备战2021 高考化学 考点55 微型实验方案的设计与评价（原卷版）

备战2021 高考化学 考点55 微型实验方案的设计与评价（原卷版）

考点 55 微型实验方案的设计与评价 一、突破微型实验方案设计类评价题 化学实验评价类题通常要求学生以批判的思维对实验方案、实验方法和装置设计从某角度否定、排除 不合理的或不是最优的选择、设计更好的。 1．实验方案的评价原则 （1）原理正确。设计实验方案要根据化学变化规律和实验原理，确保原理正确。 （2）操作可行。设计实验方案，特别是实验操作要具有可操作性。 （3）装置简单。设计实验时，如果能用多套实验装置进行操作，在条件允许的前提下，应选择最简单 的实验装置，选择最简单的实验步骤。 （4）经济合理。原料一般要求廉价易得。 （5）安全环保。实验所选药品尽量无毒，实验过程要安全且不造成环境污染。 2．考查方式 微型实验方案的设计评价类试题多以表格形式呈现，其中可包含原理、操作、现象、结论等项目的评 价。 3．表格判断型试题的答题模板 答题模板 分析思路(要点) （1）明确目的及原理 审清题中每个选项所给实验目的，分析其实验原理或化学 反应的正确性 （2）分析所选试剂及添加顺序 分析所选试剂及添加顺序能否达到实验目的 （3）分析仪器的选用及使用 分析仪器的选择能否达到实验目的或仪器的操作是否正确 （4）分析现象及结论 分析实验现象与结论、原理是否匹配 这类题目的特点是建立实验“操作——现象——结论”之间的逻辑关系。 二、常见易错的实验操作题举例分析如下： 实验操作及现象 结论 判断 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 错 结论混淆了范围：NaOH 焰色反应火焰也是黄 色，检验钾要透过蓝色钴玻璃，透过蓝色钴 K+ 玻璃呈现紫色说明含有钾元素，否则不含有 （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 错 挥发的乙醇、乙烯、副反应生成的 SO2 都能 使酸性 KMnO4 溶液褪色 （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 N 错 NH3 极易溶于水，在溶液中加入稀 NaOH 溶 液，生成的氨水浓度小，不加热 NH3 不会挥 发出来 （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 错 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） 将某气体通入品红溶液 中，品红褪色 该气体一定是 SO2 错 O3、Cl2 也能使品红褪色 （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 2 4SO  错 溶液 Y 中可能含有 Ag+；②若溶液 Y 中含有 2 3SO  ，滴加硝酸时能被氧化成 2 4SO  ，加入 BaCl2 也会有白色沉淀产生 （7） 向 CH2 CHCHO 中滴 入 KMnO4 酸性溶液， 溶液褪色 该有 机物 中含有 碳碳双键 错 碳碳双键和醛基都能使酸性高锰酸钾褪色， 故用 KMnO4 溶液无法证明分子中含有碳碳双 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 错 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） 在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 Cu(OH)2 并加热，无砖 红色沉淀 说明淀粉未水解 错 