考前必读系列丛书 化学非选择题高频考点讲与练：高频考点 化学实验方案设计

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精一、探究型综合实验【考点综述】1.化学实验探究的基本环节：(1)发现问题:就是在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。（2）提出猜想:就是根据已有的知识对所发现的问题的解决提出的几种可能的情况。(3）设计验证方案：就是根据猜想，结合实验条件设计科学、合理、安全的实验方案，对各种猜想进行验证。（4）具体实施实验：就是根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行操作实验的过程。（5）观察现象分析数据，得出结论：就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据，然后进行推理分析和数据分析，通过对比归纳得出结论.2.化学实验探究的解题策略(1)设计实验过程中应注意反应条件的设置与控制;回答问题时注意题给限制条件；不要想当然或默认某些条件等错误。（2)实验探究中不要将待探究的结果当成已知内容进行设计，造成明确的探究指向错误。(3)实验探究过程中提出的假设要完整，不要遗漏某种情况,造成方案不完整.（4）实验设计思路应从已知数据中找到合理的规律,将综合实验解答完整。【典例讲评】例1某些资料表明:NO、NO2不能与Na2O2反应。某小组学生提出质疑，他们从理论上分析Na2O2和NO2都有氧化性，根据化合价升降原则提出如下假设：假设Ⅰ.Na2O2氧化NO2；假设Ⅱ。NO2氧化Na2O2。请回答下列问题:(1）甲同学设计如图1所示实验装置：图1①试管A中反应的离子方程式是________________________________.②待试管B中收集满气体，向试管B中加入适量Na2O2粉末,塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红棕色气体迅速消失；再将带火星的木条迅速伸进试管内,木条复燃.甲同学据此认为假设Ⅱ正确;乙同学认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，应在A、B之间增加一个装置,该装置的作用是___________________________________。③乙同学用改进后的装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失，带火星的木条未复燃。得出结论:假设Ⅰ正确。NO2和Na2O2反应的化学方程式是_________________。（2）丙同学认为NO易与O2发生反应，应更易被Na2O2氧化,查阅资料知：ⅰ）2NO＋Na2O2=2NaNO2;ⅱ）6NaNO2＋3H2SO4=3Na2SO4＋2HNO3＋4NO↑＋2H2O；ⅲ）酸性条件下，NO或NOeq\o\al（－,2)都能与MnOeq\o\al（－,4）反应生成NOeq\o\al（－，3)和Mn2＋。丙同学用图2所示装置（部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应：图2①b装置中观察到的主要现象是_______________，f装置的作用是__________________。②在反应前，先打开弹簧夹，通入一段时间N2,其目的是__________________________。③充分反应后，检验d装置中发生反应的实验是___________________________________.答案:（1)①Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－，3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O②除去生成的NO2中混有的水蒸气③Na2O2＋2NO2=2NaNO3（2）①铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，有气泡产生吸收未反应的NO②将装置中的空气排出③取d装置中产物少许,加入稀硫酸，若产生无色气体，遇到空气变为红棕色，则产物是NaNO2,反之为NaNO3二、实验方案型综合实验【考点综述】完整的化学实验方案包括“四大环节”，即：实验原理、实验装置和药品（其中包括：装置类型、仪器的组装等)、实验步骤(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。实验设计的解答策略如下：1.明确目的原理：首先必须认真审题,明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息,综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。2.选择仪器药品：根据实验的目的和原理,以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。3.设计装置步骤：根据上述实验目的和原理,以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。4.记录现象数据：根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。5.分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。【典例讲评】例2肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼(N2H4·H2O）：CO（NH2)2＋2NaOH＋NaClO=Na2CO3＋N2H4·H2O＋NaCl实验一：制备NaClO溶液（实验装置如图所示）（1）配制30％NaOH溶液时，所需的玻璃仪器除量筒外，还有________（填标号)。