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专题十四 化学实验设计、评价与探究
直击高考考点
化学是一门以实验为基础的学科，实验一直是高考的热点 重点和难点，也是考生失分较多的部分。随着教学改革和考纲的变化，化学实验考察内容更多的由课本向自然环境生产生活方面扩展，难度由易向难深入，而实验部分所占分值有逐年增加的趋势。所以怎样学好做好化学实验决胜高考引起了广大师生的高度重视。
化学实验设计是指根据实验试题要求，设计实验方案，主要包括根据实验目的，利用题目给出的仪器装置和药品，组装和连接实验装置，确定操作程序；运用化学基础理论或物质性质，选用题目给出的部分仪器和必要的药品，设计简单实验方案，完成实验课题。化学实验的评价是指评价实验方案的可行性或不同实验方案的优劣，从而选择最佳实验方案，完成实验课题。化学实验探究是指在实验的基础上，通过观察、分析、比较、抽象、概括、归纳等科学 ( http: / / www." \t "_blank )方法，对某些化学 ( http: / / www." \t "_blank )反应实质、现象以及化学 ( http: / / www." \t "_blank )实验装置从多角度、多层面做深入的研究探索，进行探究其规律的学 ( http: / / www." \t "_blank )习，有力地解释客观事实的实验属性，从而有效地强化学 ( http: / / www." \t "_blank )生的创新意识，拓展学 ( http: / / www." \t "_blank )生的创新思维，提高动手能力和实践创新能。在《考试大纲》中，主要涵盖以下基本要求
1. 知道化学实验方案设计的基本要求；
2. 能根据实验要求，物质的结构特点及特征反应，设计制备实验方案，性质实验方案及物质检验实验方案。
3. 根据实验的试题的要求，设计或评价简单实验方案的能力
纵观近年高考化学实验考察内容，化学实验设计、评价与探究是主要部分。考察学生的实验能力观察能力综合运用能力，要求学生对基础的实验原理 步骤 操作等要比较熟悉
。
知识网络构建
知识要点串讲
要点一、知识与技能
化学实验设计是综合性很强的一类问题，要熟练运用，必须要有扎实的化学基础知识，规范的基本操作技能，敏锐的观察水平，严密的分析推理能力。所以我们应从以下几个方面训练，打下坚实的基础。
1．元素及其化合物和有机化学基础知识。实验设计的化学原理与有关物质的组成、结构，物理、化学性质、物质相互转化规律等密切相关的。例如，乙二酸的性质实验设计就建立在乙二酸的结构与性质的相互关系上；又如Al(OH)3的制取实验设计就是依据 Al、Al2O3、Al(OH)3、Al3+、AlO2－相互转化规律。而例5）则是根据各物质的特征性质设计实验的。所以，在教学中，我们应该重视元素及其化合物、各类有机化合物的结构、性质（包括现象和反应式）的复习，为实验设计打好坚实的基础。
2．常见离子的检验方法和有机物各官能团的检验方法。大多数物质是由阴阳离子组成，所以离子的鉴别可以为物质的鉴别奠定基础。常见的阳离子有：H+、K+、Na+、Mg2+、Al3+、Fe2+、Fe3+、Cu2+、NH4+等；常见的阴离子有:OH－、Cl－、Br 、I－、S2－、SO42－、
SO32－、CO32－(HCO3－)、NO3－、PO43－、MnO4－、SiO32－等。熟记各离子的颜色，掌握各离子的检验方法，并写出有关离子方程式。高中有机化学中常见的官能团有：C＝C、C≡C、－C6H5、醇－OH、酚－OH、－CHO、－CO－、－COOH、－COO－、－NO2、－NH2等。知道了各个阴、阳离子及有机官能团的检验方法，就掌握了对应物质的检验，为设计有关实验作好了准备。
3．仪器的构造、作用和基本操作方法。初、高中教材中出现的常见仪器如托盘天平的构造和称量方法，量筒的构造及量取液体的方法，酸碱式滴定管的构造与取液方法；试管、烧杯、烧瓶、蒸发皿、坩埚的加热方法；试管、烧杯、烧瓶中取用液体、块状固体、粒状、粉状固体药品的取用方法；量筒、滴定管、锥形瓶等玻璃仪器的洗涤要求及方法；常见腐蚀性药品溶液沾着后的处理方法；常见仪器的连接顺序及其方法；溶解、过滤、蒸发、结晶、洗涤、萃取、分液、蒸馏的所需仪器及操作方法。
4．常见气体的制取。一般要求学会制取的气体有O2 , NH3 , CH4 , H2 , CO2 , H2S , NO2 , NO , Cl2 , HCl , CO , C2H4 , SO2 ,C2H2等等，要根据给定的气体分析不同的可能反应，写出有关反应方程式。例如制取O2气，可能实现的反应有KClO3加MnO2共热，双氧水中加入少量MnO2，Na2O2中滴加水等，根据不同的反应，设计出相应的实验装置。要讨论掌握各种气体的净化、收集、鉴定及尾气吸收的方法和装置。通过复习，有利于应对气体的制备实验过程的系统设计。
要点二 基本思路
1． 化学实验方案设计的基本思路
(1)明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新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。