稀硫酸在淀粉水解中作催化剂，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 先加氢氧化钠中和硫酸后再加新制 Cu(OH)2 （10） 向某溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液不变色，滴 该溶 液中 一定含 Fe2+ 正确 Fe2+的检验方法正确 加氯水后溶液显红色 （11） 溴乙烷与 NaOH 溶液共 热后，滴加 AgNO3 溶 液，未出现淡黄色沉淀 溴乙 烷未 发生水 解 错 NaOH 与 AgNO3 溶液反应生成的 AgOH 极不 稳定，分解生成黄褐色的氧化银，干扰溴离 子的检验 （12） 在硫酸钡沉淀中加入浓 碳酸钠溶液充分搅拌 后，取沉淀(洗净)放入 盐酸中有气泡产生 说明 Ksp(BaCO3)< Ksp(BaSO4) 错 溶解度大的容易向溶解度小的物质转化；但 Ksp 相近时，溶解度小的也能向溶解度大的物 质转化 考向一 从可行性方面评价化学实验 典例 1 如图所示为从固体混合物中分离 X 的两种方案，请根据方案 1 和方案 2 指出下列说法中合理的是 A．可以选用方案 1 分离碳酸氢钠中含有的氯化铵 B．方案 1 中的残留物应该具有的性质是受热易挥发 C．方案 2 中加入的试剂一定能够与除 X 外的物质发生化学反应 D．方案 2 中加入 NaOH 溶液可以分离出 SiO2 和 Fe2O3 混合物中的 Fe2O3 1． 将 6.4 g 铜片和 10 mL 18 mol·L-1 的浓硫酸放在圆底烧瓶中共热，直到无气体生成，小李同学根据所学 的化学知识认为还有一定量的硫酸剩余。为了定量或定性地分析剩余硫酸，下列实验方案设计可达到 目的的是 A．铁粉、氯化钡溶液和碳酸氢钠溶液均能够用来证明反应结束后的烧瓶中确有硫酸剩余 B．为定量测定剩余硫酸浓度，可将产生的气体缓缓通过预先称量过的盛有碱石灰的干燥管，结束反应 后再次称量，发现干燥管质量增加 m1 g。 C．为定量测定剩余硫酸浓度，将气体缓缓通入足量硝酸钡溶液中，然后过滤、洗涤、干燥，称得沉淀 的质量为 m2 g D．为定量测定剩余硫酸浓度，分离出反应后的溶液(假定反应前后烧瓶中溶液的体积不变)并加蒸馏水 稀释至 1 000 mL，取 20.00 mL 于锥形瓶中，滴入 2~3 滴酚酞指示剂，用标准 NaOH 溶液进行滴定(已 知氢氧化铜开始沉淀的 pH 约为 5)，可求出剩余硫酸的浓度 考向二 从装置合理性评价实验方案 典例 2 下列实验装置设计正确，且能达到目的的是 2．利用如图实验装置进行相应实验，不能达到实验目的的是 A．图 1 装置可用于实验室分离 CO 和 CO2 B．用图 2 所示装置制取少量 H2 C．用图 3 所示装置可制取并收集干燥纯净的 NH3 D．用图 4 所示装置可制取乙烯并验证其易被氧化 考向三 常见表格判断型试题 典例 3 下列实验操作对应的现象和根据现象得出的结论均正确的是 实验操作 现象 结论 A 向 FeCl3 溶液中滴加稀氨水 溶液由黄色变为红棕色 生成了氢氧化铁胶体 B 碳和浓硫酸加热所得气体产 物依次通过品红溶液和澄淸 石灰水 品红溶液褪色，澄清石灰 水变浑浊 气体产物中含有 CO2和 SO2 C 向某溶液中滴加 K3[Fe(CN)6] 溶液 产生蓝色沉淀 溶液中存在亚铁离子 D 裂化汽油与碘水混合振荡并 静置分层 有机层显紫色，水层变为 无色 裂化汽油将碘萃取到有机 层中 3．下列操作、现象和结论都正确的是 选项 操作 现象 结论 A． 旋转旋塞，放出分液漏斗中少量液体到试 管中，再向试管中加入蒸馏水，振荡 分液漏斗中液体分层，试管 中液体不分层 分液漏斗上层液体与水 互溶 B． 