫酸，使溶液中达约，观察到有无色气体放出(遇空气变为红棕色)，溶液很快变回蓝色。利用平衡移动原理解释溶液变蓝的原因：_____。 (5)综合甲乙两位同学的实验，假设一不成立。请说明理由：_____。 乙同学查得如下资料并提出来另一种假设： 资料ⅳ：浓硝酸中溶有时呈黄色：水或稀硝酸中通入少量时呈无色 假设二：中浓硝酸溶解了所得黄色溶液与的蓝色复合形成的绿色。 为验证假设二的合理性，乙同学进行了如下实验： 【实验二】 操作 现象 ①配制与溶液等的溶液，取，通入气体 溶液呈黄色 ②加入_____ 溶液变为绿色 ③_____ 溶液立即变回蓝色 (6)操作②中加入的试剂为_____，操作③进一步证明了假设二的合理性，写出该操作：_____。溶液变回蓝色可能的原因是_____(用化学方程式表示)。 【答案】(1) (2)通入后溶液呈绿色，通入一段后变蓝 (3)证明溶于水时没有颜色变化，排除这一因素在①中的干扰 (4)加入浓硫酸后，温度升高且增大，分解导致下降，均引起平衡逆向移动，下降，逆向移动，溶液颜色由绿色变为蓝色 (5)加酸且升温后，溶液变为蓝色，说明酸性较强的热溶液A中不能大量存在，因此也不能大量存在，不是溶液A呈绿色的主要原因 (6) 加水稀释 【详解】（1）Cu与浓硝酸反应生成硫酸铜、NO2和H2O，反应的离子方程式为：； （2）甲同学猜测溶液A不是蓝色而呈绿色与溶解了NO2有关，于是向溶液B中通入NO2，溶液变成绿色，然后再持续通入一段时间N2，目的是将NO2吹出，进一步确认NO2的影响，因此通入一段时间N2后溶液又变成蓝色； （3）操作②是对比试验，可证明NO2溶于水时没有颜色变化，排除这一因素在①中的干扰； （4）结合资料可知，由于加入浓硫酸后，温度升高且c(H+)增大，引起平衡HNO2⇌NO+H+逆向移动，HNO2分解导致c(HNO2)下降，同时产生无色气体，c(NO)下降，逆向移动，所以溶液颜色由绿色变为蓝色； （5）根据题干信息，所用Cu和HNO3的量中HNO3过量，根据方程式可知，A存有大量HNO3，酸性很强，而加酸后溶液变为蓝色，说明酸性较强的溶液中，NO不能大量存在，因此Cu(NO2)也不能大量存在，不是溶液A呈绿色的主要原因，故假设一不成立； （6）根据控制变量法，操作②中加入的试剂应与实验一相同，即为 20.0mL 0.5mol•L-1Cu(NO3)2，即0.01mol Cu(NO3)2；根据资料ⅳ，稀硝酸中溶有少量NO2时呈无色，因此可采用加水稀释的方法，发生反应的化学方程式为：。 考点二 化学实验的探究与评价 知●识●解●构 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●破●译 考向1 文字叙述型实验设计与评价 例1（25-26高三上·上海奉贤·期末）过氧化钙(CaO2)是优良的供氧剂，常温常压下，为白色或淡黄色结晶性粉末，难溶于水，与酸反应能生成H2O2；H2O2属于二元弱酸。 实验一：CaO2的制备 I．氢氧化钙法。实验方法如下： （1）CaO2中所含的化学键类型为_____。(不定项) A．离子键 B．极性共价键 C．非极性共价键 D．金属键 （2）Ca(OH)2与H2O2反应生成CaO2·8H2O反应的化学方程式为_____，该反应体现了H2O2的_____。 A．氧化性        B．还原性        C．酸性        D．碱性 II．钙盐法。用CaCl2和氨水代替Ca(OH)2制备CaO2的实验装置如图所示(夹持装置省略)： （3）仪器A名称为_____。 （4）反应需要在冰水浴条件下进行，原因是_____。 （5）一定条件下，探究反应液的pH对CaO2产率的影响，实验结果如图所示。分析当溶液pH>8时，CaO2产率下降的原因_____。(已知：HO2-分解活性高于H2O2.) （6）对比上述两种制备CaO2的方法，从原料利用率角度分析钙盐法的优点_____。 【答案】 （1）AC （2） Ca(OH)2+H2O2+6H2O=CaO2·8H2O C （3）恒压滴液漏斗 （4）防止H2O2分解，导致产率下降 （5）pH过高，OH-浓度增大，易与Ca2＋形成Ca(OH)2沉淀，导致CaO2产率下降；OH-浓度增大，促进H2O2电离产生更易分解的HO2-，导致CaO2产率下降 （6）氢氧化钙法中生成的CaO2易覆盖在Ca(OH)2表面，而钙盐法是溶液与溶液反应，反应物接触更充分，原料利用率更高 【分析】氢氧化钙固体和双氧水在冰水浴中反应生成CaO2·8H2O沉淀，过滤、洗涤得CaO2·8H2O粗品，经一系列操作得CaO2。 由题给流程、实验示意图可知，向氯化钙溶液中加入过氧化氢溶液和氨水，冷水浴下氯化钙溶液与过氧化氢溶液和氨水反应生成八水过氧化钙沉淀，抽滤得到的沉淀经冷水洗后，烘烤得到无水过氧化钙。 【详解】（1）CaO2由Ca2+、 构成，所含的化学键类型为离子键、分极性共价键，选AC； （2）Ca(OH)2与H2O2反应生成CaO2·8H2O，反应的化学方程式为Ca(OH)2+H2O2+6H2O=CaO2·8H2O；H2O2属于二元弱酸，该反应体现了H2O2的酸性，选C。 （3）根据装置图，仪器A名称为恒压滴液漏斗。 （4）双氧水受热易分解，反应需要在冰水浴条件下进行，原因是防止H2O2分解，导致产率下降。 （5）pH过高，OH-浓度增大，易与Ca2＋形成Ca(OH)2沉淀，导致CaO2产率下降；OH-浓度增大，促进H2O2电离产生更易分解的HO2-，导致CaO2产率下降，所以当溶液pH>8时，CaO2产率下降。 （6）氢氧化钙法中生成的CaO2易覆盖在Ca(OH)2表面，而钙盐法是溶液与溶液反应，反应物接触更充分，原料利用率更高。 解题妙招 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1·变载体】（25-26高三上·上海·开学考试）实验室模拟氨和次氯酸钠反应制备肼，装置如图所示，回答下列问题： (1)实验中装置B可能会发生倒吸，可使用如图中的___________代替。 (2)装置D中导管b的作用是___________。 (3)装置D中发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为___________。 (4)装置C中制备肼的化学方程式为___________。 (5)小复同学认为上述装置存在一处缺陷，会导致肼的产率降低，应在CD装置间增加装置B，该改进方法为___________。 【答案】(1)AB (2)平衡压强，使液体顺利流下 (3)1：5 (4) (5)装有饱和食盐水的洗气瓶 【分析】A装置中浓氨水和生石灰产生氨气，D装置中浓盐酸和氯酸钾反应产生氯气，氯气和C中氢氧化钠溶液反应转化为次氯酸钠，氨和次氯酸钠反应生成肼，尾气通过B吸收处理。 【详解】（1）装置A的倒扣漏斗和装置B的干燥管都能起到防倒吸的作用，可代替装置B防止倒吸；装置C中植物油虽能隔离气体和水，但无法有效防倒吸。 （2）导管b连通了分液漏斗和圆底烧瓶，使两者压强相等，浓盐酸能在重力作用下顺利流入烧瓶中。 （3）装置D中发生的反应为，中氯元素化合价由+5变为0，为氧化剂；中氯元素化合价由-1变为0，为还原剂；根据电子守恒可知，发生的反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为1:5。 （4）氨（）和次氯酸钠（）在装置C的溶液中反应生成肼（）、氯化钠（）和水，化学方程式为。 （5）装置D中生成的中混有气体，会与装置C中的反应，消耗反应物，导致肼的产率降低。饱和食盐水可除去中的，因此在CD间增加盛有饱和食盐水的洗气瓶。 【变式2·变题型】（2025·上海闵行·一模）过氧化脲［化学式为］，常温下为白色晶体，易溶于水，其热分解温度为45℃。在水溶液中会离解为过氧化氢和尿素，可用作漂白剂。 (一)过氧化脲的结构： （1）上图为过氧化脲的结构示意图，1mol过氧化脲中含有的σ键的数目为_____。 (二)过氧化脲的合成： 过氧化脲的合成原理是：(放热反应)。 干法合成的工艺是将高浓度的过氧化氢溶液喷雾到无水尿素固体上，反应一段时间后，经过滤、干燥后即得到产品。 （2）“喷雾”的目的是_____。 下图为实验室模拟湿法合成的装置示意图。在三颈烧瓶中先加入30%过氧化氢，再加入柠檬酸和工业尿素，控制一定温度，搅拌、反应1h；改为减压蒸馏装置，一段时间后，趁热将剩余物质倾入烧杯中，将烧杯放入5℃冰箱中静置24h；过滤、干燥后即得到产品。 已知：①工业尿素含少量杂质、； ②柠檬酸易与金属离子形成难溶的配合物。 （3）图中加热装置未画出，你认为适宜的加热方式为_____。 （4）上述合成过氧化脲的步骤可以总结为如下流程图，请将空格补充完整：_____。 （5）推测所加柠檬酸的作用：_____。 为探究最佳反应温度，考查不同温度对产品收率()的影响(其他条件和反应时间均一致)，所得结果如图所示。 （6）试分析最佳反应温度为35℃的原因_____。 (三)过氧化脲的性质探究： 过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后，分别： Ⅰ．滴加溶液，紫红色消失；Ⅱ．加入KI溶液和四氯化碳，振荡，静置。 （7）Ⅰ和Ⅱ分别说明过氧化脲具有的性质是①_____、②_____。 A．漂白性                B．氧化性                C．还原性 （8）Ⅱ中的实验现象为_____。 (四)产品活性氧含量测定： 为测定过氧化脲产品中活性氧的含量()。称量样品4.500g，配制成250mL溶液，从中量取25.00mL于锥形瓶中，加入少量稀硫酸，然后用0.1000标准溶液滴定，平行实验三次，结果如下： 实验序号 1 2 3 溶液体积/mL 滴定前读数 0.00 0.00 1.00 滴定后读数 17.90 22.70 19.10 已知：(溶液不与尿素反应)。 （9）上述测定过程中，除250mL容量瓶还需要用到的定量仪器有_____。(不定项) A．滴定管 B．量筒 C．电子天平 D．烧杯 （10）根据滴定结果，产品中活性氧的含量为_____。(结果用百分数表示) （11）为提高该滴定结果的精准度，可采取的措施是_____。(不定项) A．稀释被测样品 B．减少被测样品取量 C．增加平行测定次数 D．降低标准溶液浓度 【答案】（1）10NA （2）增大反应物接触面积，提高反应速率 （3）45℃以下水浴加热 （4）冷却(降温)结晶 （5）除去工业尿素中的杂质Fe3+、Cu2+ （6）温度适中，反应速率较快，温度较高平衡左移，产率降低 （7） C B （8）分层，上层为无色，下层为紫红色 （9）AC （10）16% （11）CD 【分析】过氧化脲［化学式为］，常温下为白色晶体，易溶于水，其热分解温度为45℃，在三颈烧瓶中先加入30%过氧化氢，再加入柠檬酸和工业尿素，双氧水受热容易分解，适宜的加热方式为45℃以下水浴加热，搅拌、反应，改为减压蒸馏装置，再经过减压蒸馏、冷却(降温)结晶、过滤、干燥得过氧化脲晶体，以此解答。 （1）单键是σ键，双键中含有1个σ键，则过氧化脲中含有10个σ键，1mol过氧化脲中含有的σ键的数目为10NA。 （2）干法合成的工艺是将高浓度的过氧化氢溶液喷雾到无水尿素固体上，反应一段时间后，经过滤、干燥后即得到产品，“喷雾”的目的是增大反应物接触面积，提高反应速率。 （3）图乙中加热装置未画出，双氧水受热容易分解，适宜的加热方式为45℃以下水浴加热。 （4）过氧化脲的合成原理是：，合成过氧化脲后经过减压蒸馏、冷却(降温)结晶、过滤、干燥得过氧化脲晶体。 （5）根据已知：①工业尿素含少量杂质Fe3+、Cu2+，②柠檬酸易与金属离子形成难溶的配合物。所加柠檬酸的作用为：除去工业尿素中的杂质Fe3+、Cu2+。 （6）35℃时，产品的收率最高，最佳反应温度为35℃的原因是：温度适中，反应速率较快，温度较高平衡左移，产率降低。 （7）过氧化脲溶液用稀硫酸酸化后，滴加KMnO4溶液，紫红色消失，说明过氧化脲被酸性KMnO4氧化，体现了过氧化脲的还原性；加入KI溶液和四氯化碳，过氧化脲会将KI氧化为I2单质，体现了过氧化脲的氧化性。 （8）Ⅱ中的实验生成的I2在四氯化碳中溶解度大，溶于四氯化碳溶液，且四氯化碳密度大于水，振荡，静置后出现溶液分层，上层为无色，下层为紫红色。 （9）上述测定过程中用到滴定管，配制溶液需要称量用到电子天平，除250mL容量瓶还需要用到的定量仪器有滴定管和电子天平，故选AC。 （10）滴定过程中，第2次读数差别大舍去，第1次、3次中KMnO4溶液体积平均值是(17.9-0+19.10-1)mL÷2=18.0mL，n(KMnO4)=0.1000mol•L-1×18.0×10-3L=1.8×10-3mol，根据反应方程式得关系式5H2O2～2KMnO4，则n(H2O2)=2.5×1.8×10-3mol=4.5×10-3mol，m(H2O2)=4.5×10-3mol×34g/mol=0.153g，含m(O)=0.153g×=0.144g，250mL溶液含m(O)=1.44g，=×100%=16%。 （11）上述测定结果存在一定的误差，为提高该滴定结果的精密度和准确度，可以重复几次实验，数值取平均值，另外滴定溶液浓度越小，测定结果越准确。 A．稀释被测试样，浓度减小，测定误差会增大； B．减少被测试样取量，和滴定结果的精密度和准确度无关； C．增加平行测定次数，可以减少测定带来的误差，可以提高准确度； D．降低标准溶液浓度，反应终点判断更准确，滴定结果的精密度高； 答案选CD。 【变式3·变考法】（24-25高三上·上海·期末）某化学兴趣小组比较氧气的两种实验室制法(分别以和为原料)并探究反应产物。实验装置和数据记录如下： 注：实验中，棉花均未发生变化，水槽中为蒸馏水。 实验 反应前 充分反应后 耗时 m(试剂) m(试管) m(试管+固体) i ii 经实验，实验i中生成的气体仅有 （1）实验i中制备，的原理是____________(用化学方程式表示)。 （2）实验i中，生成反应的化学反应速率______ （3）实验ⅰ中，反应后剩余固体的总质量比理论计算值要小。结合氧化还原规律推测，固体产物中锰元素的平均化合价______5. A．>        B．=        C．< 小组同学发现实验ⅱ制备的气体有刺激性气味。取出导气管，用湿润的淀粉试纸检验。实验ⅱ中加热后产生的气体，试纸先变蓝，后褪色。 （4）甲同学认为可能是高浓度使淀粉试纸变蓝，该说法的合理之处是__________________。请设计对照实验验证或排除这种可能性，__________________。 （5）乙同学推测实验ⅱ产生的气体中含有少量。验证方法：将实验ⅱ产生的气体通入____________溶液，有白色沉淀生成。 （6）丙同学查阅资料得知具有刺激性气味的气体，光照条件下能与水反应生成盐酸和丙同学认为，乙的方法不能说明实验ⅱ产生的气体中含有，理由是____________。(结合化学方程式说明) 用质谱法可以进一步确认实验ⅱ产生的气体中是否含有。质谱仪中，部分分子会被轰击成碎片(分子片段或原子)。质谱法可以测定混合物中各种分子和碎片的相对质量。 已知：氯元素存在和两种天然同位素。 （7）当质谱法测得微粒的相对质量为______(双选，填序号)时，说明实验ⅱ所得气体中含有。 A．35 B．70 C．71 D．72 （8）上述两种微粒的比例为____________。 （9）上述两种方法制备氧气的优势与劣势分别为__________________(任选一种方法分析即可) 【答案】（1） （2） （3）C （4） 具有氧化性，高浓度比空气中的更易与KI反应(或氧化性更强) 用湿润的淀粉试纸检验实验ⅰ中加热后产生的气体(或直接写高纯度/高浓度的)，若试纸不变蓝，则排除这种可能性 （5）硝酸酸化的 （6），同样会产生，遇产生白色沉淀 （7）BD （8） （9）法：反应速率快，但产生的不纯；法：产生的纯净；但反应速率慢 【分析】本题通过对比和两种实验室制备的方法，探究反应速率、产物纯度及副产物；实验i加热制氧气，化学方程式为，通过反应前后的质量差可计算生成的量及反应速率；若实际生成多于理论值，说明锰元素被还原得更彻底，平均化合价降低。实验ii加热和制氧气，反应速率快但产生刺激性气体，通过淀粉-试纸、溶液及质谱法等手段探究杂质气体成分（如或），并最终对比两种制气方法的优缺点。 【详解】（1）实验i以高锰酸钾为原料加热制备氧气，反应生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为。 （2）反应前总质量为15.80g+40.00g=55.80g，反应后总质量为53.88g，根据质量守恒定律，生成的质量为55.80g-53.88g=1.92g，其物质的量，反应耗时50min，则。 （3）理论上15.80g（0.1mol）完全分解生成0.05mol（1.60g），实际生成了1.92g，说明实际生成的多于理论值，生成越多，氧元素失去的电子越多，根据氧化还原反应得失电子守恒，锰元素得到的电子就越多，其化合价降低得越多；理论产物（价）和（价）中锰的平均化合价为价，故实际固体产物中锰元素的平均化合价，选C。 （4）本身具有氧化性，高浓度比空气中的更易与KI反应(或氧化性更强)，有可能将试纸中的氧化为从而使试纸变蓝；为验证此猜想，可设计对照实验：将湿润的淀粉-试纸放入收集满纯净的集气瓶中，观察试纸是否变蓝，若不变蓝则排除该可能性。 （5）检验通常利用其与水反应生成的，能与反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，故应通入硝酸酸化的溶液。 （6）根据资料，与水反应的化学方程式为，该反应同样会生成（电离出），遇到溶液也会产生白色沉淀，因此不能仅凭产生白色沉淀就断定气体中含有。 （7）氯元素存在和两种同位素，若气体中含有分子，其相对分子质量可能为、、，结合选项，质谱图中应出现相对质量为70和72的微粒峰，故选BD。 （8）自然界中天然氯元素中丰度约为75%，丰度约为25%，因此和的原子个数比约为，形成相对质量为70的的概率为，形成相对质量为72的的概率为。因此，这两种微粒（70和72）的比例为。 （9）结合实验数据和现象可知，法的优势是反应速率快（仅需5min），劣势是副反应多，产生的不纯（含有刺激性气味杂质）；法的优势是产生的纯净，劣势是反应速率较慢（需50min）。 考向2 表格型针对某一对象探究与评价 例2某化学兴趣小组对过氧化氢的分解做了两组探究性实验。 Ⅰ．化学兴趣小组的同学为了比较氧化铁和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果。用如图所示的装置先后进行了两次实验。 (1)实验1：取过氧化氢溶液与粉末状二氧化锰混合。 实验2：取过氧化氢溶液与________混合。 (2)在检查装置的气密性后，分别将过氧化氢溶液一次性注入盛有催化剂的小试管中，注入双氧水的方法是________(填序号)。 A．快速推注射器活塞B．缓慢推注射器活塞 (3)依据“相同时间内用二氧化锰作催化剂的反应收集的氧气体积较大”，得出结论：二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铁________。 (4)实验过程中发现U型管内右侧液面上升，原因是该反应________(填“放热”或“吸热”) (5)为比较二氧化锰和氧化铁对过氧化氢分解快慢的不同影响，用下图装置进行实验：启动传感器，注入过氧化氢溶液。氧气体积分数随时间变化情况如下： ①初始时氧气的体积分数不为0，原因是________。 ②使过氧化氢分解较快的催化剂是________(填二氧化锰或氧化铁)。 Ⅱ．某实验小组以H2O2分解为例，探究浓度、催化剂、温度对反应速率的影响。在常温下按照下表所示的方案完成实验。 实验编号 温度(℃) 反应物 催化剂 ① 20 25 mL3%H2O2溶液 无 ② 20 25 mL5%H2O2溶液 无 ③ 20 25 mL5%H2O2溶液 0.1 gMnO2 ④ 20 25 mL5%H2O2溶液 1~2滴1 mol/LFeCl3溶液 ⑤ t 25 mL5%H2O2溶液 0.1 gMnO2 (6)实验①和②的目的是________。甲同学在进行实验时并没有观察到明显现象。资料显示，通常条件下过氧化氢稳定，不易分解。为了达到实验目的，可采取的改进方法是________(写出一种即可)。 (7)实验③、④、⑤中，测得生成氧气的体积随时间变化如甲图所示。由图可知⑤中温度t________20℃(填“>”、“<”或“=”)，分析该图能得出的结论是________对H2O2分解的催化效果更好。 (8)写出实验③中H2O2分解的化学方程式：________，催化剂能增大化学反应速率的原因是________。 【答案】(1)粉末状氧化铁 (2)B (3)好 (4)放热 (5) 装置内含有空气，空气中氧气的体积分数约为21% 二氧化锰 (6) 探究浓度对反应速率的影响 向反应物中加入等量同种催化剂(或升高相同温度) (7) > MnO2 (8) 2H2O22H2O+O2↑ 降低了反应的活化能 【详解】（1）因为要比较氧化铁和二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果，所以要控制变量，只有催化剂的种类不同，已知实验1用的是二氧化锰，所以实验2用粉末状氧化铁，故填：粉末状氧化铁。 （2）若快速推注射器活塞，因反应剧烈、放热大，会造成U型管内液面变化过快，不易观察和比较，所以注入双氧水的方法是缓慢推注射器活塞，使反应平稳进行，且便于观察和测量，故选B。 （3）依据“相同时间内用二氧化锰作催化剂的反应收集的氧气体积较大”，在其他条件相同的情况下，收集到的氧气体积越大，说明反应速率越快，即二氧化锰对过氧化氢分解的催化效果比氧化铁好。 （4）实验过程中发现U型管内右侧液面上升，说明装置内压强增大，则过氧化氢分解生成氧气的同时放出热量，使试管内压强大于外界压强，导致U型管内左侧液面下降，右侧液面上升，所以该反应放热。 （5）①初始时氧气的体积分数不为0，原因是装置内含有空气，空气中氧气的体积分数约为21%； ②由图可知，两者作催化剂时，产生等量的氧气，二氧化锰所需时间较短，则使过氧化氢分解较快的催化剂是二氧化锰。 （6）由表格数据可知，实验①和②的其他条件相同，过氧化氢溶液的浓度不同，则该实验的目的为探究浓度对反应速率的影响；同学甲在进行实验①和②时并没有观察到明显现象是因为通常条件下过氧化氢稳定，不易分解，反应速率较慢，所以为达到实验目的，可向反应物中加入等量同种催化剂(或升高相同温度)，以加快反应速率。 （7）由图可知，⑤中H2O2完全分解所需时间小于③，结合二者反应条件，说明温度更高，则温度t>20℃，结合图像，③④中③的H2O2完全分解所需时间更短，可知MnO2对H2O2分解的催化效果更好。 （8）实验③中H2O2分解的化学方程式：2H2O22H2O+O2↑，催化剂能降低反应的活化能，增大化学反应速率。 解题妙招 操作、现象与结论一致性判断表格类实验题解题程序 【变式1·变载体】（2026·上海普陀·二模）精炼铜的阳极泥处理后的沉渣中含AgCl，工业上可用Na2SO3溶液浸出回收银。某小组在实验室模拟了从沉渣中分离出AgCl，并使浸取剂再生的过程。 已知：ⅰ．25℃，Ksp(AgCl)=1.8×10-10，Ksp(Ag2SO3)=1.5×10-14，Ksp(Ag2SO4)=1.2×10-5； ⅱ．25℃，Ka1(H2SO3)=1.4×10-2，Ka2(H2SO3)=6.3×10-8；Ka2(H2SO4)=1.2×10-2。 (1)AgCl、Ag2SO3、Ag2SO4三种盐的溶解度由大到小顺序为___________。 【步骤Ⅰ】浸出AgCl (2)已知： 。[Ag(SO3)2]3-的浓度与溶液pH的关系如图___________所示。 (3)取AgCl固体，加入一定体积 1 mol·L-1 Na2SO3溶液作浸取剂，充分反应后过滤得到浸出液(pH=8)。该反应的离子方程式是___________。 【步骤Ⅱ】酸化沉银 (4)①取步骤Ⅰ所得浸出液，滴加稀硫酸，生成白色沉淀。继续滴加稀硫酸，当恰好沉淀完全时pH约为5，完全沉淀时，溶液中大量存在的含硫微粒是___________。(不定项) A．       B．             C．            D． ②pH不能过低的原因是___________。 (5)请运用化学平衡移动原理解释白色沉淀可能是AgCl的原因___________。 (6)将沉淀过滤并洗净，取少量沉淀，___________(填操作和现象)，证实其中不含Ag2SO4。 (7)为证明白色沉淀中不含Ag2SO3，设计了如下对比实验。 序号 实验 固体A 加入试剂 现象 Ⅰ 白色沉淀 先滴加1 mL稀硫酸，再加1滴稀KMnO4溶液。 浅紫红色浊液 Ⅱ Ag2SO3 白色浊液 Ⅲ X ___________ 固体X是___________，出现___________(填写现象)，说明沉淀中不含Ag2SO3。 【步骤Ⅲ】浸取剂再生 (8)向步骤Ⅱ所得溶液(pH ≈ 5)，加___________试剂可使浸取液再生。此时需调控溶液的pH范围为___________(写出计算过程)。 A．3 ~ 5           B．5 ~ 7               C．7 ~ 9              D．9 ~ 11 【答案】(1) (2)A (3) (4) AD 溶液中氢离子浓度过大，导致亚硫酸根离子生成二氧化硫逸出，污染环境 (5)滴加稀硫酸后，，浓度减小，使得平衡正移，增大，，生成了氯化银沉淀； (6)加入足量稀盐酸，充分反应后取上层清液，滴加氯化钡溶液，无沉淀生成 (7) AgCl 浅紫红色浊液 (8) NaOH 银离子沉淀完全，同时避免沉淀。根据，要使为主要存在形式，则，则，即；若要使浓度远大于即浓度大于浓度的100倍，则需要调控溶液，故选D 【分析】本实验模拟了工业上用溶液浸出AgCl并回收银的过程，主要分为浸出、酸化沉银和浸取剂再生三个阶段。浸出阶段：与AgCl反应生成可溶性；酸化沉银：加稀硫酸后，解离出，与Cl⁻结合生成AgCl沉淀；浸取剂再生：加NaOH调，可使浸取液再生，据此解答。 【详解】（1）已知25℃，，，可知三种饱和溶液中分别为、、，溶解度：； （2）增大，消耗越多，平衡逆向移动，浓度减小，故pH增大，浓度增大，故答案为A； （3）由A图可知pH=8时溶液中银元素主要以形式存在，AgCl固体与Na2SO3溶液反应的离子方程式为； （4）①加稀硫酸后，解离出，与Cl⁻结合生成AgCl沉淀。完全沉淀时，发生反应为：，未参与反应，溶液中大量存在的微粒含有，此时pH约为5，，，则溶液中含硫粒子主要为，故答案为：AD； ②pH不能过低的原因是溶液中氢离子浓度过大，导致亚硫酸根离子生成二氧化硫逸出，污染环境； （5）滴加稀硫酸后，，浓度减小，使得平衡正移，增大，，生成了氯化银沉淀； （6）微溶，若要证实其中不含，将其转化为，检验即可，方法是：加入足量稀盐酸，充分反应后取上层清液，滴加氯化钡溶液，无沉淀生成，即可证明其中不含； （7）为证明白色沉淀中不含，含有氯化银，设计了三组对比实验，I组加入白色沉淀，出现浅紫红色浊液，第II组加入，仍是浊液；对比前两组实验现象可知白色沉淀中不含；第III组加入固体X应为AgCl，应出现浅紫红色浊液，说明沉淀中不含，应含有氯化银； （8）为了使浸取液再生，就是将银离子沉淀回收，应向Ⅱ所得溶液加NaOH调，可使浸取液再生。银离子沉淀完全，同时避免沉淀。根据，要使为主要存在形式，则，则，即；若要使浓度远大于即浓度大于浓度的100倍，则需要调控溶液，使银离子沉淀完全，同时避免沉淀，故选D。 【变式2·变题型】（24-25高三上·上海·阶段检测）FeCl3是饮用水、工业用水、城市污水及游泳池循环水处理的高效廉价絮凝剂，也是中学实验室中常见的试剂。 （1）下列关于FeCl3的说法正确的是_________。(不定项) A．配制FeCl3溶液时，应先将氯化铁晶体溶于水中，再加入盐酸酸化 B．FeCl3絮凝剂应用过程中涉及水解反应 C．向氢氧化钠溶液中边滴加饱和FeCl3溶液边振荡制备Fe(OH)3胶体 D．要除去FeCl3溶液中混有的Fe2+，可通入适量氧化剂Cl2 某实验小组同学进行了以下关于FeCl3的实验： 实验Ⅰ．同学们利用以下装置制备FeCl3固体。(已知：FeCl3的熔点为306℃、沸点为316℃，易水解) （2）写出装置D中制备Cl2的化学方程式：___________________________________________。 （3）从D、E、F中选择合适的装置制备纯净的Cl2，正确的接口顺序为a→___________(可选试剂：饱和食盐水、NaOH溶液、浓硫酸、碱石灰，仪器可重复使用)。 （4）装置B中冷水的作用是________________________________________；装置C中碱石灰的作用是_______________________________________________________。 实验Ⅱ．探究FeCl3溶液与Cu的反应 向4 mL 0.1 mol/LFeCl3溶液中滴加几滴0.2mol/LKSCN溶液，溶液变红；再加入过量Cu粉，溶液红色褪去，不久有白色沉淀产生。 查阅资料可知：CuCl和CuSCN均为难溶于水的白色固体。针对白色沉淀同学们有以下猜想： 猜想1：Cu2+与过量的Cu粉反应生成Cu+，再结合Cl-生成白色沉淀CuCl。 猜想2：Cu2+与SCN-发生氧化还原反应生成Cu+，再结合SCN-生成白色沉淀CuSCN。 针对上述猜想，实验小组同学设计了以下实验： 实验编号 操作 现象 实验1 加入铜粉后无现象 实验2 溶液很快由蓝色变为绿色，未观察到白色沉淀；2 h后溶液为绿色，未观察到白色沉淀；24 h后，溶液绿色变浅，试管底部有白色沉淀 （5）实验结果说明猜想____________(填“1”或“2”)不合理。 （6）根据实验现象进一步查阅资料发现： i．Cu2+与SCN-可发生如下两种反应： 反应A：(淡黄色) 反应B：(黄色)。 ii．与Cu2+共存时溶液显绿色。 由实验2中的现象推测，反应速率：A________(填“＞”或“＜”)B，反应B是产生CuSCN的主要原因。 进一步查阅资料可知，当反应体系中同时存在Fe2+、Cu2+、SCN-时，Cu2+氧化性增强，可将Fe2+氧化为Fe3+。据此将实验2改进，向CuSO4溶液中同时加入KSCN、FeCl2，立即生成白色沉淀CuSCN，写出该反应离子方程式：____________________________________。 （7）若向100 mL amol/L CuSO4溶液中滴加足量的KSCN和FeCl2的混合溶液，经过一系列操作得到bg白色沉淀CuSCN，则CuSCN的产率为___________。(写出解题过程) 【答案】（1）BD （2） （3）b→c→b （4） 冷却，使蒸气冷凝为固体，便于收集 吸收未反应的氯气，防止污染空气；同时防止空气中水蒸气进入装置，避免水解 （5）1 （6） ＞ （7） ，产率 【详解】（1）A．在水中易发生水解，因此应先加入盐酸酸化，再加入氯化铁晶体，A错误； B．FeCl3作絮凝剂，水解产生胶体，胶体吸附水中悬浮杂质沉降，利用了水解反应，B正确； C．该方法不能得到胶体，只能得到红棕色沉淀，制备胶体的正确方法是向沸水中逐滴加入饱和溶液，C错误； D．反应为，不引入新的杂质，D正确； 故选BD； （2）装置D中浓盐酸与反应制备，反应方程式为 （3）制备纯净的需要除去a排出的气体中的HCl气体和水蒸气，应先通入饱和食盐水，再通入浓硫酸，因此正确的接口顺序为a→b→c→b。 （4）已知沸点316℃，反应生成的是气态，冷水浴冷却，使气态凝华为固体，便于收集；氯气是有毒气体，碱石灰能够吸收未反应的氯气，防止污染空气；易发生水解，碱石灰能够防止空气中水蒸气进入，同时该装置也可以吸收未反应的氯气，防止污染空气； （5）由题干对比实验1、2操作和现象可知，实验1的反应物质含有Cl-，而实验2中的反应物中不含Cl-，结果实验1无白色沉淀生成，而实验2生成白色沉淀，说明产生的白色沉淀为CuSCN，故实验结果说明猜想1不合理； （6）实验2中溶液很快就变为绿色，说明溶液中很快就产生了，而24h之后才产生白色沉淀CuSCN，因此反应速率：A＞B；根据题目描述可得反应方程式：； 62．