1、专题17 实验方案的设计与评价1（2021湖南邵阳）在2021年邵阳市化学实验操作考查中，小阳同学抽到的考题是“配制50g质量分数为6%的氯化钠溶液”，小阳的实验操作与目的分析均正确的一组是选项实验操作目的分析A称取氯化钠时，在两边托盘上各放一张相同的纸张整洁美观B称取氯化钠时，将剩余的氯化钠放回原瓶节约药品C量取水时，视线与量筒内凹液面的最低处保持水平准确读数D溶解氯化钠时，用玻璃棒搅拌增大氯化钠的溶解度【答案】C【详解】A、称取氯化钠时，在两边托盘上各放一张相同的纸张，是为了防止污染腐蚀托盘，不符合题意；B、剩余药品不能放回原瓶，防止污染原瓶试剂，应放入指定容器中，不符合题意；C、常用量筒
2、量取一定体积的液体，读数时，视线应与液体凹液面的最低处保持水平，这样读数比较准确，符合题意；D、溶解氯化钠时，用玻璃棒搅拌，可以加快溶解速率，但是不能增大氯化钠的溶解度，不符合题意。故选C。2（2021安徽）某小组利用如图装置进行创新实验。实验时，先加热炭粉，一段时间后将酒精灯移至CuO处加热。下列说法错误的是A酒精灯加网罩是为了提高火焰温度B气球可以收集尾气，防止污染空气C反应过程中，黑色氧化铜变为红色固体D装置中发生反应：【答案】D【详解】A、酒精灯加网罩，可以集中火焰，提高温度，不符合题意；B、在该装置中，二氧化碳能与碳在高温下反应生成一氧化碳，一氧化碳有毒，散逸到空气中会污染空气，故气
3、球可以收集尾气，防止污染空气，不符合题意；C、碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，一氧化碳与氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，故黑色氧化铜变为红色固体，不符合题意；D、装置中先发生的反应为碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，即：，后发生一氧化碳和氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，该反应的化学方程式为： ，符合题意。故选D。3（2021山东潍坊）2021年化学教育第3期，报道了一种“氧化铜还原实验”一体化装置，如图所示，下列说法错误的是A用酒精灯加热氧化铜部位，无明显现象，证明二氧化碳不能还原氧化铜B先用酒精灯加热炭粉再加热氧化铜，黑色氧化铜变为红色，证明炭粉还原氧化铜C加热
4、炭粉过程中发生反应D气球可防止有害气体外逸，污染空气【答案】B【详解】A、用酒精灯加热氧化铜部位，无明显现象，说明二氧化碳和氧化铜不反应，二氧化碳不能还原氧化铜，不符合题意；B、先用酒精灯加热炭粉再加热氧化铜，黑色氧化铜变为红色，是因为碳和二氧化碳在高温下反应生成了一氧化碳，一氧化碳和氧化铜在加热的条件下反应生成铜和二氧化碳，证明一氧化碳还原氧化铜，符合题意；C、加热炭粉过程中，碳和二氧化碳在高温下反应生成一氧化碳，该反应的化学方程式为：，不符合题意；D、二氧化碳和碳在高温下反应生成一氧化碳，一氧化碳有毒，散逸到空气中，会污染空气，气球可以收集尾气，防止污染空气，不符合题意。故选B。4（202
5、1浙江绍兴）下列科学实验设计方案正确的是A 区分铁和硫化亚铁B 验证铁钉生锈需要氧气C 干燥并收集一瓶氧气D 测定空气中氧气的体积分数【答案】A【详解】A、铁能被磁铁吸引，硫酸亚铁不能被磁铁吸引，可以用磁铁吸引区分，符合题意；B、左边试管中铁钉与氧气和水接触，生锈，右边试管中铁钉与氧气接触，不生锈，说明铁生锈需要水，不符合题意；C、氧气的密度比空气大，用万用瓶收集，应“长进短出”，不符合题意；D、木炭燃烧生成二氧化碳，化学反应前后，压强的变化不大，无法测定空气中氧气的含量，不符合题意。故选A。5（2021重庆）实验室制取二氧化碳部分操作如图所示，其中错误的是A检查装置的气密性B仪器连接C加入药
