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实验方案的设计与评价
一、实验方案的做题思路
1．实验方案设计的思路
（1）明确目的和原理：明确实验目的，弄清题目要求和所提供的信息。
（2）选择仪器和药品：根据题目要求自选或从指定范围能选择所需仪器和药品。
（3）设计装置和步骤：设计合理的实验装置和操作步骤，如检验或鉴别等需要取样、控制哪些变量做对比实验等。
（4）记录现象和数据：全面及时并准确记录实验过程中的现象和数据。
（5）分析得到结论：根据实验现象和记录的数据，通过分析、计算、推理等得出正确的结论。
2． 实验方案设计的原则
（1）科学性：实验原理、实验操作程序和方法应该是正确的。
（2）安全性：实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。
（3）可行性：实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。
（4）简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。
3．设计方案时注意事项
（1）实验操作顺序
装置选择与连接→气密性检查→加固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸仪器→其他处理等。
（2）加热操作的先后顺序
若气体制取实验需加热，应先预热气体发生装置，再给实验中需要加热的物质加热，用得到的气体排出装置中的空气。如实验室用KClO3制取O2。熄灭酒精灯的顺序则相反。
（3）仪器选用及连接顺序
所给仪器是全用还是选用，是否可重复使用；是否有除杂和尾气处理装置；安装顺序由下而上、从左到右、先除杂后干燥、万能瓶洗气“长进短出半瓶水”、干燥管“大头进小头出”等。
4．最佳实验方案的选择原则
几个实验方案都能达到目的，选出一个最佳方案。所谓最佳，就是装置简单，药品容易取得、价格低廉，现象明显，干扰小，无污染。
5．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化学实验原理，确保理论上科学合理。
如：实验室制取氧气时，选择的药品中一定要含氧元素，经过化学变化能制出氧气。
（2）操作可行。设计实验方案，特别是实验操作确实具有可操作性、操作是否达到目的。
如：制取二氧化碳的方法有多种，如果将木炭放入充满氧气的集气瓶中燃烧，确实能生成二氧化碳，但不便于操作，无法控制反应物的量，也不便于收集。
（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，选择最简便的实验步骤。
如：实验室制取氧气，可以用高锰酸钾，也可以用过氧化氢跟二氧化锰(作催化剂)，最好选择过氧化氢跟二氧化锰，因为其装置简单、操作简便。
（4）经济合理。原料一般要求廉价、易得。
（5）安全环保。进行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。
（6）结论是否严谨。得出的结论要注意排除干扰因素。如向装满二氧化碳气体的软塑料瓶中加入氢氧化钠溶液，瓶子变瘪，证明“二氧化碳能与氢氧化钠反应”。该结论不严谨，氢氧化钠溶液中有水，二氧化碳也能与水反应，故软塑料瓶变瘪不能证明二氧化碳与氢氧化钠反应，需要用等体积的水做对比实验。
二、实验方案的解题步骤
1．实验设计的基本步骤
（1）认真审题，把握实验目的、要求。
（2）明确仪器和药品是自选还是从题给范围内选择。
（3）根据现有的仪器和药品设计相应的实验，并选好仪器和药品。
（4）依据选择的仪器和药品，完成仪器的组装和相关实验操作，要控制的变量需考虑周全。
（5）及时详细记录实验现象。
（6）得出结论。
2．实验方案评价步骤
（1）判断原理是否科学合理。
（2）判断是否具有可操作性、操作是否达到目的。
（3）判断装置是否合理、简单，是否有不合理的地方，判断实验步骤的顺序是否颠倒。
（4）判断经济合理，原料一般要求廉价、易得。
（5）判断安全环保，实验所选药品是否要安全隐患，是否造成环境污染。
（6）结论是否严谨。得出的结论要注意排除干扰因素。
题型01设计实验达到实验目的
1．（2025·广东深圳·一模）下列实验方案不能达到实验目的的是
A．探究物质燃烧条件之一：需要与氧气接触 B．探究分子在不断运动和氨气密度比空气小
C．测定空气中氧气的含量 D．比较二氧化锰和氧化铜的催化效果
A．A B．B C．C D．D
2．（2024·湖南怀化·三模）下列实验设计能达到实验目的的是
选项 A B C D
实验目的 比较二氧化锰和氧化铁对过氧化氢分解反应的催化效果 测定空气中O2含量 探究可燃物燃烧需要氧气 比较铁、铜、银三种金属的活动性顺序
实验设计
A．A B．B C．C D．D
题型02设计实验并描述实验过程
1．（2023·全国·模拟预测）兴趣小组的同学对金属的某些性质进行相关探究。
【实验回顾】用图甲所示装置制取氢气。

(1)锌与稀硫酸反应的化学方程式为 。
【发现问题】小路同学为验证上述“判断依据”，将纯锌片和纯铜片插入稀硫酸中，实验过程中偶然将两种金属触碰（如图乙），发现铜片表面产生了气泡。经检验，产生的气体仍是氢气。
【提出问题】图乙中哪种金属参与了反应？该反应的原理是什么？
【进行实验】在老师指导下，小路同学设计并进行了如下实验：
步骤1：另取纯锌片和纯铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中（如图丙），观察现象；
步骤2：用导线将纯锌片和纯铜片连接，并在两金属片之间串联一个电流表（如图丁），观察现象。

(2)步骤1观察到的现象是 。
【分析解释】图戊为步骤2的微观原理示意图（提示：图中的e-表示电子）。
(3)氢气是由 （填“锌片”或“铜片”）与稀硫酸反应产生的。
(4)请根据图示，从微观角度描述在铜片表面产生氢气的过程 。
【反思拓展】
(5)若按图进行实验，电流表指针发生偏转。则石墨碳棒上 （填“有”或“没有”）气泡产生。

(6)若将图中稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流表指针也发生偏转。则 （填“锌片”或“石墨碳棒”）上会出现红色固体。
【延伸应用】
(7)一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活动性强的金属首先被腐蚀。造船工业为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌的金属是______（填字母）。
A．银块 B．铜块 C．锡块 D．锌块
题型03原实验方案的漏洞分析与重新设计
1．（2024·江西上饶·模拟预测）某化学兴趣小组的同学发现有瓶标签受损、久置的某溶液，受损标签如下图所示。该小组同学对这瓶溶液进行了如下探究：
【提出问题】这瓶溶液是什么物质的溶液；
【猜想与假设】老师提示：原溶液只可能是下列三种溶液中的一种；
①氧化钠溶液 ②碳酸钠溶液 ③硫酸钠溶液
【查闵资料】CaCl2溶液、Na2SO4溶液、BaCl2溶液均呈中性
【实验探究一】
(1)
同学 实验操作 实验现象及结论 同学相互评价
甲 溶液变红猜想①成立 乙同学认为此方案结论不正确，该方案只能确定猜想 不成立，你认为他的理由是 。
乙 猜想②成立 丙同学认为：猜想①的溶液久置可能变质，加足量稀盐酸也会产生气泡
【实验探究二】
(2)丙同学重新设计实验如下：
实验操作 实验现象 实验结论或结果
步骤一：取少量样品溶液于试管中，加入过量CaCl2溶液，振荡 。 猜想①正确，且已部分变质。步骤二完毕后，溶液中除酚酞外，还含有的溶质有 （填化学式）
步骤二：静置，取少量上层清液于另一支试管中，滴加无色酚酞溶液 溶液变红
【交流与讨论】
大家认为该实验方案仍然存在缺陷，如果氢氧化钠溶液已完全变质，则无法得出正确结论。
【实验反思】
(3)氢氧化钠变质的化学方程式为： 。
(4)下列能替代丙同学实验步骤一中过量的CaCl2的是______（填“字母”）
A．Ba（OH）2 B．BaCl2 C．Ca（OH）2
2．（2024·陕西渭南·一模）某化学兴趣小组同学在帮助实验员整理化学试剂时，发现了一瓶标签残缺且瓶盖没有完全密封的无色液体（如图所示）。经实验员分析，可能是 中的一种，化学兴趣小组同学为确定该无色溶液的成分展开了探究。
【查阅资料】
①上述四种物质溶解度如下：
物质
常温下溶解度 9.6 109 21.5 36
②溶液呈中性。
【实验讨论】
(1)小明仔细分析四种物质的溶解度后发现该物质不可能是 。
【实验探究一】
(2)
实验操作 实验现象 实验结论
溶液变红 原溶液是
原溶液是
【实验分析一】
(3)大家一致认为小方的结论不正确，原因是 。
大家也对小华的结论产生质疑，理由是 溶液久置可能变质，加足量稀盐酸也会产生气泡。
【实验探究二】
(4)小琴同学重新设计实验如下：
实验操作 实验现象 实验结论
①取少量样品溶液于试管中，加入过量溶液，振荡 原溶液是溶液，且已部分变质
②静置，取少量上层清液于另一支试管中，滴加 溶液变红
【实验分析二】
(5)步骤①中发生反应的化学方程式为 。
【实验反思】为了防止变质，药品必须要密封保存；倾倒液体试剂，要将标签向着手心。
题型04实验方案的可行性评价
1．（2025·安徽阜阳·一模）我国高铁创造的中国速度令世界瞩目，学习小组对高铁建设中的钢铁锈蚀展开了探究。
实验一：探究铁锈蚀的基本条件。
(1)一周后观察，试管①和②中的铁钉无明显变化，试管③中的铁钉生锈。探究发现铁生锈的主要条件是铁与 直接接触。④中铁钉锈蚀更严重，说明食盐能够 （填“加快”或“减慢”）铁生锈。
(2)试管②中加入的蒸馏水要事先煮沸并迅速冷却，其目的是 。
实验二：探究食盐水浓度对铁腐蚀速率的影响
用如图装置进行实验，锥形瓶中放生铁粉末，滴管中预先加入2mL20℃不同浓度的食盐水，并用氧气传感器测定锥形瓶内的氧气浓度的降低值，数据如下表所示：
实验组 实验① 实验② 实验③ 实验④
生铁粉末质量 3.5g 3.5g 3.5g 3.5g
食盐水浓度 4% 8% 16% 24%
3min时瓶内氧气浓度降低值 2.04% 2.44% 2.72% 3.01%
(3)分析数据可得到的实验结论是 。
(4)比较铁腐蚀速率，除了采用3min时瓶内氧气浓度降低值外，还可以比较 。
(5)有同学提出，还可以测定20℃、食盐水浓度为30%时铁腐蚀的速率，你认为方案是否可行并说明理由 （20℃时，氯化钠的溶解度为36g）。
兴趣小组又测定了相同浓度氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、氯化铵溶液对铁腐蚀速率的影响，实验数据如图所示。
(6)对铁钉腐蚀速率的影响 （填“>”、“=”或“<”）。
(7)曲线先陡后缓说明铁生锈速率的规律是 。
(8)氯化铵溶液对铁钉腐蚀速率的影响最大，有同学认为氯化铵溶液呈酸性，请你设计实验检验。你的实验方案： 。
2．（2023·陕西·模拟预测）科学探究是学习化学重要而有效的方法。课堂上某老师带领同学们围绕“酸碱中和反应”开展探究活动，下面是甲组和乙组同学的探究活动：
活动一：甲组同学向盛有一定量氢氧化钠溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会发现有气泡产生，于是停止滴加稀盐酸，经询问老师得知该氢氧化钠溶液变质了。氢氧化钠变质的化学方程式为
活动二：乙组同学向盛有一定量氢氧化钙溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会后发现忘记滴加指示剂了，因此，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中溶质的成分进行探究；
【提出问题】溶液中溶质有哪些物质呢？
【作出猜想】猜想一：溶质只有CaCl2
猜想二：溶质有CaCl2和Ca（OH）2
猜想三：溶质有 （填化学式）。
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性；pH>8的溶液会使酚酞溶液变红色。
【设计方案】
方法步骤 实验现象 实验结论
方案一 取少量烧杯内的溶液于试管中，加入无色酚酞溶液 酚酞不变色 猜想一正确
酚酞变 色 猜想二正确
方案二 取少量烧杯内的溶液于试管中，加入 猜想三正确
【方案评价】小组同学通过讨论后认为：方案二可行，但方案一存在缺陷，酚酞不变色不能证明猜想一正确，理由是 。
【方案改进】某同学提出将方案一中的酚酞换成 （填写一种试剂即可），同样可以得出猜想二正确。
题型05实验方案的经济效益评价
1．（2024·山东东营·二模）能源既是国家经济发展的命脉，也是国家发展战略的重要支柱。
(一)人类目前所消耗的能量主要来自化石燃料。
(1)化石燃料包括 、石油、天然气。
(2)“碳中和”主要是指抵消温室气体的排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。下列说法不正确的是_______(填序号)。
A．大力植树造林
B．捕集、利用和封存CO2
C．提倡使用一次性餐具
(3)将石油加热炼制，是利用石油中各成分的 不同，将它们分离得到汽油、煤油、柴油等产品。
(4)天然气用途非常广泛，可作为燃料直接使用。天然气在不同设备中燃烧产生的污染物的含量也不尽相同，几种常见设备中天然气燃烧时产生的污染物(kg/Mm3)如图所示：
①氮的氧化物排放到空气中可形成酸雨，依据“化学反应前后元素的种类不变”，推测此类酸雨中所含的酸是 (填化学式)。
②在电厂、工业锅炉和民用采暖设备中天然气燃烧效率最低的是 (填字母)。
A．电厂 B．工业锅炉 C．民用采暖设备
(二)氢气被看做是理想的“绿色能源”，氢气的制备和储存是目前的研究热点。如图是一种比较经济的制取氢气的工艺流程。
(5)氢气是一种清洁燃料，原因是 (用化学方程式表示)，与电解水相比，用铝镓合金和水为原料制取氢气的优点是 (答出一点即可)。
(6)用铝镓合金与铝片相互刻划，发现铝片上有划痕，说明 。
(7)II反应生成两种氧化物。另一种生成物中一定含有氢元素和氧元素，请说明理由： 。
2．（2024·四川宜宾·中考真题）阅读下面科普短文。
2023年杭州亚运会场馆外墙覆盖了一层纳米级二氧化钛（）光催化保护薄膜，该薄膜在太阳光的照射下能够快速分解建筑物表面的污染物，让场馆外墙拥有神奇的自净能力。这是世界上首次在大型国际体育赛事场馆上超大面积使用光催化材料。作为一种含量丰富、无毒且化学性质稳定的光催化材料，广泛应用于降解有机污染物、分解水制氢、还原等领域。
由于只在紫外光区有催化作用，因此需要通过改变形态、掺杂非金属或金属（铁、铂、金等）等方法，使能在可见光区有催化作用，以提高催化效果。目前，改变形态的方法有：通过喷雾、球磨等物理技术制备纳米管状、颗粒状的，或让与在高温下反应生成表面积更大且具有特殊孔隙的空心球。当中掺杂非金属或金属时，掺入物质的类型、掺入的量会对其光催化效果产生不同影响。掺杂不同比例石墨氦化碳（）的纳米光催化分解水时，产生质量随时间变化关系如下图。
在今后的研究中，科研人员将不断探索和完善相关工艺，使带来更多经济与社会效益。
回答下列问题：
(1)中钛元素的化合价是 。
(2)氮化碳（）属于 （填“单质”或“化合物”）。
(3)光催化分解水制氢的化学方程式是 。与电解水制氢相比，该方法的优点是 （答出一点即可）。
(4)下列关于的说法正确的是______（填字母标号）。
A．改变形态的方法均属于物理方法
B．掺杂石墨氮化碳越多，光催化分解水效果越好
C．与掺杂铁相比，掺杂金（）会提高生产成本
D．光催化还原有利于实现“碳中和”目标
题型06实验方案的环保性评价
1．（2023·山东济南·二模）人类文明进步与金属材料发展关系十分密切，种类繁多的金属材料已成为社会发展的重要物质基础。
(1)众多的金属材料中，铝、铁、铜及其合金一直在人类生产、生活中占据着主导地位。试回答下列问题：
①铝制品具有很好的抗腐蚀性，其原因是铝在空气中易与氧气发生反应，生成一层致密而坚固的 薄膜(填化学式)。
②铁的化学性质比较活泼，在潮湿的空气中容易生锈，工人师傅常用稀盐酸去除铁锈，其反应的化学方程式为 。
③铜质的器皿长期暴露在潮湿空气中会长出一层绿色的铜锈，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜。小雪同学认为铜的锈蚀是铜与空气中水蒸气、氧气共同作用的结果，对于这个结论你认为还应补充的一个重要影响因素是 (填化学式)。
④世界年产量前三位的金属分别是铁、铝、铜，为验证这三种金属的活动性顺序，选取了下列四组药品，其中不可行的是 (填选项序号之一)。
A．溶液
B．溶液
C．溶液、溶液
D．溶液、溶液
⑤某化学小组的同学利用废铜制取硫酸铜，设计了如下甲、乙两个方案：
甲：
乙：(已知：)
从环保的角度出发，方案一更合理的理由是 。
(2)化学小组的同学取溶液于烧杯中，然后向烧杯中逐滴加入溶质质量分数为8%的溶液，反应过程中产生沉淀的质量与所滴入溶液的质量关系曲线如图所示，试回答：

