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专题十五 实验方案的设计与评价
考点 实验方案的设计 实验方案的评价 物质的制备与定量分析
课 能设计实验方案 正确选用实
１． ， 能评价或改进实验方案 明确物质制备实验目的和要求 掌握控制实验条
标 验装置 １． １． ，
能预测或描述实验现象 分析 件的方法 理解定量实验的原理
解 解读 掌握控制实验条件的方法 ２． ， ，
２． 或处理实验数据 得出合理 熟悉记录实验数据的方法 并能对实验数据进行
读 能绘制和识别典型的实验仪 ， ２． ，
３． 结论 分析与处理 得出合理的结论
器装置图 ，
本专题知识是高考的必考内容 常见命题形式有三种 一种是以选择题形式对实验结论或实验目的进行评价 另一种是实
考情分析 ， ： ；
验大题 第三种是与工艺流程相结合的题
；
备考中要加强教材基础实验的学习 理清实验目的 原理 步骤及结果的关系 熟记解题的切入点 从安全 环保 可行 简
备考指导 ， 、 、 ， ， 、 、 、
约等角度进行设计 评价 关注物质制备 性质探究和定量实验在化学工业生产中的应用
、 。 、
命题立意 解题指导 挤压玻璃球 使溶液从尖嘴喷出 此时气泡
， ，
本专题涉及知识面较广 形式灵活多变 本题考查化学实验方案的评价 把握物质 也随着排出
， ， ， 。
思维发散空间大 能够很好地考查综合运 的性质 实验操作 物质检验 实验技能为 醛与新制的 悬浊液反应的实
， 、 、 、 ２． Ｃｕ（ＯＨ）２
用化学实验基础知识解决实际问题的能 解答的关键 侧重分析与实验能力的 验要点
， ：
力 将元素化合物知识与实验知识巧妙地 考查 配制 悬浊液时 要注意试剂
； 。 （１） Ｃｕ（ＯＨ）２ ，
融合在一起进行命题 能充分考查发散思 拓展延伸 加入的顺序和用量 应将少量 溶液
维和分析问题的能力
，
酸式滴定管和碱式滴定管排气泡的方 滴加到 溶液中
：
即碱必须
Ｃ
过
ｕＳ
量
Ｏ４
。 １． ＮａＯＨ ， 。
法 将酸式滴定管稍稍倾斜 迅速打开活 加醛后混合物必须加热煮沸
： ， （２） 。
塞 气泡随溶液的流出而被排出 碱式滴 附着在试管壁上的 可用稀硝酸
定
，
管 可将橡皮管稍向上弯曲
；
溶
（３
解
）
除去
Ｃｕ２Ｏ
， ， 。
专题十五 实验方案的设计与评价 ８１８２ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考化学
６设计中的顺序问题
．
思考问题的顺序
（１）
围绕主要问题思考 如选择适当的实验路线 方法 所用
① 。 、 ，
考点一 实验方案的设计 药品 仪器简单 实验过程快速 安全 实验现象明显
、 ， 、 ， 。
思考有关物质的制备 净化 吸收和存放等问题 如制取在
１一个相对完整的化学实验方案一般应包括的内容有 实 ② 、 、 。
． ： 空气中易水解的物质 如 等 及易受潮的物质
验名称 实验目的 实验原理 实验用品和实验步骤 实验现象记 （ Ａｌ２Ｓ３、ＡｌＣｌ３、Ｍｇ３Ｎ２ ）
、 、 、 、 时 往往在装置末端接一个干燥装置 以防止空气中的水蒸气进入
录及结果处理 问题和讨论等 ， ， 。
、 。 思考实验的种类及如何合理地组装仪器 并将实验与课
２实验方案设计的基本要求是 科学性 安全性 可行性 节 ③ ，
． ： 、 、 、 本实验比较 联系 如涉及气体的制取和处理 对这类实验的操
约性 、 。 ，
。 作程序及装置的连接顺序大体可概括为发生 除杂质 干燥
３制备实验方案的设计 → → →
． 主体实验 尾气处理
制备实验方案的设计 应遵循以下原则 → 。
， ： 仪器连接的顺序
条件合适 操作方便 （２）
（１） ， ； 所用仪器是否恰当 所给仪器是全用还是选用
原理正确 步骤简单 ① ， 。