向某红色溶液中通入一定量的 SO2 红色溶液变为无色 SO2 一定表现漂白性 C． 向乙酸乙酯样品中加入小颗粒钠 产生大量气泡 乙酸乙酯中一定含乙酸 D． 向葡萄糖溶液中加入银氨溶液，水浴加热 产生明亮的银镜 葡萄糖表现还原性 考向四 综合性实验选择题 典例 4 FeCl3 可用于工业废水的处理，其易潮解，可由 Cl2 与 Fe 单质反应制备。某研究小组同学利用如图 所示装置制备 FeCl3。下列说法正确的是 A．装置①中若有 6 mol Cl－被氧化，则消耗 1.5 mol MnO2 B．装置②③⑤中依次盛放饱和食盐水、浓硫酸和澄清石灰水 C．整套装置没有设计缺陷 D．可以用装置①制备 SO2 气体 4．实验室探究硫酸亚铁的气体分解产物的装置如图所示，装置 A 装入无水硫酸亚铁，打开 K1 和 K2，缓缓 通入 N2，加热。实验中装置 C、装置 D 中均有气泡冒出，实验后反应管中残留的固体为红色粉末。下 列说法正确的是 A．装置 C、装置 D 中的溶液依次为 Ba(NO3)2 溶液、品红溶液 B．N2 需净化干燥后再通入实验装置，其目的为排尽装置内的空气 C．反应结束时，先停止通 N2，再停止加热 D．硫酸亚铁高温分解的化学方程式为 4FeSO4 2Fe2O3+4SO2↑+O2↑ 1．用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是(夹持装置未画出) A．用装置甲检验溶液中是否有 K＋ B．用装置乙制取并收集少量 NH 3 C．用装置丙进行喷泉实验 D．用装置丁加热熔融 NaOH 固体 2．某小组设计如图所示装置(夹持装置略去)，在实验室模拟制碱工艺中 NaHCO3 的制备。下列说法不正确 的是 A．③、⑤中可分别盛放饱和食盐水和浓氨水 B．应先向③中通入足量 NH3，再通入足量 CO2 C．③中反应的离子方程式为 NH3＋CO2＋H2O===NH＋ 4 ＋HCO－ 3 D．装置①也可用于制 H2 3．下列实验中对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是 选项 实验步骤 实验现象 实验结论 A． 常温下，质量与表面积均相同的铝片 分别投入足量的稀、浓硫酸中 浓硫酸中的铝片 先溶解完 反应物浓度越大，反应速率 越快 B． 向含有酚酞的 Na2SO3 溶液中加入少量 BaCl2 固体 产生白色沉淀， 溶液红色变浅 证明 Na2SO3 溶液中存在水 解平衡 C． 向饱和 Na2CO3 溶液中滴加少量稀盐酸 立即有气体逸出 2 3CO  +2H+ H2O+CO2↑ D． 往乙醇中加入适量浓硫酸并加热制备 乙烯，将产生的气体直接通入酸性高 溶液紫红色褪去 证明乙烯能被酸性高锰酸钾 溶液氧化 锰酸钾溶液中 4．下列实验操作、现象与结论均正确的是 选项 操作 现象 结论 A 向 FeCl3 和 KSCN 混合溶液中，加入少 量 KCl 固体 溶液颜色变浅 FeCl3+3KSCN Fe(SCN)3 +3KCl 平衡向逆反应方向移动 B 向酸性高锰酸钾溶液中加入过量的 FeI2 固体 反应后溶液变黄 反应后溶液中存在大量 Fe3+ C 取 3mL 1 mol·L-1NaOH 溶液，先加入 3 滴 1 mol·L-1 MgCl2 溶液，再加入 3 滴 1 mol·L-1FeCl3 溶液 出现红褐色沉淀 Mg(OH)2 的 Ksp 比 Fe(OH)3 的 Ksp 大 D 常温下，向浓度、体积都相同的 Na2CO3 和 NaHCO3 溶液中各滴加 1 滴酚酞 变红，前者红色 更深 结合质子的能力：CO32->HCO3- 5．下列实验操作、现象和结论都正确且有相关性的是 选项 操作 现象 结论 A． 