CuSCN的理想产量为，产率。 【变式3·变考法】（2026·上海静安·二模）某课外兴趣小组以教材化学实验为研究对象，再探粗盐的提纯和氯化钠溶液的电解。 Ⅰ．粗盐提纯 小组选用含有可溶性杂质(、和)的粗盐，按以下顺序进行分离提纯。 称量→溶解→过滤→结晶 （1）溶解时需加入适量的水，水的用量主要与___________有关。 A．烧杯的容积 B．温度和气压 C．粗盐的纯度 D．氯化钠的溶解度 （2）向粗盐溶液中依次加入稍过量的___________溶液，使可溶性杂质沉淀。 A．、、 B．、、 C．、、 D．、、 （3）过滤操作用到的玻璃仪器主要有烧杯、玻璃棒和___________(填仪器名称)。 当溶液中某离子浓度时，该离子可视为已被完全除尽。 （4）为将滤液中的除尽，需加稀盐酸，再结晶制得精盐。若加稀盐酸后溶液中为，则此时溶液pH的范围是___________。(常温下的)。 有资料认为，用溶液替代和，既可同时除去、，又能减少试剂的用量。为确认此说法，小组同学取适量粗盐溶液，逐滴滴加，测得溶液电导率的变化如图所示。 （5）下列分析正确的是___________(不定项)。 A．0～a处与a～b处发生的离子反应相同 B．当电导率达最低点时，粗盐溶液中的离子浓度最小 C．拐点b之后，电导率上升，说明、均沉淀完全 D．实验表明粗盐溶液中、的物质的量之比为 （6）根据实验和已有信息，小组未选用溶液去除、，可能的原因是___________。 Ⅱ．电解食盐水 小组同学以石墨为电极，按图示装置电解饱和食盐水。通电60 s后，测得两极产生的气体体积。 （7）甲同学认为是由于氯气溶于水所导致，提出应测量阳极附近溶液的pH变化。但考虑到阴极反应的影响，需先在原装置中增加离子交换膜，以防止___________通过。 A． B． C． D． 重新电解60 s，测得pH为3.8，印证了甲同学猜想的合理性。但乙同学指出放电也会降低pH，并设计新实验，在相同条件下电解200 s，测得溶解氧数据，记录于下表。 溶液体积(mL) 溶液体积(mL) 蒸馏水体积(mL) 溶解氧初始浓度(mg/L) 200 s时，溶解氧的浓度(mg/L) 实验1 0 0 20.0 8.3 8.4 实验2 4.0 0 16.0 8.3 实验3 4.0 4.0 x 8.3 实验4 0 4.0 16.0 8.3 （8）表格中，___________。 实验表明，和的放电存在竞争，离子浓度会影响放电顺序。则实验测得的数据、、由小到大的顺序为___________。 为完善结论，丙同学提出用溶解氧传感器、氧分压传感器，在恒温下测溶解氧浓度、液面上方分压(装置如图)。 实验测得的数据与电解时间的关系见下图： （9）结合乙同学、丙同学的实验数据，分析电解初期(0～200 s)分压增大的主要原因是___________，电解后期(200～1000 s)分压增大的主要原因是___________。 【答案】（1）D （2）C （3）漏斗 （4） （5）BC （6）加入后会引入过量的或 （7）C （8） 12.0 （9） 原溶液中溶解的氧气被电解产生的气体搅动，逸出到气相 Cl-浓度降低，OH-放电增多，不断生成氧气​，逸出后使氧气分压增大 【详解】（1）溶解粗盐时，水需要将可溶性氯化钠完全溶解，水的用量主要由氯化钠的溶解度决定，溶解度决定了溶解一定量氯化钠所需的最少水量，故选D。 （2）除去硫酸根需用溶液，除去需用NaOH溶液，除去 需用溶液。为了除去过量的，溶液必须在溶液之后加入，因为不仅能除去钙离子，还能除去过量的钡离子。NaOH溶液加入顺序相对灵活，只要在过滤前加入即可。所以合理的顺序可以是、、NaOH，答案选C。 （3）过滤操作的玻璃仪器为烧杯、玻璃棒、漏斗。 （4）已知，要求，代入、，得： ，因此。 （5）电导率反映溶液中离子浓度:离子浓度越大，电导率越高。 A．0-a发生的反应为；a-b段：镁离子或硫酸根中有一种离子剩余，继续滴加氢氧化钡溶液，剩余的 镁离子与氢氧根反应或剩余的硫酸根与钡离子反应，离子反应与0～a段不同，A错误； B．电导率反映溶液中自由离子总浓度，电导率最低时自由离子浓度最小，B正确； C．b之后电导率上升，说明加入不再发生沉淀反应，、均已沉淀完全，C正确； D．恰好完全沉淀时，、，仅能说明恰好沉淀时两者比值为1:1，根据图像a-b段可知，还有剩余的镁离子或硫酸根未被沉淀完全，故原粗盐中两者不为1:1，D错误； 故选BC。 （6）若两者比例不是1:1，加入后会引入过量的或，需要额外除杂，因此不选用。 （7）电解饱和食盐水，阴极发生的反应为：，生成，移向阳极会影响阳极pH的测定，因此需要加离子交换膜阻止通过，选C。 （8）实验控制总体积为，因此。放电生成，浓度越高，放电生成越多，溶解氧浓度越大：实验2只有，浓度最低，生成；实验4只有，浓度，生成最多；实验3和浓度均为，竞争放电，放电量少于实验4，因此顺序为。 （9）结合图像，0~200 s水中溶解氧浓度降低、气相分压升高，是原有溶解氧逸出导致；200 s后，浓度降低，放电占比增加，生成更多，因此气相分压持续增大。 考向3 化学实验探究 例3（24-25高三上·上海·阶段检测）印刷产业工业废水中含有大量的硫化物(主要成分为Na2S)，可用如图所示转化方式除去。 （1）当反应I和Ⅱ转移电子数相等时，还原剂的物质的量之比为(I中：II中)=________。 （2）已知反应Ⅲ中Na2S与Na2SO3按等物质的量反应，反应的化学方程式为___________ （3）下列关于Na2S溶液说法正确的是_______________。(不定项) A．[Na+]+[H+] =[OH-]+[HS-]+[S2-] B．2[Na+]=[H2S]+[HS-]+[S2-] C．[H+] +[HS-]+2[H2S]= [OH-] D．Na2S溶液呈碱性的原因：S2-+H2O=HS-+OH- 一种处理Na2S废液并变废为宝获得硫单质的方法是电解法。 （4）A电极上的电极反应式为_____________。 （5）电极B所在电解槽中不仅能得到氢气，还能获得NaOH溶液。则阴极室与阳极室之间使用的离子交换膜是_________。 A．阴离子交换膜     B． 阳离子交换膜 某实验兴趣小组欲研究是否可以用FeCl3去除硫化物。他们对溶液中FeCl3和Na2S的反应进行分析：甲同学认为发生双水解反应；乙同学认为发生复分解反应；丙同学认为发生氧化还原反应。 （6）若甲同学的观点正确，请写出相应的离子反应方程式_________________。 通过查阅资料，室温条件下有如下数据： Ksp[Fe(OH)3] Kal(H2S) Ka2(H2S) Kw 1×10-38 1×10-6.8 1×10-14.7 1×10-14 （7）请根据上表的数据计算该离子反应方程式室温下的化学平衡常数K=_______。 为了验证乙丙同学的观点，现进行如下实验： 实验a 实验b 实验c FeCl3(aq) 5mL 10mL 30mL 实验现象 产生黑色浑浊，混合液pH=11.7 黑色浑浊度增大，混合液pH=6.8 观察到黑色和黄色浑浊物，混合液pH=3.7 查阅资料：Fe2S3(黑色)在空气中能够稳定存在，FeS(黑色)在空气中易变质为Fe(OH)3。 设计实验：分别取实验a、b、c中沉淀放置于空气中12小时，a中沉淀无明显变化。b、c中黑色沉淀部分变为红褐色。 （8）实验b、c的黑色沉淀物为_______。 （9）请写出实验c生成黄色浑浊物的离子反应方程式__________________________。 探究实验a中Fe3+与S2-没有发生氧化还原反应的原因： 设计实验：电极材料为石墨 （10）试剂X和Y分别是_________、_________。 （11）若右侧溶液变浑浊，说明Fe3+与S2-发生了氧化还原反应。该说法是否合理。请判断并说明理由_____________。 【答案】（1）1：3 （2） （3）C （4） （5）B （6） （7）1056.5 （8）Fe2S3、 FeS （9）或 （10）25 mLpH=1.7的盐酸 5 mL 0.1 mol/L的FeCl3溶液 （11）不合理，因为空气中的氧气也能氧化S2- 【分析】该流程以CoPc类配合物为催化剂，实现氧化的无害化转化，核心是分步的氧化还原循环：反应I：还原剂为，S元素从-2价被氧化为中的+4价，1mol 反应转移6mol电子；氧化剂为，被还原为CoPc。反应II：还原剂为，S元素从+4价被氧化为中的+6价，1mol 反应转移2mol电子；氧化剂同样为，被还原为CoPc。反应III：等物质的量的（S为-2价）和（S为+4价）在CoPc催化下发生归中反应，生成（平均S价态为+2价），S元素价态变化满足电子守恒。 该电解装置以获取S单质、和NaOH为目标：电极B侧生成，发生得电子还原反应，为阴极；因此电极A为阳极，发生失电子的氧化反应。 FeCl3和Na2S的反应，因为三价铁为弱碱阳离子、具有较强氧化性，硫离子为弱酸阴离子、具有还原性，二者既能发生氧化还原反应，又能发生水解或双水解反应，以此进行相关探究。 【详解】（1）反应I中还原剂为，S从-2价升到+4价，1mol 反应转移6mol电子；反应II中还原剂为，S从+4价升到+6价，1mol 反应转移2mol电子。当转移电子数相等时，还原剂物质的量之比为。 （2）等物质的量的（S为-2价）与（S为+4价）在CoPc催化下发生归中反应，生成（平均S价态为+2价），配平后得到该反应方程式：。 （3）A．电荷守恒式错误，正确应为，带2个负电荷，系数应为2，A错误； B．物料守恒式错误，正确应为，Na元素总量是S元素所有存在形态总和的2倍，B错误； C．该式是电荷守恒式减去物料守恒式推导得到的质子守恒，C正确； D．的水解是微弱的可逆反应，应写为，不能用等号，D错误； 故选C。 （4）A为阳极，在阳极失电子发生氧化反应，生成目标产物硫单质；电极反应式为：； （5）电极B侧生成，发生得电子还原反应，为阴极；阳极室的需要通过阳离子交换膜迁移至阴极室，与结合得到NaOH，同时维持溶液电中性。 （6）是弱碱阳离子、是弱酸阴离子，二者相互促进发生完全双水解，生成氢氧化铁沉淀和硫化氢气体：； （7）反应的平衡常数推导： ，代入数据计算得。 （8）b、c中黑色沉淀放置于空气中12小时，部分变为红褐色，说明未变色部分是空气中稳定存在，变色部分是在空气中易变质的FeS，即b、c的黑色沉淀物中既有又有FeS； （9）c中发生氧化还原反应，黄色浑浊为硫单质，酸性增强时氧化性提升，将氧化为S，自身被还原为；离子反应方程式：或； （10）该装置为带盐桥的原电池，要排除直接混合的沉淀/水解干扰，让和在不同半电池中反应，并且与实验a数据保持一致，根据右侧提供的试剂可知，左侧半电池试剂Y是5 mL 0.1 mol/L的FeCl3溶液，X是25 mLpH=1.7的盐酸； （11）因为具有还原性，能被空气中的氧化，故不合理。 