①当滴入溶液时(即图中B点)，烧杯中溶液里大量存在的酸根阴离子是 (填离子符号)。
②恰好反应时，产生沉淀的质量是 g(计算结果精确至)。
③试通过计算，求所取用的溶液的溶质质量分数(计算结果精确至0.1%) 。
2．（2024·安徽合肥·三模）阅读下列科技短文并回答问题。
在“碳达峰、碳中和”的大背景下，CO2地质封存技术作为当前缓解CO2释放的有效措施，将成为影响“碳中和”进度的关键。地质封存是通过管道将CO2注入油气田、咸水层或不可采煤层的密闭地质构造中，形成长时间或者永久性对CO2的封存。三种碳封存途径中，煤层CO2封存技术成本更低，同时可提高煤层气(主要含CH4)采出率，增加经济效益，符合国家绿色发展理念。
典型煤层CO，封存过程如图甲所示，主要包含注入和采出两大系统。烟气注入到煤层后，由于煤对气体的吸附能力CO2＞CH4＞N2，CH4和N2逐渐被CO2驱替并脱附，再通过采出井抽出。研究人员对不同的煤在相同条件下的吸附能力进行研究，结果如图乙所示。然而，煤层CO2封存也涉及多种安全风险。如CO2注入后，易引发地质体结构失稳，导致CO2泄漏，使土壤、水酸化，破坏周围的生态环境，对人类健康产生影响。
(1)CO2地质封存的途径主要有煤层封存、 。(写出一点即可)
(2)图甲中，通常是先将CO2由气态压缩成介于气态和液态之间的密度高、流动快的超临界状态再注入。从微观角度分析，这一过程中发生的变化是 (填“物理变化”或“化学变化”)。
(3)对比图乙中的四条曲线，可得出的结论是 。
(4)写出煤层采出气甲烷的一种用途 。
(5)下列说法正确的是______(填字母)。
A．二氧化碳过量排放会加剧温室效应
B．煤层CO2封存成本较低，同时可实现煤层气高效采收
C．烟气注入煤层后，煤对氮气的吸附能力最强
D．煤层CO2封存技术非常成熟，安全可靠
一、选择题
1．（2024·山东泰安·二模）下列有关实验现象的描述，不正确的是
A．将镁条放入稀硫酸中，有气泡产生
B．将铁丝放入硫酸铜溶液中，铁丝表面出现红色的铜，溶液由蓝色变为无色
C．打开盛浓盐酸的试剂瓶，瓶口会形成白雾
D．用稀盐酸除铁锈时，铁锈逐渐溶解，形成黄色溶液
2．（2025·山西吕梁·一模）创新小组同学设计以下装置进行氧气的制取与性质实验。如图所示，往V形玻璃管A处注入过氧化氢溶液，在B处下方加热使硫粉燃烧，产生气体通入C处(试管内盛放水)。下列对于该实验的分析正确的是
A．二氧化锰中锰元素的化合价为
B．硫粉燃烧产生淡蓝色火焰、放出热量
C．该实验具有节约试剂、操作简单等优点
D．C处水的作用是吸收二氧化硫和氧气
3．（2025·陕西·模拟预测）向2个装满二氧化碳气体的相同的锥形瓶中，分别注入饱和碳酸氢钠溶液和水，用压强传感器测瓶内（密闭）压强变化分别如图1、图2所示。下列说法错误的是
A．图2中，ab段压强会迅速上升是由于向瓶内注入水后压强瞬间变大
B．图2中，bc段压强下降是由于瓶内的二氧化碳逐渐溶于注入的水中
C．对比图1、图2可知，二氧化碳在水中损耗比在饱和碳酸氢钠溶液中损耗少
D．由此实验可知排饱和碳酸氢钠溶液集气法收集二氧化碳比排水法好
4．（2025·山东东营·一模）已知：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，为探究铜和浓硫酸的反应及生成的二氧化硫气体的部分性质，某同学设计如图实验(图中脱脂棉团蘸有紫色石蕊溶液)。
①与鼓气球相连接的导管需插入浓硫酸中
②该装置便于控制铜和浓硫酸反应的发生和停止
③铜丝绕成螺旋状是为了加快铜和浓硫酸的反应
④氢氧化钠溶液中发生的反应为2NaOH＋SO2=Na2SO4＋H2O
下列关于该实验的说法正确的是
A．①②③ B．②③④ C．①②③④ D．②③
5．（2025·安徽阜阳·一模）用如图装置探究燃烧的条件。从导管口通入氧气至a、b露出水面后停止，观察到只有a处白磷燃烧。已知：白磷、红磷的着火点分别为40℃、260℃。下列说法正确的是
A．该实验中热水只起到提供热量的作用
B．a处和b处现象说明燃烧需要氧气参与
C．没有任何方法可使c处白磷在水中燃烧
D．a、b露出水面的目的是使红磷和白磷与氧气接触
二、实验题
6．（2024·江苏无锡·二模）研究小组围绕实验室制二氧化碳气体以及气体体积的测定进行探究实验(如图1)。

实验一：
①组装仪器，________。
②装药品，调节量气管使左右两边液面相平，读数。
③将分液漏斗旋塞打开，使稀盐酸滴入A中，至不再有气体产生。
④冷却至室温，调节量气管使左右两边液面相平，读数。
(1)仪器A的名称 。
(2)请将上述实验步骤①补充完整： 。
(3)A中发生反应的化学方程式为 。
(4)图中导管G的主要作用是使液体顺利滴下， (填序号)。
a.加快反应速率 b.防止滴入的液体对测定气体体积产生影响
(5)步骤④中调节量气管使左右两边液面相平的操作是将量气管缓慢 (填“上移”或“下移”)。
实验二：
为减小实验误差，研究小组预将B、C中的水换成饱和碳酸氢钠溶液，以减少二氧化碳气体的溶解。为验证方案的可行性，继续进行以下实验：在18℃下，用碳酸钠粉末与稀硫酸反应制取两瓶250mL二氧化碳气体，分别加入50mL水和饱和碳酸氢钠溶液，振荡，用压强传感器分别测定两装置内压强的变化，数据如图2所示。