6、品D收集气体【答案】C【详解】A、检查装置气密性的方法：把导管的一端浸没在水里，双手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出，说明装置不漏气，图中所示操作正确；B、连接玻璃管与胶皮管，先把玻璃管口用水润湿，然后稍用力即可把玻璃管插入胶皮管，故图示操作正确；C、把密度较大的块状药品或金属颗粒放入玻璃容器时，应该先把容器横放，把药品或金属颗粒放入容器口后，再把容器慢慢地竖起来，使药品或金属颗粒滑到容器底部，以免打破容器，故图中操作错误；D、二氧化碳的密度比空气大，气体先在集气瓶底部聚集，收集二氧化碳时气体应从长导管进入，空气从短导管排出，故图示操作正确；故选。【点睛】本题难度不大，熟悉各种仪器的用途及使用
7、注意事项、常见化学实验基本操作的注意事项是解答此类试题的关键。6（2021四川自贡）化学实验的设计能力是化学学习的关键能力之一、下列实验方案可行的是选项实验设计实验目的A用pH试纸测试肥皂水的pH测定肥皂水的酸碱度B将带火星的木条伸入气体中检验二氧化碳中混有少量氧气C将气体通过灼热铜丝网除去CO2中混有的少量COD将固体加水溶解，然后过滤提纯混有少量硝酸钾的氯化钠固体【答案】A【详解】A、肥皂的原料中含有氢氧化钠，肥皂水呈碱性，pH试纸可以测定溶液的酸碱度，该选项能达到实验目的，故选项正确；B、少量的氧气不足以使带火星的木条复燃，则不能用带火星的木条检验二氧化碳中混有的少量氧气，该选项不能达到
8、实验目的，故选项错误；C、一氧化碳和二氧化碳均不能和灼热的铜反应，不能除去杂质，该选项不能达到实验目的，故选项错误；D、硝酸钾和氯化钠都溶于水，过滤不能除去氯化钠中的硝酸钾，该选项不能达到实验目的，故选项错误。故选：A。7（2021重庆）下列实验方案设计正确的是选项实验目的实验方案A鉴别硫酸钾和碳酸氢铵闻气味B检测正常雨水的pH是否等于5.6用pH试纸测定C由氧化铜制取氢氧化铜直接加入NaOH溶液D除去氢氧化钠溶液中的氢氧化钡加入过量稀硫酸【答案】A【详解】A、碳酸氢铵有刺激性气味，硫酸钾无此气味，闻气味可以区分，符合题意；B、pH试纸测定的pH值是整数，无法检测正常雨水的pH是否等于5.6，
9、不符合题意；C、氧化铜和氢氧化钠不反应，向氧化铜中加入氢氧化钠，无法直接制取氢氧化铜，不符合题意；D、氢氧化钡和稀硫酸反应生成硫酸钡和水，氢氧化钠和稀硫酸反应生成硫酸钠和水，不但除去了杂质，也除去了原物质，不符合题意。故选A。8（2021江苏盐城）根据下列仪器装置，回答问题。（1）写出仪器名称：为_，为_。（2）实验室用MnO2和双氧水制取O2，反应的化学方程式为_；装入药品前必须进行的操作是_；实验室制取H2可选用装置_（填字母序号）。（3）实验室用混有MnO2的KClO3固体制取O2，MnO2在反应中起_作用。（4）实验室可用_（填物质名称）干燥CO2。用装置E进行CO2的部分性质实验；将
10、干燥的紫色石蕊试纸放在_（选填“a”“d”）处，并与b处现象对比。可说明CO2能与水反应：c处发生反应的化学方程式为_。【答案】酒精灯 集气瓶 2H2O22H2O+O2 检查装置气密性 BC或BD 催化 浓硫酸 a Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O 【详解】（1）由图可知，为酒精灯，为集气瓶，故填：酒精灯；集气瓶。（2）过氧化氢分解生成水和氧气，实验室用MnO2和双氧水制取O2，反应的化学方程式为 2H2O22H2O+O2；装入药品前必须进行的操作是检查装置气密性；实验室制取H2可反应不需要加热，发生装置选B，氢气密度比空气小，难溶于水，可用向下排空气法收集或排水法收集，故选用装置B
11、C或BD，故填：2H2O22H2O+O2；BC或BD。（3）实验室用混有MnO2的KClO3固体制取O2，MnO2在反应中是催化剂，起催化作用，故填：催化。（4）浓硫酸具有吸水性，实验室可用浓硫酸干燥CO2。用装置E进行CO2的部分性质实验；将干燥的紫色石蕊试纸放在a处，试纸不变红，b处紫色石蕊试液刚开始不变红，通入二氧化碳之后变红，a处与b处现象对比。可说明CO2能与水反应：c氢氧化钙和二氧化碳生成碳酸钙和水，c处发生反应的化学方程式为Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O，故填：浓硫酸；a；Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O。9（2021云南）化学是一门以实验为基础的科学。根据