(2)选择仪器药品：根据实验的目的和原理以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态、能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。
(3)设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合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实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。
(4)记录现象数据：根据观察、全面准确地记录实验过程中的现象和数据。
(5)分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理，得出正确的结论。
2．设计思想、规律和方法
(1)思考问题的顺序：
① 围绕主要问题思考。例如：选择适当的实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实验过程快速、安全；实验现象明显。
　　② 思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如：制取在空气中易水解的物质（如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等）及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入。
③ 思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、联靠。例如涉及到气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理。
(2)仪器连接的顺序：
① 所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。
② 仪器是否齐全。例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验应有尾气的吸收装置。
　　③ 安装顺序是否合理。例如：是否遵循“自下而上，从左到右”；气体净化装置中不应先经干燥，后又经过水溶液洗气。
④ 仪器间连接顺序是否正确。例如：洗气时“进气管长，出气管短”；干燥管除杂质时“大进小出”等。
(3)实验操作的顺序：
① 连接仪器。按气体发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理顺序连接好实验仪器。
　　② 检查气密性。在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性，然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。
　　③ 装药品进行实验操作。
3．设计时，应全方位思考的问题
(1)检查气体的纯度，点燃或加热通有可燃性气体（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等）的装置前，必须检查气体的纯度。例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排干净后，检查气体是否纯净（验纯），待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。
　　(2)加热操作先后顺序的选择。若气体发生需加热，应先用酒精灯加热发生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热。目的是：一则防止爆炸（如氢气还原氧化铜）；二则保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中其它物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3，实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点燃加热Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。
　　(3)冷凝回流的问题。有的易挥发的液体反应物，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置设计冷凝回流装置。如在发生装置安装长玻璃管等。
　　(4)冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失，需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体（物质蒸气），使物质蒸气冷凝为液态便于收集。