(6)由图2可获得的结论是 ，原因是 (结合碳酸氢钠溶液的酸碱性)。
(7)结合实验一、二，下列说法正确的是 。
a.气体在某溶液中的溶解能力受多种因素影响
b.实验探究、尊重实证是得出结论的重要途径
c.可在图1仪器B液面上方加一层植物油来减小实验误差
7．（2023·广东广州·一模）实验室利用下图所示装置进行相关实验，请回答下列问题。
(1)实验室制取CO2可以选择上述装置中的B或C作为气体发生装置，请写出对应的化学方程式 。装置B可随时控制反应的发生和停止，若要使反应暂时停止，应进行的操作是 。若将装置B中的大理石放到U形管的左侧，玻璃珠的上方，是否也能起到随时控制反应的发生和停止的效果？ （填“是”或“否”）
(2)装置B（含玻璃珠）的气密性检查方法为；关闭止水夹， ，则气密性良好。某同学提出，玻璃珠在实验室不常见，用钢珠代替也可行，你认为该提法合理吗？ （填“合理”或“不合理”），理由是： 。
(3)实验室用和混合物制取O2，应选择 和G组装一套仪器，收集气体时，氧气应该从 管进（填“a”或“b”）。
(4)已知：Fe2O3可作为分解产生O2的催化剂。如图所示，和Fe2O3的质量比影响反应的快慢。若使用Fe2O3的质量为4.9g，为达到最快反应速率，实验过程中应取用氯酸钾 g。
8．（24-25九年级上·陕西商洛·期末）实验室常利用以下装置完成气体制备及性质实验。请回答：
(1)指出编号仪器的名称：② 。
(2)实验室中利用某个反应制取甲烷气体时，可以选择A作为发生装置，据此你推测到的信息是： 。
(3)B、F都可用作实验室制二氧化碳气体的发生装置，F装置的优点是 。
(4)为了解装置F具有该优点的原因，同学们在装置F中连接压强传感器，从而测定实验中试管内气体压强变化的情况如图G所示。ab段对应试管中的液面逐渐 (填“上升”或“下降”)；从实验装置的角度分析，bc段压强保持不变的原因是 。
三、科学探究题
9．（2024·山西忻州·三模）造纸术是我国四大发明之一，某学校在社区的大力支持下，在学校一角建造了古法造纸体验基地，丰富课程资源的同时让同学们感受传统文化的不朽魅力。该校实践小组的同学们对造纸原料、造纸工艺、黑液成分及节约用纸等展开了项目式学习。
任务一：了解造纸原料
【咨询交流】
(1)同学们向古法造纸体验基地的老师进行了咨询，获悉古法造纸的主要原料是植物纤维，如 。
任务二：体验造纸工艺
【实践体验】同学们在体验基地老师的指导下，按下图过程亲自体验了古法造纸工艺。
【小组交流】
(2)打浆需将蒸煮好的植物纤维碾磨捣碎，把纤维打散、切断，其目的是 。
(3)加生石灰的目的是 。
任务三：探究黑液成分
【查阅资料】草木灰的主要成分是K2CO3。
【猜想假设】黑液中可能含有OH-和。
【进行实验】
(4)设计实验方案，探究黑液成分。
实验步骤 实验现象 实验结论
①取少量黑液过滤，取少量无色滤液于试管中，滴加足量的Ca(OH)2溶液。 黑液中含有
②取步骤①的上层清液于试管中，滴加 。 溶液变红 黑液中含有OH-
【反思评价】
(5)步骤①发生反应的化学方程式为 。
(6)有同学认为上述实验方案不能证明黑液中含有OH-，理由是 。
【实验改进】同学们改进实验方案后重新进行实验，验证了黑液中含有OH-和。
任务四：宣传节约用纸
【成果分享】
(7)同学们通过亲自体验，感叹古人智慧的同时深刻认识到纸张来之不易，并提出了很多节约用纸的建议，你能提出的一条有价值的建议是 。
10．（2024·安徽池州·三模）为了人类共同生活的家园，垃圾分类从我做起。某校实践小组的同学们对垃圾的分类、处理、焚烧产物等展开了项目式学习。
【任务一】学习垃圾分类处理的方法
生活垃圾处置流程如图所示。
(1)将废弃物分类填写在相应的垃圾分类序号内。
①塑料瓶 ②废旧电池 ③过期药物 ④废易拉罐 ⑤果皮蛋壳 ⑥尿不湿 ⑦快递纸箱 ⑧瓷碗碎片 ⑨剩菜剩饭 ⑩玻璃酒瓶
(2)厨余垃圾的堆肥处理过程中会发生 (填“物理”或“化学”)变化。
(3)垃圾焚烧产生的烟气中含有SO2，过多的SO2排放到空气中，会形成 (填一环境问题)。
【任务二】探究垃圾焚烧产生的气体成分
【咨询交流】同学们从技术人员处了解到，部分垃圾可采用焚烧的方法进行处理。不同垃圾焚烧后产生的气体不同。某垃圾焚烧产生的气体可能是SO2、CO、CO2中的一种或几种。
【提出问题】该垃圾焚烧后产生的气体中是否含有SO2、CO、CO2？
【查阅资料】Ⅰ．SO2通入澄清石灰水会产生白色浑浊。
Ⅱ．SO2能使品红溶液褪色，而CO2、CO不能。
Ⅲ． SO2易与酸性高锰酸钾溶液反应而被吸收，而CO2、CO不与酸性高锰酸钾溶液反应。
Ⅳ．CO能使湿润的黄色氯化钯试纸变蓝。
【进行实验】利用垃吸燃烧产生的气体设计了如下图所示的实验。
(4)从环保的角度看，此实验装置有一个缺陷，请你指出该缺陷： 。
(5)当观察到 ，湿润的黄色氯化钯试纸变蓝，说明该垃圾焚烧后生成的气体中有SO2、CO、CO2。
(6)小丽认为该方案仍不够严谨，于是对实验进行了改进：增加一个装有酸性高锰酸钾溶液的试剂瓶D；改进后实验装置的连接顺序为 (填字母，实验装置可重复使用)。能确定生成的气体中有CO2的现象是 。
11．（2023·辽宁沈阳·模拟预测）盐酸是氯化氢气体的水溶液，某化学小组的同学对盐酸和氯化氢气体的性质是否相同产生兴趣，决定对此进行探究。
【查阅资料】
①氯化氢气体无色，有刺激性气味，有毒。
②实验室中将浓盐酸滴入浓硫酸中可得到氯化氢气体。
【设计实验】在老师的指导下，同学们设计了如图一、二所示的两组实验（部分夹持装置已省略）。


(1)同学们利用图一实验装置制取氯化氢气体并探究其性质。
①B装置中浓硫酸的作用是 。
②实验中观察到C装置处无明显现象，为了验证盐酸能使紫色石蕊变红而氯化氢气体不能，X处应放置 。
③从实验安全及环保的角度考虑，装置E中的试剂Y为 。
(2)为了与图一中C处实验进行对比，进行图二所示的实验。
①甲试管中发生反应的化学方程式为 ，并观察到乙试管中固体消失，丙试管中产生气泡。
②某同学认为通过实验现象无法判断乙试管中的稀盐酸与氢氧化钙固体是否发生反应。同学们自选仪器，并利用下列提供的药品设计了两种实验方案分别验证二者能发生反应。提供的药品:稀盐酸、氢氧化钙固体、水、酚酞试液
实验方案 实验步骤 实验现象 实验结论
方案1 取少量氢氧化钙固体于试管中，加入足量的水，充分溶解， 稀盐酸与氢氧化钙固体发生了反应
方案2
【实验结论】经过对比分析上述实验，同学们认识到氯化氢气体和盐酸的化学性质不同。
【微观分析】
(3)观察图三微观角度分析，盐酸和氯化氢化学性质不同的原因是 。