【变式1·变载体】（24-25高三上·上海·阶段检测）FeCl3是饮用水、工业用水、城市污水及游泳池循环水处理的高效廉价絮凝剂，也是中学实验室中常见的试剂。 （1）下列关于FeCl3的说法正确的是_________。(不定项) A．配制FeCl3溶液时，应先将氯化铁晶体溶于水中，再加入盐酸酸化 B．FeCl3絮凝剂应用过程中涉及水解反应 C．向氢氧化钠溶液中边滴加饱和FeCl3溶液边振荡制备Fe(OH)3胶体 D．要除去FeCl3溶液中混有的Fe2+，可通入适量氧化剂Cl2 某实验小组同学进行了以下关于FeCl3的实验： 实验Ⅰ．同学们利用以下装置制备FeCl3固体。(已知：FeCl3的熔点为306℃、沸点为316℃，易水解) （2）写出装置D中制备Cl2的化学方程式：___________________________________________。 （3）从D、E、F中选择合适的装置制备纯净的Cl2，正确的接口顺序为a→___________(可选试剂：饱和食盐水、NaOH溶液、浓硫酸、碱石灰，仪器可重复使用)。 （4）装置B中冷水的作用是________________________________________；装置C中碱石灰的作用是_______________________________________________________。 实验Ⅱ．探究FeCl3溶液与Cu的反应 向4 mL 0.1 mol/LFeCl3溶液中滴加几滴0.2mol/LKSCN溶液，溶液变红；再加入过量Cu粉，溶液红色褪去，不久有白色沉淀产生。 查阅资料可知：CuCl和CuSCN均为难溶于水的白色固体。针对白色沉淀同学们有以下猜想： 猜想1：Cu2+与过量的Cu粉反应生成Cu+，再结合Cl-生成白色沉淀CuCl。 猜想2：Cu2+与SCN-发生氧化还原反应生成Cu+，再结合SCN-生成白色沉淀CuSCN。 针对上述猜想，实验小组同学设计了以下实验： 实验编号 操作 现象 实验1 加入铜粉后无现象 实验2 溶液很快由蓝色变为绿色，未观察到白色沉淀；2 h后溶液为绿色，未观察到白色沉淀；24 h后，溶液绿色变浅，试管底部有白色沉淀 （5）实验结果说明猜想____________(填“1”或“2”)不合理。 （6）根据实验现象进一步查阅资料发现： i．Cu2+与SCN-可发生如下两种反应： 反应A：(淡黄色) 反应B：(黄色)。 ii．与Cu2+共存时溶液显绿色。 由实验2中的现象推测，反应速率：A________(填“＞”或“＜”)B，反应B是产生CuSCN的主要原因。 进一步查阅资料可知，当反应体系中同时存在Fe2+、Cu2+、SCN-时，Cu2+氧化性增强，可将Fe2+氧化为Fe3+。据此将实验2改进，向CuSO4溶液中同时加入KSCN、FeCl2，立即生成白色沉淀CuSCN，写出该反应离子方程式：____________________________________。 （7）若向100 mL amol/L CuSO4溶液中滴加足量的KSCN和FeCl2的混合溶液，经过一系列操作得到bg白色沉淀CuSCN，则CuSCN的产率为___________。(写出解题过程) 【答案】（1）BD （2） （3）b→c→b （4） 冷却，使蒸气冷凝为固体，便于收集 吸收未反应的氯气，防止污染空气；同时防止空气中水蒸气进入装置，避免水解 （5）1 （6） ＞ （7） ，产率 【详解】（1）A．在水中易发生水解，因此应先加入盐酸酸化，再加入氯化铁晶体，A错误； B．FeCl3作絮凝剂，水解产生胶体，胶体吸附水中悬浮杂质沉降，利用了水解反应，B正确； C．该方法不能得到胶体，只能得到红棕色沉淀，制备胶体的正确方法是向沸水中逐滴加入饱和溶液，C错误； D．反应为，不引入新的杂质，D正确； 故选BD； （2）装置D中浓盐酸与反应制备，反应方程式为 （3）制备纯净的需要除去a排出的气体中的HCl气体和水蒸气，应先通入饱和食盐水，再通入浓硫酸，因此正确的接口顺序为a→b→c→b。 （4）已知沸点316℃，反应生成的是气态，冷水浴冷却，使气态凝华为固体，便于收集；氯气是有毒气体，碱石灰能够吸收未反应的氯气，防止污染空气；易发生水解，碱石灰能够防止空气中水蒸气进入，同时该装置也可以吸收未反应的氯气，防止污染空气； （5）由题干对比实验1、2操作和现象可知，实验1的反应物质含有Cl-，而实验2中的反应物中不含Cl-，结果实验1无白色沉淀生成，而实验2生成白色沉淀，说明产生的白色沉淀为CuSCN，故实验结果说明猜想1不合理； （6）实验2中溶液很快就变为绿色，说明溶液中很快就产生了，而24h之后才产生白色沉淀CuSCN，因此反应速率：A＞B；根据题目描述可得反应方程式：； 18．CuSCN的理想产量为，产率。 【变式2·变题型】（2026·上海·模拟预测）为探究工业品硫的性质并测定其纯度设计了如下实验(忽略杂质的反应)。 Ⅰ.性质探究： 实验一 实验二 向试管中加入工业品硫、KOH水溶液，持续振荡，淡黄色固体完全溶解；继续滴加BaCl2溶液产生白色沉淀，加足量盐酸沉淀完全溶解。 向试管中加入工业品硫、KOH水溶液、双氧水，持续振荡，淡黄色固体完全溶解；继续滴加BaCl2溶液产生白色沉淀，加足量盐酸沉淀不溶解。 Ⅱ.纯度测定： ①取少量工业品硫研成粉末，准确称取m g置于圆底烧瓶中，装置如图(加热、夹持、搅拌装置已略去)，准确加入 mL KOH的乙醇溶液(过量)，加入蒸馏水，搅拌，85℃回流至样品完全溶解后，除去乙醇。 ②冷却后，向圆底烧瓶中加入适量蒸馏水，搅拌下缓慢滴加足量30% H2O2，加热至100℃，保持20 min，冷却至室温。 ③将圆底烧瓶中溶液全部转移至锥形瓶中，加入2滴甲基橙，用 HCl标准溶液滴定至终点，平行实验多次，记录实验数据。 ④不加工业品硫，重复步骤①②③做空白实验，平行实验多次，记录实验数据。 [已知室温下：，] （1）“实验一”试管中淡黄色固体溶解后，溶液中的含硫物质为K2SO3和_______(填化学式)。 （2）“实验二”中淡黄色固体溶解的离子方程式为_______。 （3）室温下，利用“实验二”的原理生成沉淀90.87 g，现将其全部转化为BaCO3，若每次用1.00 L、的Na2CO3溶液处理，至少需要处理_______次，才能达到目的。 A．2 B．3 C．4 D．5 （4）仪器a的名称_______，其作用是_______。 （5）向圆底烧瓶中准确加入 mL KOH的乙醇溶液时，可选用的仪器为_______。(不定项) A．50 mL量筒 B．移液管 C．滴定管 D．烧杯 （6）乙醇的作用是_______。 （7）步骤①样品完全溶解后，除去乙醇的方法是_______。 （8）滴定终点的现象为_______。 （9）实验数据如下： 加入工业品硫实验数据 空白试验数据 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 滴定前读数/mL 0.00 24.98 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 滴定后读数/mL 24.98 49.78 25.00 25.02 39.98 40.02 39.10 40.00 测得工业品硫的纯度为_______(列出表达式，写出计算过程)。 【答案】（1） （2） （3）D （4） 球形冷凝管 冷凝回流，提高反应物的利用率 （5）BC （6）促进单质硫的溶解 （7）蒸馏 （8）当滴入最后一滴标准溶液时，溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不恢复原色 （9） 【分析】实验一：向试管加入工业品硫，KOH水溶液，持续振荡，淡黄色固体完全溶解反应生成硫化钾，亚硫酸钾和水，继续滴加溶液产生白色沉淀，加足量盐酸沉淀完全溶解，沉淀为亚硫酸钡； 实验二：向试管中加入工业品硫、KOH水溶液、双氧水，持续振荡，淡黄色固体完全溶解；继续滴加溶液产生白色沉淀，加足量盐酸沉淀不溶解，说明硫单质被氧化为硫酸，沉淀为硫酸钡沉淀； 【详解】（1）硫与热氢氧化钾发生歧化反应：，故“实验一”试管中淡黄色固体溶解后，溶液中的含硫物质为和； （2）硫在碱性条件下被过氧化氢氧化为，离子方程式为：； （3）室温下：，，沉淀转化平衡：；平衡常数：。计算物质的量，单次使用1.00 L，2.00，初始，设平衡生成x，剩余则得，单次最多转化，次数：，向上取整为5次，故选D； （4）仪器a的名称为：球形冷凝管；其作用是：冷凝回流，提高反应物的利用率； （5）向圆底烧瓶中准确加入 mL KOH的乙醇溶液时，移液管、滴定管可精确量取一定体积液体；量筒精度不足，烧杯不能量取液体，故选BC； （6）硫难溶于水，易溶于乙醇，乙醇的作用是：促进单质硫的溶解； （7）乙醇沸点低，与水互溶，采用蒸馏的方法除去； （8）滴定终点的现象：当滴入最后一滴标准溶液时，溶液由黄色变为橙色，且半分钟内不恢复原色； （9）舍弃异常数据，样品滴定组：平均，第2组24.80偏差大，舍去；空白滴定组：，第7组39.10偏差大，舍去；与硫反应的KOH的物质的量等于空白实验中HCl的物质的量减去样品实验中HCl的物质的量，，；反应定量关系：，过量KOH与盐酸1：1中和，故，，，纯度表达式为。 【变式3·变考法】（25-26高三上·上海·期末）某小组同学向pH=1的0.5 mol/L的FeCl3溶液中分别加入过量的Cu、Zn、Mg，探究溶液中氧化剂的微粒及其还原产物。 （1）理论分析，依据金属活动性顺序，Cu、Zn、Mg中可将Fe3+还原为Fe的金属是______（不定项）。 A．Cu                    B．Zn                    C．Mg 实验验证，现象如下表所示。 实验 金属 操作、现象及产物 Ⅰ 过量Cu 一段时间后，溶液逐渐变为蓝绿色，固体中未检测到Fe单质 Ⅱ 过量Zn 一段时间后有气泡产生，反应缓慢，pH逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，无气泡冒出，此时溶液pH为3~4，取出固体，固体中未检测到Fe单质 Ⅲ 过量Mg 有大量气泡产生，反应剧烈，pH逐渐增大，产生了大量红褐色沉淀后，持续产生大量气泡，当溶液pH为3~4时，取出固体，固体中检测到Fe单质 反应结束后，分别取实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的少量溶液，都检测出有Fe2+生成。 （2）实验Ⅱ、Ⅲ都有红褐色沉淀生成，用平衡移动原理解释原因______。 对实验Ⅱ未检测到Fe单质进行分析及探究。 