（２） ， ； 仪器是否齐全 如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是
原料丰富 价格低廉 ② 。
（３） ， ； 否有尾气的处理装置
产物纯净 污染物少 。
（４） ， 。 安装顺序是否合理 如气体净化装置中不应干燥后又经
即从多种路线中选出一种最佳的制备途径 合理地选择化 ③ 。
， 水溶液洗气
学仪器与药品 设计合理的实验装置和实验操作步骤 。
， 。 仪器间连接顺序是否正确 如洗气时 进气管长 出气管
４性质实验方案的设计 ④ 。 “ ，
短 干燥管除杂质时 大口进 小口出 等
．
探索性性质实验方案的设计 ”； “ ， ” 。
实验操作的顺序
（１）
（３）
分析物质结构特点或从所属类型的典型代表物去推测该物 连接仪器
① 。
质可能具有的一系列性质 而后据此分别设计出合理的实验方 检查气密性 在整套仪器连接完毕后 应先检查装置的
， ② 。 ，
案 去探索它可能具有的性质 气密性 检查气密性的方法要依装置而定
， 。 ， 。
验证性性质实验方案的设计 装药品 进行实验操作
（２） ③ ， 。
对物质具备的性质去求证 关键是设计出简捷的实验方案
， ，
操作简单 现象明显 安全可行 考点二 实验方案的评价
， ， 。
研究物质性质的基本方法和程序
实验方案的评价角度
（３）
研究物质性质的基本方法 观察法 实验法 分类法 比较法等
： 、 、 、 。 对几个实验方案进行评价 主要从正确与错误 严密与不严
研究物质性质的基本程序 观察外观 预测物质性质 实 ， 、
： → → 密 准确与不准确 可行与不可行等方面进行判断 另外有无干
验和观察 解释及结论 、 、 。
→ 。 扰 是否经济 是否安全 有无污染等也是要考虑的
５
．
实验设计的步骤 、 １可行性 、 方面 、 。
明确目的 原理 ．
实验方案是否科学可行
（１） 、
首先必须认真审题 明确实验的目的和要求 弄清题目有哪些新 （１） ；
实验操作是否安全合理
， ，
（２） ；
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 实验步骤是否简单方便
， ， 、 、 ， 。 （３） ；
选择仪器 药品 实验效果是否明显
（２） 、 （４） 。
根据实验的目的和原理 以及反应物和生成物的性质 反应 ２绿色化学方面
， 、 ．
条件 如反应物和生成物的状态 能否腐蚀仪器 反应是否需要 实验过程中是否造成环境污染
， 、 、 （１） ；
加热及温度是否需要控制在一定的范围内等 从而选择合理的 原料是否无毒 安全 易得
， （２） 、 、 ；
化学仪器和药品 原料利用率是否较高
。 （３） ；
设计装置 步骤 反应速率是否较快
（３） 、 （４） 。
根据实验目的和原理 以及所选用的仪器和药品 设计出合 ３从安全性方面对实验方案进行评价
， ， ．
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 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下
。 ：
实验仪器装置图的能力 实验步骤应既完整又简明 净化 吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸
， 。 （１） 、 ；
记录现象 数据 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 如 还原 应
（４） 、 （２） （ Ｈ２ ＣｕＯ
根据观察 全面而准确地记录实验过程中的现象和数据 先通 气体点燃前先验纯等
， 。 Ｈ２， ）；
分析得出结论 防氧化 如 还原 后要 先灭灯再停氢 白磷切
（５） （３） （ Ｈ２ ＣｕＯ “ ”，
根据实验观察到的现象和记录的数据 通过分析 计算 推 割宜在水中进行等
， 、 、 ）；