A。容量瓶B。烧杯C.烧瓶D.玻璃棒（2）锥形瓶中发生反应的化学方程式是___________________________.（3）因后续实验需要,需利用中和滴定原理测定反应后锥形瓶内混合溶液中NaOH的浓度.请选用所提供的试剂,设计实验方案：______________________________________。提供的试剂：H2O2溶液、FeCl2溶液、0.1000mol·L－1盐酸、酚酞试液实验二：制取水合肼(实验装置如图所示)。控制反应温度，将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中，充分反应.加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液,收集108～114℃馏分.（已知：N2H4·H2O＋2NaClO=N2↑＋3H2O＋2NaCl）（4）分液漏斗中的溶液是________（填标号）。选择的理由是__________________.A.CO（NH2)2溶液B.NaOH和NaClO混合溶液实验三:测定馏分中水合肼的含量。称取馏分5。000g,加入适量NaHCO3固体，加水配成250mL溶液，移取25.00mL，用0。1000mol·L－1的I2溶液滴定。滴定过程中，溶液的pH保持在6.5左右。(已知:N2H4·H2O＋2I2=N2↑＋4HI＋H2O)(5）滴定过程中,NaHCO3能控制溶液的pH在6。5左右,原因是___________________。(6）实验测得消耗I2溶液的平均值为18.00mL，馏分中水合肼(N2H4·H2O）的质量分数为____。答案：(1）BD（2）Cl2＋2NaOH=NaClO＋NaCl＋H2O(3)取一定量锥形瓶内的混合溶液，加入适量的H2O2溶液后，滴加2～3滴酚酞试液，用0.1000mol·L－1盐酸滴定，重复上述操作2~3次(4）B如果将氢氧化钠和次氯酸钠的混合溶液装在烧瓶中,反应生成的水合肼会被次氯酸钠氧化（5）NaHCO3会与滴定过程中产生的HI反应(6)9%【考点测评】1。次氯酸及其盐作为水处理剂时,次氯酸在加热或光照的条件下易分解,其杀菌消毒效果降低。某学习小组同学查阅资料发现NCl3可作杀菌消毒剂，该小组在实验室中利用如图所示的装置制备NCl3并探究NCl3的漂白性。NCl3的相关性质如表所示:物理性质制备原理化学性质黄色油状液体，熔点为－40℃，沸点为71℃，不溶于冷水，易溶于有机溶剂，密度为1。65g/mLCl2与NH4Cl水溶液,低温反应95℃爆炸，热水中发生分解请回答下列问题：（1)检查A装置气密性的操作是__________________________。(2)气体从左向右流动时，导管的连接顺序是________(填数字)。（3)A装置内发生反应的离子方程式为______________________________.(4）B装置的作用是_________________________________。（5)C装置内发生反应的化学方程式为______________________________，C装置烧杯中开始盛放冷水，待蒸馏烧瓶内有较多油状液体出现时,关闭C装置导管上的活塞，给烧杯内的水加热，其目的是____________________________________________________________，控制的温度为________。(6）D装置的名称为________，其作用为________________________________________，其进水口为________。(7）待E装置的锥形瓶内有少量黄色油状液体出现时，用干燥、洁净的玻璃棒蘸取少量该油状液体滴到干燥的红纸上,红纸不褪色；再取少量该油状液体滴入35℃的热水中，片刻后取该热水再滴到干燥的红纸上，红纸褪色，写出该油状液体与热水反应的化学方程式:______。2。青蒿素是烃的含氧衍生物，为无色针状晶体.易溶于丙酮、氯仿和苯中，在水中几乎不溶，熔点为156～157℃.青蒿素是有效的抗疟药。从青蒿中提取青蒿素的方法之一是以萃取原理为基础，主要有乙醚浸取法和汽油浸取法。乙醚浸取法的主要工艺：请回答下列问题:（1)对青蒿进行干燥剪碎的目的是______________________________________________。(2）操作Ⅰ的名称是____________________,操作Ⅱ名称是__________________。(3)用下列实验装置测定青蒿素的分子式，将28.2g青蒿素放在硬质玻璃管C中充分燃烧:①装置E中盛放的物质是________，装置F中盛放的物质是________.②该实验装置可能产生误差,造成测定含氧量偏低，改进方法是_______________________.③已知青蒿素是烃的含氧衍生物，用合理改进后的装置进行实验，称得：装置实验前/g实验后/gE22.642.4F80.2146.2青蒿素的最简式是________.(4）某学生对青蒿素的性质进行探究。将青蒿素加入含有NaOH、酚酞的水溶液中，青蒿素的溶解量较小，加热并搅拌，青蒿素的溶解量增大，且溶液红色变浅，说明青蒿素与________（填字母)具有相似的性质.A.乙醇B。乙酸C。乙酸乙酯D。葡萄糖3。某实验研究小组欲检验草酸晶体分解的产物并测定其纯度（杂质不发生反应)。查阅资料:草酸晶体(H2C2O4·2H2O)100℃开始失水,101。5℃熔化,150℃左右分解产生H2O、CO和CO2。下面是可供选择的实验仪器（图中某些加热装置已略去）,实验所需药品不限。ABCDEFG(1)最适宜加热分解草酸晶体的装置是C。若选装置A可能会造成的后果是。若选装置B可能会造成的后果是.