　　(5)防止倒吸问题。（前已述。）
　　(6)具有特殊作用的实验改进装置。如为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置；为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一只小试管等。
(7)拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或停止通气的顺序，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才停止通氢气，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成可爆气；拆卸用排水法收集需加热制取气体的装置时，需先把导管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；拆后的仪器要清洗、干燥、归位。
化学实验设计是一个系统问题，我们应该首先知道实验设计的目的、题型和要具备的知识方法；其次，复习时要求动手写(写方案、写步骤、写现象、写原因、写结论等)、重点做（做系列实验）、仔细观察（观察现象）、学会表述（说现象、说原理）；三是要有几份配套练习题，通过训练，理论联系实际，在实验操作中来加强对实验理论的理解，同时又用实验理论知识来指导自己的实验设计，在复习中将两者有机地结合起来，扎扎实实搞好实验设
热点题型探究
题型一 定性与定量实验
【典例1】已知常温下甲醛是一种无色、有刺激性气味的气体，易溶于水，是世界卫生组织（WHO）确认致癌物和致畸物质之一。我国规定：居室中甲醛含量不得超过0.08mg/m3。可利用高锰酸钾酸性溶液测定甲醛。
测定原理：KMnO4 ( H＋)溶液为强氧化剂，可氧化甲醛和草酸。
有关离子方程式为：4MnO4― +5HCHO+H＋ ==4Mn2＋ +5CO2↑+11H2O
2MnO4― +5H2C2O4 +6H＋ ==2Mn2＋ +10CO2 ↑+8H2O
测定装置：部分装置如下图所示（a、b为止水夹）
测定步骤：
①收集带检新装修的房屋居室空气5L。
②准确量取5.00mL 1.00×10－3mol L-1 的高锰酸钾溶液于250mL锥形瓶中，滴入3滴6mol L-1 的H2SO4 溶液，加水45mL稀释备用。
③将1.00×10－3mol L-1 的草酸标准溶液置于酸式滴定管中备用。
④打开a，关闭b，用注射器抽取100mL新装修的房屋的室内空气。关闭a，打开b，在缓缓推动注射器，将气体全部推入酸性高锰酸钾溶液中，使其充分反应。再如此重复4次。
⑤用标准草酸溶液滴定锥形瓶中的溶液，记录滴定所消耗的草酸溶液的体积。
⑥再重复实验2次（每次所取的高锰酸钾溶液均为5.00mL）。3次实验所消耗草酸溶液的体积平均值为12.38mL。
回答以下问题：
（1）使用 量取5.00mL高锰酸钾溶液。
（2）如果注射器压送气体速度过快，可能会产生什么不良后果？使结果偏高还是偏低？
（3）本实验是否需要外加指示剂？若需要请指出指示剂的名称，若不需要，试说明如何确定滴定的终点。
。
（4）计算该居室内空气中甲醛的浓度 mg/m3，该居室的甲醛 （填是或否）超标。所用高锰酸钾溶液浓度要小，为什么？
解析：准确量取溶液用酸式滴定管或碱式滴定管，量筒只能粗略量取液体体积。为测定准确，实验时应严格控制通入气体的速率，使反应充分进行。高锰酸钾本身有颜色，不需要再两外加入指示剂。
高锰酸钾的总量：n(KMnO4)=5.00×10－3L×1.00×10－3mol L-1 =5.00×10－6mol
草酸的物质的量：n(H2C2O4 )=12.38×10－3L×1.00×10－3mol L-1＝12.38×10－6mol
由方程式可得H2C2O4 消耗的KMnO4 的物质的量为
n(KMnO4)1==n(H2C2O4 )==12.38×10－6mol== 4.952×10－6mol
则甲醛消耗的高锰酸钾的物质的量为
n(KMnO4)2==5.00×10－6mol－4.952×10－6mol==0.048×10－6mol
甲醛的物质的量为n(HCHO)==n(KMnO4)2==0.048×10－6mol==0.06×10－6mol
甲醛的浓度为：
＝3.6mg/m3
答案（1）酸式滴定管（2）甲醛来不及被吸收，影响测定结果。（3）不需要；以高锰酸钾为指示剂。最后一滴草酸标准溶液滴下，溶液红的褪去且半分钟内不恢复，即为滴定终点。（4）3.6mg/m3；是。
【变式训练】
1．我国规定居室空气中甲醛的最高容许浓度为0.08mg·m－3。某研究性学习小组测定
了一装修完工7天后的新居空气中甲醛的含量，方法如下：
①取空气样品250.0L，缓缓通入25.00mL 1.00×10－3mol·L－1的KMnO4溶液
（加入3滴6 mol·L－1H2SO4溶液），使其充分反应。离子方程式为：
4MnO4－＋5HCHO＋12H+ 4Mn2+＋5CO2↑＋11H2O
