2019届高考化学实验全突破训练： 实验方案的设计与评价 1.2 深度探究(含解析)

【典例1】化学兴趣小组对某品牌牙膏中摩擦剂成分及其含量进行以下探究：查得资料：该牙膏摩擦剂由碳酸钙、氢氧化铝组成；牙膏中其他成分遇到盐酸时无气体产生。

Ⅰ.摩擦剂中氢氧化铝的定性检验。

取适量牙膏样品，加水充分搅拌、过滤。

(1)往滤渣中加入过量NaOH溶液，过滤。

氢氧化铝与NaOH溶液反应的离子方程式是____________。

(2)往(1)所得滤液中先通入过量二氧化碳，再加入过量稀盐酸。

观察到的现象是_________________。

Ⅱ.牙膏样品中碳酸钙的定量测定。

利用下图所示装置(图中夹持仪器略去)进行实验，充分反应后，测定C中生成的BaCO3沉淀质量，以确定碳酸钙的质量分数。

依据实验过程回答下列问题：(3)实验过程中需持续缓缓通入空气。

其作用除了可搅拌B、C中的反应物外，还有：______________。

(4)C中反应生成BaCO3的化学方程式是_________。

(5)下列各项措施中，不能提高测定准确度的是________(填字母)。

a．在加入盐酸之前，应排净装置内的CO2气体b．滴加盐酸不宜过快c．在A～B之间增添盛有浓硫酸的洗气装置d．在B～C之间增添盛有饱和碳酸氢钠溶液的洗气装置(6)实验中准确称取8.00 g样品三份，进行三次测定，测得BaCO3平均质量为3.94 g。

则样品中碳酸钙的质量分数为________。

(7)有人认为不必测定C中生成的BaCO3质量，只要测定装置C在吸收CO2前后的质量差，一样可以确定碳酸钙的质量分数。

实验证明按此方法测定的结果明显偏高，原因是_____________________。

【答案】Ⅰ.(1)Al(OH)3＋OH－===AlO2－＋2H2O(2)通入CO2气体有白色沉淀生成；加入盐酸有气体产生、沉淀溶解Ⅱ.(3)把生成的CO2全部排入C中，使之完全被Ba(OH)2溶液吸收(4)Ba(OH)2＋CO2===BaCO3↓＋H2O(5)cd (6)25% (7)B中的水蒸气、氯化氢气体等进入装置C中(或其他合理答案)题组一测定物质组成的定量实验1．利用Y形管与其他仪器组合可以进行许多实验(固定装置略)，分析并回答下列问题：(1)实验目的：探究CO2与澄清石灰水的反应。

4L21000250cV25.00mL ww g×实验方案的设计与评价1．Cu2SO3·CuSO3·2H2O是一种深红色固体(以下用M表示)。

某学习小组拟测定胆矾样品的纯度，并以其为原料制备M。

已知：①M不溶于水和乙醇，100℃时发生分解反应；60～80℃②M可由胆矾和SO2为原料制备，反应原理为3Cu2＋＋6H2O＋3SO2=====Cu2SO3·CuSO3·2H2O↓＋8H＋＋SO2－。

Ⅰ.测定胆矾样品的纯度。

(1)取w g胆矾样品溶于蒸馏水配制成250mL溶液，从中取25.00mL于锥形瓶中，加入指示剂，用c mol·－1E DTA(简写成Na4Y)标准溶液滴定至终点(滴定原理：Cu2＋＋Y4－===CuY－)，测得消耗了V mL EDTA标准溶液。

则该胆矾样品的纯度为________%(用含c、V、w的代数式表示)。

如果滴定管装液前没有用EDTA标准溶液润洗，测得的结果会__________(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。

Ⅱ.制备M实验装置如下图所示：(2)实验室用70%硫酸与亚硫酸钠粉末在常温下制备SO2。

上图A处的气体发生装置可从下图装置中选择，最合适的是________(填字母)。

(3)装置D中的试剂是________。

装置B中水浴加热的优点是__________。

(4)实验完毕冷却至室温后，从锥形瓶中分离产品的操作包括：________、水洗、乙醇洗、常温干燥，得产品Cu2SO3·CuSO3·2H2O。

检验产品已水洗完全的操作是_____________________________________________________________________________________。

cVmol×250g·mol－1解析(1)Cu2＋～Y4－，故胆矾样品的纯度＝×100%＝%。

2019高考化学考纲解读与热点难点突破（教学案）专题13 实验方案的设计与评价【2019年高考考纲解读】1．了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。

2．能根据实验试题要求,做到：(1)设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；(3)分析或处理实验数据,得出合理结论；(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。