理等方法 得出正确的结论 污染性气体要进行尾气处理 有粉末状物质参加的反
， 。 （４） ；
应 要注意防止导气管堵塞
， 。
苦味感知影响咖啡饮用 年 月，澳大利亚的一项研究指出，人们对苦味物质的感知与拥
２０１８ １１
有某组特定基因有关，这种感知会影响他们对咖啡、茶或酒精的偏好。 相关论文刊登于《科学报告》。
昆士兰医学研究所的研究团队运用英国生物样本库中 多万名参与者的样本，通过分析与丙硫氧嘧
４０
啶、奎宁和咖啡因这 种苦味物质的感知有关的基因变异，评估了苦味感知对咖啡、茶和酒精摄入的影响。
３
专题十五 实验方案的设计与评价 ８３
考点三 物质的制备与定量分析 蒸馏装置
（２）
一、无机物的制备
１三大原则
．
选择最佳反应途径
（１）
用铜制取硝酸铜 △
ａ． ：２Ｃｕ＋Ｏ２ ２ＣｕＯ、ＣｕＯ＋２ＨＮＯ３
Ｃｕ（ＮＯ３）２＋Ｈ２Ｏ。
用铝 硫酸和氢氧化钠溶液制取氢氧化铝
ｂ． 、 ：２Ａｌ＋３Ｈ２ＳＯ４
４实验室常见有机物的制备
Ａｌ２（ＳＯ４）３＋３Ｈ２↑、２Ａｌ＋２ＮａＯＨ＋２Ｈ２Ｏ ２ＮａＡｌＯ２＋ ．
乙酸乙酯的制备
３Ｈ２↑、Ａｌ２（ＳＯ４）３ ＋ ６ＮａＡｌＯ２ ＋ １２Ｈ２Ｏ ８Ａｌ（ＯＨ）３ ↓ ＋ （１）
３Ｎａ２ＳＯ４， 当ｎ （Ａｌ ３＋ ） ∶ ｎ （ＡｌＯ － ２）＝１ ∶ ３ 时 ，Ａｌ（ＯＨ）３ 产率最高 。 原理 浓 Ｈ２ＳＯ４
选择最佳原料 ：ＣＨ３ＣＯＯＨ＋Ｃ２Ｈ５ＯＨ ＣＨ３ＣＯＯＣ２Ｈ５＋Ｈ２Ｏ
（２） △
如实验室用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜 应选用氢氧
， 装置
化钠溶液 而不能选用氨水 氢氧化铜可溶解在氨水中 制备 ：
， （ ）。
氢氧化铁胶体时 加热蒸馏水至沸腾 逐滴滴加饱和氯化铁溶
， ，
液 加热至液体呈红褐色 停止加热 不可搅拌
， ， ， 。
选择适宜操作方法
（３）
如实验室制备氢氧化亚铁时 因氢氧化亚铁在空气中极易
，
与氧气 水反应生成氢氧化铁 故要注意隔绝空气
、 ， 。
２常见问题
．
冷凝管的选择 试剂的混合方法 先加无水乙醇 然后边振荡试管边慢慢加
（１） ： ，
球形冷凝管适用于冷凝回流 直形冷凝管既适用于冷凝回 入浓硫酸 冷却至室温后再加冰醋酸 饱和碳酸钠溶液的作用
， ， 。 ：
流 又适用于冷凝收集馏分 吸收乙醇与乙酸 降低乙酸乙酯的溶解度 利于溶液分层 析出
， 。 ， ， ，
加热方法的选择 乙酸乙酯 装置中的长导管的作用 导气兼冷凝 为防止倒吸
（２） 。 ： ； ，
酒精灯加热 酒精灯的火焰温度一般在 所 导气管不能伸入饱和 溶液中
ａ． 。 ４００～５００ ℃， Ｎａ２ＣＯ３ 。
以需要温度不高的实验都可用酒精灯加热 乙烯的制备
。 （２）
水浴加热 水浴加热的温度不超过 优点是受热均 浓
ｂ． 。 １００℃， 原理 Ｈ２ＳＯ４
匀 便于控制温度 ：ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ → ＣＨ２ ＣＨ２↑＋Ｈ２Ｏ
， 。 １７０℃
防暴沸 加碎瓷片或沸石 防止溶液暴沸 若开始忘加 装置
（３） ： ， ， ， ：
需冷却后补加
。
二、有机物的制备
１基本原则
．
有机物易挥发 因此在反应中通常要采用冷凝回流装
（１） ，
置 以减少有机物的挥发 提高原料的利用率和产物的产率
， ， 。
有机反应通常都是可逆反应 且易发生副反应 因此常使某
（２） ， ，
种价格较低的反应物过量 以提高另一反应物的转化率和产物的产
， 温度计水银球位置 反应液中 碎瓷片的作用 防暴沸 浓
率 同时在实验中需要控制反应条件 以减少副反应的发生 ： 。 ： 。
， ， 。 硫酸的作用 催化剂 脱水剂 用 溶液洗气 除去混有的
２制备过程 ： 、 。 ＮａＯＨ ：
． 杂质 及乙醇等
ＣＯ２、ＳＯ２ 。
溴苯的制备
（３）
原理
：
３有机物制取中的典型装置图