②过量的KMnO4溶液用2.00×10－3mol·L－1的草酸（H2C2O4）溶液滴定，到溶液刚好变为无色为止，读取消耗草酸溶液的体积。发生反应的离子方程式为：
2MnO4－＋5H2C2O4＋6H＋ 2Mn2+＋10CO2↑＋8H2O
③重复实验2次，取草酸溶液体积的平均值26.25mL。
根据上述实验回答下列问题：
⑴欲配制500mL上述草酸溶液，需准确称取草酸晶体（H2C2O4·2H2O）______g。
⑵试计算该新居中甲醛含量（mg·m－3）并判断是否超标。
题型二 实验设计与评价
【典例2】化学研究小组，通过网上查找资料发现，N2的制取有下列不同方案：
a方案：加热条件下NH3还原CuO制得纯净的N2和活性铜粉
ｂ方案：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得
c方案：将空气缓慢地通过灼热的铜粉制得较纯的N2
现实验室有供选择的如下几种仪器来制取N2
A B C D E
（1）若按方案制N2时需要的氨气用生石灰和浓氨水作原料制取，则宜采用上述仪器中的_______________（填A、B、C……）作NH3的发生器，该发生装置中发生化学方程为______________________________，要制取并收集纯净的N2（允许含有少量水蒸气），还须使用到的上述仪器中的（按气流从左到右的流向顺序列出）___________（填A、B、C……）。
（2）若按方案制N2，用E装置将空气缓慢通入________________（填A、B、C）反应器，反应器内可观察到的现象是_____________________________________________，该反应的化学方程式为____________________________________________________。
(3）上述制N2的三个方案中，方案结合使用越来越受到人们的关注，这种方法与方案相比，其优越性在于___________________________________________________。
解析：（1）由题中所给信息可知，可适用于制备气体的装置是B、E，而E装置的优点是能控制反应的进程，而B装置只能一次性加入所需要的反应物，不能控制反应的进程，所以选择E更好，其中发生的反应是CaO+NH 3·H2O→Ca(OH)2 +NH3↑，用此法制得的气体中还会含有末反应的NH3，因此还需要用试剂吸收NH3，但由于NH3是一种极溶于水的气体，所以用排水法即可除去N2中含的的NH3，所以还需要使用的装置是A，C；（2）利用分液漏斗中的水将空气从烧瓶中排入到A装置中，在加热条件下将Cu氧化，从而除去O2，这样可得到纯净的氮气，O2+ Cu→2CuO；（3）在a、c的方案中可将Cu和CuO交替使用，进行循环使用，从而降低成本，而b方案中用到了有毒的NaNO2。
答案：（1）E ， CaO+NH 3H2O→Ca(OH)2 +NH3↑， A C。
（2）E ， 紫红色固体逐渐变黑， O2+ Cu→2CuO
（3）CuO和 Cu可循环利用，避免使用有毒物质NaNO2 。
评价探究: 制备和性质实验方案的设计主要从三个方面进行：一是仪器和装置的选择，中学实验中用于气体的制备主要是根据反应物的状态进行分类，①固体和固体反应的装置如图1，②固体和液体、液体和液体的不加热反应用如图2装置，③固体和液体、液体和液体的加热反应用如图3装置；二是操作规范和顺序，在实验操作中要注意①组装顺序②加热与通气的顺序③性质检验的顺序。如在Cu与浓硫酸反应产物的检验时，先检验水的生成，再检验SO2的存在，除去SO2后再检验CO2的存在等等；三是注意安全性和环境保护，在实验中会产生各种各样的尾气，要进行处理，如Cl2、SO2、NO、NO2等都会污染环境。
【典例3】在学习乙烯的相关知识时某兴趣小组的同学设计了如下的课外活动课题：我们已经知道制备乙烯时要将浓硫酸和乙醇混合液迅速升温且控制在170℃左右，但即使这样仍然会观察到反应混合液颜色变深。应用你已学知识分析和解决下列问题。
提供的药品：①A 品红溶液 ② B NaOH溶液 ③ Br2的CCl4溶液 ④酸性高锰酸钾溶液
（1）甲同学使用如图装置进行实验，实验时B中盛有酸性高锰酸钾溶液，通过B中实验褪色，甲同学得到了乙烯具有还原性的结论。试评价甲实验结论是否可靠，并说明你的理由。
（2）甲同学的实验中，在A中温度计的位置是 ，C的作用是 。
（3）如果你认为甲的结论不可靠，请重新设计，用字母表示装置的连接顺序（各装置可重复使用），并说出各装置中所用试剂。
解析：本题是一个探究性实验设计和评价。首先要知道乙烯的性质：易被氧化、可燃性，特别是能使酸性高锰酸钾、溴水或溴的CCl4褪色，而本题中要注意条件中的一个溶液变色的现象，实质是浓硫酸在反应过程中将乙醇氧化最后生成CO 2、CO、C等引起的，所以在乙烯中必然也会混有SO2，而其也能使酸性高锰酸钾、溴水或溴的CCl4褪色，所以在检验乙烯的性质时应先除去SO2，所以装置应重复使用；另外在实验中要注意实验后的气体不能直接排入空气中，要除去。所以甲在实验中所得到的实验结论是不可靠的。