a.甲认为实验Ⅱ中，当Fe3+、H+浓度较大时，即使Zn与Fe2+反应置换出少量Fe，Fe也会被Fe3+、H+消耗。写出Fe与Fe3+反应的离子方程式______。 b.乙认为在pH为3~4的溶液中即便生成Fe也会被H+消耗。设计实验：取Ⅱ中pH为3~4的上层清液，加入少量铁粉，观察到______（填实验现象）。证实了此条件下可忽略H+对Fe的消耗。 c．丙认为产生的红褐色沉淀包裹在Zn粉上，阻碍了Zn与Fe2+的反应。 经过后续实验，证实了Zn粉确实被包裹。 （3）查阅资料：c(Fe3+)=0.5 mol/L的溶液开始沉淀的pH约为1.2，完全沉淀的pH约为3。结合a、b和c，重新做实验Ⅱ，当溶液pH为3~4时，不取出固体，向固-液混合物中持续加入盐酸，控制pH<1.2，观察到______（填实验现象），溶液颜色变浅，停止加盐酸，待pH为3~4时，取出固体，固体中检测到Fe单质。 （4）对比实验Ⅱ和Ⅲ，解释实验Ⅲ的固体中检测到Fe单质的原因______（不定项）。 A．Mg更活泼，反应中快速产生大量气泡，阻止包裹的形成 B．pH为3~4时，还未生成Fe(OH)3沉淀，还未形成包裹 C．pH约3~4时，可忽略H+对铁的消耗 D．相比于H+，Mg优先与Fe2+反应 （5）LiFePO4电池稳定性高、安全、对环境友好，该电池的总反应式为：，其放电时的工作原理如图所示。 ①充电时，电极a的电极名称为______； A．正极                    B．阳极                    C．阴极                      D．负极 ②放电时电极b的电极反应式为______。 【答案】（1）BC （2） Fe3+在溶液中存在水解平衡：，、与反应使降低，升高，水解平衡正向移动，析出红褐色沉淀 2Fe3++Fe=3Fe2+ 无明显气泡 （3）红褐色沉淀逐渐溶解 （4）AC （5） C 【详解】（1）根据金属活动性顺序，活动性强于的、可以将先还原为Fe2+，再还原为单质，还原性弱于，只能将还原为，故选BC。 （2）Fe3+在溶液中存在水解平衡：，、与反应使降低，升高，水解平衡正向移动，析出红褐色沉淀；Fe3+与Fe反应的方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+；若为3~4时可忽略对的消耗，加入铁粉后浓度低，几乎不与反应，因此无明显气泡。 （3）已知开始沉淀的约为1.2，控制时，包裹在表面的沉淀会溶于酸，因此观察到红褐色沉淀逐渐溶解。 （4）A．比更活泼，反应剧烈，快速产生大量气泡，搅动体系，阻止沉淀包裹，使可以持续和反应置换出，正确； B．已知完全沉淀约为3，为3~4时已经完全生成沉淀，错误； C．此前已经证实为3~4时，浓度低，可忽略对生成的单质的消耗，因此最终能检测到，正确； D．实验Ⅲ现象为反应初始就产生大量气泡，说明\优先和反应，错误； 答案选AC。 （5）①放电时，阳离子向正极移动，由图可知从电极移向电极，因此放电时为负极；充电为电解池，原电池的负极对应电解池的阴极，因此充电时为阴极，选C； ②放电时为正极，​得电子，结合迁移过来的生成：。 真题溯源·考向感知 ——溯源真题逻辑，感知高考考向 1．（2026·浙江·高考真题）利用下列装置进行操作，不能达到实验目的的是 A．实验室制取氨 B．向容量瓶中转移溶液 C．用盐酸标准溶液滴定NaOH溶液 D．验证Zn的金属活动性强于 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】A．实验室加热和固体混合物制，发生装置试管口略向下倾斜可防止冷凝水倒流炸裂试管，向下排空气法收集、管口塞棉花减少空气对流，装置合理，能达到实验目的，A不符合题意； B．未使用玻璃棒引流，溶液易溅出或残留于瓶口，导致溶质损失、浓度不准确。不符合配制标准溶液的操作规范，不能达到实验目的，B符合题意； C．使用酸式滴定管盛装盐酸，滴定终点通过酚酞由红变无色判断，装置与操作均正确，C不符合题意； D．、与酸化的溶液构成原电池，活泼性更强作负极，电流表指针偏转，可验证金属活动性强于，能达到实验目的，D不符合题意； 故选B。 2．（2026·江西·高考真题）为探究银白色金属X的组成，进行下列实验（如图）。X中所含元素至少有 A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 【答案】B 【详解】首先，调pH=7时生成蓝色沉淀，该沉淀可溶于柠檬酸和浓氨水，最终得到深蓝色溶液，这是的特征反应，结合焰色反应为绿色火焰，可证明X中一定含有铜元素。 其次，题干明确说明X是银白色金属，而单质铜为紫红色，因此X不可能是纯铜，一定还含有其他金属元素，因此X所含元素至少为2种； 整个流程为：铜在浓盐酸和过氧化氢中氧化溶解：；生成绿色溶液（蓝色和黄色组合色）是因为存在配位平衡：；加氢氧化钾调pH生成氢氧化铜蓝色沉淀；加柠檬酸溶解沉淀，与浓氨水络合溶解生成深蓝色的溶液； 答案选B。 3．（2025·上海·高考真题）工业从低品位锗矿中提取精锗，使用分步升温的方法： (1)验证锗矿石中含有锗元素可使用的方法为_______。 A．原子发射光谱法    B．红外光谱法    C．X射线衍射 (2)既能与强酸反应，也能与强碱反应，由此推测是_______氧化物。 锗矿石中含有、煤焦油、等杂质，相关物质的熔、沸点如下表所示： 煤焦油 熔点 升华 沸点 —— —— (3)分析提取精锗时采用分步升温的原因_______。 (4)真空还原阶段用除，产物还有等生成，写出该阶段的化学方程式_______。 (5)在不同温度下，使用不同浓度的真空还原时，元素的萃出率如下图所示。由此判断，真空还原采用的最佳温度及浓度分别为_______。 A．，2.5% B．，5.0% C．，2.5% D．，2.5% 测定单质锗样品纯度的方法和相关装置如下(杂质不参与反应)： a．称取m g单质锗样品，置于锥形瓶I中：向锥形瓶Ⅱ中加入过量的NaH2PO2溶液。 b．向锥形瓶I中加入足量FeCl3溶液和盐酸，加热充分反应。 c．反应结束后，用盐酸冲洗连接管和仪器A，冲洗液并入锥形瓶II中。 d．向锥形瓶Ⅱ中加一定量磷酸和盐酸，隔绝空气加热至微沸。充分反应后，用橡皮塞塞紧锥形瓶Ⅱ，并冷却到10℃以下(防止在步骤e中过量的NaH2PO2与KIO3发生反应) e．向锥形瓶Ⅱ的无色溶液中加入淀粉溶液，用c mol·L-1 KIO3标准溶液滴定，终点时消耗 V mL标准溶液。 测定单质锗样品纯度的方法和相关装置如下(杂质不参与反应)： ① ② ③ ④ (6)装置图中仪器A的名称为_______。 A．滴定管 B．恒压滴液漏斗 C．冷凝管 D．干燥管 (7)到达滴定终点时，溶液颜色由_______变成_______，且半分钟不褪色。 (8)步骤d中，在滴定前要用橡胶塞密封锥形瓶，请解释其原因。_______ (9)已知，求m g锗矿石样品中锗元素的质量分数为_______(用c、V、m的代数式表示)。 (10)若滴定测得的锗元素含量偏大，可能的原因是_______。 A．未用标准溶液润洗滴定管 B．未用稀盐酸洗涤仪器A并将洗涤液并入锥形瓶 C．滴定结束后，在滴定管尖嘴处出现气泡 D．未保持在以下滴定 【答案】(1)A (2)两性 (3)在焙烧可除去矿石中的、煤焦油、等杂质，将元素氧化为；真空还原阶段，升温到，升华蒸出 (4) (5)C (6)C (7) 无色 浅蓝色 (8)隔绝氧气，避免被氧化为导致滴定结果偏低 (9) (10)AD 【分析】低品位锗矿焙烧得到，然后加入真空还原为，经过多步反应得到Ge； 滴定实验的步骤是：滴定前的准备：滴定管；查漏→洗涤→润洗→装液→调液面→记录；锥形瓶：注液体→记体积→加指示剂；滴定：眼睛注视锥形瓶溶液颜色变化；终点判断：记录数据；数据处理：通过数据进行计算； 【详解】（1）可以通过原子发射光谱法可检验物质中所含元素，故选A； （2）既能和酸又能和碱反应生成盐和水的氧化物属于两性氧化物；既能和强酸反应，也能与强碱反应，由此推测是两性氧化物； （3）①在焙烧可除去矿石中的、煤焦油、等杂质，将元素氧化为；②真空还原阶段，升温到，升华蒸出；使用分段升温，可以除去杂质，能得到较纯的； （4）真空还原阶段用除，产物还有、、等生成，反应中Ge化合价由+4变为+2、P化合价由+1变为+5，结合电子守恒，该阶段的化学方程式：； （5）由图，，使用2.5%的真空还原时，元素的萃出率几乎为100%，此时能节约能源和原料，选C； （6）由图，装置a名称为球形冷凝管，故选C； （7）根据已知，碘酸根离子和Ge2+反应生成碘离子，当Ge2+反应完，碘酸根就会和生成的I-反应得到碘单质遇溶液中淀粉变蓝，则实验滴定终点时，颜色由无色变为浅蓝色，半分钟不褪色。 （8）空气中氧气具有氧化性，实验盖紧塞子防止被氧化（或绝氧气，避免被氧化为，否则导致滴定结果偏低），从而产生滴定误差。 （9）由题干反应结合Ge元素守恒，存在，则样品(固体)中元素的质量分数； （10）A．未用标准溶液润洗滴定管，导致标准液浓度偏低，用量增大，使得测得结果偏大，A正确； B．未用将样品从冷凝管中洗入锥形瓶(仪器a)，导致Ge元素损失，使得测得结果偏低，B错误； C．滴定结束后，在滴定管尖嘴处出现气泡，导致标准液用量读数减小，使得测得结果偏小，C错误； D．在常温下滴定(未保持在以下滴定)，可能被标准液氧化，使得标准液用量增大，测得结果偏大，D正确； 故答案选AD。 4．（2026·福建·高考真题）实验室在隔绝水汽条件下制备无水(深蓝绿色针状晶体，吸水性强)。 已知：沸点；液态存在自电离：。 Ⅰ．的制备(装置如图，夹持装置省略) 反应方程式：。 (1)仪器A的名称为_______；装置的不足之处是_______。 (2)反应时产生红棕色气体的化学方程式为_______。 (3)铜丝完全反应后，加入液态至沉淀完全，过滤、洗涤、低温真空干燥得蓝色晶体(相对分子质量280)，产率为________(列出计算式)。 Ⅱ．的热解(装置如图，夹持和加热装置省略) (4)抽真空下缓慢加热至，样品变为浅蓝色粉末。 ①生成的化学方程式为_________。 ②装置中玻璃棉的作用是_________。 (5)热解后，先_________，然后_________，样品升华，凝华为深蓝绿色针状晶体。(填标号) a．升温至        b．保持活塞和真空泵开启 c．关闭活塞，再关闭真空泵    d．关闭真空泵，再关闭活塞 Ⅲ．的晶体结构(如图) (6)①基态原子的价电子排布式为_________。 ②晶胞中有_________个；晶体中，和连成_________状(填“链”“层”或“空间网”)，微粒间作用力有_________(填标号)。 a．键    b．配位键    c．金属键    d．