【拓展应用】
(4)胃液中的盐酸过多会造成身体不适，可用含氢氧化镁的药物中和过多的胃酸，原理：。某品牌胃药每片含氢氧化镁0.25g，一位患者按照说明书上的服用方法，每日三次，每次两片，服药三天后病情好转。
请计算：该患者在三天内服用的胃药中含氢氧化镁的质量为 g，理论上中和胃酸中的HCl质量为 g（结果精确到0.1）。
12．（2025·陕西榆林·模拟预测）我国的土壤呈南酸北碱的状况，耕地的盐碱化会影响粮食的产量。某兴趣小组开展了与土地盐碱化的相关探究活动。
【学习交流】
(1)成因：长期使用盐分含量较高的水进行灌溉，当土壤中的盐含量超出了植物的吸收能力，随着水分的蒸发， 导致土壤盐碱化。
(2)检测：取土壤样品溶于水，用pH试纸测定浸出液的酸碱度，记录如下表所示
次数 1 2 3
pH 9 10 9
由浸出液的pH可知，此土壤显 性。
【查阅资料】
①土壤的盐碱化可能是由Na2CO3、Na2SO4中的一种或两种引起的。
②BaCl2易溶于水，BaCO3难溶于水，BaSO4难溶于水和酸。
【提出问题】样品中的钠盐是什么？
【作出猜想】
猜想一：Na2SO4；
猜想二：Na2CO3；
(3)猜想三： 。
【实验验证】取少量土壤浸出液置于 A试管中，并完成以下实验操作：
实验步骤 操作 现象
1 向 A 试管中加入过量的BaCl2溶液 有白色沉淀生成
2 待试管 A中的反应停止后过滤，将滤渣置于试管B中，再向其中加入过量的稀盐酸 沉淀部分溶解，且有气泡产生
【交流讨论】
(4)写出A试管中发生反应的化学方程式： （写一个）。
(5)步骤2中过滤后得到的滤液中，其主要成分有 。
【实验结论】
(6)通过上述实验可得出，猜想 是正确的。
【拓展反思】
(7)面对土壤酸碱化，请你写出一条应对措施： 。
13．（2025·福建泉州·一模）学习了“空气中氧气含量的测定”，学习小组决定对室内空气中可吸入颗粒物、水蒸气和二氧化碳等进行定量测定。
【查阅资料】①极细滤网只允许气体分子通过；
②无水氯化钙固体只吸收水蒸气；
③碱石灰是生石灰与氢氧化钠的固体混合物，可同时吸收水蒸气和二氧化碳。
【方案设计】小组同学绘制了如下的设计图(各装置所用药品均为足量)，通过称量检测前后试剂或装置的质量，算出质量差值，即为被检测物质的质量。
(1)碱石灰中的生石灰可与水蒸气发生反应，反应的化学方程式是 。
(2)无水氯化钙和碱石灰的位置 (填“能”或“不能”)对调，理由是 。
【进行实验】如下图所示，小组同学根据设计图完成装置的组装，并进行实验测定。
鼓入aL空气后，记录质量变化的数据如下表：
极细滤网质量 装置Ⅰ内固体质量 装置Ⅱ内固体质量
鼓入空气前 0.06g 22.50g 11.52g
鼓入空气后 0.06g 27.64g 13.01g
(3)空气中含有水蒸气的质量是 g。
【数据处理】
(4)常用空气中的体积分数表示的含量。若的密度为，则计算的含量的表达式为 (用含a、b的式子表示)。
【实验评价与改进】小组同学发现上述实验装置Ⅱ的测量结果比理论值偏大。
(5)可能的原因是 (写一点)，改进的措施有 (写一点)。
14．（2025·广东深圳·一模）请完成以下探究：
(1)苹果广受大家喜爱，苹果含较多的钾、钙、铁等人体所需的营养成分。其中“钾、钙、铁”指的是_______ (填字母)。
A．元素 B．单质 C．离子
阿柯同学发现将苹果切开不久，果肉上就会产生一层咖啡色的物质，像是生了“锈”一样。阿柯和学习小组的同学一起对此进行了探究。
【提出问题】
切开的苹果“生锈”与什么因素有关
【查阅资料】
已知苹果“生锈”是果肉里的物质(酚和酶)与空气中的一种物质发生反应，生成咖啡色的物质。
【猜想与假设】
猜想一:可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”;
猜想二:可能是果肉中的物质与空气中的氮气作用而“生锈”;
猜想三:可能是果肉中的物质与空气中的二氧化碳作用而“生锈”;
猜想四:可能是果肉中的物质与空气中的氧气作用而“生锈”，并且苹果“生锈”的速度还可能与温度有关。
【实验探究】
(2)针对以上猜想，阿柯和小组同学设计了下面表格中的实验，并进行验证。
实验步骤 实验操作 实验现象 结论
1 将一小块苹果放入盛有氧气的集气瓶中 苹果肉变色
2 将一小块苹果放入盛有氮气的集气瓶中 苹果肉不变色 猜想二不成立
3 将一小块苹果放入盛有二氧化碳的集气瓶中 苹果肉不变色 猜想三不成立
4 温度高的先变色 温度越高
【得出结论】
(3)新鲜的苹果切开后因亚铁离子(化学符号是 )在空气中发生氧化反应，生成了褐色的物质，这种变化叫做褐变。
【实际应用】
(4)根据上述结论，要防止果汁褐变，果品加工厂加工和保存果汁时可采取的措施是_______(填字母，可多选)。
A．生产过程保持充分通风
B．产品采用真空包装
C．使用慢速磨汁机(减少研磨产热)
D．低温保存
15．（2025·安徽·一模）84消毒液是我国科研人员于1984年研制的一种含氯消毒液，在新冠肺炎预防措施中使用较为广泛，其还具有漂白的功效。某化学兴趣小组对一瓶敞口久置的84消毒液的成分产生兴趣，在老师的指导下展开探究。
【提出问题】该敞口久置的消毒液中溶质有哪些？
【查阋资料】
①“84”消毒液的主要成分是次氯酸钠(NaClO)和氯化钠；
②NaClO为有效成分，有腐蚀性并易与空气中的CO2反应()。
③NaClO溶液、HClO都具有漂白、杀菌、消毒功效。
【分析讨论】
(1)小组同学经过讨论，认为该消毒液中的溶质一定有 。可能还有NaClO、Na2CO3、HClO中的一种或多种。
【实验探究】
(2)填写空白处
实验操作 实验现象 实验结论
Ⅰ．向装入红色布条的试管中加入适量该消毒液 布条长时间不褪色 消毒液中不含①
Ⅱ．另取少量该消毒液于试管中，滴入氯化钙溶液 白色沉淀 消毒液中含② 发生反应的化学方程式为③
【交流反思】
(3)生活中，“84”消毒液贮藏时应注意 存放。
【拓展延伸】
(4)次氯酸钠与稀盐酸可发生复分解反应，化学方程式为 。
(5)漂白粉的漂白、消毒原理与84消毒液相似。已知漂白粉可溶于水，有效成分是次氯酸钙，保存不当易转化为碳酸钙。请设计一个简单的实验，判断漂白粉是否变质： 。
16．（24-25九年级上·全国·课后作业）金属铜的化学性质探究。
把红色铜片放在酒精灯外焰加热一会儿，然后拿出来，观察到铜片变黑色（如图甲所示）。
【提出问题】
(1)①铜片加热变成黑色，黑色物质是什么？
②
【假设与猜测】根据问题①，我的猜测如下：
(2)①猜测一：铜片上附着的黑色物质是 ，很容易用抹布抹去，或铜片没有与火焰直接接触加热，铜片不会变色；
②猜测二：铜片上的黑色物质是 。这是因为铜片与空气中的 加热反应生成黑色物质。铜粉没有与火焰直接接触加热将会变成黑色粉末，或铜片隔绝空气加热将不变色。
【实验与事实】
(3)①实验一：铜粉在蒸发皿上加热，如图乙所示。铜粉由红色变黑色，说明 （填“猜测一”或“猜测二”）正确；
②实验二：在密闭的试管中加热铜片，如图丙所示。
实验现象：铜片从底端红色变 色到上端逐渐不变色。
【表达与交流】结论：铜片在加热条件下能与氧气发生化学反应。
17．（2024·内蒙古呼和浩特·中考真题）“捶草印花”是一种起源于明清时期的传统草木印染工艺。捶打植物花叶，使汁液浸染在布料上印出图案。某小组通过如下项目活动探究草木印染工艺。
环节一：预处理
(1)碱煮：布料印染前需通过碱煮除去表面的油污及细小纤维。利用悬浊液和草木灰汁（含）的混合液浸泡布料，写出混合液中反应的化学方程式 。
(2)酸洗：布料碱煮后通常还需进行酸洗，目的是 。
环节二：染色、调色
为了让每一种花叶标本印染的布料颜色更丰富，实验小组通过改变溶液的酸碱性，对以下花叶标本染色后的布料进行调色，结果如下：
花叶标本种类 酸碱性
酸性 中性 碱性
灌木叶 绿色 绿色 绿色
红枫叶 鲜红 深红 绿色
酢浆草花瓣 粉红 粉红 蓝色
(3)根据调色结果判断，上述花叶标本不适合作为印染原料的是 ，理由是 。
环节三：固色
染色后布料还需固色。常见固色剂如下：
来源 生活经验 古籍 现代印染工业
固色剂名称 食盐 明矾 固色剂“SH-96”（可溶于水）
(4)为了探究固色效果，实验小组进行了如下实验，请补齐操作步骤：
将三块大小相同的深红色印染布料 ，保持相同温度，浸泡相同时间，取出晾干；然后把固色后的三块布料在清水中浸湿，分别用力揉搓40下。观察到食盐和固色剂“SH-96”固色效果较好。
环节四：检验
布料通过染色、调色、固色等工序后，还需pH检测合格才能出厂。接触皮肤的布料pH合格标准：4.0—7.5。
(5)若碱超标需调节pH到合格。小组对调节试剂做了探究：分别向60mL0.4%的NaOH溶液中，滴加等浓度的稀盐酸和稀醋酸。传感器监测pH与酸体积关系如下图：
为了便于控制pH在合格范围内，不至于变化太快，选择 （填试剂名称）调节更好。
五、填空与简答
18．（2025·山西吕梁·一模）有着千年历史的皮纸被称为人类纸业的“活化石”。千百年来，它记录着我国传统造纸工艺，是人们了解纸文化历史的一个窗口。制作皮纸的主要工艺流程如图所示(草木灰的主要成分为碳酸钾)。分析流程，回答问题。
(1)浸泡池中发生反应的化学方程式为 (写一个)。
(2)蒸煮过程会产生色度较深的废水，需要加入 进行处理。
(3)打浆需将蒸煮好的植物纤维碾磨捣碎，把纤维打散、切碎，其目的是 。
(4)抄纸是将纸浆在竹帘中均匀铺开，水从竹帘缝隙流出，纸浆留在竹帘上，原理相当于实验操作中的 。
(5)造纸生产中，常使用的淀粉粘合剂是由淀粉加工而成的，检验该粘合剂中是否含有淀粉的方法是 。
19．（2025·江苏常州·模拟预测）高铁酸钾是一种新型高效净水剂。一种以菱铁矿（，含少量）为原料制备的流程如下：
已知：
①不溶于水和酸。
②是一种盐，微溶于浓在强碱性条件下较稳定，在催化作用下易分解。
(1)“酸浸”时将菱铁矿加入稀硫酸中，充分反应后过滤，得到滤液。
①若其他条件不变，下列措施中能提高铁元素浸出率的有 （填字母）。
A．粉碎固体 B．适当加快搅拌速率 C．减小硫酸浓度
②测得滤液的为1，则滤液中含有的阳离子主要有 。
③硫酸用量不宜过量太多，原因可能是 。
(2)“氧化”后得到，“氧化”这步反应的化学方程式为 。
(3)实验中的量对最终产率有影响。当“制备”步骤中的量过多时，会导致“转化”步骤中产率下降，其原因是 。
20．（2025·山西朔州·一模）变色水泥也称气象水泥，会随着周围环境变化而呈现不同颜色。以石灰石、粘土和氯化钴为原料生产变色水泥的主要流程如下图所示。分析思考，解决问题：
(1)生料磨中细粉通过风机排出，为使大颗粒生料不被吹出，通风时要注意 。
(2)预热器中利用煅烧窑排出的热风预热生料，其优点是 。
(3)煅烧窑中发生反应的化学方程式是 （写一个）。
(4)水泥磨将熟料研磨成粉，磨内装有不同规格的钢球，其作用是 。
(5)氯化钴结合的水分子数目不同颜色不同，你认为变色水泥变色与环境的 有关。
答案和解析
一、实验方案的做题思路
1．实验方案设计的思路
（1）明确目的和原理：明确实验目的，弄清题目要求和所提供的信息。
（2）选择仪器和药品：根据题目要求自选或从指定范围能选择所需仪器和药品。
（3）设计装置和步骤：设计合理的实验装置和操作步骤，如检验或鉴别等需要取样、控制哪些变量做对比实验等。
（4）记录现象和数据：全面及时并准确记录实验过程中的现象和数据。
（5）分析得到结论：根据实验现象和记录的数据，通过分析、计算、推理等得出正确的结论。
2． 实验方案设计的原则
（1）科学性：实验原理、实验操作程序和方法应该是正确的。
（2）安全性：实验设计时应尽量避免使用有毒药品和进行具有一定危险性的实验操作。
（3）可行性：实验设计应切实可行，所选用的化学药品、仪器、设备和方法等在中学现有的实验条件下能够得到满足。
（4）简约性：实验设计应尽可能简单易行，应采用简单的实验装置，用较少的实验步骤和实验药品，并能在较短的时间内完成实验。
3．设计方案时注意事项
（1）实验操作顺序
装置选择与连接→气密性检查→加固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸仪器→其他处理等。
（2）加热操作的先后顺序
若气体制取实验需加热，应先预热气体发生装置，再给实验中需要加热的物质加热，用得到的气体排出装置中的空气。如实验室用KClO3制取O2。熄灭酒精灯的顺序则相反。
（3）仪器选用及连接顺序
所给仪器是全用还是选用，是否可重复使用；是否有除杂和尾气处理装置；安装顺序由下而上、从左到右、先除杂后干燥、万能瓶洗气“长进短出半瓶水”、干燥管“大头进小头出”等。
4．最佳实验方案的选择原则
几个实验方案都能达到目的，选出一个最佳方案。所谓最佳，就是装置简单，药品容易取得、价格低廉，现象明显，干扰小，无污染。
5．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化学实验原理，确保理论上科学合理。
如：实验室制取氧气时，选择的药品中一定要含氧元素，经过化学变化能制出氧气。
（2）操作可行。设计实验方案，特别是实验操作确实具有可操作性、操作是否达到目的。
如：制取二氧化碳的方法有多种，如果将木炭放入充满氧气的集气瓶中燃烧，确实能生成二氧化碳，但不便于操作，无法控制反应物的量，也不便于收集。
（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，选择最简便的实验步骤。
如：实验室制取氧气，可以用高锰酸钾，也可以用过氧化氢跟二氧化锰(作催化剂)，最好选择过氧化氢跟二氧化锰，因为其装置简单、操作简便。
（4）经济合理。原料一般要求廉价、易得。
（5）安全环保。进行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。
（6）结论是否严谨。得出的结论要注意排除干扰因素。如向装满二氧化碳气体的软塑料瓶中加入氢氧化钠溶液，瓶子变瘪，证明“二氧化碳能与氢氧化钠反应”。该结论不严谨，氢氧化钠溶液中有水，二氧化碳也能与水反应，故软塑料瓶变瘪不能证明二氧化碳与氢氧化钠反应，需要用等体积的水做对比实验。
二、实验方案的解题步骤
1．实验设计的基本步骤
（1）认真审题，把握实验目的、要求。
（2）明确仪器和药品是自选还是从题给范围内选择。
（3）根据现有的仪器和药品设计相应的实验，并选好仪器和药品。
（4）依据选择的仪器和药品，完成仪器的组装和相关实验操作，要控制的变量需考虑周全。
（5）及时详细记录实验现象。
（6）得出结论。
2．实验方案评价步骤
（1）判断原理是否科学合理。
（2）判断是否具有可操作性、操作是否达到目的。
（3）判断装置是否合理、简单，是否有不合理的地方，判断实验步骤的顺序是否颠倒。
（4）判断经济合理，原料一般要求廉价、易得。
（5）判断安全环保，实验所选药品是否要安全隐患，是否造成环境污染。
（6）结论是否严谨。得出的结论要注意排除干扰因素。
题型01设计实验达到实验目的
1．（2025·广东深圳·一模）下列实验方案不能达到实验目的的是
A．探究物质燃烧条件之一：需要与氧气接触 B．探究分子在不断运动和氨气密度比空气小
C．测定空气中氧气的含量 D．比较二氧化锰和氧化铜的催化效果
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】A、该实验中，铜片上的白磷与氧气接触，温度达到了着火点，燃烧，水中的白磷温度达到了着火点，但是隔绝氧气，不燃烧，说明燃烧需要与氧气接触，不符合题意；
B、该实验中，浓氨水和酚酞溶液没有直接接触，一段时间后，湿润的酚酞滤纸条变红，说明浓氨水具有挥发性，挥发出的氨分子不断运动，当运动到滤纸条处时，氨气溶于水形成氨水，氨水显碱性，能使无色酚酞试液变红，a处先变红，说明氨气的密度比空气小，不符合题意；
C、该实验中，白磷燃烧消耗氧气，待完全反应后，逐渐冷却至室温，由于消耗了氧气，装置内压强减小，打开弹簧夹，烧杯中的水进入集气瓶，进入水的体积就是消耗氧气的体积，可以测定空气中氧气的含量，不符合题意；
D、该实验中，过氧化氢溶液的浓度不同，变量不唯一，无法比较二氧化锰和氧化铜的催化效果，符合题意。
故选D。
2．（2024·湖南怀化·三模）下列实验设计能达到实验目的的是
选项 A B C D
实验目的 比较二氧化锰和氧化铁对过氧化氢分解反应的催化效果 测定空气中O2含量 探究可燃物燃烧需要氧气 比较铁、铜、银三种金属的活动性顺序
实验设计
A．A B．B C．C D．D
【答案】D
【详解】A、该实验中，过氧化氢溶液的浓度不同，变量不唯一，无法比较二氧化锰和氧化铁对过氧化氢分解的催化效果，不符合题意；
B、该实验中，木炭在空气中燃烧生成二氧化碳，二氧化碳是气体，化学反应前后，压强变化不大，无法测定空气中氧气的含量，不符合题意；
C、该实验中，A管中白磷与氧气接触，温度达到了着火点，燃烧，B管中红磷与氧气接触，温度没有达到着火点，不燃烧，说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点，不符合题意；
D、该实验中，铁和硫酸铜反应生成硫酸亚铁和铜，有红色固体析出，说明铁比铜活泼，银和硫酸铜不反应，无明显现象，说明铜比银活泼，可以探究三种金属的活动性顺序，符合题意。
故选D。
题型02设计实验并描述实验过程
1．（2023·全国·模拟预测）兴趣小组的同学对金属的某些性质进行相关探究。
【实验回顾】用图甲所示装置制取氢气。