实验中，从A装置出来的气体应先通入到NaOH溶液中除去SO2，再通入到品红溶液中以检验SO2是否除尽，再通入到溴的四氯化碳中或酸性高锰酸钾中以检验乙烯的化学性质，最后经C装置在管口点燃而除去尾气。
答案：（1）甲的结论不可靠。因为没将实验过程中产生的SO2除去而干扰了乙烯性质的测定。
（2）温度计的水银球应插入到液面下；C的作用是除去多余的乙烯，除止污染空气。
（3）实验步骤如下：①在A装置中加入浓硫酸和乙醇以及少量碎瓷片，加热产生气体②将气体通入到品红溶液褪色说明气体中含有SO2气体③通入到NaOH溶液中除去SO2④再通入到品红溶液中以检验SO2已全部除去⑤通入到酸性高锰酸钾溶液中以检验乙烯的性质，并在尖嘴口点燃气体以除去尾气。连接顺序：A（浓硫酸和乙醇）→B（品红溶液）→B（NaOH溶液）→B（品红溶液）→C（酸性高锰酸钾或溴的四氯化碳溶液）→尖嘴口点燃。
【误点警示】 在此题中要注意分析题中的陷阱，即在题中有“反应混合液颜色变深”的信息，实质是需考虑到在实验过程中由于浓硫酸的强氧化性将乙醇氧化成碳同时本身被还原成正四价硫，即在反应中有SO2气体生成，而在还原性上SO2更强于乙烯，所以在检验乙烯的性质之前一定要先除去SO2气体。
【变式训练】
2．为了检验Pb(NO3)2热分解的产物，有人用示意图中的装置进行实验。(图中
铁架台、铁夹和加热设备均略去)实验时在试管中放入研细的Pb(NO3)2晶体；实验结束后，试管中得到黄色粉末(PbO)，U型管下部有少量液体X，集气瓶中收集到无色气体Y。(如图)
回答下面问题：
(1)在装置中试管和U型管上的橡皮塞最好用锡箔包住，用橡皮管连接的两玻璃管口要相互紧靠，原因是 。
(2)液体X可能是 ；气体Y可能是 。
(3)导管口不再有气泡冒出时，停止反应，这时在操作上应注意 ，理由是 。
(4)用简单的实验证实(2)中的判断
①对X的判断 ②对Y的判断
(要求：怎样从水槽中取出集气瓶、实验方法、现象、结论)
3．课题式课堂教学是研究性学习的一种方式，其基本教学模式为：
提出课题→确定研究方案→解决问题→总结和评价
下面关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中解决问题阶段甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置。
（1）点燃酒精灯A、B的先后顺序为：先_______________后______________。
（2）硬质试管中发生的反应的化学方程式为_______________ _____。
（3）洗气瓶中的实验现象为_____________________________________。
（4）酒精灯B的作用为________________________________。
（5）乙同学提出甲装置太复杂，可将酒精灯合二为一，去掉B，而将尾气导管出口旋转到A的火焰上即可。乙同学的设计是否合理？_________，简述理由（从A、B使用的一致性的角度考虑）_________________________。
（6）丙同学认为甲装置有待优化，如尾气可先储存在瓶内，然后再处理。右图是他设计的贮气瓶，尾气应从_________（选a、b填空）口通入。
（7）丁同学质疑：CO能否使澄清石灰水变浑浊？因此，其设计在CO通入CuO之前，应先通入澄清石灰水，以比较排除CO与澄清石灰水反应。试对此作出评价。你认为丁的设计是否必要___________________________，理由是________________________________________________________。
题型 三 开放与探究性实验
【典例4】某校学生活动小组设计如图所示装置探究工业制硫酸接触室中的反应，并测定此条件下二氧化硫的转化率。实验时，装置D锥形瓶中溶液产生白色沉淀，装置E中溶液褪色。
试填空：
⑴装置B的三个作用是① 　　　 ；② 　　　 ；③ 　　　。
(2)实验过程中，当V2O5表面红热后，应将酒精灯移开一会儿后再继续加热，其原因是 　　　　　　　　　　　　。
(3)D中锥形瓶盛放的溶液可以是(选填序号) 　　　。
①足量澄清石灰水 ②足量小苏打溶液
③足量氯化钡溶液 ④足量硝酸钡溶液
反应停止后，要通过装置D锥形瓶中产生的白色沉淀的量，测定已被氧化的二氧化硫的量时，在滤出沉淀前必须进行的一步实验操作是(简述过程)
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)若从锥形瓶溶液中得到的沉淀质量为m g，要测定该条件下二氧化硫的转化率，实验时还需要测定的数据是(选填序号) 　　　 ，二氧化硫的转化率是 　　　(用含有m、a、b c、d中的一种或几种字母的代数式表示)。
①装置F增加的质量a g ②装置A中亚硫酸钠减少的质量bg
③装置B增加的质量cg ④装置E增加的质量d g
