高考化学一轮复习讲义 大单元六　第十五章　第61讲　简单实验方案的设计与评价

大单元六第十五章化学实验综合应用第61讲简单实验方案的设计与评价[复习目标]1.掌握常见离子的检验方法，并能对实验目的、操作、现象及结论作出正确的判断。2.掌握评价性质探究类化学实验方案设计的一般思路。类型一物质检验类实验方案的评价1.常见离子的检验方法(1)沉淀法离子试剂现象Cl-、Br-、I-稀HNO3和AgNO3溶液产生白色沉淀：AgCl产生浅黄色沉淀：AgBr产生黄色沉淀：AgISO稀盐酸和BaCl2溶液加稀盐酸无明显现象，再加BaCl2溶液产生白色沉淀Fe2+NaOH溶液先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液产生蓝色沉淀Fe3+NaOH溶液产生红褐色沉淀Al3+NaOH溶液开始产生白色沉淀，NaOH溶液过量沉淀溶解Cu2+NaOH溶液产生蓝色沉淀(2)气体法离子试剂现象NH浓NaOH溶液和湿润的红色石蕊试纸加热时产生刺激性气味的气体，气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝HCO3-、稀盐酸和澄清石灰水产生无色、无味能使澄清石灰水变浑浊的气体HSO3-、稀H2SO4和品红溶液加稀硫酸产生有刺激性气味的气体，且气体能使品红溶液褪色(3)显色法离子试剂或方法现象I-淀粉溶液和氯水溶液显蓝色氯水和CCl4溶液分层，下层呈紫红色Br-氯水和CCl4溶液分层，下层呈橙红色Fe2+先加KSCN溶液再加氯水一开始无明显变化，后变红色Fe3+KSCN溶液溶液呈红色Na+焰色试验黄色火焰K+焰色试验紫色火焰(透过蓝色钴玻璃)2.常见物质的检验物质检验试剂或方法现象H2O无水CuSO4固体由白色变为蓝色Cl2湿润的淀粉碘化钾试纸试纸变蓝NH3湿润的红色石蕊试纸试纸变蓝SO2品红溶液品红溶液褪色，加热后又恢复原来的颜色CO2澄清石灰水澄清石灰水变浑浊NOO2气体由无色变为红棕色NO2H2O红棕色气体通入水中，生成无色气体乙醛新制氢氧化铜或新制银氨溶液混合后加热煮沸，有砖红色沉淀生成或混合后水浴温热，有银镜出现淀粉碘水溶液变蓝蛋白质灼烧有烧焦羽毛的气味3.检验类实验方案评价的一般思路(1)检验试剂选择及用量是否正确，对检验试剂的要求：①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。②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。判断下列有关物质检验“操作、现象、结论”的逻辑关系是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”，并解释原因。实验操作及现象结论判断正误解释(1)用铂丝蘸取某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色一定是钠盐，该溶液中一定不含有K+(2)向乙醇中加入浓硫酸，加热，溶液变黑，将产生的气体通入酸性KMnO4溶液，溶液褪色该气体是乙烯(3)向溶液X中滴加NaOH稀溶液，将湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸不变蓝溶液X中无NH(4)用湿润的淀粉碘化钾试纸检验气体Y，试纸变蓝该气体是Cl2(5)将某气体通入品红溶液中，溶液褪色该气体一定是SO2(6)向溶液Y中滴加硝酸，再滴加BaCl2溶液，有白色沉淀生成Y中一定含有SO(7)向CH2=CHCHO中滴入酸性KMnO4溶液，溶液褪色该有机物中含有碳碳双键(8)蘸有浓氨水的玻璃棒靠近溶液X，有白烟产生X一定是浓盐酸(9)向淀粉溶液中加入适量稀硫酸微热，向水解后的溶液中加入新制的Cu(OH)2并加热，无砖红色沉淀说明淀粉未水解(10)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色该溶液中一定含Fe2+(11)溴乙烷与NaOH溶液共热后，滴加AgNO3溶液，未出现浅黄色沉淀溴乙烷未发生水解(12)将SO2气体通入Ba(NO3)2溶液中，生成白色沉淀此沉淀是BaSO3(13)将Fe(NO3)2样品溶于稀硫酸后，滴加KSCN溶液，溶液变红Fe(NO3)2晶体已氧化变质(14)向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊该溶液一定是碳酸盐溶液答案(1)×NaOH焰色反应火焰也是黄色，检验钾元素要透过蓝色钴玻璃进行观察，透过蓝色钴玻璃火焰呈紫色说明含有钾元素，否则不含有(2)×未反应的乙醇、生成的乙烯、SO2都能使酸性KMnO4溶液褪色(3)×NH3极易溶于水，在溶液中加入NaOH稀溶液，生成的氨水浓度小，不加热时NH3不会逸出(4)×淀粉碘化钾试纸检验的是具有强氧化性的气体，Y可能是Cl2，也可能是O3、NO2等气体(5)×O3、Cl2也能使品红溶液褪色(6)×若溶液Y中含有SO32-，滴加硝酸时能被氧化成SO42-(7)×碳碳双键和醛基都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故用KMnO4溶液无法证明分子中含有碳碳双键(8)×只要是挥发性的浓酸遇蘸有浓氨水的玻璃棒都能产生白烟，浓盐酸、浓硝酸都符合(9)×稀硫酸在淀粉水解实验中作催化剂，在未中和硫酸的情况下加入的新制Cu(OH)2会与硫酸反应生成CuSO4，在加热时得不到沉淀，应该先加氢氧化钠溶液中和硫酸后再加新制的Cu(OH)2(10)√Fe2+的检验方法正确(11)×NaOH与AgNO3溶液反应生成的AgOH极不稳定，分解生成棕褐色的氧化银，干扰溴离子的检验，应该先加稀硝酸中和NaOH后再加AgNO3溶液(12)×H2SO3是中强酸，电离出的H+与溶液中的NO3-能将SO32-氧化成S(13)×酸性条件下，NO3-具有强氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，滴加KSCN溶液，溶液变红，不能说明Fe(NO3)(14)×碳酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐溶液也有相同现象类型二原理或性质探究类实验方案的评价与分析1.原理或性质探究类简单实验方案设计常考点总结(1)探究物质氧化性或还原性的强弱。(2)探究物质酸性的强弱。(3)探究物质的其他特殊性质，如漂白性、不稳定性。(4)探究物质溶解能力(溶解度)的大小。(5)探究化学反应是否为可逆反应。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。判断下列有关原理或性质实验中“操作、现象、结论”的逻辑关系是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”，并解释原因。实验操作及现象实验结论判断正误解释(1)先将硫代硫酸钠与硫酸两种溶液混合后再用水浴加热，观察出现浑浊所用的时间探究温度对化学反应速率的影响(2)向两份蛋白质溶液中分别滴加饱和NaCl溶液和CuSO4溶液，均有固体析出蛋白质均发生变性(3)向Na2CO3溶液中加入冰醋酸，将产生的气体直接通入苯酚钠溶液中，产生白色浑浊酸性：醋酸>碳酸>苯酚(4)向盛有Fe(NO3)2溶液的试管中加入0.1mol·L-1H2SO4溶液，试管口出现红棕色气体溶液中NO3-被Fe2+还原为(5)向NaCl和NaI稀溶液中滴加少量AgNO3溶液，先出现黄色沉淀Ksp(AgCl)>Ksp(AgI)(6)向盛有KI3溶液的两试管中分别加入淀粉溶液和AgNO3溶液，前者溶液变蓝色，后者有黄色沉淀生成KI3溶液中存在平衡：I3-⥬I2(7)向NaHS溶液中滴入酚酞，溶液变红色HS-水解程度大于其电离程度答案(1)×探究温度对化学反应速率的影响，要先将两种溶液加热到所需要的温度后再混合，若先混合则会发生反应，影响实验的判断，且需设置对照实验(2)×向蛋白质溶液中加入饱和氯化钠溶液发生盐析(3)×醋酸具有挥发性，生成的CO2气体中混有挥发出的醋酸，苯酚钠变浑浊可能是因为CO2，也可能是因为醋酸，无法比较碳酸与苯酚的酸性强弱(4)×还原产物是NO，在试管口被氧化为NO2(5)×NaCl和NaI溶液的浓度未知，无法比较Ksp大小(6)√使淀粉溶液显蓝色的一定是I2，与AgNO3溶液反应生成黄色沉淀的是I-，所以KI3溶液中存在I2和I-，即溶液中存在平衡：I3-⥬I2(7)√HS-水解生成OH-：HS-+H2O⥬H2S+OH-，HS-电离生成H+：HS-⥬S2-+H+，溶液呈碱性，说明HS-的水解程度大于其电离程度1.(2022·江苏，11)室温下，下列实验探究方案不能达到探究目的的是()选项探究方案探究目的A向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液，振荡，再滴加几滴新制氯水，观察溶液颜色变化Fe2+具有还原性B向盛有SO2水溶液的试管中滴加几滴品红溶液，振荡，加热试管，观察溶液颜色变化SO2具有漂白性C向盛有淀粉⁃KI溶液的试管中滴加几滴溴水，振荡，观察溶液颜色变化Br2的氧化性比I2的强D用pH计测量醋酸、盐酸的pH，比较溶液pH大小CH3COOH是弱电解质答案D解析向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液，振荡，无现象，再滴加几滴新制氯水，溶液变为红色，亚铁离子被新制氯水氧化，说明Fe2+具有还原性，A正确；SO2具有漂白性，可以和有色物质结合为无色物质，但无色物质不稳定，加热易分解，又恢复原来的颜色，B正确；向盛有淀粉⁃KI溶液的试管中滴加几滴溴水，振荡，溶液变为蓝色，说明Br2的氧化性比I2的强，C正确；用pH计测量醋酸、盐酸的pH来证明CH3COOH是弱电解质时，需要测量物质的量浓度相同的醋酸和盐酸，D错误。2.(2024·江苏，11)室温下，根据下列实验过程及现象，能验证相应实验结论的是()选项实验过程及现象实验结论A用0.1mol·L-1NaOH溶液分别中和等体积的0.1mol·L-1H2SO4溶液和0.1mol·L-1CH3COOH溶液，H2SO4消耗的NaOH溶液多酸性：H2SO4>CH3COOHB向2mL0.1mol·L-1Na2S溶液中滴加几滴溴水，振荡，产生淡黄色沉淀氧化性：Br2>SC向2mL浓度均为0.1mol·L-1的CaCl2和BaCl2混合溶液中滴加少量0.1mol·L-1Na2CO3溶液，振荡，产生白色沉淀溶度积常数：CaCO3>BaCO3D用pH试纸分别测定CH3COONa溶液和NaNO2溶液pH，CH3COONa溶液pH大结合H+能力：CH3COO->N答案B解析H2SO4是二元酸，CH3COOH是一元酸，利用中和反应消耗碱的多少不能比较酸的酸性的强弱，A错误；S2-+Br2=2Br-+S↓，氧化剂的氧化性大于氧化产物，因此氧化性：Br2>S，B正确；CaCO3和BaCO3均为白色沉淀，无法通过现象确定沉淀种类，C错误；题中未明确指出两者浓度相等，无法比较，D错误。课时精练[分值：50分](1~3题，每小题5分，4~8题，每小题7分)1.(2024·扬州期末)25℃，探究0.1mol·L-1KHC2O4溶液的性质。下列实验方案能达到探究目的的是()选项探究目的实验方案A钾元素的焰色试验用洁净的铂丝蘸取溶液在酒精灯火焰上灼烧，观察火焰的颜色BHC2O4向2mLKHC2O4溶液中滴加氯水，再滴入AgNO3溶液，观察是否有白色沉淀产生CHC2O4向2mLKHC2O4溶液中滴加2~3滴酚酞试液，观察溶液颜色的变化D比较溶液中c(H2C2O4)与c(C2O42-用pH计测量0.1mol·L-1KHC2O4溶液的pH答案D解析观察K元素的焰色试验时，需要透过蓝色钴玻璃观察，A错误；无论HC2O4-是否有还原性，滴加氯水，再滴加AgNO3溶液，均会有白色沉淀产生，B错误；KHC2O4溶液显酸性，HC2O4-的电离程度大于水解程度，水解很微弱，滴加2.(2025·南京金陵中学模拟)室温下，下列实验设计能达到实验目的的是()选项实验设计实验目的A向盛有KMnO4溶液的试管中加入草酸酸化提高KMnO4溶液的氧化性B向盛有5mL0.005mol·L-1FeCl3溶液的试管中加入5mL0.015mol·L-1KSCN溶液，再加入少量铁粉，振荡，观察溶液颜色变化探究反应物浓度影响化学平衡C在酸性KMnO4溶液中滴加间甲基苯甲醛，振荡，溶液紫红色褪去验证醛基具有还原性D在CaCO3中加入浓醋酸，并将反应后的气体直接通入苯酚钠溶液中，观察现象验证酸性：碳酸>苯酚答案B解析草酸具有还原性，能被高锰酸钾溶液氧化，降低高锰酸钾溶液的氧化性，要提高KMnO4溶液的氧化性，一般用稀硫酸酸化高锰酸钾溶液，A错误；加入铁粉将Fe3+还原成Fe2+，使Fe3+浓度降低，最终导致Fe3++3SCN-⥬Fe(SCN)3反应平衡逆向移动，溶液红色变浅，B正确；间甲基苯甲醛上的甲基也能被酸性高锰酸钾溶液氧化，导致酸性高锰酸钾溶液褪色，故无法直接证明醛基具有还原性，C错误；醋酸易挥发，混在CO2中，也能与苯酚钠反应生成苯酚，故不能判断酸性：碳酸>苯酚，D错误。3.(2025·江苏新高考基地学校模拟)室温下，由下列实验操作及现象能得到相应结论的是()选项实验操作及现象结论A向Na2S溶液中通入足量CO2，然后再将产生的气体导入CuSO4溶液中，产生黑色沉淀Ka1(H2CO3)>Ka1(H2S)B向滴有KSCN的FeCl2溶液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液，溶液变红氧化性：Ag+>Fe3+C将洁净的铂丝在酒精灯外焰灼烧至与原来火焰颜色相同，再蘸取某溶液在外焰上灼烧，火焰呈黄色该溶液的溶质为钠盐D向浓度均为0.1mol·L-1BaCl2和CaCl2混合溶液中加入Na2CO3溶液，出现白色沉淀Ksp(CaCO3)>Ksp(BaCO3)答案A解析过量CO2气体与CuSO4溶液不反应，说明发生反应：CuSO4+H2S=H2SO4+CuS↓，则CO2与Na2S发生反应：Na2S+2CO2+2H2O=H2S+2NaHCO3，碳酸酸性强于氢硫酸，即Ka1(H2CO3)>Ka1(H2S)，A项正确；溶液变红，说明有Fe3+与SCN-反应，则Fe2+被氧化为Fe3+，硝酸具有强氧化性，可能是硝酸氧化Fe2+，不能得出氧化性：Ag+>Fe3+，B项错误；焰色反应火焰呈黄色，说明该溶液中含有Na+，溶质可能为钠盐或NaOH，C项错误；白色沉淀可能是CaCO3，也可能是BaCO3或二者混合物，不能得出Ksp(CaCO3)>Ksp(BaCO3)，D项错误。4.(2025·南通模拟)室温下，下列实验探究方案能达到探究目的的是()选项探究方案探究目的A向含酚酞的Na2CO3溶液中加入少量BaCl2固体，观察溶液颜色变化Na2CO3溶液中存在水解平衡B向95%的乙醇溶液中加入足量Na，观察是否有气体生成Na能与乙醇发生置换反应C向2mLFeSO4溶液中滴加酚酞试液，观察溶液颜色变化Fe2+能发生水解D向电石中滴加饱和食盐水，将产生的气体通入酸性高锰酸钾溶液，观察现象乙炔具有还原性答案A解析Na2CO3溶液中碳酸根离子发生水解：CO32-+H2O⥬HCO3-+OH-，使其溶液呈碱性，含酚酞的Na2CO3溶液呈红色，向其中加入少量BaCl2固体，钡离子与碳酸根离子反应生成白色沉淀，使水解平衡逆向移动，溶液碱性减弱导致颜色变浅，所以观察溶液颜色变化可以探究Na2CO3溶液中存在水解平衡，A符合题意；95%的乙醇溶液中含有水，Na也能与水发生反应生成氢气，则通过观察是否有气体生成，不能说明Na能与乙醇发生置换反应，B不符合题意；FeSO4是强酸弱碱盐，Fe2+水解使其溶液呈酸性，但酚酞遇酸不变色，不能通过观察溶液颜色变化，探究Fe5.(2025·苏锡常镇模拟)室温下，下列实验探究方案能达到探究目的的是()选项探究方案探究目的A用pH计分别测定浓度均为0.1mol·L-1的NaClO溶液和NaNO2溶液的pH，比较读数大小HClO和HNO2的酸性强弱B在一支干燥的试管里加入2mL无水乙醇，溶解适量苯酚，振荡，再加入绿豆大小的吸干煤油的金属钠，观察是否产生气泡苯酚能否与钠反应C某卤代烃与NaOH水溶液共热后，滴入AgNO3溶液，观察沉淀颜色该卤代烃中含有卤素原子的种类D向Na2S溶液中滴加Na2SO3溶液无明显现象，再向其中加入稀硫酸，观察是否有黄色沉淀生成该反应中硫酸作氧化剂答案A解析根据盐类水解的规律“越弱越水解”，溶液pH越大，说明其水解程度越大，对应的酸就越弱，所以通过比较两溶液pH读数大小，可以判断HClO和HNO2的酸性强弱，A正确；无水乙醇和苯酚中均含有—OH，都能与金属钠反应产生氢气，B错误；溶液中存在NaOH，直接滴入AgNO3溶液，AgNO3会与NaOH反应生成AgOH，AgOH不稳定会分解为Ag2O(黑色沉淀)，干扰卤素原子的检验，应该先加入稀硝酸酸化，中和NaOH，再滴入AgNO3溶液，根据沉淀颜色判断卤素原子的种类，C错误；向Na2S溶液中滴加Na2SO3溶液无明显现象，再加入稀硫酸，发生反应：2S2-+SO32-+6H+=3S↓+3H2O，产生黄色沉淀，在这个反应中，Na2S中S为-2价，Na2SO3中S为+4价，硫酸提供酸性环境，没有参与氧化还原反应，作氧化剂的是Na2SO36.(2026·南京模拟)室温下，下列实验操作及现象能得出相应结论的是()选项实验操作及现象结论A向甲、乙两支试管中分别加入5mL0.01mol·L-1CH3COONa溶液，微热甲试管，测得甲试管中溶液pH比乙大加热使CH3COO-的水解程度增大B向CuSO4溶液中通入H2S气体，出现黑色沉淀酸性：H2S>H2SO4C向饱和Na2CO3溶液中加少量BaSO4粉末，充分反应后过滤，向洗净的沉淀中加稀盐酸，有气泡产生Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)DC2H5OH与浓硫酸在170℃共热，制得的气体通入溴水，溶液褪色该气体为乙烯答案A解析醋酸根离子水解使溶液显碱性，水解吸热，甲试管中溶液pH比乙大，故加热使CH3COO-的水解程度增大，A正确；出现黑色沉淀(CuS)，是因为硫化铜的溶解度较小，不能说明酸性：H2S>H2SO4，B错误；饱和Na2CO3溶液中碳酸根离子浓度远高于BaSO4电离出的极少量硫酸根离子，促使部分BaSO4转化为BaCO3，故会有BaCO3生成，但不能说明Ksp(BaSO4)>Ksp(BaCO3)，C错误；C2H5OH与浓硫酸在170℃共热，发生消去反应生成乙烯，浓硫酸能使乙醇炭化，会生成SO2，乙烯和SO2都能使溴水褪色，不能证明一定是乙烯，D错误。7.(2025·南京、盐城模拟)室温下，下列实验探究方案能达到探究目的的是()选项探究目的探究方案AKa(HClO)与Ka(HCN)的大小关系用pH计测量NaClO溶液和NaCN溶液的pH，比较HClO和HCN的Ka大小B碘在浓KI溶液中与CCl4中的溶解能力比较向碘的CCl4溶液中加入等体积浓KI溶液，振荡，观察有机层颜色的变化CSO2是否具有漂白性向盛有SO2水溶液的试管中