3．以上各部分知识与技能的综合应用。

【重点、难点剖析】一、化学实验方案的设计1．三种常见实验方案设计的基本流程(1)物质制备实验方案的设计：应遵循以下原则：①条件合适,操作方便；②原理正确,步骤简单；③原料丰富,价格低廉；④产物纯净,污染物少。

设计的基本流程为：根据目标产物→确定可能原理→设计可能实验方案→优化实验方案→选择原料→设计反应装置(方法、仪器等)→实施实验(步骤、操作要点、控制反应条件等)→分离提纯产品。

(2)性质探究性实验方案的设计：主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质,而后据此设计出合理的实验方案,去探索它所可能具有的性质。

设计的基本流程为：根据物质的组成、结构和类型→提出性质猜想→设计实验逐个验证→记录现象和数据→归纳分析→合理推断得出结论。

(3)性质验证实验方案的设计：主要是求证物质具备的性质,关键是设计出简捷的实验方案,要求操作简单,简便易行,现象明显,且安全可行。

设计的基本流程为：根据物质的性质→设计可能实验方案→优化实验方案→实施实验(原理、方法、步骤、仪器、药品、操作要点等)→观察现象记录数据→综合分析得出结论。

2．实验仪器的选用和连接二、化学实验方案的评价化学实验方案的常见评价方向1．从可行性方面(1)实验原理是否正确、可行；(2)实验操作是否安全、合理；(3)实验步骤是否简单、方便；(4)实验效果是否明显等。

2．从“绿色化学”角度(1)反应原料是否易得、安全、无毒；(2)反应速率是否较快；(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；(4)合成过程是否造成环境污染。

专题17 实验方案的设计与评价（1）考纲要求1.能根据实验试题要求，做到：①设计实验方案；②正确选用实验装置；③掌握控制实验条件的方法；④预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；⑤评价或改进实验方案。

2.了解科学探究的基本过程，并运用以实验和推理为基础的科学探究方法解决有关问题。

3.各部分实验基础知识与技能的综合应用。

（2）命题规律化学实验方案的设计与评价是高考考查的重点，在高考试题中主要以物质的制备或性质实验为载体，结合实验操作，物质性质探究等命题。

对综合实验中某一环节或某一步骤进行方案设计或探究实验中的有关问题，考查学生发现问题与解决问题的能力，是高考命题热点。

展望2019年高考，将延续近几年的模式，实验设计和评价一定伴随II卷实验题的考查。

特别需要关注以下各类背景的实验：（1）以物质制备为背景的实验题；（2）以实验探究为背景的实验题；（3）以实验方案设计为背景的实验题；（4）以定性、定量分析为背景的实验题。

【例1】【2018新课标2卷】下列实验过程可以达到实验目的的是（）A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】分析：A．氢氧化钠溶于水放热；点睛：明确相关物质的性质特点、发生的反应和实验原理是解答的关键。

注意设计或评价实验时主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。

另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的。

本题中选项D是解答的易错点，学生往往只考虑物质的浓度不同，而忽略了实验结论需要建立在实验现象的基础上。

【例2】【2018北京卷】实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。

资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。

（1）制备K2FeO4（夹持装置略）①A为氯气发生装置。

A中反应方程式是________________（锰被还原为Mn2+）。

②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。

实验方案的设计与评价【2019年高考考纲解读】1．了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。

2．能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；(3)分析或处理实验数据，得出合理结论；(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。

3．以上各部分知识与技能的综合应用。

【重点、难点剖析】一、化学实验方案的设计1．三种常见实验方案设计的基本流程(1)物质制备实验方案的设计：应遵循以下原则：①条件合适，操作方便；②原理正确，步骤简单；③原料丰富，价格低廉；④产物纯净，污染物少。

设计的基本流程为：根据目标产物→确定可能原理→设计可能实验方案→优化实验方案→选择原料→设计反应装置(方法、仪器等)→实施实验(步骤、操作要点、控制反应条件等)→分离提纯产品。

(2)性质探究性实验方案的设计：主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。

设计的基本流程为：根据物质的组成、结构和类型→提出性质猜想→设计实验逐个验证→记录现象和数据→归纳分析→合理推断得出结论。

(3)性质验证实验方案的设计：主要是求证物质具备的性质，关键是设计出简捷的实验方案，要求操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行。

设计的基本流程为：根据物质的性质→设计可能实验方案→优化实验方案→实施实验(原理、方法、步骤、仪器、药品、操作要点等)→观察现象记录数据→综合分析得出结论。

2．实验仪器的选用和连接二、化学实验方案的评价化学实验方案的常见评价方向1．从可行性方面(1)实验原理是否正确、可行；(2)实验操作是否安全、合理；(3)实验步骤是否简单、方便；(4)实验效果是否明显等。