．
反应装置
（１）
常见除醛方式剖析 装修时减少不必要的装修材料的使用，在源头上减少室内甲醛的排
１．
放量。 另外，在选购建筑材料和家具时，要购买有质量保证的产品。 开窗通风，及时排出甲醛等有害气
２．
体，促进空气流通，引入新鲜空气，降低甲醛浓度。 配合使用活性炭和椰维炭吸附甲醛。 植物对室内环
３．
境起到一定的净化作用。 但植物对甲醛的吸收能力微乎其微，所以不可以依赖植物治理甲醛污染。
ＦｅＢｒ３
＋Ｂｒ２ →
Ｂｒ
＋ＨＢｒ
装置 如图
： １
图 图
１ ２
长导管作用 冷凝回流 导气 导管出口在液面上 防倒吸
： 、 。 ： 。
８４ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考化学
提纯溴苯的方法 水洗 碱洗 再水洗
： 、 、 。
硝基苯的制备
（４）
原理 ：
儿童饮食中的化学污染 食品添加剂泛滥是儿童食品中化学污染的主要问题。 街头巷尾
的小摊小贩，学校周围的食品摊点，都出售没有保障而且五颜六色的、香味浓郁的劣质食品。 近年来中学
生肾功能衰竭、血液病病例趋于上升，已证实儿童时期食用过多劣质小食品的危害。 食用松花蛋、爆米花等食品，
使用陶瓷类制品、彩釉陶瓷用具及水晶器皿、含铅喷漆或油彩制成的儿童玩具、劣质油画棒等都是引起儿童体内
铅超标的因素。
浓
Ｈ２ＳＯ４ ＋ＨＯ—ＮＯ２ →
５０～６０℃
量气时应保持装置处于室温状态 读数时要特别注意消除 压强
； “
差 保持液面相平 注意读数时的视线与液面最低处相平
”， ； 。
３测气体质量法
． ＮＯ２ ＋Ｈ２Ｏ 将生成的气体通入足量的吸收剂中
，
通过称量实验前后吸
收剂的质量 求得所吸收气体的质量 然后进行相关计算
装置 如图 ， ， 。
： ２ ４滴定法
加试剂顺序 浓硝酸 浓硫酸 冷却 苯 长导管的作用 ．
： → （ ）→ 。 ： 即利用滴定原理 通过酸碱中和滴定 沉淀滴定或氧化还原
冷凝回流 温度计水银球位置 水浴中 提纯硝基苯的方法 水 ， 、
。 ： 。 ： 反应滴定等获得相应数据后再进行相关计算
洗 碱洗 再水洗 。
、 、 。 ５热重法
三、定量测定数据的方法 ．
只要物质受热时发生质量变化 都可以用热重法来研究物
１测沉淀质量法 ，
质的组成 热重法是在控制温度的条件下 测量物质的质量与
．
先将某种成分转化为沉淀 然后过滤 洗涤 干燥 称量沉淀 。 ，
温度关系的方法 通过分析热重曲线 我们可以知道样品及其
， 、 、 、
的质量 再进行相关计算 。 ，
可能产生的中间产物的组成 热稳定性 热分解情况及生成产物
， 。
２测气体体积法 、 、
等与质量相联系的信息
．
对于产生气体的反应 可以利用量气装置测定气体的体积 。
， 。
有机物制备实验题的解题方法
１分析制备流程
．
有机反应通常都是可逆反应 因此常使某种价格较低
２熟悉重要仪器 （２） ，
． 的反应物过量 以提高另一反应物的转化率和产物的产率
， 。
根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法
（３） ，
如蒸馏 分液等
、 。
温度计的位置 若要控制反应温度 温度计应插入反应
（４） ： ，
液中 若蒸馏 或分馏 温度计水银球应位于蒸馏烧瓶支管
； （ ），
口处
。
３熟悉常考问题 冷凝管的选择 球形冷凝管只能用于冷凝回流 直形冷
． （５） ： ，
有机物易挥发 因此在反应中通常采用冷凝回流装置 凝管既能用于冷凝回流 又能用于冷凝收集馏分 蒸馏时冷凝管
（１） ， ， ， 。
以减少有机物的挥发 提高原料的利用率和产物的产率 如图 的进出水方向是下进上出
， 。 。
图 中的冷凝管 图 中的长玻璃管 的作用都是冷凝回流 加热方法的选择
１、 ３ ， ２ Ｂ 。 （６）
酒精灯加热 需要温度不太高的实验
ａ． ： 。
水浴加热 温度不超过
ｂ． ： １００ ℃ 。