（2）三种气体检验的先后次序是（填字母)。

A。CO2、H2O、CO B.CO、H2O、CO2C。H2O、CO2、CO D。H2O、CO、CO2(3）实验利用装置“G(碱石灰）—F—D(CuO固体)—F"检验CO,则F中盛装的试剂是,证明含有CO的现象是。

(4)把分解装置与装有NaOH溶液的E装置直接组合，测量完全分解后所得气体的体积,测定ag草酸晶体的纯度。经实验得到气体的体积为VmL(已换算成标准状况),则草酸纯度的表达式为.

(5)请设计实验方案测量草酸二级电离平衡常数Ka2的值:，并根据方案中测得的物理量，写出计算Ka2的表达式:.

4.碳铵是一种较常使用的化肥，它在常温下易分解.某化学兴趣小组对碳铵的成分存在疑问,进行了如下探究。【定性实验】检验溶液中的阴、阳离子。取少量固体放入试管中,加入盐酸,把生成的气体通入澄清石灰水中,有白色沉淀生成。再另取少量碳铵放入试管中，加入浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸检验生成的气体,石蕊试纸变蓝色。(1)根据实验现象，推测碳铵中含有的阴离子可能是或。

(2）根据实验现象，碳铵与足量NaOH溶液加热反应的离子方程式可能(任写一种).

【定量实验】测定碳铵中C元素和N元素质量比.该兴趣小组准确称取ag碳铵，加热使之分解,并把产物通入碱石灰中,如下图所示.(3)碳铵固体应放在（填字母)中进行加热。

A.大试管 B。蒸发皿 C.烧瓶 D.坩埚(4）从安全的角度考虑，尾气处理的装置可以选用（填字母）。

ABCD（5)若灼烧后没有固体残余,称量U形管在实验前后的质量差为bg。由此测得N元素的质量是g。

(6)为了测定碳铵中碳元素的质量,他们设计的实验方案是将ag碳铵完全溶解于水，加入过量BaCl2，然后测定生成沉淀质量。请你评价该方案是否合理及其理由：。

5。某化学兴趣小组设计如下实验方案,将浓硫酸与铜片反应制备SO2并进行相关实验探究,实验装置如下图所示.（1）装置B的作用是.

（2）设计装置C的目的是验证SO2的性,装置C中发生反应的离子方程式是。装置D中NaOH全部转化为NaHSO3的标志是。

(3)向NaHSO3溶液中加入NaClO溶液时，反应有三种可能的情况：Ⅰ.HSQUOTE与ClO—恰好反应；Ⅱ。NaClO不足；Ⅲ.NaClO过量.甲同学分别取上述混合溶液于试管中，通过下列实验确定该反应属于哪一种情况，请完成下表：（已知酸性：H2SO3〉H2CO3>HClO）序号实验操作实验现象实验结论①加入几小块CaCO3有气泡产生Ⅰ或Ⅱ②滴加少量淀粉-KI溶液，振荡

Ⅲ③滴加少量溴水,振荡

Ⅱ④滴加少量酸性KMnO4溶液，振荡溶液呈紫色

(4)请设计简单实验证明室温下HSQUOTE的电离平衡常数Ka与水解平衡常数Kb的相对大小:

。

参考答案1.解析：(2）装置顺序为制氯气、除去氯化氢杂质、制备NCl3、分离NCl3、尾气处理，可得导管连接顺序。（3）实验室中制氯气的离子反应方程式.（4）除去氯气中的氯化氢杂质。(5)关闭活塞后，水浴加热分离NCl3,由于NCl3在95℃时会发生爆炸,故其温度应控制在71℃与95℃之间。（7)由红纸褪色可知，生成次氯酸，由原子守恒可得反应方程式为NCl3＋3H2Oeq\o(=，\s\up7(△））NH3↑＋3HClO。答案:（1)关闭分液漏斗的活塞,将与装置A相连的导管置于盛水的烧杯中，微热酒精灯，若导管口处有气泡冒出，冷却后导管内倒吸一段水柱，一段时间内液面不下降，则装置的气密性良好（其他合理方法也可）(2）145236(3)MnO2＋4H＋＋2Cl－eq\o（=，\s\up7（△))Cl2↑＋Mn2＋＋2H2O（4)除去氯气中的氯化氢杂质（5)3Cl2＋NH4Cl=NCl3＋4HCl水浴加热，采用蒸馏法分离NCl3与水71℃到95℃之间（6）冷凝管冷却NCl3气体，使其形成液体b（7）NCl3＋3H2Oeq\o(=，\s\up7（△）)NH3↑＋3HClO2。解析：（1)为了加快反应速率和增大青蒿素的浸取率，可以对青蒿进行干燥剪碎以增大青蒿素与乙醚的接触面积.（2)根据流程图,经过操作Ⅰ得到了残渣，故操作Ⅰ为过滤;乙醚和青蒿素是互溶的液体,可以通过蒸馏分离。(3）①实验测定青蒿素的分子式，需要测定其中的碳、氢、氧的含量，燃烧后生成二氧化碳和水，因此，需要测定二氧化碳和水的质量，因此装置E中盛放无水CaCl2或P2O5吸收生成的水，装置F中盛放碱石灰固体，吸收二氧化碳。②装置左右两侧都可能使得空气中的二氧化碳和水蒸气进入装置，造成误差,改进方法是除去装置左侧通入的空气中的CO2和水蒸气，在装置F后加入一个防止空气中的CO2和水蒸气进入F的装置.③E管质量增加42。4g－22.6g＝19.8g，说明生成了19。8g水，可得氢元素的质量：19.8g×eq\f(2,18）＝2。2g，F管质量增加146.2g－80。2g＝66g,说明生成了66g二氧化碳,可得碳元素的质量:66g×eq\f（12,44）＝18g，从而可推出含氧元素的质量:28。2g－2.2g－18g＝8g，设最简式为CxHyOz，则:12x∶y∶16z＝18∶2.2∶8,故x∶y∶z＝15∶22∶5，故该有机物的最简式为C15H22O5。（4）A项,乙醇易溶于水，错误；B项，乙酸易溶于水，错误；C项，乙酸乙酯在水中的溶解度不大，加入含有NaOH、酚酞的水溶液后水解生成乙酸，溶液的碱性减弱，溶液红色变浅，正确；D项，葡萄糖易溶于水，错误,故选C。答案：（1)增大青蒿素与乙醚的接触面积，提高青蒿素的浸取率(2)过滤蒸馏（3）①无水CaCl2或P2O5碱石灰(或其他合理答案)②除去装置左侧通入的空气中的CO2和水蒸气，在装置F后加一个防止空气中的CO2和水蒸气进入F的装置③C15H22O5（4)C3.解析：(2）草酸晶体150℃左右分解产生H2O、CO和CO2,三种气体的检验顺序应遵循现象明显且不相互干扰，应先检验水,再检验二氧化碳，最后检验一氧化碳。（3）实验通过装置G吸收水和二氧化碳,通过装置F检验二氧化碳是否除净，通过装置D一氧化碳将氧化铜还原为铜,最后通过装置F检验是否生成二氧化碳气体。(4）反应的化学方程式为H2C2O4•2H2O3H2O+CO↑+CO2↑,实验得到气体的体积为VmL(已换算成标准状况)，为一氧化碳，物质的量和草酸晶体物质的量相同,n（H2C2O4•2H2O)=n（CO）=mol，草酸纯度=QUOTE=QUOTE.（5）常温时，用pH计测量0.100mol·L—1草酸钠溶液的pH,则c(OH-）=QUOTE；依据C2QUOTE+