12、下图回答问题。（1）仪器a的名称是_。（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气的化学反应方程式为_，用F装置收集氧气，当观察到_的现象时再开始收集。（3）甲烷是一种没有颜色、没有气味、难溶于水、密度比空气小的气体。实验室常用加热碱石灰（氧化钙和氢氧化钠固体的混合物）和醋酸钠固体制取甲烷气体，应选用的发生装置是_（填标号，下同），若用G装置收集时，则气体要从_端通入。（4）A、B装置都可以制取氧气、二氧化碳和氢气，若要控制液体滴加速率，获得平稳气流，应选择的发生装置是_。（5）生活中常用草酸溶液除铁锈和瓷砖上的污渍。草酸晶体加热会发生如下反应： 。为检验分解后的产物，小赵设计了如下实验。
13、回答下列问题。（白色的无水硫酸铜遇水变蓝）实验中证明有水生成的现象是_。乙中澄清石灰水的作用是_。要证明有CO生成，在不连接其他装置的情况下，可进行的操作是_。【答案】试管 气泡连续均匀冒出 C n B 装置甲中无水硫酸铜变蓝色 检验二氧化碳气体 装置丁后放一个点燃的酒精灯 【详解】（1）仪器a的名称是试管。（2过氧化氢在二氧化锰催化作用下生成氧气和水，；用F装置收集氧气，当观察到气泡连续均匀冒出时再开始收集，防止一开始收集到装置中排出的空气导致气体不纯。（3）实验室常用加热碱石灰（氧化钙和氢氧化钠固体的混合物）和醋酸钠固体制取甲烷气体，反应为固体加热反应，应选用的发生装置是C；甲烷密度比空气
14、小，若用G装置收集时，则气体要短进长出，从n端通入。（4）A、B装置都可以制取氧气、二氧化碳和氢气，若要控制液体滴加速率，获得平稳气流，应选择的发生装置是B，装置B可以通过分液漏斗活塞控制液体的滴加速率来控制反应速率。（5）白色的无水硫酸铜遇水变蓝，实验中证明有水生成的现象是装置甲中无水硫酸铜变蓝色。二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，乙中澄清石灰水的作用是检验二氧化碳气体。一氧化碳具有可燃性，要证明有CO生成，在不连接其他装置的情况下，可进行的操作是在装置丁后放一个点燃的酒精灯，尾气燃烧有淡蓝色火焰，说明存在一氧化碳。10（2021四川泸州）钨(W)是一种重要的战略金属。实验室需用干燥的H2还原W
15、O3制备金属W，所用装置如下图所示。已知Zn粒中往往含有ZnS杂质，焦性没食子酸溶液可用于吸收氧气。回答下列问题：(1)装置用到的仪器有长颈漏斗、带导管的橡皮塞和_，其反应的化学方程式是有：_、ZnS+2HCl=ZnCl2 +H2S(2)装置的作用是安全瓶防倒吸，则a连接_(选填b、c、d或e)。(3)装置中盛装NaOH溶液，其作用是 _。(4)装置中盛装的溶液依次是_、_。(5)装置是启普发生器的简易装置，关闭活塞K后装置中反应很快停止，其原因是_。【答案】试管 b 除去H2S等杂质气体 焦性没食子酸溶液 浓H2SO4 关闭活塞K，使启普发生器内气压变大，使固液分离，停止反应 【详解】（1）
16、装置用到的仪器有长颈漏斗、带导管的橡皮塞和试管，其反应的化学方程式是有：、 ；（2）装置的作用是安全瓶防倒吸，则a连接b处；（3）装置中盛装NaOH溶液，Zn粒中往往含有硫等杂质，因此生成的氢气中可能混有H2S，所以NaOH溶液除去H2S等杂质气体；（4）装置含有空气，高温下能与W反应，焦性没食子酸溶液吸收氧气，最后通过浓硫酸干燥氢气，中依次盛装焦性没食子酸溶液、浓H2SO4；（5）因为当启普发生器中装上Zn粒和稀硫酸反应产生氢气，关闭活塞K时，产生的氢气越来越多，使启普发生器内的气压变大，使固液分离，就不能反应产生氢气，所以可以起到随开随用、随关随停的实验效果。故答案为：试管；b；除去H2S
17、等杂质气体；焦性没食子酸溶液；浓H2SO4；关闭活塞K，使启普发生器内气压变大，使固液分离，停止反应。11（2021四川乐山）氨气(NH3)是一种重要化工原料，有刺激性气味，密度比空气小。某兴趣小组用加热NH4Cl和Ca(OH)2固体的方法制备、收集干燥的NH3，实验装置如下图所示：已知：2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O，回答下列问题：(1)图中仪器的名称为_，甲装置也可以用于实验室制备_(选填“H2”、“O2”或“CO2”)。(2)乙装置的作用是_。(3)丙装置用于收集NH3，则乙中导管口a应与丙中导管_端相连。(4)从保护环境角度，该实验在丙装置后还应接一个_装置
