第45讲 简单实验方案的设计与评价（讲义）2024年高考化学一轮复习讲义分层练习

第45讲简单实验方案的设计与评价

ZZN_.七验方案设计的一般思路。

任务目标浮实验方案设计的-般思路。

考点一实验方案设计

佥方案包括“四大环节”，即：实验原理、实验装置和药品(其中包括：装置类型、仪

必备知识

®(其中包括：加装药品、气密性检查、除杂干燥、主体实验、安全措施等)、实验现

象的观察、记录及实验数据的分析处理等。设计合理的实验方案必须掌握比较全面的实验基本原理和基本

技能，要做到：设计原理正确、实验程序合理、操作步骤简便、现象明显、相关结论正确。

1.实验方案设计的四个要求

2.原理或性质探究类简单实验方案设计常考点总结

(1)证明酸性：①pH试纸或酸碱指示剂；②与碳酸钠反应；③与锌等反应。

(2)证明弱酸性：①证明酸在溶液中存在电离平衡；②测定对应盐溶液的酸碱性；③测量在稀释前后的pH的

变化。

(3)证明氧化性：与还原剂反应现象明显。

(4)证明还原性：与氧化剂反应现象明显。

(5)证明为胶体分散系：丁达尔效应。

(6)证明有碳碳双键(或三键)：使滨水或酸性高铳酸钾溶液褪色。

(7)比较金属的活动性：①与水反应；②与酸反应；③金属间的置换反应；④原电池原理；⑤电解池原理；

⑥最高价氧化物对应水化物的碱性。

(8)比较非金属性的强弱：①非金属间的置换反应；②与氢气化合的难易；③气态氢化物的稳定性；④最高

价氧化物对应水化物的酸性。

(9)比较酸碱性：强酸或强碱制弱酸或弱碱。

1.下列方察庶突勰象和结论都正确的是

目的方案设计现象和结论

比较镁、铝均出现白色沉淀，氯化镁溶液中

分别将相同浓度的氢氧化钠溶液逐滴加入一定浓度

A元素的金属沉淀不溶解，氯化铝溶液中沉淀

的氯化镁、氯化铝溶液中，直至过量

性强弱逐渐溶解。说明金属性镁比铝强

检验未知溶

取一定量未知液于试管中，滴入氢氧化钠溶液并加

B液中是否含试纸变蓝。说明溶液中含有镀盐

热，试管口放置湿润红色石蕊试纸

有钱盐

探究浓度对两支试管中均装有2mL0.01mol-LT酸性高锌酸钾第一支试管褪色时间比第二支试

C反应速率的溶液，向第一支加入2mL0.01mol-L-i草酸溶液、3管长。说明其他条件相同时，反

影响mL蒸储水，第二支加入5mL0.01mol/L）草酸溶液应物浓度越大，反应速率越快

检验丙烯醛

取少量丙烯醛于试管中，先向其中加入足量新制氢氧澳水褪色。说明丙烯醛中含碳碳

D中含有碳碳

化铜悬浊液并加热，静置后取上层清液，加入滨水双键

双键

A.AB.BC.CD.D

【答案】A

【解析】

A.氢氧化镁与NaOH不反应，氢氧化铝与NaOH反应，可知氢氧化镁的碱性大于氢氧化铝的碱性，则金

属性镁比铝强，故A正确；

B.浓氨水与NaOH溶液混合加热可逸出氨气，由实验操作和现象可知，溶液为锈盐溶液或氨水，故B错

误；

C.酸性高铳酸钾溶液过量，褪色不明显，应控制酸性高锦酸钾溶液不足，改变草酸的浓度，探究浓度对反