加碎瓷片或沸石 防止溶液暴沸
（７） ， 。
例 （２０２０ 辽宁沈阳实验中学期中，１５） 已知
＋
Ｎａ２Ｃｒ２Ｏ７／Ｈ 利用如图所
ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨ２ＯＨ →ＣＨ３ＣＨ２ＣＨ２ＣＨＯ，
９０～９５℃
示装置通过正丁醇合成正丁醛 相关数据如下表所示
。 ：
物质 沸点 密度 －３ 水中溶解性
／ ℃ ／（ｇ·ｃｍ ）
正丁醇 微溶
１１７．２ ０．８１０９
正丁醛 微溶
７５．７ ０．８４００
专题十五 实验方案的设计与评价 ８５
向获得的粗正丁醛中加入少量金属钠 检验其中是否含
Ｄ． ，
有正丁醇
解析 本题涉及正丁醇的氧化、物质的蒸馏、正丁醇的检验
方法等知识，考查了知识的迁移、应用能力及分析和解决问题的
能力，体现了科学探究与创新意识的学科核心素养。
项， 溶液在酸性条件下具有强氧化性，可能继续
Ａ Ｎａ２Ｃｒ２Ｏ７
氧化正丁醛，因此应逐滴加入，控制其用量，正确。 项，温度计
Ｂ
控制反应温度，根据反应条件可知应保持在 ，既可保
１ ９０～９５ ℃
证正丁醛及时蒸出，又可减少进一步反应；温度计 控制馏分温
２
度，由产物的沸点数据可知，温度计 示数在 左右时，收集产
２ ７６℃
下列说法中不正确的是
（ ）
物正丁醛，正确。
Ｃ
项，正丁醛密度为
０．８４００ｇ
·
ｃｍ
－３，小于水的密
为防止产物进一步被氧化 应将酸化的 溶液逐 度，故粗正丁醛应从分液漏斗上口倒出，正确。 项，正丁醇能
Ａ． ， Ｎａ２Ｃｒ２Ｏ７ Ｄ
滴加入正丁醇中 与钠反应，但粗正丁醛中含有少量水，水也能与钠反应，所以无
当温度计 示数在 之间 温度计 示数在 法检验粗正丁醛中是否含有正丁醇，错误。
Ｂ． １ ９０～９５ ℃ ， ２ ７６ ℃
左右时 收集产物
， 答案 Ｄ
反应结束后 将馏出物倒入分液漏斗中 分去水层 粗正
Ｃ． ， ， ，
丁醛从分液漏斗上口倒出
新方法可快速制造“固碳”矿物 菱镁矿是一种可有效吸收二氧化碳的矿物，但自然形成过
程十分缓慢。 加拿大日前找到了一种室温下 天形成菱镁矿的方法。 该技术一旦成熟并实现工业化生
７２
产，将有望用于减少大气中的二氧化碳，缓解温室效应。 研究发现，用聚苯乙烯微球作催化剂，菱镁矿可在 天
７２
内快速形成。 聚苯乙烯微球是一种用途广泛的常见材料，在生产菱镁矿过程中不会发生改变，可以重复使用。
管 酸式或碱式 可估读到 容量瓶作为精密的定容仪
（ ）， ０．０１ ｍＬ。
器 用于配制一定物质的量浓度的溶液 一般不用于量取液体的
， ，
体积
。
一、定量测定型实验题中气体体积的测量 气体除了量取外 还可以称量 称气体的质量时一般有
③ ， 。
１量气装置的改进 两种方法 一种方法是称反应装置在放出气体前后的质量 另一
． ： ；
种方法是称吸收装置在吸收气体前后的质量
。
用 试纸 测得整数值 或 计 精确到 直接测
④ ｐＨ （ ） ｐＨ （ ０．０１）
出溶液的 经过计算可以得到溶液中 ＋或 －的物质的量浓
ｐＨ， Ｈ ＯＨ
度 为了数据的准确性 实验中要采取必要的措施 确保离子完
。 ， ，
全沉淀 气体完全被吸收等 必要时可以进行平行实验 重复测
、 ， ，
定 然后取其平均值进行计算 如中和滴定实验中要平行做
， 。
次滴定 取体积的平均值求算未知溶液的浓度 但对于 离
２～３ ， ， “
群 数据 指与其他数据有很大差异的数据 要舍弃 因为数据
” （ ） ，
２应关注的问题 离群 的原因可能是操作中出现了较大的误差
． “ ” 。
量气时 要保持装置处于室温状态 例１ （２０２０河北邯郸期末，１５）过氧化镁 是一
（１） ， 。 （ＭｇＯ２）
读数时 视线与液面最低处相平 另外若涉及与上图 种无臭 无味的白色粉末 常温下稳定 加热时易分解成氧化镁
（２） ， 。 、 ， ，
中类似装置的 应使左右侧的液面相平 再读数 和氧气 不溶于水 易溶于稀酸 在医学上常被用作解酸剂 用于