18、。【答案】试管 O2 干燥作用 c 尾气处理装置 【详解】（1）由图可知为试管，甲装置可加热，氢气和二氧化碳制取不需要加热，高锰酸钾和氯酸钾加热可以制取氧气，甲装置也可以用于实验室制备O2，故填：试管；O2。（2）碱石灰具有吸水性，可用作干燥剂，乙装置的作用是去除水蒸气，干燥作用，故填：干燥作用。（3）氨气密度比空气小，气体短进长出，导管口a应与丙中导管c端相连，故填：c。（4）尾气由刺激性气味，从保护环境角度，该实验在丙装置后还应接一个尾气处理装置，故填：尾气处理装置。12（2021四川自贡）化学是一门以实验为基础的科学。根据下列实验装置图，回答有关问题：(1)图中标有的仪器名称为_。(2)
19、实验室用高锰酸钾制取氧气的发生装置为_(填大写字母)，该装置有一不足之处，应怎样改进_。(3)实验室用B装置制取氧气，其反应的化学方程式是_。(4)若用D装置收集二氧化碳气体，气体应从_(填“m”或“n”)端进入。(5)E装置试管中的现象是_。F装置是将E装置实验后的试管加热，此时发生反应的化学方程式为_。(6)实验室制取气体时，下列因素中不需要考虑的是_(填大写字母)。A药品容易获得，能生成所要制取的气体B反应条件易于控制，反应速率适中C操作简便易行，安全可靠，节能环保D所要制取气体的颜色和气味【答案】锥形瓶 A 在试管口放一团棉花 m 试液变红色 D 【详解】(1)根据图示，仪器的名称为：
20、锥形瓶。(2)因为高锰酸钾是固体，反应条件是加热，所以实验室用高锰酸钾制取氧气的发生装置为：A。该装置有一不足之处，加热时高锰酸钾粉末易随氧气流进入导气管，改进措施是：在试管口放一团棉花。(3) B装置适用于固液常温型反应制取气体，故实验室用B装置制取氧气，其反应是过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下分解生成水和氧气，化学方程式是：。(4)因为二氧化碳的密度比空气大，所以若用D装置收集二氧化碳气体，气体应从m端进入，空气从n端排出。(5)二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸呈酸性，能使紫色石蕊溶液变红，因此E装置试管中的现象是：试液变红色。因为碳酸不稳定，受热易分解生成二氧化碳和水，所以F装置试管中发生
21、的反应化学方程式为：。(6)实验室制取气体时，不需要考虑的因素是：D。A、实验室制取气体时，应该选择能生成所要制取的气体且容易获得的药品，不符合题意； B、如果反应条件不容易控制，就可能造成反应速率太快或太慢，甚至不能生成所需要的气体。为了便于操作，反应速率要适中，不符合题意；C实验室制取气体，操作应该简便易行，安全可靠，节能环保，不符合题意；D实验室制取气体时，需要考虑采用什么原理，选择什么药品，选择实验装置，不需要考虑所要制取气体的颜色和气味，符合题意。13（2021浙江宁波）有一瓶气体，可能由O2、CO、CO2中的一种或几种组成。为确定其组成，在老师的指导下，实验小组对该瓶气体进行了如下
22、探究：（查阅资料）脱氧剂（还原铁粉）能够吸收氧气和水蒸气。（实验设计）用如图所示的装置进行实验（已略去夹持装置）。（实验步骤）检查装置气密性；通入一定量氮气；通入该气体，点燃酒精灯。（实验现象）步骤实验过程中，A装置无现象，B和F装置出现白色沉淀，E装置中出现光亮的红色物质。（实验结论）该气体由_组成。（实验反思）（1）C装置的作用是_。（2）步骤通入一定量氮气的目的是_。（3）E装置中氧化铜粉末发生反应的化学方程式为_。【答案】一氧化碳和二氧化碳（CO和CO2） 除去CO2气体 排尽装置中原有的空气 【详解】实验结论根据资料，脱氧剂（还原铁粉）能够吸收氧气和水蒸气，如果该气体中含有氧气，氧气