(1)锌与稀硫酸反应的化学方程式为 。
【发现问题】小路同学为验证上述“判断依据”，将纯锌片和纯铜片插入稀硫酸中，实验过程中偶然将两种金属触碰（如图乙），发现铜片表面产生了气泡。经检验，产生的气体仍是氢气。
【提出问题】图乙中哪种金属参与了反应？该反应的原理是什么？
【进行实验】在老师指导下，小路同学设计并进行了如下实验：
步骤1：另取纯锌片和纯铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中（如图丙），观察现象；
步骤2：用导线将纯锌片和纯铜片连接，并在两金属片之间串联一个电流表（如图丁），观察现象。

(2)步骤1观察到的现象是 。
【分析解释】图戊为步骤2的微观原理示意图（提示：图中的e-表示电子）。
(3)氢气是由 （填“锌片”或“铜片”）与稀硫酸反应产生的。
(4)请根据图示，从微观角度描述在铜片表面产生氢气的过程 。
【反思拓展】
(5)若按图进行实验，电流表指针发生偏转。则石墨碳棒上 （填“有”或“没有”）气泡产生。

(6)若将图中稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流表指针也发生偏转。则 （填“锌片”或“石墨碳棒”）上会出现红色固体。
【延伸应用】
(7)一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活动性强的金属首先被腐蚀。造船工业为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌的金属是______（填字母）。
A．银块 B．铜块 C．锡块 D．锌块
【答案】(1)Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑
(2)锌片逐渐溶解，并产生气泡，铜片无明显现象
(3)锌片
(4)在该反应中，锌原子失去电子，电子通过导线传递到铜片处，铜片处的氢离子得到失去的电子形成H2
(5)有
(6)石墨碳棒
(7)D
【详解】（1）锌与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，该反应的化学方程式为：Zn+H2SO4＝ZnSO4+H2↑；
（2）取纯锌片和纯铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，锌能与稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，铜和稀硫酸不反应，故现象为：锌片逐渐溶解，并产生气泡，铜片无明显现象；
（3）由图可知，该反应中，锌失去的电子通过导线传递到铜片上，铜片处的氢离子得到电子形成H2，故氢气是由锌片与稀硫酸反应产生的；
（4）从微观角度描述：在该反应中，锌原子失去电子，电子通过导线传递到铜片处，铜片处的氢离子得到失去的电子形成H2；
（5）在该反应中，锌失去的电子通过导线传递到石墨碳棒上，石墨碳棒处的氢离子得到电子形成H2，故石墨碳棒上有气泡产生；
（6）若将图中稀硫酸换成硫酸铜溶液，电流表指针也发生偏转，是因为锌失去的电子通过导线传递到石墨碳棒上，石墨碳棒处的铜离子得到电子形成铜，故石墨碳棒上有红色固体出现；
（7）一般情况下，两种活动性不同的金属在潮湿的环境中接触时，活动性强的金属首先被腐蚀，故为了避免轮船的钢铁外壳被腐蚀，通常在轮船外壳镶嵌的金属比铁活泼，锌比铁活泼，铁比锡、铜、银活泼。
故选D。
题型03原实验方案的漏洞分析与重新设计
1．（2024·江西上饶·模拟预测）某化学兴趣小组的同学发现有瓶标签受损、久置的某溶液，受损标签如下图所示。该小组同学对这瓶溶液进行了如下探究：
【提出问题】这瓶溶液是什么物质的溶液；
【猜想与假设】老师提示：原溶液只可能是下列三种溶液中的一种；
①氧化钠溶液 ②碳酸钠溶液 ③硫酸钠溶液
【查闵资料】CaCl2溶液、Na2SO4溶液、BaCl2溶液均呈中性
【实验探究一】
(1)
同学 实验操作 实验现象及结论 同学相互评价
甲 溶液变红猜想①成立 乙同学认为此方案结论不正确，该方案只能确定猜想 不成立，你认为他的理由是 。
乙 猜想②成立 丙同学认为：猜想①的溶液久置可能变质，加足量稀盐酸也会产生气泡
【实验探究二】
(2)丙同学重新设计实验如下：
实验操作 实验现象 实验结论或结果
步骤一：取少量样品溶液于试管中，加入过量CaCl2溶液，振荡 。 猜想①正确，且已部分变质。步骤二完毕后，溶液中除酚酞外，还含有的溶质有 （填化学式）
步骤二：静置，取少量上层清液于另一支试管中，滴加无色酚酞溶液 溶液变红
【交流与讨论】
大家认为该实验方案仍然存在缺陷，如果氢氧化钠溶液已完全变质，则无法得出正确结论。
【实验反思】
(3)氢氧化钠变质的化学方程式为： 。
(4)下列能替代丙同学实验步骤一中过量的CaCl2的是______（填“字母”）
A．Ba（OH）2 B．BaCl2 C．Ca（OH）2
【答案】(1) ③ 氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液均呈碱性，均能使酚酞溶液变红，只要硫酸钠溶液呈中性，不能使酚酞变红 有气泡生成
(2) 产生白色沉淀 NaOH、CaCl2和NaCl
(3)2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
(4)B
【详解】（1）甲同学向样品溶液中滴加酚酞，溶液变红，乙同学认为此方案结论不正确，该方案只能确定猜想③不成立，因为氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液均呈碱性，均能使酚酞溶液变红，只要硫酸钠溶液呈中性，不能使酚酞变红。丙同学认为猜想①正确，且已部分变质，说明溶液中含有碳酸钠，则取少量样品溶液于试管中，加足量稀盐酸，碳酸钠和稀盐酸生成二氧化碳，观察到有气泡生成。
（2）猜想①正确，且已部分变质，说明溶液中含有氢氧化钠和碳酸钠，取少量样品溶液于试管中，加入过量CaCl2溶液，振荡，由于氯化钙能与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，可观察到产生白色沉淀，证明溶液中含有碳酸钠；取少量上层清液于另一支试管中，滴加无色酚酞，溶液变红，证明溶液中还含有氢氧化钠；步骤一中加入过量的氯化钙，并生成了氯化钠，所以步骤二完毕后，溶液中除酚酞外，还含有的溶质为氢氧化钠NaOH、氯化钙CaCl2和氯化钠NaCl。
（3）氢氧化钠与空气中的二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。
（4）A、若用氢氧化钡，则和碳酸钠生成氢氧化钠，会对原溶液中氢氧化钠检验造成干扰，选项错误；
B、若用氯化钡，则和碳酸钠生成碳酸钡白色沉淀，可以检验碳酸钠，且不会对原溶液中氢氧化钠检验造成干扰，选项正确；
C、若用氢氧化钙，则和碳酸钠生成氢氧化钠，会对原溶液中氢氧化钠检验造成干扰，选项错误。
故选B。
2．（2024·陕西渭南·一模）某化学兴趣小组同学在帮助实验员整理化学试剂时，发现了一瓶标签残缺且瓶盖没有完全密封的无色液体（如图所示）。经实验员分析，可能是 中的一种，化学兴趣小组同学为确定该无色溶液的成分展开了探究。
【查阅资料】
①上述四种物质溶解度如下：
物质
常温下溶解度 9.6 109 21.5 36
②溶液呈中性。
【实验讨论】
(1)小明仔细分析四种物质的溶解度后发现该物质不可能是 。
【实验探究一】
(2)
实验操作 实验现象 实验结论
溶液变红 原溶液是
原溶液是
【实验分析一】
(3)大家一致认为小方的结论不正确，原因是 。
大家也对小华的结论产生质疑，理由是 溶液久置可能变质，加足量稀盐酸也会产生气泡。
【实验探究二】
(4)小琴同学重新设计实验如下：
实验操作 实验现象 实验结论
①取少量样品溶液于试管中，加入过量溶液，振荡 原溶液是溶液，且已部分变质
②静置，取少量上层清液于另一支试管中，滴加 溶液变红
【实验分析二】
(5)步骤①中发生反应的化学方程式为 。
【实验反思】为了防止变质，药品必须要密封保存；倾倒液体试剂，要将标签向着手心。
【答案】(1)碳酸氢钠/NaHCO3
(2)产生大量气泡
(3)碳酸钠溶液呈碱性，也能使酚酞溶液变红
(4) 产生白色沉淀 无色酚酞溶液
(5)CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl
【详解】（1）20℃时，碳酸氢钠的溶解度为9.6g，该温度下，碳酸氢钠饱和溶液的溶质质量分数为≈8.8%，不可能得到10%的碳酸氢钠溶液，故填：碳酸氢钠或NaHCO3；
（2）实验结论是原溶液是碳酸钠，将足量的盐酸滴入样品溶液中，碳酸钠与盐酸反应生成氯化钠、水和二氧化碳，可观察到产生大量气泡，故填：产生大量气泡；
（3）碳酸钠溶液呈碱性，也能使酚酞溶液变红，无法确定原溶液是氢氧化钠，故填：碳酸钠溶液呈碱性，也能使酚酞溶液变红；
（4）实验结论是原溶液是溶液，且已部分变质，说明原溶液中含有氢氧化钠和碳酸钠；
①取少量样品溶液于试管中，加入过量溶液，振荡，氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，可观察到产生白色沉淀，故填：产生白色沉淀；
②静置，取少量上层清液于另一支试管中，由于无色酚酞溶液遇氢氧化钠溶液变红，因此滴加无色酚酞溶液，溶液变红，故填：无色酚酞溶液；
（5）步骤①中氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，反应的化学方程式为CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl，故填：CaCl2+Na2CO3=CaCO3↓+2NaCl。
题型04实验方案的可行性评价
1．（2025·安徽阜阳·一模）我国高铁创造的中国速度令世界瞩目，学习小组对高铁建设中的钢铁锈蚀展开了探究。
实验一：探究铁锈蚀的基本条件。
(1)一周后观察，试管①和②中的铁钉无明显变化，试管③中的铁钉生锈。探究发现铁生锈的主要条件是铁与 直接接触。④中铁钉锈蚀更严重，说明食盐能够 （填“加快”或“减慢”）铁生锈。
(2)试管②中加入的蒸馏水要事先煮沸并迅速冷却，其目的是 。
实验二：探究食盐水浓度对铁腐蚀速率的影响
用如图装置进行实验，锥形瓶中放生铁粉末，滴管中预先加入2mL20℃不同浓度的食盐水，并用氧气传感器测定锥形瓶内的氧气浓度的降低值，数据如下表所示：
实验组 实验① 实验② 实验③ 实验④
生铁粉末质量 3.5g 3.5g 3.5g 3.5g
食盐水浓度 4% 8% 16% 24%
3min时瓶内氧气浓度降低值 2.04% 2.44% 2.72% 3.01%
(3)分析数据可得到的实验结论是 。
(4)比较铁腐蚀速率，除了采用3min时瓶内氧气浓度降低值外，还可以比较 。
(5)有同学提出，还可以测定20℃、食盐水浓度为30%时铁腐蚀的速率，你认为方案是否可行并说明理由 （20℃时，氯化钠的溶解度为36g）。
兴趣小组又测定了相同浓度氢氧化钠溶液、氯化钠溶液、氯化铵溶液对铁腐蚀速率的影响，实验数据如图所示。
(6)对铁钉腐蚀速率的影响 （填“>”、“=”或“<”）。
(7)曲线先陡后缓说明铁生锈速率的规律是 。
(8)氯化铵溶液对铁钉腐蚀速率的影响最大，有同学认为氯化铵溶液呈酸性，请你设计实验检验。你的实验方案： 。
【答案】(1) 氧气和水 加快
(2)除去水中溶解的氧气
(3)其他条件相同时，食盐水浓度越大，铁锈蚀速率越快
(4)相同时间内生成铁锈的质量
(5)不可行，因为20℃时，食盐水的最大浓度（即饱和食盐水的浓度）为26.5%，无法配制出浓度为30%的食盐水
(6)＞
(7)铁开始时生锈速率较快，之后铁生锈速率逐渐减慢