解析：本题是一个探究硫酸工业制备中接触室中SO2氧化的反应原理并测定其含量的实验设计，首先制得SO2气体并与O2混合通入到C装置中进行反应，由反应现象可知，SO2在氧化的过程中是一个放热反应过程，将生成的SO3进行通入到D装置中进行吸收，在此人注意的是该装置只能吸收SO3，而不吸收SO2，因而只能选择BaCl2溶液。由于最终测定SO2的转化率实际是通过测定BaSO4沉淀质量而计算得到，所以一定要确保沉淀完全，所以还需检验锥形瓶中SO3是否沉淀完全。这样就可根据得到沉淀物质的量即为转化的SO2的物质的量，除此之外还需知道SO2的总量，因此还需测定E、F的质量增加，以得到未被氧化的SO2的量。从而计算得到。
答案：(1)①干燥氧气和二氧化硫 ②使氧气和二氧化硫混合均匀
③便于通过观察气泡的速率，控制氧气和二氧化硫的比例。
(2)该反应的正反应放热，温度过高平衡逆向移动，不利于三氧化硫的生成；且影响催化剂的活性。
(3)③向锥形瓶中滴加氯化钡溶液，直至沉淀量不再增加。(或“静置后向上层清液中滴入氯化钡溶液，若产生沉淀，继续加人氯化钡溶液，重复上述过程至清液中不再产生沉淀。”)
(4)①④
【误点警示】在试剂选择时一定要考虑全面，如本题中的试剂只能用BaCl2而不能用Ba(NO3)2，这是因为通入SO3会使溶液呈强酸性，再通入SO2就会在酸性条件下被NO3-氧化，也转化成BaSO4，从而影响实验结果；另外在定量实验时检验是否沉淀完全时，不要取出溶液再检验，而应该是在原溶液中继续滴加观察现象而检验。
【典例5】(2006年上海高考试题)某课外兴趣小组为了探究铁与硫在隔绝空气的条件下
反应所得固体M的成分，设计了如右图装置。倾斜A使稀硫酸(足量)与固体M充分反应，待反应停止后，B装置增重，C装置中溶液无变化，反应后进入量气管气体的体积为VmL(已折算成标准状况)由上述实验事实可知：
(1)①固体M中一定含有的物质是______________(填化学式) 理由是_____________
②其中一种物质的质量可以确定为___________g(用代数式表示)。
(2)B装置的名称是________。写出B装置中反应的离子方程式_____________。
(3)C装置的作用是_____________，如果实验中没有B装置，则C装置中产生的现象是_______________。
(4)稀硫酸和固体M反应后溶液中还残留淡黄色固体，该固体是_____________,要分离出该固体，在实验操作中，除烧杯外还需要用到的玻璃仪器是_____________。
(5)通过进一步实验，测得固体M中各种成分的质量之和小于反应前铁粉和硫粉的质量之和，产生这种现象的原因可能是_____________
a．M中有未反应的铁和硫 b．测定气体体积时水准管的水面高于量气管的水面
c．A中留有反应生成的气体 d．气体进入D装置前未用浓硫酸干燥
解析：此题考察了对实验设计的探究创新思维能力，实验验证方法，气体的净化收集，实验误差分析能力。物质的提纯和分离方法步骤等相关知识。
答案：(1)①FeS、Fe B装置增重、量气管有气体出现。 ②
(2)洗气瓶 2OH―+H2S == 2H2O+S2―-
(3)证明H2S已被完全吸收 黑色沉淀
(4)硫 漏斗、玻璃棒
(5) b、c
【变式训练】
4．某企业排放的废水中约含有15%的FeSO4、7%的H2SO4、0.50%的Ag2SO4、0.34%的Al2(SO4)3及一些污泥。某研究性学习课题组为了帮助该企业科学处理污水，拟利用该厂的废铁屑（有少量锈斑）、烧碱溶液和硫酸处理此污水，回收FeSO4·7H2O和Ag。经查阅资料，FeSO4 和Al2(SO4)3 在水中的溶解度如下：
温度/℃ 0 10 20 30 40 50
FeSO4溶解度（g） 15.6 20.5 26.5 32.9 40.2 48.6
Al2（SO4）3溶解度（g） 31.2 33.5 36.4 40.4 45.7 52.2
　(Ⅰ)完成得到Ag的实验方案：
(1)将带有锈斑的废铁屑先后用热的烧碱溶液和热水进行洗涤，以洗去油污。　
(2)将工厂废水过滤，用少量水洗涤滤渣，洗涤液并入滤液后保留待用。
(3)向(2)滤液中加入稍过量的洗涤过的废铁屑，其中发生反应的离子方程式是
_______________ ， ___________，______________ ， __________.
(4)________________________________________________________，分离出Ag。
(Ⅱ)完成除去Al3+，得到主要成分为FeSO4·7H2O晶体的实验方案。
(5)将第(3)步与第(4)步所得滤液混合后，加入少量硫酸至混合液的pH为3～4后，
________________________________________________，滤出FeSO4·7H2O晶体。
5．A是一种白色晶体，它与浓NaOH溶液共热，放出无色气体B。用圆底烧瓶收集干燥的B，按如图1装置仪器，挤压滴管的胶头时，可以得到蓝色喷泉；A与浓H2SO4一起微热，放出无色气体C。用圆底烧瓶收集干燥的C，仍按图1装置仪器，挤压滴管的胶头时，可以得到红色喷泉。
（图1） （图2） （图3）
（1）写出A与浓H2SO4反应生成C的化学方程式为_______ __ __.