（Ⅰ）（Ⅳ） ， ， 。 ， ， ， ，
要消除干扰气体 如用惰性气体将干扰气体排出 或用 治疗消化不良 胃酸过多 肠内异常发酵等疾病 某化学实验小
（３） 。 ， 、 、 。
溶液吸收干扰气体等 组在实验室中制取少量过氧化镁 并检验产品纯度 进行了相关
。 ， ，
要测量全部气体 如反应结束后采取继续向装置中通 实验 请回答下列问题
（４） 。 ， ：
入惰性气体以使被测量气体全部被吸收剂吸收的方法 制取过氧化镁
。 Ⅰ．
要采集和处理数据 取一定质量的氧化镁固体 加双氧水后进行搅拌 发生
（５） 。 （１） ， ，
称量固体质量时 一般用托盘天平 可估读到 精确 反应得到过氧化镁 反应的化学方程式为
① ， ， ０．１ ｇ， ，
度要求高的实验中可以用分析天平或电子天平 可精确
， 。
到 检验产品纯度
０．０００１ ｇ。 Ⅱ．
测量液体体积时 一般实验中选用适当规格的量筒 可估 将产物从反应混合物中分离出来 称取 样品 在如图
② ， ， ， ３．５ ｇ ，
读到 准确度要求高的定量实验如中和滴定中选用滴定 所示装置中进行实验
０．１ ｍＬ， 。
８６ ５年高考３年模拟 Ａ版 高考化学
续表
类型 解题方法
设晶体为
（１） １ｍｏｌ
失重一般是先失水 再失气态非金属氧化物
（２） 、
ｍ
热重曲 （３） 计算每步的ｍ 余，ｍ 余 ＝ 固体残留率
晶体质量
线计算 （１ｍｏｌ ）
晶体中金属质量不减少 仍在ｍ 中
（４） ， 余
失重最后得到的一般为金属氧化物 由质量守恒得ｍ
（５） ， 氧，
恒压管的作用是 由ｎ ｎ 即可求出失重后物质的化学式
（２） 金属 ∶ 氧
复杂的滴定可分为两类
：
。 连续滴定法 第一步滴定反应生成的产物 还可以继续
广口瓶内反应的离子方程式是 （１） ： ，
（３） 参加第二步的滴定 根据第二步滴定的消耗量 可计算出
多步滴 。 ，
。 定计算 第一步滴定的反应物的量
反应结束后 为保证读取气体体积的准确性 下列操作
反滴定法 第一步用的滴定剂是过量的 然后第二步再
（４） ， ， （２） ： ，
必要的是 填字母 用另一物质反滴定过量的物质 根据第一步加入的量减去
（ ）。 。
关闭分液漏斗活塞 第二步中过量的量 即可求出第一步所求物质的量
Ａ． ，
将装置冷却至室温
Ｂ． 例２ （２０１９江苏单科，２０节选） 的资源化利用能有
将水准管下移 至水准管中液面与量气管中液面高度 ＣＯ２
Ｃ． ， 效减少 排放 充分利用碳资源
相同 ＣＯ２ ， 。
可在较高温度下捕集 在更高温度下将捕集的
视线与量气管中液面最低点水平相切 进行读数 （１）ＣａＯ ＣＯ２，
Ｄ． ， 释放利用 热分解可制备
（５） 将读取的数据折算成标准状况下的气体体积为 ５６０ ｍＬ， 加 ＣＯ 热 ２ 升温过程 。 中 Ｃ 固 ａＣ 体 ２Ｏ 的 ４ 质 · 量 Ｈ２ 变 Ｏ 化如下图 ＣａＯ，ＣａＣ２Ｏ４·Ｈ２Ｏ
则样品的纯度为 。
。
解析 （ ）取一定质量的氧化镁固体，加双氧水后进行搅
１
拌，发生反应得到过氧化镁，同时生成水，反应的方程式为
ＭｇＯ＋
。
Ｈ２Ｏ２ ＭｇＯ２＋Ｈ２Ｏ
（ ）读取气体体积时应控制条件为常温常压，因此在实验结
４
束后，应将装置冷却至室温，将水准管下移，至水准管中液面与
量气管中液面高度相同，视线与量气管中液面最低点水平相切，
进行读数，关闭分液漏斗活塞不是必要的操作。
写出 范围内分解反应的化学方程式
① ４００～６００ ℃ ：
（ ）ｎ（ ） ０．５６ Ｌ ，涉及反应为
５ Ｏ２ ＝
２２．４ Ｌ／ｍｏｌ
＝０．０２５ ｍｏｌ ＭｇＯ２＋
与 热 分 解 制
。
备的 相比 热分解
② ＣａＣＯ３ ＣａＯ ，ＣａＣ２Ｏ４·Ｈ２Ｏ
， ＭｎＯ２ ，关系式为 制备的 具有更好的 捕集性能 其原因是
２ＨＣｌＭｇＣｌ２＋Ｈ２Ｏ２ ２Ｈ２Ｏ２ ２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２↑ ＣａＯ ＣＯ２ ，