2．从“绿色化学”角度(1)反应原料是否易得、安全、无毒；(2)反应速率是否较快；(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；(4)合成过程是否造成环境污染。

3．从“安全性”方面(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等)；(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等)；(4)防吸水(如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达到实验目的)。

实验方案的设计与评价题组1 物质制备实验方案的设计与评价1.[2017天津理综,4,6分]以下实验设计能达到实验目的的是( )实验目的实验设计A 除去NaHCO3固体中的Na2CO3将固体加热至恒重B 制备无水AlCl3蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液C 重结晶提纯苯甲酸将粗品水溶、过滤、蒸发、结晶D 鉴别NaBr和KI溶液分别加新制氯水后,用CCl4萃取2.[2016全国卷Ⅱ,13,6分]下列实验操作能达到实验目的的是( )实验目的实验操作A 制备Fe(OH)3胶体将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中B 由MgCl2溶液制备无水MgCl2将MgCl2溶液加热蒸干C 除去Cu粉中混有的CuO 加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥D 比较水与乙醇中氢的活泼性分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中3.[2015重庆理综,4,6]下列实验中,所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是( )A.观察Fe(OH)2的生成B.配制一定物质的量浓度的NaNO3溶液C.实验室制取氨D.验证乙烯的生成4.[2013安徽理综,8,6分]实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。

仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是( )选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A 浓氨水CaO NH3H2OB 浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C 稀硝酸Cu NO2H2OD 浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液5.[2015福建理综,25,15分]某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。

实验一制取氯酸钾和氯水利用如图所示的实验装置进行实验。

(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤,洗涤。

该实验操作过程需要的玻璃仪器有。

(2)若对调B和C装置的位置, (填“能”或“不能”)提高B中氯酸钾的产率。

实验二氯酸钾与碘化钾反应的研究(3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。

（参考）2019年高考化学考点解读+命题热点突破专题13实验方案的设计与评价【考向解读】1．了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。

2．能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；(3)分析或处理实验数据，得出合理结论；(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。

3．各部分实验基础知识与技能的综合应用。

【命题热点突破一】化学实验方案的设计与探究1．实验方案的设计(1)基本要求(2)基本步骤①认真审题，明确实验目的，确定实验原理。

②根据实验原理选择仪器和药品，并设计出合理的实验装置和操作步骤。

③准确地记录实验过程中的现象和数据，并运用分析、计算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据，得出正确的结论。

2．实验方案的评价(1)评价原则①实验原理科学合理；②操作和装置简单可行；③符合绿色化学理念；④药品和操作安全可靠。

(2)评价类型①评价实验原理；②评价实验方案；③评价药品和仪器；④评价实验现象和结论。

3．探究型实验的基本程序解答探究型实验题的基本程序可用以下流程图表示：(1)提出问题要提出问题，首先得发现问题，对题给信息进行对比、质疑，通过思考提出值得探究的问题。

此外，实验中出现的特殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。

(2)提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题的解决提出的几种可能的情况。

有一些问题，结论有多种可能(这就是猜想)，只能通过实验进行验证。

(3)设计验证方案提出猜想后，就要结合题给条件，设计出科学、合理、安全的实验方案，对可能的情况进行探究。

实验设计中，关键点是对试剂的选择和实验条件的调控。

(4)观察实验现象，得出结论根据设计的实验方案，根据实验现象进行推理分析或计算分析得出结论。

例1．(2016·，27，12分)以废旧铅酸电池中的含铅废料(Pb、PbO、PbO2、PbSO4及炭黑等)和H2SO4为原料，制备高纯PbO，实现铅的再生利用。

实验方案的设计与评价【2019年高考考纲解读】1．了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。

2．能根据实验试题要求，做到：(1)设计、评价或改进实验方案；(2)了解控制实验条件的方法；(3)分析或处理实验数据，得出合理结论；(4)绘制和识别典型的实验仪器装置图。

3．以上各部分知识与技能的综合应用。

【重点、难点剖析】一、化学实验方案的设计1．三种常见实验方案设计的基本流程(1)物质制备实验方案的设计：应遵循以下原则：①条件合适，操作方便；②原理正确，步骤简单；③原料丰富，价格低廉；④产物纯净，污染物少。

设计的基本流程为：根据目标产物→确定可能原理→设计可能实验方案→优化实验方案→选择原料→设计反应装置(方法、仪器等)→实施实验(步骤、操作要点、控制反应条件等)→分离提纯产品。

(2)性质探究性实验方案的设计：主要是从物质的结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，而后据此设计出合理的实验方案，去探索它所可能具有的性质。

设计的基本流程为：根据物质的组成、结构和类型→提出性质猜想→设计实验逐个验证→记录现象和数据→归纳分析→合理推断得出结论。

(3)性质验证实验方案的设计：主要是求证物质具备的性质，关键是设计出简捷的实验方案，要求操作简单，简便易行，现象明显，且安全可行。

设计的基本流程为：根据物质的性质→设计可能实验方案→优化实验方案→实施实验(原理、方法、步骤、仪器、药品、操作要点等)→观察现象记录数据→综合分析得出结论。

2．实验仪器的选用和连接二、化学实验方案的评价化学实验方案的常见评价方向1．从可行性方面(1)实验原理是否正确、可行；(2)实验操作是否安全、合理；(3)实验步骤是否简单、方便；(4)实验效果是否明显等。

2．从“绿色化学”角度(1)反应原料是否易得、安全、无毒；(2)反应速率是否较快；(3)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；(4)合成过程是否造成环境污染。

3．从“安全性”方面(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；(2)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等)；(3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等)；(4)防吸水(如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达到实验目的)。

（1）考纲要求1.能根据实验试题要求，做到：①设计实验方案；②正确选用实验装置；③掌握控制实验条件的方法；④预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；⑤评价或改进实验方案。

2.了解科学探究的基本过程，并运用以实验和推理为基础的科学探究方法解决有关问题。

3.各部分实验基础知识与技能的综合应用。

（2）命题规律化学实验方案的设计与评价是高考考查的重点，在高考试题中主要以物质的制备或性质实验为载体，结合实验操作，物质性质探究等命题。

对综合实验中某一环节或某一步骤进行方案设计或探究实验中的有关问题，考查学生发现问题与解决问题的能力，是高考命题热点。

展望2019年高考，将延续近几年的模式，实验设计和评价一定伴随II卷实验题的考查。

特别需要关注以下各类背景的实验：（1）以物质制备为背景的实验题；（2）以实验探究为背景的实验题；（3）以实验方案设计为背景的实验题；（4）以定性、定量分析为背景的实验题。

【例1】【2018新课标2卷】下列实验过程可以达到实验目的的是（）A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】分析：A．氢氧化钠溶于水放热；点睛：明确相关物质的性质特点、发生的反应和实验原理是解答的关键。

注意设计或评价实验时主要从正确与错误、严密与不严密、准确与不准确、可行与不可行等方面作出判断。

另外有无干扰、是否经济、是否安全、有无污染等也是要考虑的。

本题中选项D是解答的易错点，学生往往只考虑物质的浓度不同，而忽略了实验结论需要建立在实验现象的基础上。

【例2】【2018北京卷】实验小组制备高铁酸钾（K2FeO4）并探究其性质。

资料：K2FeO4为紫色固体，微溶于KOH溶液；具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生O2，在碱性溶液中较稳定。

（1）制备K2FeO4（夹持装置略）①A为氯气发生装置。

A中反应方程式是________________（锰被还原为Mn2+）。

②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。

主题28:实验方案的设计与评价李仕才考点四物质性质探究类实验探究性实验以其创新、灵活的特点成为高考的热点题型,试题将元素化合物知识与化学实验知识巧妙地融合在一起,增加了题目的新颖度和难度,能充分考查考生的发散思维能力和分析问题能力。

实验探究过程中往往通过对化学实验进行比较甄别,从而揭示反应原理、解释产生某些现象的原因等。

考生只有灵活运用已有元素化合物的知识,才能使复杂问题简单化。

探究性实验的考查点有对物质化学性质的实验探究、对反应产物成分的实验探究、对化学反应原理的实验探究。

1.物质性质实验探究的角度与方法物质性质实验探究是中学化学实验探究的重要内容。

设计实验探究时,要求原理准确、步骤简捷、现象明显、结论易得,且不对环境造成污染,中学化学性质实验探究的主要角度有:(1)物质氧化性、还原性的判断。

如探究SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性KMnO4溶液中,通过KMnO4溶液是否褪色来说明。

(2)物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。

如探究Fe3+的氧化性强于I2时,可利用FeCl3与KI-淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来说明。

(3)同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成,如通过Mg、Al与同浓度盐酸反应产生H2的快慢来说明Mg的活动性强于Al。

(4)电解质强弱的判断。

如探究一元酸HA是弱酸的方法是常温下配制NaA的溶液,测pH,若pH>7,则说明HA为弱酸。

(5)物质酸性强弱的判断。

如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理,将CO2气体通入Na2SiO3中溶液,看是否有白色沉淀生成来判断。

(6)钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。

可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规律。

2.性质实验探究设计需要注意的问题(1)有水蒸气生成时,先检验水蒸气再检验其他成分。