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专题 04 实验方案的设计与评价
【题型一】实验方案的设计
[例题1] （2024•新邵县一模）实验室用燃烧法测定某种氨基酸（C H O N ）的分子构成。
x y z m
取Wg该种氨基酸放在纯氧中充分燃烧，生成二氧化碳、水和氮气。按图所示装置进行实验，
每步均充分反应。回答下列问题：
（1）实验开始时，首先通入一段时间的氧气，其理由是 。
（2）以上装置中需要加热的仪器有A和D两处，操作时应先点燃 处的酒精灯。
（3）实验测得B、C装置分别增重4.5克和8.8克，则该物质化学式中x、y之比为 。
（4）将B和C装置互换，则测得的氢元素的含量会 （选填“偏大”、“偏小”“不
变”）。
【解答】解：（1）空气中含有氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气等，本实验的测定原理氨基酸放
在纯氧中充分燃烧，生成二氧化碳、水和氮气，测定生成物的量，推断出该氨基酸的分子构成，
所以实验开始时，首先通入一段时间的氧气，其理由是排尽装置内的空气，防止干扰实验数据
的测定，故填：排尽装置内的空气；
（2）分析实验装置可知，D装置作用是吸收没反应完的氧气，防止影响氮气体积的测定，所以
要先点燃D装置的酒精灯，保证没反应完氧气全部被除去，故填：D；
2
（3）B装置增重4.5g，则生成水的质量为 4.5g，则其中氢元素的质量为 4.5g× ×100%＝
18
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12
0.5g，C装置增重8.8g，则生成二氧化碳的质量为 8.8g，则其中碳元素的质量为 8.8g× ×
44
2.4g 0.5g
100%＝2.4g，依据化学反应前后元素守恒，则x：y= ： =2：5，故填：2：5；
12 1
（4）气体通过溶液会带出水分，如果B和C装置互换，会使测定水的质量偏大，则测得的氢元
素的含量偏大，故填：偏大。
[例题2] （2023•奉贤区二模）1840年，法国化学家杜马利用碳在足量氧气中充分燃烧，
并用碱吸收的方法来测定二氧化碳中碳、氧元素的质量比。某小组模拟该方法进行实验，装置
如图所示（装置气密性良好，夹持仪器省略）。
（1）A中发生反应的化学方程式是 。
（2）B 中生石灰的作用是 ；C 中碳在氧气中燃烧的现象是
。
（3）该实验需要测定的量：反应前后装置C的质量和 的质量。
（4）足量H O 溶液的作用是 。
2 2
（5）为进一步确定D中氢氧化钠固体是否消耗完，请设计方案。
实验操作 实验现象 实验结论
氢氧化钠固体未完全消耗完
【解答】解：（1）A中过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：
MnO
2
2H 2 O 2 ¯ 2H 2 O+O 2 ↑。
❑
（2）生石灰能与水反应生成氢氧化钙，B中生石灰能吸收生成的水，干燥氧气；碳在氧气中燃
烧的现象为剧烈燃烧，发出白光，放热。
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（3）该反应测定了反应前后装置C的质量，可以测出参加反应的碳的质量，为了测定二氧化碳
中碳、氧元素的质量比，可以检测生成的二氧化碳的质量，从而推出氧元素的质量，故应该测
定反应前后装置C的质量和反应前后装置D的质量。
（4）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，足量H O 溶液的作用是为碳燃烧提供
2 2
足量的氧气。
（5）二氧化碳和氢氧化钠反应生成碳酸钠和水，故为进一步确定D中氢氧化钠固体是否消耗完，
可取样，加入过量氯化钙溶液，碳酸钠能与氯化钙和反生成碳酸钙白色沉淀和氯化钠，将碳酸
钠全部消耗完，再加入无色酚酞溶液，若溶液变红，则氢氧化钠固体未完全消耗。
1.实验方案的设计思路:
(1)明确实验目的，弄清实验原理。
(2)选择仪器和药品。
(3)设计实验装置和操作步骤。
(4)记录实验现象和数据
(5)分析得出实验结论。
2.实验方案的设计要求:
(1)科学性性:实验原理、方案和操作过程必须科学、严谨、合理。
(2)可行性:实验方案要切实可行。
(3)安全性:所用药品、仪器、装置安全可靠。
(4)简约性:实验方案设计要求操作简便、装置简单、现象明显。
3.用控制变量法或对比法探究问题时，必须保持其他条件相同，只改变需要探究的因素，进而探究
该因素的影响。分析问题时，要先找出对比实验中哪些条件相同，哪些探究不同，进而分析改变的
条件所产生的影响，并得出结论。
【题型二】实验方案的评价
[例题3] （2022•临平区一模）小乐为了测定某生锈的生铁片中铁元素的质量分数，设计
并完成了如下实验：
实验编号及装置 实验步骤 实验现象
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①天平 称量生锈的生铁片的质量 生锈的生铁片的质量为 m g
②装置甲 先通入一段时间 CO，然后加热；完全反 生锈的生铁片变成光亮的银白
应后，停止加热；继续通CO 至室温 色
③装置乙 将②中生成的光亮的银白色铁片放入稀 试管中
；测得室温下
盐酸中，完全反应
产生氢气的体积为 V L
（1）装置甲存在缺陷，其改进方法是 。
（2）装置乙试管中观察到的实验现象是 。
（3）若室温下氢气的密度为 g/L，生锈的生铁片中铁元素的质量分数是 % （用字母表
示）。 ρ
（4）有人认为：“②中所得光亮的银白色铁片的质量，即为此生锈的生铁片中铁元素的质量，
没 有 必 要 进 行 ③ 的 操 作 ” 。 判 断 此 观 点 是 否 正 确 ， 并 说 明 理 由 。
。
【解答】解：（1）因为一氧化碳有毒不能直接排入空气，要处理后再排放，可在装置的最右端
放一燃着的酒精灯；
（2）铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，反应现象为：溶液由无色变成浅绿色，有气泡放出；
（3）根据质量守恒定律可知，和稀盐酸反应的铁的质量即为生锈铁片中铁元素的质量，可设生
锈铁片中铁元素的质量为x
Fe+2HCl＝FeCl +H ↑
2 2
56 2
x g/L×VL
ρ 56 x
=
2 ρg/L×VL
x＝28 Vg
生锈的生ρ铁片中铁元素的质量分数为：
28ρVg 2800ρV
×100%= %；
mg m
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（4）这种观点不正确，因为所得光亮的银白色铁片中还含有碳元素。
[例题4] （2022•慈溪市模拟）硝酸钾是一种重要的工业原料，我国年产量达到6万多吨。
小科和小宁在实验室用不同的方案制取硝酸钾。
[实验步骤]
①小科将A、B盐加到装有少量水的试管中，充分振荡制取硝酸钾，如图甲。
②小宁向试管中依次加入浓度为10%的酸溶液15g，浓度为15%的碱溶液8g，充分振荡制取硝
酸钾，如图乙。
[实验分析]
（1）小宁想分析小科所用的A、B盐成分，分别取A、B盐配成溶液后进行以下实验。
①取少量A、B盐溶液分别滴加稀盐酸，A盐溶液有气泡生成，B盐溶液无明显现象。
②另取少量A、B盐溶液，分别滴加氢氧化钠溶液，A、B盐溶液均无明显现象。
则B盐可能是 （写出一种即可）。
（2）工业生产中，目的产物的实际生成量占目的产物的理论生成量的百分率称为收率。已知小
宁最终制得硝酸钾1.8g，则反应的收率为 （计算结果保留到0.1%）。
（ 3 ） 请 你 从 安 全 的 角 度 ， 对 小 宁 制 取 硝 酸 钾 的 方 案 进 行 评 价 ：
。
【解答】解：（1）取少量A、B盐溶液分别滴加稀盐酸，A盐溶液有气泡生成，B盐溶液无明
显现象，A盐为碳酸盐，碳酸盐与盐酸反应生成二氧化碳气体，A盐和B盐反应生成硝酸钾，
则A盐为碳酸钾，B盐为硝酸盐，碳酸钾可溶于水，根据复分解反应条件，生成另外一种盐难
溶于水，碳酸根与钡离子或钙离子反应生成沉淀，故B为硝酸钙（或硝酸钡）；
（2）小宁向试管中依次加入浓度为10%的酸溶液15g，浓度为15%的碱溶液8g，充分振荡制取
硝酸钾，则酸为硝酸，碱为氢氧化钾，氢氧化钾与硝酸反应生成硝酸钾和水，化学方程式为
HNO +KOH＝KNO +H O，每63份质量硝酸与56份质量氢氧化钾恰好完全反应，浓度为10%的
3 3 2
硝酸溶液15g，浓度为15%的氢氧化钾溶液8g反应，硝酸有剩余。
设生成硝酸钾质量为x
HNO +KOH＝KNO +H O
3 3 2
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56 101
15%×8g x
56 15%×8g
=
101 x
x≈2.16g
1.8g
反应的收率为 ×100%≈83.3%
2.16g
（3）硝酸是强酸，具有强腐蚀性、氢氧化钾具有强腐蚀性，使用时要注意安全（合理即可）。
1.实验方案的评价原则
(1)实验目的明确。
(2)实验方法简便，现象明显。
(3)操作安全可靠。
(4)结论完整严密。
2.评价一般包括以下几个方面:
(1)原理的评价:所选药品是否可行;反应是否易于控制;所用药品是否安全;是否会给环境造成污染。
(2)装置的评价:操作是否简便;是否节约药品;是否安全。
(3)操作的评价:操作的先后顺序及实验步骤是否完善。
(4)实验结果的评价:结论是否正确、全面。对实验结论进行评价时，应对实验操作和现象进行全面
的分析，考虑多种可能性，避免得出片面的结论。
1. （2022•和平区模拟）图Ⅰ是小红按课本进行的一个化学实验，在实验时同学们闻到
了一股难闻的刺激性气味。于是小明对原实验装置进行了改进，装置如图Ⅱ。实验操作如图：
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a：向B、C、E三支试管中分别加入5mL的蒸馏水，各滴入1～2滴无色酚酞溶液，振荡，观察
溶液颜色。
b：在A、D试管分别加入2mL浓氨水，立即用带橡皮塞的导管按实验图Ⅱ连接好，并将 D试管
放置在盛有热水的烧杯中，观察几分钟。
分析讨论：
（1）E试管放有酚酞溶液的目的是 。
（2）B、C试管中的实验现象是 ；C试管中发生变化速度比B试管中要 （填
“快”或“慢”）。
（ 3 ） 由 此 可 以 得 到 的 实 验 结 论 是 ① ， ②
。
（4）对比改进前的实验，改进后实验的优点是 。
【解答】解：（1）E试管放有酚酞溶液的目的是做对照试验，通过对照，证明空气中的成分不
能使酚酞溶液变色。
故填：做对照试验，通过对照，证明空气中的成分不能使酚酞溶液变色。
（2）B、C试管中的实验现象是溶液变红；
C试管中发生变化速度比B试管中要快。
故填：溶液变红；快。
（3）由此可以得到的实验结论是氨水能使酚酞变红，分子在不停运动，温度越高，运动越快。
故填：氨水能使酚酞变红；分子在不停运动，温度越高，运动越快。
（4）对比改进前的实验，改进后实验的优点是不污染空气。
故填：不污染空气。
2. （2022•和平区模拟）某化学兴趣小组探究在实验室中由Cu为原料制取CuSO 溶液的
4
实验方案，并进行评价分析、实验探究和方案改进。
【实验方案】
O
2 稀H SO
方案一：Cu→CuO 2 4CuSO
→ 4
△
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方案二：Cu稀 → H 2 SO 4CuSO 4 [Cu+H 2 O 2 +H 2 SO 4 （稀）═CuSO 4 +2H 2 O]
H O
2 2
方案三：Cu 浓H 2 SO 4CuSO [Cu+2H SO （浓） △ CuSO +SO ↑+2H O]
→ 4 2 4 ¯ 4 2 2
△ ❑
方案四：CuFe 2 (SO 4 ) 3CuSO 4 [Cu+Fe 2 （SO 4 ） 3 ═CuSO 4 +2FeSO 4 ]
→
方案五：Cu稀 → H 2 SO 4CuSO 4 [3Cu+3H 2 SO 4 （稀）+2HNO 3 （稀）═3CuSO 4 +2NO↑+4H 2 O]
稀HNO
3
【评价分析】
（1）方案二与方案一相比，优点是实验的操作步骤不需要走分步进行和 。但工
业上不采用方案二大量使用H O 制硫酸铜的原因是 。
2 2
a) （ 2 ） 方 案 三 与 方 案 一 、 二 相 比 ， 缺 点 是
和反应会产生SO生产生活中大量的SO 排放到空气中容易形成 。
2
【实验探究】
（3）老师设计了如下的实验方案四：
已知：①4FeSO +O +2H SO （稀）═2Fe （SO ） +2H O
4 2 2 4 2 4 3 2
②溶液中pH＝3.2时Fe（OH）
3
开始沉淀，实验流程中“滤渣”的化学式为 ，滤
渣与稀H SO 反应的化学方程式为 。
2 4
【方案改进】
（4）某同学针对方案五查阅资料：Cu与稀H SO 和稀HNO 的混合酸反应时，生成的无色NO气
2 4 3
体很容易在常温下与空气中的 O 反应，生成红棕色，有刺激性气味的有毒气体 NO ：NO 溶于
2 2 2
H O时生成HNO 和NO，工业上利用这一生产原理生产HNONO 溶于H O的化学反应方程式为
2 3 2 2
，若采用方案五制取CuSO 溶液，根据上述查阅资料所获得的反应原理，改进的实验方案中可循环
4
使用的物质是 （填化学式）。
【解答】解：（1）方案二与方案一相比，优点是实验的操作步骤不需要走分步进行和不需要加
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热；
但工业上不采用方案二大量使用H O 制硫酸铜的原因是：需要消耗大量的过氧化氢，成本高。
2 2
故填：不需要加热；成本高。
（2）方案三与方案一、二相比，缺点是生成相同质量硫酸铜时消耗硫酸多和反应会产生SO ；
2
生产生活中大量的SO 排放到空气中时，二氧化硫能和水反应生成亚硫酸、硫酸等物质，容易
2
形成酸雨。
故填：生成相同质量硫酸铜时消耗硫酸多；酸雨。
（3）②溶液中pH＝3.2时Fe（OH） 开始沉淀，实验流程中“滤渣”是氢氧化铁，氢氧化铁的
3
化学式为Fe（OH） ；
3
氢氧化铁与稀H SO 反应生成硫酸铁和水，反应的化学方程式为；2Fe（OH） +3H SO ＝Fe
2 4 3 2 4 2
（SO ） +6H O。
4 3 2
故填：Fe（OH） ；2Fe（OH） +3H SO ＝Fe （SO ） +6H O。
3 3 2 4 2 4 3 2
（4）NO 溶于H O时生成HNO 和NO，反应的化学方程式为：3NO +H O＝2HNO +NO；
2 2 3 2 2 3
若采用方案五制取CuSO 溶液，根据上述查阅资料所获得的反应原理，改进的实验方案中可循
4
环使用的物质是NO 。
2
故填：3NO +H O＝2HNO +NO；NO 。
2 2 3 2
3. （2022•鹿城区校级二模）俗话说“碱去油污、酸除锈”，纯碱（Na CO ）能做日常
2 3
生活中的去油污剂。科学兴趣小组设计实验探究温度和浓度对Na CO 溶液去油污效果的影响。
2 3
资料：去油污效果的测定方法：把Na CO 溶液与油污布一起放入烧杯浸泡一段时间，取出油污
2 3
布后用测量仪测定油污残留量。
实验器材：20%的碳酸钠溶液、蒸馏水、烧杯、油污布若干、恒温箱、油污残留量测量仪及其它
实验所需的仪器。
（1）选择合适器材，写出实验步骤。
（2）碳酸钠溶液的pH值会影响去油污效果，用pH试纸测试碳酸钠溶液pH值的具体操作方法
是 。
【解答】解：（1）探究浓度对Na CO 溶液去油污效果的影响实验方案：取等质量的的 20%的
2 3
碳酸钠溶液三份，分别加入不同质量的水，搅拌，配制三份不同浓度的碳酸钠溶液，取大小相
同的三块油污布分别放入三个烧杯中，再取等质量配制的不同浓度的碳酸钠溶液三份分别倒入
三个烧杯中，再将三个烧杯放入恒温箱中，浸泡相同的时间后，用油污残留量测量仪测量，观
察现象。
探究温度对Na CO 溶液去油污效果的影响实验方案：①取大小相同的两块油污布分别放入2个
2 3
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烧杯中，再取一定量的20%碳酸钠溶液和与碳酸钠相同质量的水分别倒入2个烧杯中，再将2个
烧杯放入恒温箱中，浸泡相同的时间后，用油污残留量测量仪测量，观察现象；②取与①相同
质量的20%溶液，恒温箱设定不同温度，重复实验①两次，比较三次实验现象。
（2）用pH试纸测试碳酸钠溶液pH值的具体操作方法是取一pH试纸放在玻璃片或白瓷板上，
用玻璃棒将碳酸钠溶液滴在pH试纸上，把试纸显示的颜色与标准比色卡比较，读出该溶液的
pH。
4. （2022•萧山区二模）某CuO粉末中混有少量Cu O，现有一课外活动小组利用如图所
2
示装置测定其中Cu O的质量。已知在加热条件下，氢气还原氧化亚铜生成铜和水，一氧化碳
2
还原氧化亚铜生成铜和二氧化碳。请根据图示内容回答下列问题：
（1）X是常见还原性气体CO、H
2
中的一种，请根据该组合装置判断X的化学式为 。
（2）若缺少B装置，将直接导致反应后D装置内的物质的质量 （填“偏大”、“偏
小”或“不影响”）。
（3）E装置的作用是 。
（4）已知反应前CuO和Cu O的总质量为m g，完全反应后D中U型管内物质的质量增加了
2 1
m g（损失忽略不计），则原混合物中Cu O的质量为 g。（用m 、m 表示）
2 2 1 2
【解答】解：（1）最终没有处理尾气，说明X是氢气，氢气的化学式为H 。
2
故填：H 。
2
（2）若缺少B装置，从A中带出的水蒸气进入D，将直接导致反应后D装置内的物质的质量偏
大。
故填：偏大。
（3）E装置的作用是防止空气中的水蒸气进入D装置。
故填：防止空气中的水蒸气进入D装置。
（4）设氧化亚铜质量为x，则氧化铜质量：m g﹣x，
1
反应的化学方程式加强质量关系：
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△
Cu O+H 2Cu+H O，
2 2 2
¯
❑
144 18
18
x x
144
△
CuO+H Cu+H O，
2 2
¯
❑
80 18
18
m g﹣x （m g﹣x）
1 1
80
18 18
根据题意有： x+ （m g﹣x）＝m g，
1 2
144 80
9
x= m ﹣10m ，
1 2
4
9
故填： m ﹣10m 。
1 2
4
5. （2022•北京模拟）图Ⅰ是课本上的一个化学实验，在实验时同学们闻到了一股难闻
的刺激性气味．于是小明对原实验装置进行了改进，装置如图Ⅱ．
第一步：向B、C、E三支试管中分别加入5mL的蒸馏水，各滴入1～2滴无色酚酞溶液，振荡，
观察溶液颜色．
第二步：在A、D试管中分别加入2mL浓氨水，立即用带橡皮塞的导管按实验图Ⅱ连接好，并
将D试管放置在盛有热水的烧杯中，观察几分钟．
（1）第一步操作中E试管中滴入酚酞溶液的目的是 ，有同学认为E试管可以不要，
你认为 （填“正确”或“不正确”）
（ 2 ） 第 二 步 操 作 中 可 观 察 到 的 现 象 是
，由此可以得到的实验结论是① ；②
．
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（ 3 ） 对 比 改 进 前 的 实 验 Ⅰ ， 改 进 后 实 验 Ⅱ 的 优 点 是
．
【解答】解：（1）通过E试管放有酚酞溶液没有变色进行对比说明酚酞试液变红的原因是氨分
子运动的结果，所以E试管是对比试验应该有；
（2）B试管与C试管内的酚酞试液都变红色，但C试管内变红的速度比较快；通过实验现象说
明了氨水显碱性能使酚酞试液变红，氨分子能到酚酞试液中说明了氨分子在不断地运动，运动
到酚酞试液中的，还能说明温度高分子运动速度快，温度低运动速度慢；
（3）改进后的装置氨分子在密闭容器中运动不到空气中，不污染空气，在试管中进行的实验节
约药品．现象明显．
故答案为：（1）进行对比；不正确；
（2）B试管中的酚酞溶液慢慢变红色，C试管中的酚酞溶液很快变红色；①分子是客观存在，
并总在不断运动的；②温度越高，分子运动速度越快；
（3）能尽量防止氨气逸出污染空气，更能体验化学变化的过程；能够说明分子运动的快慢等．
6. （2022•通辽一模）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，草酸晶体
（H C O •2H O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解。回答下
2 2 4 2
列问题：
查阅资料：
①已知H C O 能使澄清石灰水反应变浑浊
2 2 4
②无水氯化钙吸收水分
③浓氢氧化钠能吸收二氧化碳
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（1）甲组同学按照如图1所示的装置，通过实验检验草酸晶体的分解产物。
①装置C中可观察到的现象是 ，由此可知草酸晶体分解的产物中有
CO ；
2
②装置B的主要作用是 ，使其不进入C，避免对C装置CO 的检验造
2
成干扰。
（2）乙组同学认为草酸晶体分解的产物中含有CO，为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B
和图2所示的部分装置（可以重复选用）进行实验。
①乙组同学的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、F、D、 、H、D、I；
②装置H反应管中盛有的物质是 ；
③ 能 证 明 草 酸 晶 体 分 解 产 物 中 有 CO 的 现 象 是
。
（ 3 ） 设 计 实 验 证 明 ： 草 酸 是 一 种 酸 性 物 质
。
【解答】解：（1）①草酸晶体（H C O •2H O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、
2 2 4 2
升华，170℃以上分解，如果草酸受热分解，分解时会产生二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应
生成难溶性的碳酸钙沉淀而使澄清石灰水变浑浊，所以C中观察到的现象是：有气泡冒出且澄
清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成；
②草酸易挥发，导致生成的气体中含有草酸，草酸和氢氧化钙反应生成难溶性的草酸钙而干扰
二氧化碳的检验，B装置温度较低，有冷凝作用，防止干扰二氧化碳的检验；
故答案为：①澄清石灰水变浑浊；②冷却挥发出来的草酸；
（2）①要检验生成CO，在甲组实验后，用浓氢氧化钠除去二氧化碳，用澄清石灰水检验二氧
化碳，用碱石灰干燥CO，利用CO和CuO发生还原反应生成CO ，再利用澄清石灰水检验生成
2
的二氧化碳，用排水法收集CO避免环境污染，I中集气瓶收集到的气体主要是CO，所以其连接
顺序是A、B、F、D、G、H、D、I；
②H装置中盛放的物质应该具有氧化性，且和CO反应有明显现象发生，CuO能被CO还原且
反应过程中黑色固体变为红色，现象明显，所以H中盛放的物质是CuO；
③CO具有还原性，与氧化铜反应后的产物是二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，且
CO能将黑色的CuO还原为红色的Cu，只要H中黑色固体转化为红色且其后的D装置溶液变浑
浊就说明含有CO；
故答案为：①G；②CuO（或氧化铜）；③H中的粉末由黑色变为红色，H后的D中的澄清
石灰水变浑浊且F后中的D不变浑浊；
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（3）酸性物质的水溶液显酸性，能使紫色的石蕊溶液变红色，因此证明草酸是一种酸性物质的
方法是取少量草酸于试管，加入2～3滴紫色石蕊溶液，溶液变红则证明草酸为酸性物质；故答
案为：取少量草酸于试管，加入2～3滴紫色石蕊溶液，溶液变红则证明草酸为酸性物质。
7. （2021•北仑区模拟）在制作简易酸碱灭火器前，小明准备先测定样品中碳酸钠的纯
度，小明用天平称取6克样品和足量的稀硫酸，按如图装置进行实验。实验前后，小明均往装
置中缓慢通一会儿氮气。其中装置 A 中碳酸钠与稀硫酸反应的化学方程式为：
Na CO +H SO ═Na SO +H O+CO ↑（假设样品中其他成分不与稀硫酸反应）。
2 3 2 4 2 4 2 2
（1）实验后小明往装置中缓慢通一会儿氮气的目的是 。
（2）实验前后小明用该天平测得装置C增加的质量为2.2g，则该样品中碳酸钠的质量分数为多
少？ 。
（3）下列情况会导致样品中碳酸钠质量分数测量值偏小的是 （可多选）。
A．样品中滴加硫酸过量
B．A瓶内部分水蒸气随二氧化碳逸出
C．反应结束后，A瓶内有二氧化碳残留
D．反应速度过快，大量气泡从氢氧化钠溶液中出来
【解答】解：（1）实验后小明往装置中缓慢通一会儿氮气的目的是排出装置中的空气，防止其
中的二氧化碳影响实验结果。
故填：排出装置中的空气。
（2）设碳酸钠质量为x，
Na CO +H SO ═Na SO +H O+CO ↑，
2 3 2 4 2 4 2 2
106 44
x 2.2g
106 44
= ，
x 2.2g
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x＝5.3g，
5.3g
则该样品中碳酸钠的质量分数为： ×100%＝88.3%，
6g
故填：88.3%。
（3）A．样品中滴加硫酸过量，不影响实验结果；
B．A瓶内部分水蒸气随二氧化碳逸出，导致实验结果偏大；
C．反应结束后，A瓶内有二氧化碳残留，导致实验结果偏小；
D．反应速度过快，大量气泡从氢氧化钠溶液中出来，导致实验结果偏小。
故选：CD。
8. （2023•商河县一模）如图所示为实验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和进行
实验探究的部分仪器（组装实验装置时，可重复选择仪器），某化学小组的同学欲利用其进行
下列各实验。
（1）以石灰石和稀盐酸为原料制取。收集干燥的二氧化碳气体并除去混有的 HCl气体（提示：
盐酸中挥发出的少量的HCl气体可用饱和碳酸氢钠溶液吸收），按照要求设计实验装置，连接
仪器，并检验装置的气密性。
①所选仪器的连接顺序为 （从左到右填写仪器序号字母）。
②上述制取二氧化碳的化学方程式为 。
③若把燃烧的木条伸入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察到木条 的现象，说明二氧化碳
不支持燃烧。
（2）化学小组的同学用锌和稀硫酸反应制取氢气，测定某氧化铜样品中氧化铜的质量（假设样
品中杂质不分解，也不参与反应）。所选仪器按“A→C →B→C →碱石灰干燥管”的顺序连接
1 2
△
（已知：CuO+H Cu+H O；C 、C 为2个浓硫酸洗气瓶），实验前检查装置的气密性，完全
2 2 1 2
¯
❑
反应后，收集有关实验数据，如表所示（假设所发生的化学反应都充分反应）。
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测量项目 B中玻璃管内固体质量 C 的质量
2
反应前质量 20g 200g
反应后质量 16.8g 203.6g
①在该装置中，洗气瓶C 的作用是 。
1
②该氧化铜样品中氧化铜的质量分数为 （精确到0.1%）。
③若不连接C 装置，通过测定反应前后装置B质量的变化，来计算该样品所含CuO的质量分
1
数，若其他操作正确，则计算结果将 （填“不受影响”“偏大”或“偏小”）。
【解答】解：（1）①所选仪器的连接顺序为A（制取二氧化碳）→D（除去氯化氢）→C（吸
收水蒸气）→E（收集二氧化碳）。
故答案为：A→D→C→E。
②上述制取二氧化碳的化学方程式为CaCO +2HCl═CaCl +H O+CO ↑。
3 2 2 2
故答案为：CaCO +2HCl═CaCl +H O+CO ↑。
3 2 2 2
③若把燃烧的木条伸入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察到木条熄灭的现象，说明二氧化碳不支
持燃烧。
故答案为：熄灭。
（2）①在该装置中，洗气瓶C 的作用是吸收氢气中的水蒸气。
1
故答案为：吸收氢气中的水蒸气。
②反应前后B中的质量差即为氧化铜中氧元素质量，氧元素质量是 20g﹣16.8g＝3.2g，氧化铜
16 16g
质量是3.2g÷ =16g，该氧化铜样品中氧化铜的质量分数为 ×100%＝80.0%。
80 20g
故答案为：80.0%。
③若不连接C 装置，通过测定反应前后装置B质量的变化，来计算该样品所含CuO的质量分
1
数，若其他操作正确，则计算结果将不受影响，是因为通过该方法计算时，与是否除去水蒸气
无关。
故答案为：不受影响。
9. （2023•增城区一模）化学兴趣小组为了测定某石灰石样品中碳酸钙的质量分数，称
取20g石灰石样品在20℃按图甲进行实验（杂质不与盐酸反应，忽略容器空气中二氧化碳和盐
酸挥发对实验结果的影响）。回答下列问题：
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（1）装置A内发生反应的化学方程式为
。
（2）装置 B 的作用是吸收水分，盛放的试剂是 。多孔球泡的作用是
。
（3）装置C的作用是吸收反应产生的二氧化碳，吸收二氧化碳的质量随时间变化的曲线如图乙。
①下表是几种物质的市场价格和20℃时的溶解度，综合考虑试剂X最好选择 。
物质 NaOH Ca（OH） KOH
2
价格/（元/t） 4300 500 9000
溶解度/g 109 0.16 112
②通过上述实验，结合图乙推算出石灰石样品中碳酸钙的质量分数为 。
（4）结合装置分析，实验测得碳酸钙的质量分数 （填“＞”、“＝”、“＜”）理论值
原因是 。
【解答】解：（1）装置A内发生的反应为碳酸钙和稀盐酸生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的
化学方程式为CaCO +2HCl＝CaCl +H O+CO ↑。
3 2 2 2
（2）浓硫酸具有吸水性，故装置B盛放的试剂是浓硫酸，多孔球泡增大气体与溶液的接触面积，
使气体与溶液充分接触。
（3）①由几种物质的市场价格和20℃时的溶解度，NaOH的溶解度大，价格适中，更适合吸收
反应产生的二氧化碳，故试剂X最好选择NaOH。
②由图乙知，生成的二氧化碳质量为6.6g。
设石灰石样品中碳酸钙的质量为x
CaCO +2HCl＝CaCl +H O+CO ↑
3 2 2 2
100 44
x 6.6g
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100 x
= x＝15g
44 6.6g
15g
石灰石样品中碳酸钙的质量分数为 ×100%＝75%。
20g
（4）空气中水蒸气和二氧化碳会从最右侧导管进入C装置，测得的二氧化碳质量偏高，则碳酸
钙的质量分数大于理论值。
故答案为：
（1）CaCO +2HCl＝CaCl +H O+CO ↑；
3 2 2 2
（2）浓硫酸；使气体与浓硫酸充分接触；
（3）NaOH；75%；
（4）＞；空气中的水蒸气和二氧化碳会从最右侧导管进入C装置。
10. （2023•宿迁模拟）金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，为了验
证过氧化钠与二氧化碳反应会产生氧气，某兴趣小组的同学设计了如图所示的实验。
（1）A中发生反应的化学方程式为 ；检查A装置的气密性的方
法是：将A装置中导气管上的胶皮管用弹簧夹夹住，往长颈漏斗中注入水，若能观察到
的现象，即可证明装置不漏气。
（2）B装置中碳酸氢钠溶液的作用是 。
（3）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是 。
（ 4 ） 验 证 装 置 F 中 收 集 的 气 体 为 氧 气 的 操 作 是
。
（5）查阅资料：Na O 与CO 反应的化学方程式为：2Na O +2CO ＝2X+O 。写出X的化学式
2 2 2 2 2 2 2
。
【解答】解：（1）石灰石的主要成分是碳酸钙，A中发生反应为碳酸钙和稀盐酸生成氯化钙、
水和二氧化碳，对应的化学方程式为CaCO +2HCl═CaCl +H O+CO ↑；检查A装置的气密性的
3 2 2 2
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方法是：将A装置中导气管上的胶皮管用弹簧夹夹住，往长颈漏斗中注入水，使长颈漏斗中形
成一段水柱，若能观察到长颈漏斗内液面不下降，即可证明装置不漏气。
（2）饱和碳酸氢钠溶液不能吸收二氧化碳，但是饱和碳酸氢钠能够与盐酸反应生成氯化钠、水
和二氧化碳，所以B装置中饱和碳酸氢钠溶液的作用是吸收二氧化碳中的氯化氢气体。
（3）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是E中澄清的石灰水变浑浊，因为没有被完
全吸收的二氧化碳会与氢氧化钙反应生成白色沉淀碳酸钙。
（4）F瓶收集到的气体是氧气，验满的操作是将带火星的小木条放在集气瓶口，木条复燃则已
满。
（5）由2Na O +2CO ＝2X+O 可知，反应前钠原子是4个，反应后应该是4个，包含在2X中，
2 2 2 2
反应前氧原子是8个，反应后应该是8个，其中6个包含在2X中，反应前碳原子是2个，反应
后应该是2个，包含在2X中，则X的化学式为Na CO
2 3
19