(8)取少量氯化铵溶液于试管中，向其中滴加紫色石蕊溶液，若溶液变红色，说明氯化铵溶液呈酸性
【详解】（1）试管①中铁钉只与氧气氧气接触，不生锈，试管②中铁钉只与水接触，不生锈，试管③中铁钉与氧气和水接触，生锈，发现铁生锈的主要条件是铁与氧气和水直接接触；
④中为食盐水，铁钉锈蚀更严重，说明食盐能够加快铁生锈；
（2）气体的溶解度随温度升高而减小，试管②中加入的蒸馏水要事先煮沸并迅速冷却的目的是除去溶解在水中的氧气；
（3）铁生锈消耗氧气，根据表格数据，生铁粉末质量相同，食盐水浓度增大时，3 min内瓶内氧气浓度降低值也增大，即铁的腐蚀越快，可得到的结论是：其他条件相同时，食盐水浓度越大，铁锈蚀速率越快；
（4）比较铁腐蚀速率，除了采用3min时瓶内氧气浓度降低值外，还可以比较相同时间内生成铁锈的质量，生成铁锈的质量越多，说明铁锈蚀的量越大多，腐蚀速率越快；
（5）20 ℃时氯化钠的溶解度为36g，所得饱和溶液浓度约为，即20℃时，食盐水的最大浓度（饱和食盐水的浓度）为26.5%，无法配制出浓度为30%的食盐水，所以该方案不可行；
（6）铁生锈消耗氧气，氧气浓度的变化直接反映铁腐蚀的快慢，由图可知，相同时间内，氯化钠溶液（含氯离子）中氧气浓度下降幅度大于氢氧化钠溶液（含氢氧根离子）中氧气浓度下降幅度，氧气浓度下降越快，说明铁腐蚀速率越快，所以氯化钠溶液中铁的腐蚀速率大于氢氧化钠溶液中铁的腐蚀速率，即Cl 对铁钉腐蚀速率的影响大于OH ；
（7）曲线先陡后缓，也就是说反应开始阶段，曲线斜率陡（较大），氧气浓度下降快，即铁腐蚀速率快；随着反应的进行，曲线斜率变缓（即变小），氧气浓度下降变慢，铁腐蚀速率减慢，所以说铁生锈速率的规律是开始时铁生锈速率快，之后生锈速率逐渐减慢；
（8）检验氯化铵溶液是否显酸性，最简便的方法即用紫色石蕊试液，可取少量氯化铵溶液于试管中，向其中滴加紫色石蕊溶液，若溶液变红色，说明氯化铵溶液呈酸性。
2．（2023·陕西·模拟预测）科学探究是学习化学重要而有效的方法。课堂上某老师带领同学们围绕“酸碱中和反应”开展探究活动，下面是甲组和乙组同学的探究活动：
活动一：甲组同学向盛有一定量氢氧化钠溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会发现有气泡产生，于是停止滴加稀盐酸，经询问老师得知该氢氧化钠溶液变质了。氢氧化钠变质的化学方程式为
活动二：乙组同学向盛有一定量氢氧化钙溶液的烧杯中滴加稀盐酸，一会后发现忘记滴加指示剂了，因此，他们停止滴加稀盐酸，并对烧杯内溶液中溶质的成分进行探究；
【提出问题】溶液中溶质有哪些物质呢？
【作出猜想】猜想一：溶质只有CaCl2
猜想二：溶质有CaCl2和Ca（OH）2
猜想三：溶质有 （填化学式）。
【查阅资料】氯化钙溶液呈中性；pH>8的溶液会使酚酞溶液变红色。
【设计方案】
方法步骤 实验现象 实验结论
方案一 取少量烧杯内的溶液于试管中，加入无色酚酞溶液 酚酞不变色 猜想一正确
酚酞变 色 猜想二正确
方案二 取少量烧杯内的溶液于试管中，加入 猜想三正确
【方案评价】小组同学通过讨论后认为：方案二可行，但方案一存在缺陷，酚酞不变色不能证明猜想一正确，理由是 。
【方案改进】某同学提出将方案一中的酚酞换成 （填写一种试剂即可），同样可以得出猜想二正确。
【答案】 2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O CaCl2和HCl 红 石蕊试液 溶液变红 酚酞在中性和酸性溶液中都不变色 氯化镁溶液（合理即可）
【详解】活动一：氢氧化钠变质，是氢氧化钠和二氧化碳反应生成碳酸钠和水，反应的化学方程式：2NaOH+CO2═Na2CO3+H2O；
活动二：[作出猜想]
猜想一：盐酸和氢氧化钙恰好完全反应时溶质只有CaCl2；
猜想二：氢氧化钙过量时溶质有CaCl2和Ca（OH）2；
猜想三：稀盐酸过量时溶质有CaCl2和HCl；
[设计方案]
方案一：氢氧化钙溶液显碱性，能使酚酞溶液变红，如酚酞变红色，猜想二正确；
方案二：猜想三含有盐酸，盐酸为酸性，取少量烧杯内的溶液于试管中，加入石蕊试液，溶液变红色，说明溶液中含有盐酸，猜想三正确；
[方案评价]
方案一不能证明猜想一正确的理由是酚酞在中性和酸性溶液中都不变色；
[方案改进]
某同学提出将方案一中酚酞溶液换成氯化镁溶液，同样可以得出猜想二正确，是因为氯化镁能和氢氧化钙反应生成白色沉淀氢氧化镁和氯化钙。
题型05实验方案的经济效益评价
1．（2024·山东东营·二模）能源既是国家经济发展的命脉，也是国家发展战略的重要支柱。
(一)人类目前所消耗的能量主要来自化石燃料。
(1)化石燃料包括 、石油、天然气。
(2)“碳中和”主要是指抵消温室气体的排放量，实现正负抵消，达到相对“零排放”。下列说法不正确的是_______(填序号)。
A．大力植树造林
B．捕集、利用和封存CO2
C．提倡使用一次性餐具
(3)将石油加热炼制，是利用石油中各成分的 不同，将它们分离得到汽油、煤油、柴油等产品。
(4)天然气用途非常广泛，可作为燃料直接使用。天然气在不同设备中燃烧产生的污染物的含量也不尽相同，几种常见设备中天然气燃烧时产生的污染物(kg/Mm3)如图所示：
①氮的氧化物排放到空气中可形成酸雨，依据“化学反应前后元素的种类不变”，推测此类酸雨中所含的酸是 (填化学式)。
②在电厂、工业锅炉和民用采暖设备中天然气燃烧效率最低的是 (填字母)。
A．电厂 B．工业锅炉 C．民用采暖设备
(二)氢气被看做是理想的“绿色能源”，氢气的制备和储存是目前的研究热点。如图是一种比较经济的制取氢气的工艺流程。
(5)氢气是一种清洁燃料，原因是 (用化学方程式表示)，与电解水相比，用铝镓合金和水为原料制取氢气的优点是 (答出一点即可)。
(6)用铝镓合金与铝片相互刻划，发现铝片上有划痕，说明 。
(7)II反应生成两种氧化物。另一种生成物中一定含有氢元素和氧元素，请说明理由： 。
【答案】(1)煤
(2)C
(3)沸点
(4) HNO3 C
(5) 常温下反应，节约能源
(6)铝镓合金的硬度比铝大
(7)Al(OH)3中含Al、H、O三种元素，依据反应前后元素种类不变，生成物Al2O3中只含Al、O元素，所以另一种生成的氧化物中一定含H、O元素
【详解】（1）化石燃料包括煤、石油、天然气；
（2）A、大力植树造林可以增大二氧化碳的吸收量，降低大气中二氧化碳的浓度，不符合题意；
B、捕集、利用和封存CO2可以降低大气中二氧化碳的浓度，不符合题意；
C、提倡使用一次性餐具既浪费资源，又增加了大气中二氧化碳的浓度，符合题意。
故选：C；
（3）将石油加热炼制，是利用石油中各成分的沸点不同，将它们分离得到汽油、煤油、柴油等产品；
（4）①氮的氧化物排放到空气中可形成酸雨，依据“化学反应前后元素的种类不变”，推测此类酸雨中所含的酸是硝酸，化学式为HNO3；
②天然气在不同设备中燃烧产生的污染物的含量不同，由图可知，天然气在民用采暖设备中燃烧产生的污染物含量最多，因此在电厂、工业锅炉和民用采暖设备中天然气燃烧效率最低的是民用采暖设备，故选：C；
（5）氢气是一种清洁燃料，原因是氢气燃烧的产物是水，对环境无污染，化学方程式为；
由流程图可知，铝镓合金与水在常温下能反应生氢气、氢氧化铝和镓，而电解水是水在通电条件下分解生成氢气和氧气，因此与电解水相比，用铝镓合金和水为原料制取氢气的优点是常温下反应，节约能源；
（6）用铝镓合金与铝片相互刻划，发现铝片上有划痕，说明铝镓合金的硬度比铝大；
（7）II反应生成两种氧化物，由流程图可知，煅烧氢氧化铝得到氧化铝，则另一种生成物中一定含有氢元素和氧元素，是因为Al(OH)3中含Al、H、O三种元素，依据反应前后元素种类不变，生成物Al2O3中只含Al、O元素，所以另一种生成的氧化物中一定含H、O元素。
2．（2024·四川宜宾·中考真题）阅读下面科普短文。
2023年杭州亚运会场馆外墙覆盖了一层纳米级二氧化钛（）光催化保护薄膜，该薄膜在太阳光的照射下能够快速分解建筑物表面的污染物，让场馆外墙拥有神奇的自净能力。这是世界上首次在大型国际体育赛事场馆上超大面积使用光催化材料。作为一种含量丰富、无毒且化学性质稳定的光催化材料，广泛应用于降解有机污染物、分解水制氢、还原等领域。
由于只在紫外光区有催化作用，因此需要通过改变形态、掺杂非金属或金属（铁、铂、金等）等方法，使能在可见光区有催化作用，以提高催化效果。目前，改变形态的方法有：通过喷雾、球磨等物理技术制备纳米管状、颗粒状的，或让与在高温下反应生成表面积更大且具有特殊孔隙的空心球。当中掺杂非金属或金属时，掺入物质的类型、掺入的量会对其光催化效果产生不同影响。掺杂不同比例石墨氦化碳（）的纳米光催化分解水时，产生质量随时间变化关系如下图。
在今后的研究中，科研人员将不断探索和完善相关工艺，使带来更多经济与社会效益。
回答下列问题：
(1)中钛元素的化合价是 。
(2)氮化碳（）属于 （填“单质”或“化合物”）。
(3)光催化分解水制氢的化学方程式是 。与电解水制氢相比，该方法的优点是 （答出一点即可）。
(4)下列关于的说法正确的是______（填字母标号）。
A．改变形态的方法均属于物理方法
B．掺杂石墨氮化碳越多，光催化分解水效果越好
C．与掺杂铁相比，掺杂金（）会提高生产成本
D．光催化还原有利于实现“碳中和”目标
【答案】(1)+4
(2)化合物
(3) 节约能源
(4)CD
【详解】（1）一般氧元素显-2价，化合物中正负化合价代数和为0，设钛元素化合价为x，则，故TiO2中钛元素的化合价是+4；
（2）化合物是由不同种元素组成的纯净物，氮化碳由氮元素和碳元素组成，属于化合物；
（3）TiO2光催化分解水生成氢气和氧气，反应的方程式为；
电解水需要消耗电能，此方法节约能源；
（4）A、由题目信息可知，改变形态的方法有：通过喷雾、球磨等物理技术制备纳米管状、颗粒状的TiO2，此过程无新物质生成，属于物理变化，或让TiO2与H2在高温下反应生成表面积更大且具有特殊孔隙的空心球，此过程有新物质生成，属于化学变化，故改变形态的方法不都属于物理方法，说法错误；
B、分析图像可知，相同时间内，g-C3N4和TiO2的比值越大，产生氢气越少，即反应速率越慢，催化效果越差，说法错误；
C、黄金价格比铁的价格高，故与掺杂铁相比，掺杂金（Au）会提高生产成本，说法正确；
D、TiO2光催化还原CO2可以减少二氧化碳含量，有利于实现“碳中和”目标，说法正确；
故选CD。
题型06实验方案的环保性评价
1．（2023·山东济南·二模）人类文明进步与金属材料发展关系十分密切，种类繁多的金属材料已成为社会发展的重要物质基础。
(1)众多的金属材料中，铝、铁、铜及其合金一直在人类生产、生活中占据着主导地位。试回答下列问题：
①铝制品具有很好的抗腐蚀性，其原因是铝在空气中易与氧气发生反应，生成一层致密而坚固的 薄膜(填化学式)。
②铁的化学性质比较活泼，在潮湿的空气中容易生锈，工人师傅常用稀盐酸去除铁锈，其反应的化学方程式为 。
③铜质的器皿长期暴露在潮湿空气中会长出一层绿色的铜锈，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜。小雪同学认为铜的锈蚀是铜与空气中水蒸气、氧气共同作用的结果，对于这个结论你认为还应补充的一个重要影响因素是 (填化学式)。
④世界年产量前三位的金属分别是铁、铝、铜，为验证这三种金属的活动性顺序，选取了下列四组药品，其中不可行的是 (填选项序号之一)。
A．溶液
B．溶液
C．溶液、溶液
D．溶液、溶液
⑤某化学小组的同学利用废铜制取硫酸铜，设计了如下甲、乙两个方案：
甲：
乙：(已知：)
从环保的角度出发，方案一更合理的理由是 。
(2)化学小组的同学取溶液于烧杯中，然后向烧杯中逐滴加入溶质质量分数为8%的溶液，反应过程中产生沉淀的质量与所滴入溶液的质量关系曲线如图所示，试回答：

①当滴入溶液时(即图中B点)，烧杯中溶液里大量存在的酸根阴离子是 (填离子符号)。
②恰好反应时，产生沉淀的质量是 g(计算结果精确至)。
③试通过计算，求所取用的溶液的溶质质量分数(计算结果精确至0.1%) 。
【答案】(1) B 方案二中会产生，污染空气(其他合理答案可得分)
(2) 7.84 解：设的质量为x
则溶液的溶质质量分数为：，
答：溶液的溶质质量分数为12.8%。
【详解】（1）①铝制品具有很好的抗腐蚀性能，原因是铝在空气中与氧气反应，其表面生成一层致密的氧化铝（Al2O3）薄膜，阻止内部铝的进一步氧化；
②铁锈的主要成分是氧化铁，与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的化学方程式是：；
③根据质量守恒定律，反应前后元素种类不变，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜 [Cu2(OH)2CO3]中含有铜元素、氢元素、氧元素、碳元素，根据铜锈的成分结合质量守恒定律可以知道，反应物中也应该含有铜元素、氢元素、氧元素、碳元素，所以铜的锈蚀是铜与空气中水蒸气、氧气、二氧化碳共同作用的结果，所以可以判断反应物中还应该补充一个重要影响因素为二氧化碳，化学式为CO2；
④A、铝能和硫酸亚铁反应，说明铝比铁活泼，铜不能和硫酸亚铁反应，说明铁比铜活泼，故可得出三种金属的活动性顺序为Al＞Fe＞Cu，该选项可行，不符合题意；
B、Al、Fe都与CuSO4溶液反应，说明Al、Fe比Cu活泼，但无法比较Al、Fe活泼性，该选项不可行，符合题意；
C、Fe不能与Al2（SO4）3溶液反应，说明铝比铁活泼，Fe能与CuSO4溶液，说明铁比铜活泼，故可得出三种金属的活动性顺序为Al＞Fe＞Cu，该选项可行，不符合题意；
D、Fe不能与AlCl3溶液反应，说明铝比铁活泼，Fe能与Cu（NO3）2溶液，说明铁比铜活泼，故可得出三种金属的活动性顺序为Al＞Fe＞Cu，该选项可行，不符合题意；
故选B；
⑤从环保的视角考虑，方案二不合理，方案一更合理，是因为方案二中会生成二氧化硫，生成的二氧化硫会污染空气（合理即可）；
（2）①硫酸铜和氢氧化钠反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，由图可知，A点时加入的氢氧化钠刚好与硫酸铜完全反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，B点时氢氧化钠过量，溶液中还有过量的氢氧化钠，故B点时，烧杯中溶液里一定大量存在的溶质是：NaOH、CuSO4，大量存在的酸根阴离子是；
②由图可知，A点时加入的氢氧化钠刚好与硫酸铜完全反应生成氢氧化铜沉淀和硫酸钠，滴入的80g8%的NaOH溶液中氢氧化钠的质量为80g×8%=6.4g，设生成的氢氧化铜的质量为y，则有
，
，
y=7.84g，
则产生沉淀的质量为7.84g；
③见答案。
2．（2024·安徽合肥·三模）阅读下列科技短文并回答问题。
在“碳达峰、碳中和”的大背景下，CO2地质封存技术作为当前缓解CO2释放的有效措施，将成为影响“碳中和”进度的关键。地质封存是通过管道将CO2注入油气田、咸水层或不可采煤层的密闭地质构造中，形成长时间或者永久性对CO2的封存。三种碳封存途径中，煤层CO2封存技术成本更低，同时可提高煤层气(主要含CH4)采出率，增加经济效益，符合国家绿色发展理念。
典型煤层CO，封存过程如图甲所示，主要包含注入和采出两大系统。烟气注入到煤层后，由于煤对气体的吸附能力CO2＞CH4＞N2，CH4和N2逐渐被CO2驱替并脱附，再通过采出井抽出。研究人员对不同的煤在相同条件下的吸附能力进行研究，结果如图乙所示。然而，煤层CO2封存也涉及多种安全风险。如CO2注入后，易引发地质体结构失稳，导致CO2泄漏，使土壤、水酸化，破坏周围的生态环境，对人类健康产生影响。
(1)CO2地质封存的途径主要有煤层封存、 。(写出一点即可)
(2)图甲中，通常是先将CO2由气态压缩成介于气态和液态之间的密度高、流动快的超临界状态再注入。从微观角度分析，这一过程中发生的变化是 (填“物理变化”或“化学变化”)。
(3)对比图乙中的四条曲线，可得出的结论是 。
(4)写出煤层采出气甲烷的一种用途 。
(5)下列说法正确的是______(填字母)。
A．二氧化碳过量排放会加剧温室效应
B．煤层CO2封存成本较低，同时可实现煤层气高效采收
C．烟气注入煤层后，煤对氮气的吸附能力最强
D．煤层CO2封存技术非常成熟，安全可靠
【答案】(1)油气田封存、咸水层封存
(2)物理变化
(3)在实验研究的压强范围内，压强等条件相同时，吸附CO2能力最好的是无烟煤
(4)作燃料（合理即可）
(5)AB
【详解】（1）由题干信息可知，CO2地质封存的途径主要有煤层封存、油气田封存、咸水层封存；
（2）从微观角度分析，这一过程中只是分子之间的间隔发生了改变，分子的种类不变，无新物质生成，属于物理变化；
（3）由图可知，在实验研究的压强范围内，压强等条件相同时，吸收CO2能力最好的是无烟煤；
（4）甲烷具有可燃性，可作燃料；
（5）A、二氧化碳属于温室气体，二氧化碳过量排放会加剧温室效应，符合题意；
B、三种碳封存途径中，煤层CO2封存技术成本更低，同时可提高煤层气(主要含CH4)采出率，增加经济效益，符合国家绿色发展理念，符合题意；
C、由题干信息可知，烟气注入到煤层后，煤对二氧化碳的吸附能力最强，不符合题意；
D、煤层CO2封存涉及多种安全风险。如CO2注入后，易引发地质体结构失稳，导致CO2泄漏，使土壤、水酸化，破坏周围的生态环境，对人类健康产生影响，不符合题意。
故选AB。
一、选择题
1．（2024·山东泰安·二模）下列有关实验现象的描述，不正确的是
A．将镁条放入稀硫酸中，有气泡产生
B．将铁丝放入硫酸铜溶液中，铁丝表面出现红色的铜，溶液由蓝色变为无色
C．打开盛浓盐酸的试剂瓶，瓶口会形成白雾
D．用稀盐酸除铁锈时，铁锈逐渐溶解，形成黄色溶液
【答案】B
【详解】A.将镁条放入稀硫酸中，剧烈反应，镁条消失，有大量气泡产生，放出大量热，故选项实验现象的描述正确，不符合题意；
B.将铁丝放入硫酸铜溶液中，铁丝表面出现红色的铜，是实验结论而不是实验现象，正确的实验现象是：将铁丝放入硫酸铜溶液中，一段时间后，铁丝表面有红色的固体产生，溶液由蓝色变为浅绿色，故选项实验现象的描述错误，符合题意；
C.打开盛浓盐酸的试剂瓶，由于浓盐酸具有挥发性，挥发出的氯化氢气体与空气中的水蒸气结合，会形成盐酸小液滴，所以，观察到的现象是：瓶口会形成白雾，故选项实验现象的描述正确，不符合题意；
D.用稀盐酸除铁锈时，铁锈逐渐溶解，形成黄色溶液，故选项实验现象的描述正确，不符合题意，故选B。
2．（2025·山西吕梁·一模）创新小组同学设计以下装置进行氧气的制取与性质实验。如图所示，往V形玻璃管A处注入过氧化氢溶液，在B处下方加热使硫粉燃烧，产生气体通入C处(试管内盛放水)。下列对于该实验的分析正确的是
A．二氧化锰中锰元素的化合价为
B．硫粉燃烧产生淡蓝色火焰、放出热量
C．该实验具有节约试剂、操作简单等优点
D．C处水的作用是吸收二氧化硫和氧气
【答案】C
【详解】A、二氧化锰中氧元素的化合价为-2，根据在化合物中各元素化合价的代数和为零，则二氧化锰中锰元素的化合价为+4，说法错误，不符合题意；
B、过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成水和氧气，硫在氧气中燃烧产生明亮的蓝紫色火焰，放出热量，说法错误，不符合题意；
C、该实验使用微型装置，具有节约试剂、操作简单等优点，说法正确，符合题意；
D、C处水的作用是吸收生成的二氧化硫，防止污染空气，氧气不易溶于水，不能吸收氧气，说法错误，不符合题意。
故选：C。
3．（2025·陕西·模拟预测）向2个装满二氧化碳气体的相同的锥形瓶中，分别注入饱和碳酸氢钠溶液和水，用压强传感器测瓶内（密闭）压强变化分别如图1、图2所示。下列说法错误的是
A．图2中，ab段压强会迅速上升是由于向瓶内注入水后压强瞬间变大
B．图2中，bc段压强下降是由于瓶内的二氧化碳逐渐溶于注入的水中
C．对比图1、图2可知，二氧化碳在水中损耗比在饱和碳酸氢钠溶液中损耗少
D．由此实验可知排饱和碳酸氢钠溶液集气法收集二氧化碳比排水法好
【答案】D
【详解】A、由于烧瓶内迅速压入蒸馏水，会使瓶内气体被压缩从而是气体压强变大，故ab段压强会迅速上升，说法正确；
B、二氧化碳能溶于水且能与水反应，瓶内的二氧化碳逐渐溶于注入的蒸馏水中，故bc段压强下降，说法正确；
C、由图可知注入20mL饱和碳酸氢钠溶液的瓶内最终压强小于注入20mL蒸馏水的瓶内压强，故二氧化碳在水中损耗比在饱和碳酸氢钠溶液中损耗少，说法正确；
D、根据C选项可知，二氧化碳在水中损耗比在饱和碳酸氢钠溶液中损耗少，故排水法收集到的二氧化碳气体更多，排水法收集二氧化碳气体比排碳酸氢钠溶液法好，说法错误；
故选D。
4．（2025·山东东营·一模）已知：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O，为探究铜和浓硫酸的反应及生成的二氧化硫气体的部分性质，某同学设计如图实验(图中脱脂棉团蘸有紫色石蕊溶液)。
①与鼓气球相连接的导管需插入浓硫酸中
②该装置便于控制铜和浓硫酸反应的发生和停止
③铜丝绕成螺旋状是为了加快铜和浓硫酸的反应
④氢氧化钠溶液中发生的反应为2NaOH＋SO2=Na2SO4＋H2O
下列关于该实验的说法正确的是
A．①②③ B．②③④ C．①②③④ D．②③
【答案】D
【详解】①与鼓气球相连接的导管的作用是将生成的二氧化硫推入氢氧化钠溶液，则导管不能插入浓硫酸中，说法错误；
②该装置能通过可上下移动的粗铜丝实现铜与浓硫酸的接触与分离，固液接触反应发生，固液分离反应停止，故该装置便于控制铜和浓硫酸反应的发生和停止，说法正确；
③铜丝绕成螺旋状能增大铜与浓硫酸的接触面积，反应物的接触面积越大，反应速率越快，说法正确；
④氢氧化钠与二氧化硫反应生成亚硫酸钠和水，该反应的化学方程式为，说法错误；
综上可知，说法正确的有②③，故选：D。
5．（2025·安徽阜阳·一模）用如图装置探究燃烧的条件。从导管口通入氧气至a、b露出水面后停止，观察到只有a处白磷燃烧。已知：白磷、红磷的着火点分别为40℃、260℃。下列说法正确的是
A．该实验中热水只起到提供热量的作用
B．a处和b处现象说明燃烧需要氧气参与
C．没有任何方法可使c处白磷在水中燃烧
D．a、b露出水面的目的是使红磷和白磷与氧气接触
【答案】D
【详解】A、该实验中热水起到提供热量和隔绝氧气的作用，说法错误，不符合题意；
B、从导管口通入氧气至a、b露出水面后停止，a处白磷与氧气接触且温度达到其着火点，所以白磷燃烧；b处红磷与氧气接触，但温度没有达到其着火点，所以红磷不燃烧，对比说明燃烧需要温度达到可燃物的着火点，说法错误， 不符合题意；
C、c处白磷温度达到其着火点，但没有与氧气接触，所以不燃烧，可以往水中通入氧气使白磷与氧气接触，则c处白磷可以在水中燃烧，说法错误，不符合题意；
D、a、b露出水面的目的是使红磷和白磷与氧气接触，说法正确，符合题意。
故选：D。
二、实验题
6．（2024·江苏无锡·二模）研究小组围绕实验室制二氧化碳气体以及气体体积的测定进行探究实验(如图1)。

实验一：
①组装仪器，________。
②装药品，调节量气管使左右两边液面相平，读数。
③将分液漏斗旋塞打开，使稀盐酸滴入A中，至不再有气体产生。
④冷却至室温，调节量气管使左右两边液面相平，读数。
(1)仪器A的名称 。
(2)请将上述实验步骤①补充完整： 。
(3)A中发生反应的化学方程式为 。
(4)图中导管G的主要作用是使液体顺利滴下， (填序号)。
a.加快反应速率 b.防止滴入的液体对测定气体体积产生影响
(5)步骤④中调节量气管使左右两边液面相平的操作是将量气管缓慢 (填“上移”或“下移”)。
实验二：
为减小实验误差，研究小组预将B、C中的水换成饱和碳酸氢钠溶液，以减少二氧化碳气体的溶解。为验证方案的可行性，继续进行以下实验：在18℃下，用碳酸钠粉末与稀硫酸反应制取两瓶250mL二氧化碳气体，分别加入50mL水和饱和碳酸氢钠溶液，振荡，用压强传感器分别测定两装置内压强的变化，数据如图2所示。

(6)由图2可获得的结论是 ，原因是 (结合碳酸氢钠溶液的酸碱性)。
(7)结合实验一、二，下列说法正确的是 。
a.气体在某溶液中的溶解能力受多种因素影响
b.实验探究、尊重实证是得出结论的重要途径
c.可在图1仪器B液面上方加一层植物油来减小实验误差
【答案】(1)锥形瓶
(2)检查装置的气密性
(3)
(4)b
(5)下移
(6) 饱和碳酸氢钠溶液比水更容易吸收二氧化碳 饱和碳酸氢钠溶液显碱性，碱性溶液更溶液吸收二氧化碳
(7)abc
【详解】（1）仪器A的名称是锥形瓶；
（2）装置中有气体产生，则为了防止漏气，需要检查装置的气密性；
（3）大理石（主要含有碳酸钙）与稀盐酸反应，是碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为；
（4）导管G的主要作用是平衡气压，使液体顺利滴下，防止滴入的液体对测定气体体积产生影响，故选：b；
（5）左边发生装置产生气体排出，B中液面下降，C中液体升高，则调节量气管使左右两边液面相平的操作是将量气管缓慢下移；
（6）分析图2可获得的结论是饱和碳酸氢钠溶液比水更容易吸收二氧化碳，装置中压强下降比水的更低，原因是饱和碳酸氢钠溶液显碱性，碱性溶液更溶液吸收二氧化碳；
（7）a.根据实验一、二影响气体溶解度的因素有压强、溶液的酸碱性等，则气体在某溶液中的溶解能力受多种因素影响，正确；
b.实践是检验真理的唯一标准，则实验探究、尊重实证是得出结论的重要途径，正确；
c.二氧化碳可溶于水，不溶于植物油，则可在图1仪器B液面上方加一层植物油来减小实验误差，正确；
故填：abc。
7．（2023·广东广州·一模）实验室利用下图所示装置进行相关实验，请回答下列问题。
(1)实验室制取CO2可以选择上述装置中的B或C作为气体发生装置，请写出对应的化学方程式 。装置B可随时控制反应的发生和停止，若要使反应暂时停止，应进行的操作是 。若将装置

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