23、和还原铁粉会反应生成红棕色的氧化铁，而步骤实验中A装置无明显现象，说明该气体中不含氧气；因为二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以步骤中B装置出现白色沉淀，说明该气体中含有二氧化碳；气体经过C装置，二氧化碳被除去，再经过浓硫酸干燥，气体进入E装置，实验过程中F装置内的澄清石灰水中出现白色沉淀，E装置中出现黑色的氧化铜变成光亮的红色物质，说明反应中生成了二氧化碳和铜，因为一氧化碳和氧化铜在加热条件下能反应生成铜和二氧化碳，所以该气体中还含有一氧化碳。故该气体由一氧化碳和二氧化碳（CO和CO2）组成。实验反思（1）因为澄清石灰水不能将气体中的二氧化碳全部吸收，会影响一氧化碳的检验，而氢氧化钠溶液浓度较
24、大，能除去气体中的二氧化碳，故C装置的作用是：除去CO2气体。（2）因为装置内含有空气，空气中含有氧气和二氧化碳等气体，如果不除去空气，会影响氧气和二氧化碳的检验，所以步骤通入一定量氮气的目的是：排尽装置中原有的空气。（3）E装置中，一氧化碳和氧化铜粉末在加热条件下反应生成铜和二氧化碳，反应的化学方程式为：。14（2021浙江嘉兴）小嘉用H2O2溶液制取氧气时，在烧瓶中加入50毫升水及0.5克MnO2，再往分液漏斗中加入30毫升15%的H2O2溶液。为什么要加入50毫升水呢？查阅资料发现：在不加入水时，若注入H2O2溶液速度过快，反应会过于剧烈而引发事故。（提出问题）水是如何减缓该反应速度的呢
25、？（建立假设）水可以降低H2O2溶液浓度，从而减缓反应速度。（实验方案）他利用如图装置，在相同条件下，分别用30毫升的1%、3%和7%的H2O2溶液进行实验，观察并比较。（实验结论）加水降低了H2O2溶液的浓度，使反应速度变慢。（交流反思）（1）为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的_相同。（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较_。（继续探究）针对提出的问题，他又利用如图装置，用3%的H2O2溶液分别在0、20C和60的条件下进行实验。进行该实验所基于的假设是_。【答案】速率 收集相同体积氧气所需时间（或相同时间内收集氧气的体积） 降低温度，可
26、以使过氧化氢的分解速率变慢 【详解】交流反思：（1）根据控制变量法，为了更好地比较反应的快慢，需控制三次实验中滴加H2O2溶液的速率相同；（2）判断产生氧气的速度时，可以通过观察产生气泡的快慢，还可以比较相同时间内收集氧气的体积或收集相同体积的氧气所需时间；继续探究：用3%的H2O2溶液分别在0、20C和60的条件下进行实验。除了温度不同，其它因素都相同，故该实验基于的假设是：降低温度，可以使过氧化氢的分解速率变慢。15（2021山东泰安）某工厂废液中含有氯化钠、氯化铜和氯化亚铁。某课外小组要从废液中回收铜并得到铁红（主要成分Fe2O3），要求全过程不引入其他金属元素。设计实验方案如下图所示：
27、请回答下列问题：（1）工厂废液中加入过量A反应的化学方程式为_。（2）用化学式表示固体甲的成分_。（3）溶液甲中的金属离子是_（用离子符号表示）。（4）完成步骤的化学方程式：2_。【答案】 Fe、Cu Na+、Fe2+ H2O 【详解】（1）因为金属活动性顺序中铁排在铜前面，加入过量的铁可以将氯化铜中的铜置换出来，同时生成氯化亚铁，没有带进新的金属，所以A是铁，铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，反应的化学方程式为：。（2）因为铁和氯化铜反应生成铜，又因为铁过量，所以固体甲的成分是铜和铁，用化学式表示为：Fe、Cu。（3）溶液甲是加入过量的铁充分反应后得到的，铁将氯化铜全部反应生成铜和氯化亚铁，铁不能和氯化钠反应，因此溶液中不含氯化铜，含有氯化亚铁和氯化钠。氯化亚铁中含有的亚铁离子和氯化钠中含有的钠离子是金属离子，故溶液甲中的金属离子是：Na+、Fe2+。（4）从提供的化学方程式中可知，反应后Fe、O、H三种原子的个数分别是：4、12、12，反应前已知物质中Fe、O、H三种原子的个数分别是：4、10、8，因为化学反应前后原子的种类和数目都不变，所以未知物质的2个分子中含有O、H两种原子的个数分别是：2、4，因此该物质的一个分子是由两个氢原子和一个氧原子构成的，故填：H2O。