应速率的影响，故c错误；

D.醛基和碳碳双键都能使滨水褪色，向其中加入足量新制氢氧化铜悬浊液并加热，溶液显碱性，与滨水反

应，则滨水褪色，不能说明丙烯醛中含碳碳双键，故D错误；

故选：Ao

2.亚硝酸钠俗称“工业盐”，其外观、口感与食盐相似，人若误服会中毒。现将适量某样品（成分为亚硝酸

钠或氯化钠）溶于水配成溶液，分别取少量该溶液于试管中进行实验。下列方案设计、现象和结论都正确的

是（）

方案设计现象和结论

先加入少量KC1O3溶液，再加AgNOs

A若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠

溶液和足量稀硝酸，振荡

加到少量KMnO4溶液中，再加硫酸酸

B若溶液褪色，则样品为亚硝酸钠

化，振荡

先加到少量FeCL溶液中，再加入稀盐

C若溶液变黄色，则样品为亚硝酸钠

酸酸化，振荡

先加入少量Na2s。3溶液，再加入BaCh

D若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠

溶液和稀硝酸，振荡

【答案】C

【解析】酸性条件下，KC1O,被NaNOz还原为Cl，NaCl中也含有C广，都会生成白色沉淀，A错误；氯化钠

电离出的氯离子也可以被酸性高镐酸钾氧化，而使其褪色，B错误；N0「在酸性条件下有较强的氧化性，可

以把二价铁氧化为三价铁，溶液变为黄色，c正确；稀硝酸可以把亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，再加入

氯化钢溶液可以生成硫酸钢白色沉淀，D错误。

3.某小组同学探究不同条件下氯气与二价镐化合物的反应。

资料：i.Mn2+在一定条件下被CL或C1CT氧化成MnC>2(棕黑色)、MnO1(绿色)、MnO“紫色)。

ii.浓碱条件下，MnO4可被OIT还原为MnOK。

iii.Ck的氧化性与溶液的酸碱性无关，NaClO的氧化性随碱性增强而减弱。

实验装置如图(夹持装置略)：

C中实验现象

实验物质a

通入C12前通入Cl2后

产生棕黑色沉淀，且放置后

I水得到无色溶液

不发生变化

产生白色沉淀，在空气中棕黑色沉淀增多，放置后溶

II5%NaOH溶液

缓慢变成棕黑色沉淀液变为紫色，仍有沉淀

产生白色沉淀，在空气中棕黑色沉淀增多，放置后溶

III40%NaOH溶液

缓慢变成棕黑色沉淀液变为紫色，仍有沉淀

(DB中试剂是o

(2)通入C12前，实验II、III中沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为。

(3)对比实验I、n通入CL后的实验现象，对于二价锦化合物还原性的认识是。

(4)根据资料ii,实验III中应得到绿色溶液，实验中得到紫色溶液，分析现象与资料不符的原因：

原因一：可能是通入C12导致溶液的碱性减弱。

原因二：可能是氧化剂过量，氧化剂将MnO"氧化为MnO”

