2026年化学实验设计与操作实践题库

2026年化学实验设计与操作实践题库一、实验方案设计题（共3题，每题20分）1.题目：某化工厂排放的废水中含有少量Cr²⁺和Hg²⁺，需要设计一套实验方案进行分离与回收。要求：（1）简述Cr²⁺和Hg²⁺的化学性质差异，并说明选择分离方法的依据；（2）设计具体的实验步骤，包括试剂选择、反应原理和操作要点；（3）若回收的Cr和Hg需达到工业级标准，简述后续纯化步骤。2.题目：某地土壤中重金属Pb²⁺污染严重，需设计实验验证土壤中Pb²⁺的迁移规律。要求：（1）设计实验方案，测定不同pH条件下Pb²⁺的浸出率；（2）说明实验中关键试剂的选择（如EDTA、HCl等）及其作用；（3）分析实验数据时需考虑哪些影响因素，并提出改进建议。3.题目：某制药厂产生的有机废液中含有少量对环境有害的卤代烃（如CH₂ClCH₂Cl），需设计实验进行检测与降解。要求：（1）设计气相色谱法检测卤代烃的实验步骤，包括色谱柱选择、流动相和检测器设置；（2）若采用Fenton氧化法降解该废液，简述实验操作流程和原理；（3）讨论实验中可能存在的安全风险及防范措施。二、实验操作题（共5题，每题15分）1.题目：某实验需要制备0.1mol/L的Na₂CO₃标准溶液，请回答以下问题：（1）简述称量Na₂CO₃固体时的注意事项；（2）若需标定该溶液的浓度，可选用哪种基准物质？简述操作步骤；（3）指出实验中可能影响浓度的误差来源。2.题目：某实验需要分离混合物中的苯酚和苯胺，请回答以下问题：（1）简述二者的化学性质差异，并说明选择萃取法的依据；（2）设计具体的萃取操作步骤，包括溶剂选择和分液操作要点；（3）若需进一步纯化，可选用哪种方法？简述原理。3.题目：某实验需要测定某固体样品的熔点，请回答以下问题：（1）简述熔点测定仪的构造及工作原理；（2）若样品为高熔点物质（如CaCO₃），应如何调节加热速率？（3）指出实验中可能影响熔点测定结果的误差来源。4.题目：某实验需要测定某溶液的pH值，请回答以下问题：（1）简述pH计的使用步骤，包括电极校准和测量方法；（2）若测量过程中发现pH值不稳定，可能的原因是什么？如何解决？（3）指出实验中可能影响pH值测定结果的误差来源。5.题目：某实验需要测定某气体的溶解度，请回答以下问题：（1）简述气液平衡法测定气体溶解度的原理；（2）设计具体的实验步骤，包括气体收集和体积测定方法；（3）指出实验中可能影响气体溶解度测定结果的误差来源。三、实验数据处理题（共4题，每题18分）1.题目：某实验测定某溶液的电导率，得到以下数据：|浓度（mol/L）|电导率（μS/cm）||--|-||0.01|34.2||0.02|68.4||0.03|102.6||0.04|136.8|请回答以下问题：（1）绘制电导率-浓度关系图，并标明坐标轴；（2）根据数据计算该溶液的电离度；（3）分析实验数据时需考虑哪些影响因素。2.题目：某实验测定某固体样品的粒度分布，得到以下数据：|粒径范围（μm）|颗粒数量（个）||--|--||20-40|50||40-60|80||60-80|100||80-100|70|请回答以下问题：（1）绘制粒度分布直方图，并标明坐标轴；（2）计算该样品的平均粒度；（3）分析实验数据时需考虑哪些影响因素。3.题目：某实验测定某溶液的氧化还原电位，得到以下数据：|pH值|氧化还原电位（mV）|||||2|250||4|180||6|110||8|50|请回答以下问题：（1）绘制氧化还原电位-pH关系图，并标明坐标轴；（2）根据数据计算该溶液的能斯特常数；（3）分析实验数据时需考虑哪些影响因素。4.题目：某实验测定某固体的吸光度，得到以下数据：|浓度（mol/L）|吸光度||--|--||0.01|0.2||0.02|0.4||0.03|0.6||0.04|0.8|请回答以下问题：（1）绘制吸光度-浓度关系图，并标明坐标轴；（2）根据数据计算该固体的摩尔吸光系数；（3）分析实验数据时需考虑哪些影响因素。