， 则 ｎ （ ） ， 样 品 的 纯 度 为
２ＭｇＯ２ ～ Ｏ２ ＭｇＯ２ ＝ ０． ０５ ｍｏｌ 。
解题导引 热重曲线类试题 能综合考查学生分析图像 获
０．０５ ｍｏｌ×５６ ｇ／ｍｏｌ 。 ， 、
×１００％＝８０％ 取信息 处理数据以及文字表述等能力 但学生经常对此类试题
３．５ ｇ 、 ，
答案 （ ） 的解答毫无头绪 利用反应前后金属原子的物质的量守恒建立
１ ＭｇＯ＋Ｈ２Ｏ２ ＭｇＯ２＋Ｈ２Ｏ 。
（ ）使分液漏斗内压强与广口瓶内压强相等，便于稀盐酸顺 等式 求解热重曲线上某一点对应物质的相对分子质量 进而推
２ ， ，
利流下，稀盐酸流到广口瓶中时不向外排出气体，使氧气的体积 算该点对应物质的化学式和可能发生的反应
。
测量准确 解析 （ ） 根据图中质量变化可知， · 分解
１ ① ＣａＣ２Ｏ４ Ｈ２Ｏ
产生的气态产物依次为 （ ）、 、 ，固体分解过程为
（
３
）
ＭｇＯ２＋２Ｈ
＋
Ｍｇ
２＋
＋Ｈ２Ｏ２
，
２Ｈ２Ｏ２
Ｍ
ｎＯ
２
２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２↑ ·
Ｈ２Ｏ ｇ ＣＯ
。
ＣＯ２
捕集 的性
（ ４ ） ＢＣＤ Ｃ 能 ａ 与 Ｃ２Ｏ４ Ｈ 与 ２Ｏ→Ｃ 气 ａＣ 体 ２Ｏ 的 ４→ 接 Ｃ 触 ａＣ 面 Ｏ 积 ３→ 有 Ｃ 关 ａＯ ， ②ＣａＯ · 分 ＣＯ 解 ２ 产生
（ ５ ） ８０％ 的气体 Ｃａ 更 Ｏ 多， Ｃ 使 Ｏ 生 ２ 成的 更加疏松多孔 Ｃａ ， Ｃ 捕 ２Ｏ 集 ４ 性 Ｈ 能 ２ 更 Ｏ 好。
二、物质组成计算的常用方法 ＣａＯ
答案 （ ） ４００～６００℃
类型 解题方法 １ ①ＣａＣ２Ｏ４ ＣａＣＯ３＋ＣＯ↑
· 热分解放出更多的气体，制得的 更加
物质含 根据关系式法 得失电子守恒法 滴定法等 求出混合物中 ②ＣａＣ２Ｏ４ Ｈ２Ｏ ＣａＯ
、 、 ， 疏松多孔
量计算 某一成分的量 再除以样品的总量 即可得出其含量
， ，
确定物 根据题给信息 计算出有关物质的物质的量
（１） ，
质化学 根据电荷守恒 确定出未知离子的物质的量
（２） ，
式的计 根据质量守恒 确定出结晶水的物质的量
（３） ，
算 各粒子的物质的量之比即为物质化学式的下标比
（４）
富勒烯家族的发现应用 美国化学家克劳斯等人用大功率激光束轰击石墨的表面，然后用高速
气流将汽化的碳原子和石墨碎片送入一真空室，使碳原子有充分的时间和空间进行碰撞以形成团簇或新的分子。
在构思 分子结构时，克劳斯联想到建筑师马基明斯特·富勒所建造的大厅的圆顶———它们是由正六角形和正
Ｃ６０
五角形拼接而成的。 基于这种思想，他们用 个正六角形和 个正五角形的纸片来拼接分子结构模型，据说是
２０ １２
受到足球图案的影响，终于拼出 分子的结构模型。
Ｃ６０
专题十五 实验方案的设计与评价 ８７
实验设计创新
注重创新是近年来高考题的一个特点 实验题的选材主要
。
来源于教材实验 对教材实验进行改进或衍变 体现了 源于教
， ， “ 请回答
材又高于教材 的命题指导思想 这类实验题综合性较强 主要 ：
” 。 ， 仪器 的名称 装置 的作用
体现科学探究与创新意识的学科素养 突出对创新性的考查要 （１） １ 。 ５
，
求 此类考题都有不同程度的创新 如装置创新 方法创新 条 。
。 ， 、 、 实验开始时 关闭 打开 反应一段时间后 再打开
件创新和评价创新
，
具体如下
： 关
（
闭
２）
发现 中
，
溶液
Ｋ
不
２，
能进入
Ｋ１，
中 请为装置作
，
一处改
１
．
装置创新 Ｋ
进
２，
使溶液
Ｋ１
能
，
进入
３
中
４ 。
例１ （２０１９课标Ⅰ，９，６分）实验室制备溴苯的反应装 ， ４ 。
装置改进后 将 中反应后溶液压入 中 在 中析出
置如下图所示 关于实验操作或叙述错误的是 （３） ， ３ ４ ， ４
， （ ） 了灰绿色沉淀 从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因
。
。
答案 （ ）滴液漏斗（分液漏斗）（ 分） 液封，防止空气
１ １
进入装置 （ 分） （ ）在装置 、 之间添加控制开关（ 分）
４ １ ２ ２ ３ １
（ ）装置 内的空气没有排尽（ 分）
３ ４ １
４评价创新
．
例４ （２０１６课标Ⅰ，２６节选）氮的氧化物 是大气
向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开 （ＮＯｘ）
Ａ． Ｋ 污染物之一 工业上在一定温度和催化剂条件下用 将
实验中装置 中的液体逐渐变为浅红色 ， ＮＨ３ ＮＯｘ
Ｂ． ｂ 还原生成 某同学在实验室中对 与 反应进行了探
装置 中碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢 Ｎ２。 ＮＨ３ ＮＯ２
Ｃ． ｃ 究 回答下列问题
反应后的混合液经稀碱溶液洗涤 结晶 得到溴苯 。 ：
Ｄ． 、 ， 氨气与二氧化氮的反应
答案 Ｄ （２）
将上述收集到的 充入注射器 中 硬质玻璃管 中加
２方法创新
入少量催化剂 充入
ＮＨ３
两端用夹子
Ｘ ，
夹好 在一
Ｙ
定温
例
．
２ （２０１８北京理综，１２，６ 分）验证牺牲阳极的阴极 度下按图示装置
，
进行
Ｎ
实
Ｏ
验
２（ Ｋ１、Ｋ２ ）。
。
保护法 实验如下 烧杯内均为经过酸化的 溶液
， （ ３％ＮａＣｌ ）。
① ② ③
操作步骤 实验现象 解释原因
打开 推动注 反应的化学方程
Ｋ１， 管中 ②
射器活塞 使 中 ①Ｙ 式
在 表面生成 ， Ｘ
Ｆｅ 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 的气体缓慢通入
蓝色沉淀
管中
Ｙ
下列说法不正确的是
（ ） 将注射器活塞退
对比 ∙∙可∙以判定 保护了 管中有少量
Ａ． ②③， Ｚｎ Ｆｅ 回原处并固定 待 Ｙ 生成的气态水凝聚
对比 可能将 氧化 ， 水珠
Ｂ． ①②，Ｋ３［Ｆｅ（ＣＮ）６］ Ｆｅ 装置恢复到室温
验证 保护 时不能用 的方法
Ｃ． Ｚｎ Ｆｅ ①
将 换成 用 的方法可判断 比 活泼
Ｄ． Ｚｎ Ｃｕ， ① Ｆｅ Ｃｕ ③ ④
答案 Ｄ 打开
Ｋ２
３条件创新
．
例３ （２０１９ 浙江４ 月选考，２８，４ 分）某同学设计如图
装置 气密性已检查 制备 白色沉淀 答案 （ ） 红棕色气体慢慢变浅
（ ） Ｆｅ（ＯＨ）２ 。
催 化剂
２ ① ②８ＮＨ３ ＋６ＮＯ２
中 溶液产生倒吸现象 反
７Ｎ２＋１２Ｈ２Ｏ ③Ｚ ＮａＯＨ ④
应后气体分子数减少， 管中压强小于外压
Ｙ
放射性元素可用于考古研究 考古中最常用的测定古生物年龄的办法是用碳 测年法，
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碳 是寻常的碳 原子的同位素（多两个中子）。 碳 有放射性，衰变为氮 ，半衰期是 年。
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地球上的碳 主要来自宇宙线。 植物活着的时候吸收二氧化碳，其中碳 和碳 的比例是固定的。
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植物死后，所含碳 不变，碳 却会慢慢衰变掉，二者比例就发生了变化。 因此，考察化石中碳 和
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碳 的比例，可计算其死亡时间。
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