在乙酸乙酯粗产品中加入含酚酞的氢氧化 钠溶液，振荡 液体分层，下层溶液变浅红 色或无色 乙酸乙酯粗产品中一 定含有乙酸 B． 在苯中加溴化铁和溴水 剧烈反应且颜色变浅 苯与溴发生取代反应 C． 往植物油中滴加溴的四氯化碳溶液 溶液颜色消失 植物油含有酯基 D． 往酸性高锰酸钾溶液中滴加葡萄糖溶液， 振荡、静置 紫红色溶液逐渐变浅，最终 褪色 葡萄糖具有还原性 6．CuI 是有机合成的一种催化剂，受热易氧化。实验室可通过向 CuSO4 与 NaI 的混合溶液中通入 SO2 制备 CuI(2CuSO4＋2NaI＋SO2＋2H2O 2CuI↓＋2H2SO4＋Na2SO4)。下列实验原理和装置不能达到实验目 的的是 A． 制备 SO2 B． 制备 CuI 并制备少量含 SO2 的溶液 C． 将 CuI 与母液分离并用装置制得的含 SO2 的溶液洗涤沉淀 D． 加热干燥湿的 CuI 固体 7．下列实验操作、现象和结论均正确的是 选项 实验 现象 结论 A 植物油和溴水混合后振荡、静置 溶液分层，溴水褪色 植物油萃取了溴水中的 Br2 B 将 Cl2 通入滴有酚酞 NaOH 的溶液 褪色 Cl2 具有漂白性 C 将过量的 CO2 通入 CaCl2 溶液 无白色沉淀生成 生成的 Ca（HCO3）2 可溶于水 D 将浓硫酸滴到胆矾晶体上 晶体逐渐变白色 浓硫酸的吸水性 8．某化学实验小组同学选用如图所示部分装置进行(NH4)2Fe(SO4)2 受热分解产物的验证实验(部分夹持装置 略)，下列说法正确的是 A．如果验证产生的气体中含有 H2O(g)和 NH3，选用的仪器连接顺序为 A→D→C→B B．按 A→B→F→E 的连接顺序进行实验，F 中溶液不褪色，则分解产物中不含 SO2 C．按 A→C→D→E 的连接顺序进行实验，E 中有白色沉淀生成，则分解产物中含有 SO3 D．取 A 中加热后的固体，加入足量盐酸将固体溶解，再加入硫氰化钾溶液，溶液变红，说明固体中 不含二价铁离子 1．[2019 新课标Ⅰ]实验室制备溴苯的反应装置如下图所示，关于实验操作或叙述错误的是 A．向圆底烧瓶中滴加苯和溴的混合液前需先打开 K B．实验中装置 b 中的液体逐渐变为浅红色 C．装置 c 中的碳酸钠溶液的作用是吸收溴化氢 D．反应后的混合液经稀碱溶液洗涤、结晶，得到溴苯 2．[2019 新课标Ⅱ] 下列实验现象与实验操作不相匹配的是 实验操作 实验现象 A 向盛有高锰酸钾酸性溶液的试管中通入足量 的乙烯后静置 溶液的紫色逐渐褪去，静置后溶液分层 B 将镁条点燃后迅速伸入集满 CO2 的集气瓶 集气瓶中产生浓烟并有黑色颗粒产生 C 向盛有饱和硫代硫酸钠溶液的试管中滴加稀 盐酸 有刺激性气味气体产生，溶液变浑浊 D 向盛有 FeCl3 溶液的试管中加过量铁粉，充分 振荡后加 1 滴 KSCN 溶液 黄色逐渐消失，加 KSCN 后溶液颜色不变 3．[2019江苏] 室温下进行下列实验，根据实验操作和现象所得到的结论正确的是 选项 实验操作和现象 结论 A 向X溶液中滴加几滴新制氯水，振荡，再加入少量 KSCN溶液，溶液变为红色 X溶液中一定含有Fe2+ B 向浓度均为0.05 mol·L−1的NaI、NaCl混合溶液中滴加 少量AgNO3溶液，有黄色沉淀生成 Ksp(AgI)> Ksp(AgCl) C 向3 mL KI溶液中滴加几滴溴水，振荡，再滴加1mL 淀粉溶液，溶液显蓝色 Br2的氧化性比I2的强 D 用pH试纸测得：CH3COONa溶液的pH约为 9，NaNO2溶液的pH约为8 HNO2电离出H+的能力比 CH3COOH的强 4．[2019 北京] 探究草酸（H2C2O4）性质，进行如下实验。