四、实验安全与环保题（共3题，每题15分）1.题目：某实验需要使用浓硫酸，请回答以下问题：（1）简述浓硫酸的化学性质及危害；（2）若不慎溅到皮肤上，应如何处理？（3）实验结束后，废液应如何处理？2.题目：某实验需要使用易燃有机溶剂（如乙醚），请回答以下问题：（1）简述乙醚的化学性质及危害；（2）若实验室内发生乙醚泄漏，应如何处理？（3）实验结束后，废液应如何处理？3.题目：某实验需要使用有毒气体（如Cl₂），请回答以下问题：（1）简述Cl₂的化学性质及危害；（2）若实验过程中发生Cl₂泄漏，应如何处理？（3）实验结束后，如何确保气体排放达标？答案与解析一、实验方案设计题1.答案：（1）Cr²⁺为还原性离子，易被氧化为Cr⁶⁺；Hg²⁺为两性离子，可与硫离子生成HgS沉淀。选择分离方法的依据是二者化学性质差异（氧化还原性、沉淀条件等）。（2）实验步骤：①加入NaOH溶液调节pH至9-10，Cr²⁺生成Cr(OH)₂沉淀，Hg²⁺仍留在溶液中；②过滤去除Cr(OH)₂，滤液加入H₂S溶液，Hg²⁺生成HgS沉淀；③过滤去除HgS，滤液加入Na₂CO₃溶液，Cr²⁺生成Cr₂O₇²⁻；④蒸发浓缩，结晶得到Cr₂O₃。（3）后续纯化步骤：Cr可加入碱熔法去除杂质，Hg可加入活性炭吸附法纯化。2.答案：（1）实验方案：①取土壤样品，用去离子水浸泡，调节pH至5-6（Pb²⁺浸出率最高）；②过滤浸出液，用原子吸收光谱法测定Pb²⁺浓度。（2）关键试剂：EDTA（络合剂）用于提高Pb²⁺浸出率；HCl（酸）用于调节pH。（3）影响因素：土壤颗粒大小、有机质含量、离子强度等；改进建议：增加搅拌时间，优化pH条件。3.答案：（1）气相色谱法步骤：①选择DB-1色谱柱（非极性），流动相为He（纯度>99%）；②检测器为FID（氢火焰离子化检测器）。（2）Fenton氧化法步骤：①加入H₂O₂和Fe²⁺催化剂；②加热至40-50℃，反应2-3小时；③过滤去除催化剂，蒸馏回收有机物。（3）安全风险：H₂O₂腐蚀性，Fe²⁺氧化性；防范措施：佩戴防护眼镜和手套，通风橱操作。二、实验操作题1.答案：（1）称量注意事项：使用分析天平，称量瓶干燥，避免吸潮；（2）基准物质：草酸（H₂C₂O₄·2H₂O），步骤：滴定Na₂CO₃溶液，计算浓度；（3）误差来源：称量误差、溶解不完全、温度影响等。2.答案：（1）萃取法依据：苯酚与苯胺在有机溶剂中溶解度差异；（2）操作步骤：①加入NaOH溶液调节pH至10，苯胺生成苯胺钠盐，苯酚留在有机层；②分液，有机层用稀酸反萃取，苯胺钠盐生成苯胺沉淀；③过滤得到苯胺。（3）进一步纯化：重结晶法。3.答案：（1）熔点测定仪原理：加热样品，观察晶体消失温度；（2）高熔点物质加热速率：0.5-1℃/min；（3）误差来源：升温速率不均、样品不纯等。4.答案：（1）pH计使用步骤：校准（pH7.00和pH4.00缓冲液），测量时用蒸馏水润洗电极；（2）pH值不稳定原因：电极污染、溶液CO₂影响；解决方法：更换电极、搅拌溶液；（3）误差来源：电极响应时间、溶液温度等。5.答案：（1）原理：气体在溶剂中达到平衡时，分压与溶解度成正比；（2）实验步骤：气体通入溶液，恒温测定液面以上气体分压；（3）误差来源：温度波动、气体泄漏等。三、实验数据处理题1.答案：（1）电导率-浓度关系图（略）；（2）电离度：α=(68.4/34.2)-1=0.100；（3）影响因素：温度、离子强度等。2.答案：（1）粒度分布直方图（略）；（2）平均粒度：Σ(粒径×颗粒数量)/总数=66μm；（3）影响因素：样品混合均匀性、筛分误差等。3.答案：（1）氧化还原电位-pH关系图（略）；（2）能斯特常数：E=E₀-(0.059/pH)logQ；（3）影响因素：电极响应时间、溶液离子强度等。4.答案：（1）吸光度-浓度关系图（略）；（2）摩尔吸光系数：ε=ΔA/ΔC=20L·mol⁻¹·cm⁻¹；（3）影响因素：光源稳定性、比色皿误差等。四、实验安全与环保题1.答案：（1）浓硫酸危害：强腐蚀性、脱水性；（2）处理方