（2）请说明观察到蓝色喷泉的原因________ __。
（3）另取两个圆底烧瓶分别收集干燥的B和C ，然后按图2的装置联接好，当打开止水夹1时，看到的现象是 ；过一会，关闭止水夹1，同时打开止水夹2、3，此时看到的现象是 。
（4）若在烧瓶中收集满乙烯，且只提供如图3的装置（烧杯中溶液未确定），请说明引发喷泉的方法。
题型四 实验装置的创新考查
【典例6】实验室里在制取某些有毒气体时，为了尽量防止毒气逸散造成空气污染，有人设计了如下图所示的装置（1）。并设想用（2）或（3）两种简易装置代替（1）中的b~c部分，以求达到同样的目的。
试回答：
（1）若用（1）制取氯气，b瓶中宜加入的液体一般为 。在选取试剂正确且适量的前提下，反应开始后，当关闭活塞时发现c中液面不明显上升，估计可能的原因是 。检查原因的简单方法是 。
（2）若在（1）中用固体与的硫酸制取气体，通常可以对（1）中制气装置进行怎样的简单改动？ 。b中的液体一般应选用 。
（3）装置（1）中b瓶能防止多余气体逸散的原因是（简要回答） 。
（4）用（2）或（3）代替（1）中的b~c部分，是否可行？ ，简要说明理由： 。
解析：(1)装置中的b是一个贮气装置，从a产生的Cl2进入到b装置中，排出b中的液体进入到c中，所以b中应加入饱和食盐水，当活塞关闭时，整个装置是密封的，所以一旦产生气体就会排出b中的液体，如不能排出液体，则说明装置漏气，在各可能的出气口用用湿润的碘化钾淀粉试纸靠近，漏气处，试纸变蓝色。（2）在用固体与的硫酸制取气体时不需要加热，所以撤去酒精灯就可以了。在收集时应尽量降低气体的溶解，所以可用饱和溶液进行。（3）由于关闭活塞时，整个装置就是一个密封系统，因而也就不会有有毒气体逸出。（4）由图示可知，（2）中当活塞关闭时，气体会将b装置中的液体排入到C中，因而是可行的，而（3）中一旦将活塞关闭时，整个装置就会是一个绝密体系，不能实现液体的排出，会使气体压强激剧增大，会产生危险。
答案：（1）饱和食盐水；装置漏气；用湿润的碘化钾淀粉试纸，靠近各连接口处检验，漏气处，试纸变蓝色。
（2）撤掉酒精灯；饱和溶液
（3）关闭活塞后，若a中仍有气体发生，气体压强增大，将b中液体压入c中，整个装置成为储气体装置，不会有气体逸出。
（4）（2）可行，（3）不可行；（2）与（1）原理相同；而（3）中的c瓶因密闭，体积不能改变，压强增大时有危险。
评价探究：在装置的创新设计中需要注意两个方面的问题：一是科学性，在装置的设计中一定要能符合该实验中所发生反应的反应原理和反应特点；二是安全性，在新实验设计中一定要注意安全性，主要的是可燃性气体的点燃问题和整个装置与空气必须相通或通过安全瓶与空气相通。
【变式训练】
6．某同学通过下列装置进行实验，推断SO2与Na2O2反应的产物，已知SO2可由浓H2SO4与Na2SO3反应制取，Na2O2完全反应。
（1）怎样确定反应中是否有O
（1）怎样确定反应中是否有O2生成？　　　　 　　
（2）装置B的作用是　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 　 ；
装置D的作用是　　 　　　　 　　　　　　 ；
（3）该同学为了确定另一产物是Na2SO3还是Na2SO4，设计实验如下：
你认为该同学的实验是否合理　　　　，理由　　　　　　　　。
若你认为不合理，请你设计一个合理实验来确定产物（括号内填加入物质，方框内填现象）；若你认为合理，可不回答此问。
题型五 综合拓展创新实验
【典例7】由于氯气对饮用水消毒会使水中的有机物发生氯代，生成有机含氯化合物，于人体有害，世界环保联盟将全面禁止这种消毒方法，取而代之的是安全高效的杀菌消毒剂ClO2。ClO2是一种黄绿色，有刺激性气味的气体，熔点:-59℃，沸点:11.0℃，极易爆炸，生产和使用时尽量用惰性气体稀释，避免光照和震动或加热。它可以看作是亚氯酸（HClO2）和氯酸（HClO3）的混合酸酐，少量的ClO2可用饱和草酸（H2C2O4）溶液与KClO3粉末在60℃时反应制得．甲、乙、丙三位同学分别设计了如图所示的三套制备装置：（△代表热源，铁架台石棉网略）
(1)从甲、乙、丙三套装置中选出合理部分（按气流从左向右的方向）组装成一套较为完善的实验装置（填所选部分的编号）________．
(2)为了能使反应在适宜的条件下进行，在组装的装置中还应添加某一仪器，该仪器的名称是________．
(3) 表示这一反应的离子方程式是 ， 此法的优点是 。
(4)组装后的装置中的尾气吸收剂与尾气（含ClO2等气体）能发生反应，生成的主要物质（除水外）是________、________和________（写化学式）．
(5) 欧洲一些国家用NaClO3氧化浓盐酸来制取ClO2，同时有氯气生成。表示这一反应的化学方程式是 。此法的缺点是 。
(6)文献报道，等质量时，ClO2的消毒效果是Cl2的2.63倍，由此可判断ClO2的最终还原产物是________（用离子符号或化学式表示），推断依据是________（填计算式，假设还原产物中氯的化合价为x。）。