非极性共价键 【答案】(1) 球形干燥管 无尾气处理装置 (2) (3) (4) 或 防止抽真空时样品被吸出 (5) c a (6) 8 空间网 ab 【分析】本实验以Cu单质和为起始原料，在严格无水的乙酸乙酯溶剂体系中发生反应：。析出中间体， 后续经洗涤除杂后，在120℃真空条件下使中间体脱除多余得到粗品无水，再利用无水硝酸铜易升华的特性，升温至200℃使目标产物升华后凝华，最终得到高纯度的无水硝酸铜晶体，全程严格控湿避免产物潮解。 【详解】（1）实验在隔绝水汽条件下进行，的作用是防止外界水蒸气进入装置。盛放仪器为“球形干燥管”。制备的反应中生成NO，同时还会放出有挥发性的N2O4及其分解生成的NO2等气体，均为大气污染物，须进行尾气处理。故装置的不足之处为无尾气处理 装置。 （2）反应原料之一为液态N2O4， 反应时放热会导致N2O4分解生成红棕色的气体NO2。故产生红棕色气体的化学方程式为。 （3）根据Cu元素守恒，的物质的量为，理论上生成的物质的量等于Cu的物质的量，理论产物质量为，因此产率为：  。 （4）①利用液态自电离的拆分思路，热解脱除1个和1个，二者结合生成N2O4，N2O4受热易分解产生NO2，故生成​的化学方程式：或。 ②由于制备反应在抽真空条件下进行，固体样品可能被气流带出， 造成产率下降。故在装置中玻璃棉的作用是防止抽真空时样品被吸出。 （5）在升温至升华前，须停止抽真空，否则升华时气体直接被抽出，无法在装置中凝华收集产品。“升温至200°C”应在“关闭活塞”之后。若在关闭活塞前先关闭真空泵，在装置内高负压下，外界气体(含水汽)易进入装置，影响产品质量，同时内压增大也不利于无水Cu(NO3)2在200°C下升华，因此应“先关闭活塞，然后关闭真空泵”。 故符合题意的选项依次为c、a。 （6）①Cu是29号元素，核外电子排布式为，洪特规则特例使3d轨道全充满更稳定，其价层电子包含最外层4s轨道与次外层3d轨道的电子，因此价层电子排布式为。 ②观察晶胞结构，胞内Cu原子总数为4；根据的元素比例关系，1个Cu对应2个，因此晶胞内的总数为。从晶胞结构图可以看出，与通过配位键在三维空间中向各个方向交联延伸，因此形成的是空间网状结构。 a．中存在4中心6电子的离域π键，符合要求； b．和中的O原子之间存在配位键，符合要求； c．金属阳离子与自由电子之间强烈的相互作用，叫做金属键，该晶体中不存在金属键，不符合要求； d．晶体中所有共价键均为不同原子形成的极性共价键，不存在非极性共价键，不符合要求； 因此选ab。 5．（2026·北京·高考真题）实验小组制备高锰酸钾。 资料：i．为墨绿色固体，可溶于水，强碱性条件下稳定，一定条件下发生的歧化反应为， ii．浓碱性条件下，可被还原为。 iii．的溶解度随温度升高而增大。 (1)制备 步骤 实验 Ⅰ 制备：将、和三种固体，在熔融状态下充分反应。得到墨绿色固体。 Ⅱ 制备：将用水溶解后，滴加至(约)，溶液由绿色变为紫红色，过滤。得到约100 mL紫红色溶液和棕黑色固体。 Ⅲ 提纯：将转移至蒸发皿中，水浴浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥。得到紫红色固体。 ①补全Ⅰ中反应的化学方程式：__________。 □□□___________□□□___________ ②Ⅱ中歧化的原因：随降低，的还原性不变，氧化性__________。 ③取Ⅲ中少量溶解，得紫红色溶液和少量棕黑色固体(检验为)。 (2)对Ⅲ中产生的原因进行分析和探究 ①甲认为将还原，设计实验i验证：用含和的溶液代替重复Ⅲ的操作，所得固体含。乙认为该现象不能证明还原了，理由是_______________________________________________。 ②乙设计和实施了实验ii：用____________________代替重复Ⅲ的操作，所得固体不含，实验i和ii证实了甲的观点。 ③丙用代替重复实验i，证实Ⅲ中不能还原。 (3)实验优化 为提高产品纯度，改进Ⅲ的操作；将转移至蒸发皿中，水浴浓缩，____________________，洗涤，干燥。 (4)测定纯度并计算产率 按I中投料，经优化步骤制得产品，取配制成待测液。酸性条件下，用待测液滴定标准溶液，被还原为。测得。 ①滴定反应的离子方程式是__________________________________________________。(是二元弱酸) ②的产率是____________________。[产率(实际产量/理论产量)] 【答案】(1) 增强 (2) 随着浓缩进行，增大，可能被还原；可能受热分解 溶液（pH=10） (3)趁热过滤、冷却结晶、过滤 (4) 【详解】（1）①根据投料的物质的量比例，从+5价降为-1价得，每个从+4价升为+6价失，电子守恒得和系数比为1:3；再结合反应环境是KOH熔融体系，补全反应物为KOH，生成物为，根据原子守恒配平：； ②歧化反应中既是氧化剂又是还原剂，题目说明还原性不变，只有氧化性随pH降低增强后，夺取电子的能力（即氧化性）增强，从而更容易自身发生氧化还原（歧化）反应。 （2）①资料ii说明浓碱性条件下，可被还原为，后续歧化生成；实验i溶液为pH=10的碱性环境，浓缩过程中碱浓度逐渐升高，可能是还原了产生，无法证明是的作用；（也可能是溶液在加热条件下自身分解产生）。 ②为了证明确实是起到了还原作用，需要设计一个空白对照实验。即在完全相同的条件（浓度、温度、90℃水浴、pH=10）下，排除掉的存在。因此，应使用KOH调节pH=10的 含 溶液来代替 Y 进行加热浓缩，若此时不产生，则可证实甲的观点。 （3）由于在90℃浓缩过程中不可避免地产生了MnO2固体杂质，而KMnO4仍在溶液中(根据资料ii，KMnO4溶解度随温度升高而增大)。为了获得高纯度产品，必须在KMnO4结晶析出之前将MnO2除去。因此，浓缩后应趁热过滤(除去MnO2)，然后再将所得滤液冷却结晶(使KMnO4析出)，最后再进行过滤、洗涤和干燥。 （4）①酸性条件下被还原为，作为弱酸不能拆写，被氧化为，根据电子守恒（Mn降5价，每个C升1价）、电荷守恒和原子守恒配平：离子方程式为：； ②理论产量：为限量试剂，步骤I中0.03mol 完全转化为共0.03mol，根据歧化反应，理论生成的物质的量为。 实际产量：取出1/4产品配成250mL待测液，则。 产率 = 。 6．（2026·甘肃·高考真题）2025年甘肃省探获了一处超大型优质冶镁白云岩矿床。白云岩主要由白云石[]组成，某兴趣小组设计如下实验方案测定白云石中钙的含量。已知难溶于水，可溶于强酸。 Ⅰ．称取一定量白云石样品，滴加盐酸溶解，加热并煮沸后冷却至室温； Ⅱ．调节溶液至弱酸性()，加入溶液，生成沉淀； Ⅲ．过滤，洗涤沉淀。从漏斗中取出带有沉淀的滤纸，贴于大烧杯内壁，使用3 mol/L硫酸将沉淀冲洗至烧杯中； Ⅳ．使用标定后的溶液滴定草酸根含量，计算样品中钙的含量。 (1)为去除白云石样品中的湿存水，称量前需进行的操作为_________。 (2)步骤Ⅰ中，加热并煮沸溶液的目的是________。 (3)步骤Ⅱ中，调节溶液至弱酸性的原因为________。 (4)步骤Ⅲ中，应依次使用稀溶液和__________(填试剂)洗涤沉淀。 (5)使用标准溶液标定溶液浓度时，发生如下反应：。 保持温度80~，开始滴定时，随着将溶液不断滴入标准溶液中，粉红色褪去所需的时间逐渐变短，原因为_______。接近滴定终点时，下列操作正确的是__________(填序号)。 A．改为滴加半滴溶液    B．减慢锥形瓶旋摇速度 C．使用蒸馏水冲洗锥形瓶内壁    D．记录滴定管液面的读数 (6)步骤Ⅳ中，为防止滤纸可能影响测定结果，在滴定过程中滤纸需一直贴于烧杯内壁。达到滴定终点后，将滤纸推入溶液中，溶液粉红色褪去，继续滴定至终点，又消耗了溶液。小组讨论后提出下列两种猜想： ①滤纸含有还原性成分； ②步骤Ⅲ中，滤纸上的未被完全冲洗下来。 为验证猜想，将白云石替换为进行对照实验，消耗了溶液。若，，则成立的猜想序号及理由为________。 【答案】(1)烘干（或加热烘干至恒重） (2)加快白云石的溶解速率，并驱赶溶液中溶解的和HCl (3)pH过低导致沉淀溶解；pH过高导致生成草酸镁沉淀，对后续滴定产生影响 (4)蒸馏水（或冷水） (5)反应生成的对该反应具有催化作用（或自催化作用） AC (6)①和②均成立；，说明滤纸含有还原性成分，猜想①成立；，说明除了滤纸消耗的外，还有未冲洗下来的消耗了，猜想②成立 【详解】（1）湿存水是指样品表面吸附的水分，通常可以通过加热烘干的方法去除。白云石的主要成分是，属于碳酸盐，在高温下可能会分解，因此不能过度高温灼烧。一般只需在烘箱中烘干或在干燥器中干燥即可。 （2）加热煮沸可以加快白云石溶解速率、赶走溶液中溶解的和HCl，防止其在后续调节pH时影响酸度。 （3）pH过高会导致镁离子会生成草酸镁沉淀，草酸根的存在对后续钙离子的滴定产生影响，pH过低会导致溶于强酸，因此，需要调节至弱酸性。 （4）沉淀表面可能附着有、等杂质离子。用稀洗涤是为了减少的溶解损失。随后需要用一种不溶解沉淀且不引入干扰离子的试剂洗涤，通常使用冷水（或蒸馏水）洗去可溶性杂质。 （5）反应生成的对该反应有催化作用。随着反应进行， 浓度增加，反应速率加快，因此褪色时间变短。 A．为了精准控制终点，改为滴加半滴溶液，A正确； B．应充分摇匀，不是减慢锥形瓶旋摇速度，B错误； C．使用蒸馏水冲洗锥形瓶内壁，确保反应完全，C正确； D．记录滴定管液面的读数是终点到达后的操作，接近终点时还未记录，D错误； 故选AC。 （6）猜想①：滤纸含还原性成分（纤维素等），会消耗。猜想②：滤纸上的未被完全冲洗，推入后继续反应。对照实验用，但同样使用滤纸。如果是滤纸本身消耗的，是滤纸+残留沉淀消耗的。已知，。不为 0，说明滤纸有还原性（猜想①成立）。，说明白云石组多消耗了，即滤纸上还有未冲下的（猜想②成立），即①和②均成立。 7．（2026·北京·高考真题）肼可应用于医药、航空航天和电池等领域。 (1)肼可看作分子中原子被取代的产物。易溶于水的原因之一，是与水分子间存在__________作用。 (2)次氯酸钠氧化氨的方法制备水合肼 总反应：。制备流程示意图如下。 资料：的还原性强于 ①反应器1中产生的离子方程式是________________________________________。 ②反应器2中与作用产生。 ③反应器3中与大量的充分反应后，将产生的混合液送入回收器。生成的化学方程式是_____________________________________________。 ④反应器3中通入大量的，可减少和副反应的发生，从反应速率的角度解释原因：____________________________________________。 (3)双氧水法制备水合肼 总反应：，实验室制备分为两步。 资料：丁酮沸点，水合肼沸点，丁酮连氮沸点；丁酮连氮难溶于水。 i．制备丁酮连氮： ii．制备：将i中分离出的丁酮连氮水解。 ①ii的化学方程式是__________________________________________________。 ②由于丁酮连氮性质稳定，反应ii的平衡常数较小。加热到左右反应，能促进的生成，原因是__________________________________________________。 (4)通过比较两种方法，结合丁酮连氮的性质，说明双氧水法的优点____________________。 【答案】(1)氢键 (2) 的浓度增大，使和的反应速率增大，降低的浓度 (3) 2 蒸出丁酮促进反应ii正向进行；升高温度反应速率增大 (4)丁酮连氮性质稳定，不易被H2O2继续氧化；丁酮连氮难溶于水，易与H2O2分离 【分析】氯气和氢氧化钠溶液在反应器1中生成次氯酸钠，溶液进入反应器2后通入大量氨气，与作用产生，反应器3中与大量的充分反应后生成，将产生的混合液送入回收器回收氨气循环利用，在蒸发器中得到。 【详解】（1）含有N原子，电负性较大的N可与水分子中的H形成氢键，这是肼易溶于水的重要原因。 （2）①反应器1中通入NaOH溶液，发生歧化反应生成NaCl、NaClO和水，对应离子方程式为。 ③、NaOH和大量反应生成水合肼和，其化学方程式为。 ④增大的浓度，可加快主反应与反应生成水合肼的反应速率，同时降低的浓度，使和的副反应速率减慢，从而减少副反应发生。 （3）①丁酮连氮水解断裂双键结构，和水反应生成水合肼与2分子丁酮，其化学方程式为2。 ②该水解反应平衡常数小，加热升温可加快反应速率；同时丁酮的沸点为79.6℃，100℃时丁酮会挥发脱离反应体系，使水解平衡正向移动，促进水合肼生成。 （4）丁酮连氮难溶于水，易与水相体系的杂质分离，且肼被保护在丁酮连氮结构中，不会像次氯酸钠法中生成的肼那样被过量的氧化剂氧化，产物产率更高；同时双氧水法无NaCl等副产物生成，后续分离提纯水合肼的操作更简便。 8．（2026·湖北·高考真题）金属氯化物与三氟甲磺酸（，）的反应常用于制备无水金属三氟甲磺酸盐。某同学在实验室中按照如下流程制备无水，。已知是一种超强酸，沸点，易溶于水、乙醚（沸点）和氯仿（沸点）。 回答下列问题： Ⅰ．按照上图组装仪器并检验装置的气密性，向烧瓶中加入颗粒（，）。 (1)仪器的名称________。 Ⅱ．打开活塞，持续通入，流速调至每秒逸出2个气泡，缓慢滴加无水（，），升温至，搅拌。 (2)滴加过程中，装置中的固体逐渐溶解，装置中的现象是________。反应完毕，取装置中少量液体于试管中，滴加酸化的溶液，产生的沉淀是________（填化学式）。 (3)装置中发生反应的化学方程式为________。 Ⅲ．反应完毕，向反应液中加入无水乙醚，析出固体。过滤，用无水乙醚洗涤、干燥，得粗产物。 (4)查阅文献获知，乙醚与混合时会剧烈放热。为了防止局部过热，加入乙醚时宜采取的措施有________（答一条即可）。 Ⅳ．粗产物提纯后，得到产品。 (5)向混有少量杂质的粗产物中加入氯仿，煮沸、过滤，除去杂质。煮沸的主要目的是________。 (6)该实验的产率为________（保留一位小数）。 【答案】(1)恒压滴液漏斗（或恒压分液漏斗） (2) 气泡增多（或有气泡产生） (3) (4)冰水浴冷却（或缓慢滴加、不断搅拌等） (5)使杂质分解，挥发除去乙醚，并使 溶解在氯仿中 (6) 【详解】（1）由装置图可知仪器a的名称为恒压滴液漏斗（恒压分液漏斗）； （2）反应生成气体，随进入装置B，不与浓硫酸反应，因此导管口持续有气泡冒出；被装置C的蒸馏水吸收，溶液中含，与硝酸酸化的反应生成沉淀； （3）与三氟甲磺酸发生复分解反应，生成目标产物和，挥发推动反应进行，配平即可得到反应方程式； （4）乙醚与三氟甲磺酸混合剧烈放热，缓慢滴加、不断搅拌或冰水浴冷却都可以避免热量聚集，防止局部过热； （5）升高温度可以使杂质分解成乙醚和 ，从而使乙醚挥发除去，并使 溶解在氯仿中； （6），理论生成，理论产量，产率。 9．（2026·贵州·高考真题）双氯磺酰亚胺[]是制备某锂离子电池电解质的关键中间体。某研究小组设计实验对其进行制备，部分实验装置如图1。 实验步骤： Ⅰ．将(0.5mol)氨基磺酸()、()二氯亚砜()和()氯磺酸()依次加入三颈烧瓶中。 Ⅱ．连接好装置，在一定温度下持续搅拌至反应液变成深红棕色黏稠液体，停止加热。 Ⅲ．待反应液冷却至室温后，先常压蒸馏去除过量的低沸点反应物，再减压蒸馏，收集、左右的馏分，得到淡黄色粗品。 已知：①总反应为；所有原料均经精制后用于反应。 ②沸点为；遇水剧烈水解产生大量白雾；在高温下易分解，。 回答下列问题： (1)装置A中球形冷凝管的进水口为_________(填“a”或“b”)。 (2)装置B的作用是_____________________。 (3)发生水解反应的化学方程式为_____________________________________。 (4)装置C和D的连接顺序不宜互换，原因是___________________________________(答两点)。 (5)步骤Ⅲ中采用减压蒸馏的原因是___________________。 (6)研究小组在不同温度下进行了制备实验，并对粗品进行核磁共振氢谱测试，结果如图2。已知中H的化学位移为9.2 ppm，则_______℃时更有利于的制备，原因是________________________。 (7)通过电位滴定法测定氯含量，初步推算粗品纯度，方法及步骤如下： ①将粗品加入适量NaOH溶液中，加热，中的氯以形式进入溶液； ②加入溶液使溶液呈酸性后，用标准溶液进行滴定。平行滴定3次，消耗标准溶液的平均体积为。 的纯度为________(用含m、c和V的代数式表示)。在操作无误、仪器正常的情况下，推算出的粗品纯度比实际纯度高，最可能的原因是________。 【答案】(1)a (2)防止后端水蒸气进入反应装置，造成氯磺酸水解 (3) (4)若先经过NaOH溶液，易发生倒吸、大量消耗NaOH (5)防止分解 (6) 125 120℃时反应物反应不完全，130℃时得不到产品 (7) 杂质中含有氯 【分析】将氨基磺酸()、二氯亚砜()和氯磺酸()依次加入三颈烧瓶中，连接好装置，在一定温度下持续搅拌，发生反应，至反应液变成深红棕色黏稠液体，停止加热，待反应液冷却至室温后，先常压蒸馏去除过量的低沸点反应物，再减压蒸馏，收集、左右的馏分，得到淡黄色粗品，据此回答。 【详解】（1）球形冷凝管的冷凝水应由下口进，上口出，故进水口为a； （2）装置B中的导管为“长进短出”，表明装置B中应盛有液体试剂，已知信息提到氯磺酸会水解而装置C中的试剂为H2O，则装置B中应为干燥试剂浓硫酸，主要目的为防止水蒸气进入反应装置； （3）水解反应为非氧化还原反应，中氯元素显-1价，硫元素显+6价，与水反应生成HCl和，化学方程式为：； （4）装置C吸收反应生成的HCl气体，同时吸收一定量的SO2，装置D吸收残余的SO2，若装置C和D位置互换，SO2和HCl在NaOH溶液中溶解度更大，发生倒吸的可能性更大，且会大量消耗NaOH，导致NaOH溶液快速失效； （5）在高温下易分解，减压蒸馏可降低沸点，防止分解； （6）由图知，120℃时反应物反应不完全，130℃时得不到产品，125℃时才能得到含副产物或反应物较少的产品； （7）设m g粗品中的质量为xg，由题意可列关系式：，则，解得x=0.107cV，则产品纯度为；粗品中的杂质可能有SOCl2、等，其中的氯在测定时也会以形式进入溶液中，导致推算出的粗品纯度偏高。 10．（2025·贵州·高考真题）纳米可用于痕量酚类物质的快速检测。 Ⅰ．制备纳米并测定其活性成分的质量(装置如图，夹持等装置已略)。 将和纳米加入装有纯水的仪器a搅拌器中，搅拌，缓慢加入稳定剂后，加入缓冲液调节溶液pH为6.0，继续搅拌12 h。转移至烧杯中静置，磁分离、洗涤、干燥，制得纳米。 (1)仪器a的名称是________。 (2)调节溶液pH为6.0的原因是________。 (3)磁分离获得纳米的原理为________。 (4)质量的测定：向一定量的纳米样品中加入稀和溶液充分反应，加热，冷却至室温后，调节溶液pH为5.0，过滤；向滤液中加入指示剂和掩蔽剂，用EDTA标准溶液滴定滤液中，平行滴定三次，平均消耗EDTA标准溶液体积V mL(EDTA与反应的化学计量数之比为)。 ①转化为的化学方程式为________。 ②纳米样品中的质量为________mg(用含c、V的代数式表示)。 Ⅱ．检测酚类物质 向TMB溶液中加入纳米，得到检测液；向检测液中加入酚类物质，溶液变色，激光照射溶液2 min，通过照射前后温度变化检测酚类物质的浓度。 变色原理为：TMB(无色)氧化态TMB(蓝色) (5)当检测液中加入酚类物质时，溶液颜色的变化是________，该过程体现了酚类物质的________性。 (6)温度变化与酚类物质的浓度关系如图，该检测液能定量检测酚类物质的浓度范围为________。 【答案】(1)三颈烧瓶 (2)过低时，易被还原为，过高易生成等副产物 (3)具有磁性，可被磁铁吸引 (4) (5) 由蓝色逐渐变为无色 还原 (6) 【分析】Ⅰ．纳米的制备与质量测定：将和纳米在超纯水中混合，调后反应，利用的磁性磁分离得到产物；再通过还原为，用EDTA滴定测定质量； Ⅱ．酚类物质检测：利用催化TMB氧化变蓝，酚类物质可还原蓝色的氧化态TMB，结合激光照射的温度变化定量检测酚类浓度。 【详解】（1）由装置图可知，仪器a是三颈烧瓶； （2）调节溶液pH为6.0的目的是使的还原产物为，过低时，易被还原为，过高易生成等副产物； （3）纳米是磁性材料（具有铁磁性），产物可被磁铁吸引，从而从溶液中分离，故答案为：具有磁性，可被磁铁吸引； （4）①在酸性条件下被还原，作氧化剂，从 + 4 价→+2 价；作还原剂，O从 - 1 价→0 价，结合加热条件，因此反应的化学方程式为：； ②EDTA与反应的化学计量数之比为，因此；由反应可知，的摩尔质量为 87 g/mol，因此质量为：，故答案为：； （5）TMB（无色）被催化氧化为蓝色的氧化态TMB；加入酚类物质后，酚类将氧化态TMB还原为无色TMB，因此颜色由蓝色逐渐变为无色；酚类使氧化态TMB被还原，体现了酚类的还原性； （6）由温度变化图可知：浓度低于时，温度变化无明显响应，无法定量；浓度在时，温度变化随浓度升高呈规律下降，可定量；浓度高于时，温度变化趋于稳定，无法区分浓度差异；因此检测范围为，故答案为：。 2 / 3 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $