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专题 18 化学实验方案的设计与评价
知识点一、实验方案的设计
（1）实验方案设计的总体思路
明确实验目的→确定反应原理→选择合适的药品和仪器→设计实验装置和操作步骤→记录实验现象
和数据→分析、推理得出结论。
（2）实验方案设计的基本要求
①科学性：实验原理、方案和操作过程必须科学、严谨、合理。②可行性：设计的实验方案要切实
可行，所用药品、仪器、装置安全可靠。
③安全性：要尽量避免危险性的操作、避免接触有毒物质，若无法避免则应采取安全措施，以防污
染环境和人身伤害。
④简易性：实验方案设计要求操作简便、装置简单、实验现象明显。
知识点二、实验方案的评价
（1）评价实验方案的原则
①实验目的明确；
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②实验方法简便、现象明显；
③操作安全可靠；
④分析严密、结论正确。
知识点三、实验方案的评价一般包括以下几方面
Ⅰ. 原理的评价：
①所选药品是否可行；
②反应是否易于控制；
③所用药品是否安全(是否易燃易爆、有毒)；
④反应是否会造成环境污染；
⑤药品的利用率是否高。
Ⅱ. 装置的评价：
①操作是否简便；
②添加药品的难易度；
③是否安全；
④是否节约药品(微型装置)。
Ⅲ. 操作的评价：
①操作顺序是否正确；
②实验步骤是否完善等。
Ⅳ. 实验结果的评价：
①对现象分析得出的结论的评价；
②实验误差的评价；
③实验的创意性的评价等。
（3）实验方案的评价解答时主要考虑以下几种常见的情况。
Ⅰ. 常温下，产生气体的反应：
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①活泼金属与稀盐酸或稀硫酸；
②碳酸盐或碳酸氢盐与稀盐酸或稀硫酸；
③铵态氮肥与碱（刺激性气体，尿素不与碱反应）。
Ⅱ. 滴加酚酞溶液不变色的溶液既可能是酸性溶液也可能是中性溶液。
Ⅲ. 向加盐酸酸化的某溶液中滴加氯化钡溶液产生白色沉淀，则某溶液中可能含有 SO ,也可能含有
Ag+。
Ⅳ. 氢氧化钠固体、浓硫酸溶于水时会放出大量的热，因此向氢氧化钠固体中加入酸溶液，或把浓
硫酸加入碱溶液中，试管壁发烫，都不能说是中和反应放热。
Ⅴ. 将二氧化碳气体通入紫色石蕊溶液中溶液变红色，是二氧化碳与水反应生成的碳酸使石蕊溶液
变红色，而不是二氧化碳使石蕊溶液变红色。
Ⅵ. 未打磨的铝条放入硫酸铜或硝酸银溶液中不发生反应，并不是铝的活泼性比铜或银弱，而是铝
条表面的氧化膜阻止了反应的进行，影响判断。
1．（2023•日照）下列四个对比实验设计不能达到目的的是（ ）
A．如图甲所示，探究CO 使紫色石蕊溶液变红的原因
2
B．如图乙所示，探究水是铁生锈的主要条件之一
C．如丙图所示，探究O 的浓度是影响燃烧剧烈程度的因素之一
2
D．如图丁所示，探究燃烧的条件之一是需要O
2
2．（2023•呼和浩特）下列实验设计不能达到实验目的的是（ ）
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A.证明水是由 B.验证质量守恒定律 C.探究可燃物燃烧 D.鉴别氯化钾和氯化铵
氢、氧元素组成 的条件
3．（2023•菏泽）下列实验方案不能达到实验目的的是（ ）
选项 实验目的 实验方案
A 检验O 将带火星的木条伸入集气瓶中，观察现象
2
B 测稀硫酸的pH 取一片pH试纸，用镊子夹持蘸取溶液，与标准
比色卡对照
C 分离KCl和MnO 固体混合物 加足量水充分溶解，过滤、洗涤、干燥、蒸发结
2
晶
D 除去FeCl 溶液中的CuCl 加入足量的铁粉，充分反应后过滤
2 2
4．（2023•大庆）下列实验所选用的仪器或用品不能达到相应实验目的的是（ ）
选项 实验目的 实验仪器或用品
A 用质量分数为6%的NaCl溶液（ ＝ 量筒、烧杯、玻璃棒、胶头滴管
1.04g/cm3）配制50g质量分数为3%的
NaCl溶液 ρ
B 称取一定质量的NaOH固体 托盘天平（带砝码）、药匙、纸片
C 从实验室制O 的残留固体中分离MnO 铁架台（带铁圈）、烧杯、玻璃棒、漏
2 2
斗、滤纸
D 从KCl溶液中获取KCl晶体 烧杯、玻璃棒、铁架台（带铁圈）、火
柴、酒精灯、蒸发皿、坩埚钳、石棉网
5．（2023•常德）实验室里，同学们设计了如图所示四个实验，经分析可知，其中能达到目的的是
（ ）
A． 验证一氧化碳还原氧化铜的产物
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B． 测定空气里氧气的含量
C． 探究燃烧的三个条件
D． 验证Mg、Fe、Ag三种金属活动性顺序
6．（2023•娄底）下列实验方法能够达到实验目的的是（ ）
编 A B C D
号
实
验
方
案
实 比较Zn和Fe的金属活动 探究二氧化碳 干燥并收集氧气 将胶头滴管内的液体
验 性强弱 能否与水反应 滴入试管中来验证分
子不断运动
目
的
7．（2023•济南）下列根据实验事实得出的结论中，不正确的是（ ）
选项 实验事实 结论
A 将铜丝放入硝酸银溶液中，铜丝表面有银白色金属附 金属活动性：铜＞银
着
B 某纯净物在氧气中充分燃烧，生成二氧化碳、二氧化 该物质由碳、氢、氧三种元素组
硫和水 成
C 向碳酸钠溶液中滴加无色酚酞试液，溶液呈红色 碳酸钠溶液显碱性
D 50mL水和50mL酒精混合后的总体积小于100mL 分子之间存在间隔
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8．（2023•澄城县模拟）检验、鉴别、除杂、区分是重要的实验技能。下列是同学们针对不同实验
目的设计的实验方案。
实验目的 实验方案
检验某固体是碳酸盐 取样，加入稀盐酸，观察是否有气泡产生
除去生石灰中的少量碳酸钙 将固体高温煅烧
鉴别某纺织品是否为天然纤维 取样后，在空气中灼烧，观察现象
区分NaCl溶液和NaOH溶液 取样，分别加入一定量的水稀释，测量溶
液的温度变化
其中正确的个数是（ ）
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
9．（2023•崇川区模拟）控制变量法是实验探究的重要方法，下列实验方法的设计中，能达到实验
目的的是（ ）
A．图甲比较铁、铜的金属活动性强弱
B．图乙探究铁的锈蚀是否需要水
C．图丙探究MnO 对H O 分解的催化作用
2 2 2
D．图丁探究可燃物的燃烧是否需要达到一定温度
10．（2023•周至县二模）下列实验设计能达到实验目的的是（ ）
选 A B C D
项
实 测定空气中氧气的 探究水的组成 探究燃烧的条件 验证质量守恒定律
验 含量
目
的
实
验
设
计
11．（2023•邗江区二模）分离、检验、鉴别、除杂是最基本的实验技能。下列实验设计能达到实
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验目的的是（ ）
选项 实验目的 实验设计
A 除去O 中混有的少量N 将气体缓缓通过足量的灼热
2 2
铜网
B 检验NaOH溶液是否混有 取样、滴加BaCl 溶液，观
2
Na CO 察现象
2 3
C 除去NaCl溶液中的少量 滴加过量氢氧化钠溶液、过
MgCl 滤
2
12．（2023•成都模拟）下列实验能达到实验目的的是（ ）
A.探究质量守恒定律 B.探究草木灰里是 C.区分氢气与甲烷 D.探究铝与铜活动
否含有碳酸根离子 性的强弱
13．（2023•德阳）查阅资料得知：过氧化钠（Na O ）可与CO 或H O 反应生成O ，反应原理为
2 2 2 2 2
2Na O +2CO ＝2Na CO +O ，2Na O +2H O＝4NaOH+O ，某化学兴趣小组同学设计了如下图所
2 2 2 2 3 2 2 2 2 2
示实验，证明Na O 可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂。
2 2
回答下列问题：
（1）写出装置A中任意一种仪器的名称 。
（2）装置A中发生反应的化学方程式为
。
（3）装置B中盛装饱和NaHCO 溶液的目的是 。
3
（4）装置D用于除去未被装置C转化的CO ，便于后续气体检验，则D中盛装的液体试剂是
2
。
（ 5 ） 验 证 装 置 E 的 试 管 中 的 气 体 的 方 法 是 （ 描 述 操 作 、 现 象 和 结 论 ）
。
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（6）装置E的试管中收集到的气体的来源有
。
14．（2023•江汉区校级一模）2022年10月31日，长征五号B遥四运载火箭成功将梦天实验舱成
功送入预定轨道。金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，如：过氧化钠
（ Na O ） 在 常 温 下 能 与 人 呼 出 的 二 氧 化 碳 反 应 生 成 氧 气 ， 化 学 方 程 式 为 ：
2 2
2Na O +2CO ═2Na CO +O 。为了验证该反应中氧气的产生，某兴趣小组的同学设计了如下图
2 2 2 2 3 2
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
入水至液面高出漏斗颈的下端管口，若能观察到 现象，即可证明装
置不漏气。
（2）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是 。
（ 3 ） D 瓶 收 集 到 的 气 体 是 ， 验 满 的 操 作 是
。
（4）常温下水也能与Na
2
O
2
反应，生成氧气和氢氧化钠，写出该反应的化学方程式
。
（5）某潜水艇上有4人，如果每人每小时消耗的氧气75g，则该潜水艇中每天需要过氧化钠多
少千克？（请详细写出解题过程）
15．（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。
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（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
。
16．（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：
（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
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。
（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 。
一．选择题（共8小题）
1．（2023•兴化市三模）下列实验操作能够达到目的的是（ ）
选项 实验目的 实验操作
A 除去粗盐中的泥沙 溶解、蒸发结晶
B 鉴别淀粉和葡萄糖 分别取样，滴加碘酒
C 检验CO 中混有HCl 将气体通入紫色石蕊试液中
2
D 稀释浓硫酸 先将浓硫酸加入烧杯中，后
倒入蒸馏水
2．（2023•宁化县模拟）对比实验是实验探究的重要方法。下列实验设计不能实现相应实验目的的
是（ ）
A． 证明可燃物燃烧需温度达到着火点
B． 区分硬水和软水
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C． 证明MnO 是H O 分解的催化剂
2 2 2
D． 证明铁生锈必须跟空气或氧气接触
3．（2023•三明模拟）下列实验不能达到实验目的是（ ）
实验
实验 A．验证生石灰与 B．探究MnO 能否加快 C．证明呼出气 D．测定空气中O 的
2 2
目的 水反应放出热量 H 2 O 2 的分解 体中CO 2 含量比 含量
空气中多
4．（2023•东港区校级二模）下列实验方案设计正确的是（ ）
选项 实验目的 实验方案
A 检验某物质中是否含有 加入足量稀盐酸，观察是否
Na CO 产生气泡
2 3
B 分离木炭粉和铁粉的混合物 加入足量稀硫酸，过滤、洗
涤、干燥
C 除去O 中混有的CO 通过灼热的CuO
2
D 除去CuCl 溶液中混有NaCl 加入足量NaOH溶液，过滤
2
洗涤，再向滤渣中加入适量
稀盐酸
5．（2023•阜新模拟）运用所学化学知识解决实际问题更能体现学科价值。下列实验方案不合理的
是（ ）
选项 实验内容 实验操作
A 检验氧气中是否含有二氧化 通入澄清石灰水中
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碳
B 鉴别化肥KCl和NH Cl 取样，分别加入熟石灰、研
4
磨、闻气味
C 鉴别棉纤维与羊毛纤维 抽丝、灼烧、闻气味
D 除去KCl中混有的少量 加入少量二氧化锰加热，使
KClO 其充分反应
3
6．（2023•曹县二模）对比实验是实验探究的重要方法。下列对比实验设计能实现相应实验目的是
（ ）
A．图1探究温度对分子运动快慢的影响
B．图2对比金属锌和铁与酸反应的剧烈程度
C．图3探究空气是燃烧的必要条件
D．图4探究CO 与水发生反应
2
7．（2023•天河区校级三模）下列实验操作能达到实验目的的是（ ）
选项 实验目的 实验操作
除去氯化铁溶液中少量氯化氢 加入过量的铁粉，过滤
A
除去NaCl固体中混有的少量Na CO 溶解，加稀盐酸至无气泡产生，蒸发结晶
2 3
B
检验Na CO 溶液中是否混有Na SO 取样，滴加氯化钡溶液，有白色沉淀产生
2 3 2 4
C
比较铜和银的金属活动性强弱 分别向盛有铜和银的试管中加入稀盐酸
D
8．（2023•贵池区二模）下列实验不能达到相应目的的是（ ）
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A.验证木炭具有吸附性 B.观察乳化现象 C.探究铁生锈的 D.验证面粉在一定条件
条件 下能爆炸
二．实验题（共5小题）
9．（2023•峄城区校级模拟）2022年10月31日，长征五号B遥四运载火箭成功将梦天实验舱送入
预定轨道。金属过氧化物等可作宇宙飞船或潜水艇中的氧气再生剂，如：过氧化钠（Na O ）在
2 2
常温下能与人呼出的二氧化碳反应生成氧气，化学方程式为：2Na O +2CO ═2Na CO +O 。为
2 2 2 2 3 2
了验证该反应中氧气的产生，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 。
（2）表明二氧化碳没有被过氧化钠完全吸收的现象是 。
（ 3 ） D 瓶 收 集 到 的 气 体 是 ， 验 满 的 操 作 是
。
（4）常温下水也能与Na
2
O
2
反应，生成氧气和氢氧化钠，写出该反应的化学方程式
。
10．（2022•犍为县模拟）泡腾片含有NaHCO 和柠檬酸等物质，放入水中时，NaHCO 完全反应产
3 3
生CO 。某化学兴趣小组的同学欲测定某品牌泡腾片中NaHCO 的含量，设计实验方案如下：
2 3
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按图示连接装置并加入药品，取用的泡腾片质量为10g。打开止水夹a通入适量空气后，称量D
装置，其质量为10g。关闭止水夹a，用注射器向B装置中注入适量水。待装置B中无气泡产生
后，打开止水夹a，再次通入适量空气，第二次称量D装置，其质量为12.2g。
回答下列问题：
（1）A装置中浓NaOH溶液的作用是 。
（2）C装置中浓硫酸的作用是 。
（3）碱石灰主要含CaO和NaOH，D装置中碱石灰吸收CO 质量增加，写出所涉及反应的一个
2
化学方程式： 。
（4）步骤中再次通入空气的目的是 。
（5）若省略E装置，则测得NaHCO 的质量分数 （填“偏大”“偏小”或“不变”）。
3
实验测定泡腾片中所含NaHCO 的质量分数为 。
3
11．（2022•新洲区校级模拟）NaOH是一种重要的化工原料，广泛应用于肥皂、造纸、纺织等工
业，长时间露置在空气中易吸收CO 而变质，得到NaOH和Na CO 的混合物，某同学设计了如
2 2 3
图的实验装置来测定Na CO 的含量。他用气密性良好的装置装好样品，然后通一会儿 N 后关
2 3 2
闭止水夹，再打开分液漏斗活塞。待甲装置中反应结束后打开止水夹再通入一会儿N 。
2
提示：1．碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物（可以吸收CO 和H O）、碱石灰和浓硫酸均足
2 2
量，稀盐酸不考虑其挥发性。
2．碳酸钠与稀盐酸反应的化学方程式为：Na CO +2HCl═2NaCl+CO ↑+H O
2 3 2 2
回答下列问题：
（1）乙中浓硫酸的作用是 。
（2）试写出丙中发生反应的化学方程式 。
（3）测定Na CO 的含量需要测定两个物理量，其中一个物理量为样品的质量。
2 3
①另一个物理量为 （填字母）。
A．滴下的稀盐酸质量
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B．反应前后乙装置增加的质量
C．反应前后丙装置增加的质量
D．反应前后丁装置增加的质量
②若样品质量为m ，上述①中另一个物理量的质量为 m ，则样品中Na CO 的质量分数为
1 2 2 3
。（用含有m 、m 的代数式表示）
1 2
（4）下列说法正确的是 （填字母）。
A．反应开始时通入N ，目的是排尽装置中空气
2
B．若去掉丁装置，对实验结果没影响
C．反应结束后如果不通入N ，测得Na CO 含量会偏低
2 2 3
12．（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 溶液的实验方案，
4
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
△
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
（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 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
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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
2
SO
4
反应的化学方程式为 。
【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
2 4 3
气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
2 2 2
于H O时生成HNO 和NO，工业上利用这一生产原理生产HNO ．NO 溶于H O的化学反应方
2 3 3 2 2
程式为 ，若采用方案五制取CuSO
4
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使用的物质是 （填化学式）。
13．（2022•鹿城区校级二模）俗话说“碱去油污、酸除锈”，纯碱（Na CO ）能做日常生活中的
2 3
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
。
16