①用化学方程式表示可能导致溶液碱性减弱的原因：,但通过实验测

定溶液的碱性变化很小。

②取实验用中放置后的1mL悬浊液，加入4mL40%NaOH溶液，溶液紫色迅速变为绿色，且绿色缓慢加

深。溶液紫色变为绿色的离子方程式为,溶液绿色缓慢加深，原因是

MnO2被(填化学式)氧化，可证明实验III的悬浊液中氧化剂过量。

③取实验D中放置后的1mL悬浊液，加入4mL水，溶液紫色缓慢加深，发生反应的离子方程式是

④从反应速率的角度，分析实验III未得到绿色溶液的可能原因：

【答案】

⑴饱和NaCl溶液

(2)2Mn(OH)2+O2=2MnO2+2H2O

(3)Mn2+的还原性随溶液碱性的增强而增强

(4)①C12+2OH"=Cr+C1O"+H2O

②4MnO4+4OIT=4MnOl+O2T+2H2。Cl2③3ClC^+2MnO2+2OH一一2MnO4+3C「+H2O④过

量CL与NaOH反应产生NaClO,使溶液的碱性减弱，c(OH.)降低，溶液中的MnO4被还原为MnO1的速

率减小，因而实验III未得到绿色溶液

【解析】

在装置A中HC1与KMnCU发生反应制取Cl2,由于盐酸具有挥发性，在装置B中盛有饱和NaCl溶液，除

去Cb中的杂质HCL在装置C中通过改变溶液的pH,验证不同条件下CL与M11SO4反应，装置D是尾气

处理装置。⑵通入CL前，II、III中Mr?+与碱性溶液中NaOH电离产生的OH一反应产生Mn(OH)2白色沉淀,

该沉淀不稳定，会被溶解在溶液中的氧气氧化为棕黑色的MnCh,则沉淀由白色变为棕黑色的化学方程式为

2Mn(OH)2+O2=2MnO2+2H2O1.(4)①Cb与NaOH反应产生NaCl、NaClO、H2O,使溶液碱性减弱，反应

的离子方程式为CL+2OH--C「+C1CT+H2O。②溶液紫色变为绿色就是由于在浓碱条件下，MnO4可被

OIF还原为MnO1；溶液绿色缓慢加深，原因是MnCh被CL氧化，可证明实验HI的悬浊液中氧化剂过量。

③溶液紫色缓慢加深，说明C1CT将MnCh氧化为MnO；o

考点二实验方案分析评价

亍评价，主要看实验方案是否正确、严密、准确、可行，另外，有无干扰、是否经

必备知识w等也是要考虑的。

--一一二二、--------的一般思路

(1)检验试剂选择及用量是否正确，对检验试剂的要求是：

检验试剂不能对其他物质的检验有干扰，即不能与其他被检验的物质反应，也不能生成被检验的物质。

宏观现象要明显。

(2)实验操作是否简单可行。

(3)操作顺序是否正确，注意排除干扰因素。

2.原理及性质探究类实验方案评价的一般思路

(1)理论依据是否正确(物质的性质、化学原理等)。

(2)是否注意控制变量。

(3)实验操作是否规范。

(4)实验现象与结论是否具有因果关系。

3.从安全性方面对实验方案做出评价

(1)净化、吸收气体，当熄灭酒精灯及左边有挥发性液体被加热，气压不恒定时(如乙酸乙酯的制备)要防止液

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,点燃酒精灯前先检验导管中排出生的纯

度等)；

⑶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)污染性的气体要进行尾气处理；有粉末状物质参加的反应，要注意防止导气管堵塞；

(5)防吸水(如实验取用、制取易吸水、易潮解、易水解的物质时要采取必要措施防止吸水，以保证达到实验

目的)。

4.化学实验方案的规范性

(1)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、竖装的干燥管及冷凝管等)；

(2)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；

(3)仪器拆卸与组装顺序相反，按照从右向左，从高到低的顺序；

(4)其他(如①实验操作顺序、②试剂加入顺序、③装置连接顺序、④加热的方式方法和时机；⑤仪器的查漏、

气密性检验、⑥温度计、水银球的位置；⑦实验数据的读取等。

5.最佳实验方案的选择

几个实验方案都能达到目的，应选出最佳方案。所谓最佳，就是装置最简单，药品容易取得、价格低廉，

现象明显，干扰小，无污染。

1.下列实嬖熏翻!不能达到探究目的的是

选项探究方案探究目的

将二氧化硫气体通入碘和淀粉的混合溶液中，观察溶液

A探究还原性：so2>I

颜色的变化

向盛有Fe(NO?%溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液。振

B探究Fe(NC>3)2是否变质

荡，观察颜色的变化

加热澳乙烷和氢氧化钠乙醇混合溶液，将产生的气体通探究澳乙烷在此条件下发生的是取代反

C

入高锦酸钾溶液中。观察溶液颜色的变化应还是消去反应

向盛有等浓度的NaCl和KI混合溶液的试管中滴加几滴

D证明/（AgCl）>&/AgI）

AgNOs溶液，振荡，观察沉淀颜色

A.AB.BC.CD.D

【答案】C

【解析】

A.将二氧化硫气体通入碘和淀粉的混合溶液中，二氧化硫与碘发生氧化还原反应:2H2O+SO2+l2=H2SC)4+2HI,

混合溶液由蓝色变为无色，说明还原性SO2>「，故A正确；

B.向盛有Fe(NC>3)2溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红，说明Fe(NG»3%已经变质，故B正确；