（已知：室温下，0.1 mol·L−1 H2C2O4 的 pH=1.3） 实验 装置 试剂a 现象 ① Ca(OH)2溶液（含酚酞） 溶液褪色，产生白色沉淀 ② 少量NaHCO3溶液 产生气泡 ③ 酸性KMnO4溶液 紫色溶液褪色 ④ C2H5OH和浓硫酸 加热后产生有香味物质 由上述实验所得草酸性质所对应的方程式不正确的是 A．H2C2O4 有酸性，Ca(OH)2+ H2C2O4 CaC2O4↓+2H2O B．酸性：H2C2O4> H2CO3，NaHCO3+ H2C2O4 NaHC2O4+CO2↑+H2O C．H2C2O4 具有还原性，2 4MnO +5 2 2 4C O  +16H+ 2Mn2++10CO2↑+ 8H2O D．H2C2O4 可发生酯化反应，HOOCCOOH+2C2H5OH  浓硫酸 △ C2H5OOCCOOC2H5+2H2O 5．[2018 新课标Ⅱ卷]下列实验过程可以达到实验目的的是 编号 实验目的 实验过程 A 配制 0.4000 mol·L−1 的 NaOH 溶液 称取 4.0 g 固体 NaOH 于烧杯中，加入少量蒸馏水 溶解，转移至 250 mL 容量瓶中定容 B 探究维生素 C 的还原 性 向盛有 2 mL 黄色氯化铁溶液的试管中滴加浓的维 生素 C 溶液，观察颜色变化 C 制取并纯化氢气 向稀盐酸中加入锌粒，将生成的气体依次通过 NaOH 溶液、浓硫酸和 KMnO4 溶液 D 探究浓度对反应速率 的影响 向 2 支盛有 5 mL 不同浓度 NaHSO3 溶液的试管中 同时加入 2 mL 5%H2O2 溶液，观察实验现象 6．[2018 江苏卷]根据下列实验操作和现象所得出的结论正确的是 选项 实验操作和现象 结论 A 向苯酚浊液中滴加 Na2CO3 溶液，浊液变清 苯酚的酸性强于 H2CO3 的酸性 B 向碘水中加入等体积 CCl4，振荡后静置，上层接近无 色，下层显紫红色 I2 在 CCl4 中的溶解度大于在水中 的溶解度 C 向 CuSO4 溶液中加入铁粉，有红色固体析出 Fe2+的氧化性强于 Cu2+的氧化性 D 向 NaCl、NaI 的混合稀溶液中滴入少量稀 AgNO3 溶液， 有黄色沉淀生成 Ksp(AgCl) >Ksp(AgI) 7．[2018 北京卷]验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的 3%NaCl 溶液）。 ① ② ③ 在 Fe 表面生成蓝色沉淀 试管内无明显变化 试管内生成蓝色沉淀 下列说法不正确．．．的是 A．对比②③，可以判定 Zn 保护了 Fe B．对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将 Fe 氧化 C．验证 Zn 保护 Fe 时不能用①的方法 D．将 Zn 换成 Cu，用①的方法可判断 Fe 比 Cu 活泼 8．[2018 天津卷]由下列实验及现象推出的相应结论正确的是 实验 现象 结论 A．某溶液中滴加 K3[Fe(CN)6]溶液 产生蓝色沉淀 原溶液中有 Fe2+，无 Fe3+ B．向 C6H5ONa 溶液中通入 CO2 溶液变浑浊 酸性：H2CO3>C6H5OH C．向含有 ZnS 和 Na2S 的悬浊液中滴加 CuSO4 溶液 生成黑色沉淀 Ksp(CuS)H2SiO3 13．[2017 江苏]根据下列实验操作和现象所得到的结论正确的是 选项 实验操作和现象 实验结论 A 向苯酚溶液中滴加少量浓溴水、振荡，无白色沉淀 苯酚浓度小 B 向久置的 Na2SO3 溶液中加入足量 BaCl2 溶液，出现白色沉 淀；再加入足量稀盐酸，部分沉淀溶解 部分 Na2SO3 被氧化 C 向 20%蔗糖溶液中加入少量稀 H2SO4，加热；再加入银氨溶 液；未出现银镜 蔗糖未水解 D 向某黄色溶液中加入淀粉 KI 溶液，溶液呈蓝色 溶液中含 Br2