C.加热澳乙烷和氢氧化钠乙醇混合溶液，发生消去反应生成澳化钠和乙烯，将产生的气体乙烯通入高铳酸

钾溶液中，发生氧化反应，高镒酸钾溶液褪色；澳乙烷的水解反应生成的澳化氢，也能使高锌酸钾溶液褪

色，故不能探究澳乙烷在此条件下发生的是取代反应还是消去反应，故C错误；

D.向盛有等浓度的NaCl和KI混合溶液的试管中滴加几滴AgNOs溶液，生成浅黄色沉淀，银离子与碘离

子反应生成溶解度更小的碘化银，证明Ksp（AgCl）＞K.,（AgI）,故D正确。

答案为：Co

2.下列实验方案设计、现象和结论都正确的是（）

选项实验方案现象结论

室温下，向苯酚浊液中加入碳酸酸性：Ka2（H2co3）＜

A溶液变澄清

钠溶液Ka（苯酚）

向做过银镜反应的试管中加入足银能与氨形成溶于水的

B银镜逐渐消失

量氨水配离子

CH3cH2Br与NaOH乙醇溶液混

C合共热，将产生的气体通入酸性酸性KMnO4溶液褪色CH3cH2Br发生消去反应

KMnCU溶液中

产生淡黄色沉淀，同时生成能

2

D向某溶液中加入稀硫酸该溶液中含有S2O3

使品红溶液褪色的无色气体

【答案】A

【解析】A项，室温下，向苯酚浊液中加入碳酸钠溶液，溶液变澄清，是由于生成苯酚钠和碳酸氢钠，所

以酸性苯酚大于碳酸氢根，即Ka2（H2cO3）＜Ka（苯酚），A正确；B项，由于银单质不溶于氨水，所以向做过

银镜反应的试管中加入足量氨水银镜不会消失，B错误；C项，由于乙醇具有挥发性且也能使酸性高锦酸钾

溶液褪色，即CH3cH2Br与NaOH乙醇溶液混合共热产生的气体中混有乙醇蒸汽，使酸性高锦酸钾溶液褪

色不能证明CH3cH2Br发生消去反应，C错误；D项，向某溶液中加入稀硫酸，生成淡黄色沉淀和能使品红

溶液褪色的刺激性气味的气体，据分析该黄色沉淀是单质S,能使品红溶液褪色的刺激性气味的气体为SO2;

则有如下情况：（l）Na2s2O3+H2sO4=Na2SO4+S（+SO2T+H2O,则溶液中有S2O32；（2）溶液中有亚硫酸根遇到氢

离子会生SO?,SO2与S2在酸性条件下能生成单质S,故溶液中也可能有SO3?和S2,D错误；故选A。

3.澳化亚铜是一种白色粉末，不溶于冷水，在热水中或见光都会分解，在空气中会慢慢氧化成绿色粉末，

常用作有机反应的催化剂。实验室制备CuBr的实验步骤和装置如图。

（1）实验所用蒸储水需经煮沸，煮沸目的是除去蒸储水中的（写化学式）；三颈烧瓶中反应生成CuBr

的离子方程式为_______；控制反应在60℃进行，实验中可采取的措施是；说明反应已完成的现

象是。

（2）步骤②抽滤需要避光的原因是,步骤③依次用溶有少量S02的水、溶有少量S02的乙醇、极易挥

发的乙酸洗涤，洗涤剂需“溶有S02”的原因是;最后用乙醛的目的可能是。

（3）将产品在双层干燥器（分别装有浓硫酸和氢氧化钠）中干燥34h,再经氢气流干燥，最后进行真空干燥，得

到产品。本实验产品的产率是（保留小数点后1位）。

（4）欲利用上述装置烧杯中的吸收液（经检测主要含有Na2sCh、NaHSCh等）制取较纯净的Na2s。3-7压0晶体。

完善下列步骤：①在烧杯中继续通入S02至恰好反应完全；②向烧杯中加入g20%NaOH；③加入

少量维生素C溶液作抗氧化剂；④通过蒸发浓缩、、过滤、用乙醇洗涤2〜3次；⑤置于真空干燥箱

中干燥。

2+2+

［答案】（1）Ch2Cu+2Br+SO2+2H2O=2CuBr；+S