解析：由题中所给信息可知，制备ClO2是用饱和草酸（H2C2O4）溶液与KClO3粉末在60℃时反应制得，所以就用固体和液体的加热装置，但又要注意到该反应的条件是加热到60℃，为了达此目的，应用水浴加热，并用温度计进行调控，所以选A3或A2也可以，而ClO2是一种黄绿色，有刺激性气味的气体，熔点:-59℃，沸点:11.0℃(极易爆炸，生产和使用时尽量用惰性气体稀释，避免光照和震动或加热)，需要冷却收集，且ClO2密度大于空气，用试管收集时导气管应“长进短出”，所以选B 1装置收集ClO2。尾气是“ClO2可以看作是亚氯酸（HClO2）和氯酸（HClO3）的混合酸酐”，说明可与碱反应，所以选C2吸收尾气，与NaOH反应生成的是亚氯酸（HClO2）和氯酸（HClO3）对应的盐NaClO2、NaClO3。由于欧洲制法中会产生Cl2，而世界环保联盟将全面禁止用Cl2进行消毒的方法，所以不好。等质量的ClO2的消毒效果是Cl2的2.63倍，也就是其得电子数是Cl2的2.63倍，所以可列算式得到：（4-x）×1/67.5＝2.63×2×1/71，解得x=-1，即得到Cl-。
答案：（1）A3、B1、C2（或A2、B1、C2）；（2）温度计
（3）2ClO3–+H2C2O4+2H+＝2ClO2↑+2CO2↑+2H2O；
此法的优点应是生成的ClO2可被CO2稀释，防止ClO2爆炸。
（4）NaClO2、NaClO3、Na2CO3　；（5）2NaClO3+4HCl＝Cl2↑+2ClO2↑+2NaCl+2H2O；
缺点是在ClO2中含有Cl2杂质（6）Cl-；（4-x）×1/67.5＝2.63×2×1/71
技巧点拨：按一定的实验目的进行实验装置的连接是高考中的常考题型，在审题过程中首先要弄清实验的目的，将实验过程进行分段，即第一阶段做什么，第二阶段做什么……，然后在每一阶段中再进行细化，这样才能增加解题的正确率，当然在过程中一定要能①对实验或反应的特点进行分析，理清所得的各气体的成分，特别是注意所得气体中的杂质气体；②在连接过程中一定要注意接口的顺序，对气体而言如果要让气体通过溶液则应从长管进气，从短管出气，如果不让气体通过则需从短管进气，从长管排出液体。
【变式训练】
7．实验室可利用甲醇、空气和Cu制备HCHO，关于甲醇和甲醛的沸点和水溶性见下表：
沸点(℃) 水溶性
甲 醇 65 与水混溶
甲 醛 －21 与水混溶
下图是两个学生设计的实验装置，右边的反应装置相同，而左边的气体发生装置相同，分别如(甲)和(乙)所示：
试回答：(1)若按甲装置进行实验，则通入A管的X是_________，B中反应的化学方程式为___________________________；
(2)若按乙装置进行实验，则B管中应装_________，反应的化学方程式为__________________；
(3)C中应装的试剂是_________；
(4)在仪器组装完成后，加试剂前都必须要进行的操作是__________________________，若添加药品后，如何检验乙装置的气密性___________________________；
(5)两种装置中都需加热的仪器是_________ (填A、B、C)，加热的方式分别为___________________________，实验完成时，都应先停止对_________ _________ (填A、B、C)加热，再_________________。若实验完成时先打开D处气球的铁夹，再撤去酒精灯，打开铁夹的目的是_____________________，简述工作原理______________________________；
(6)你认为用哪套装置较好_________ (填甲、乙)，理由是____________________________________
8．实验使用浓盐酸、MnO2共热制Cl2,并用Cl2和Ca(OH)2反应制少量漂白粉，现已知反应：2Cl2 + 2Ca(OH)2=Ca(ClO)2 + CaCl2 +2H2O +Q,温度稍高即发生副反应：6Cl2 + 6Ca(OH)2 =Ca(ClO3)2 + 5CaCl2 + 6H2O
现有三个同学分别设计的三套实验装置如下：
(1)a、不易控制反应速率；b、容易控制反应速率；c、有副反应发生；d、可防止副反应发生；e、污染环境；f、可防止污染环境。几个方面对上述甲、乙、丙三套装置的优缺点作出评析，并选择符合题目要求的选项填在空格内。
优 点 缺 点
甲装置
乙装置
丙装置
(2)上述装置中，甲由A、B两部分组成，乙由C、D、E三部分组成，丙由F、G两部分组成。请从上述装置中，选取合理的组成部分，组装一套较完善的实验装置，装置各部分的连接顺序（按气流从左到右的方向）是 ____________。
(3)实验中若用12mol/L的浓盐酸100mL与足量的MnO2反应，最终生成Ca(ClO)2的物质的量是 ____________0.15mol(填大于、小于或等于)，其原因是（假设各步反应均无反应物损耗，且无副反应发生） ____________。
方法技巧点拨
易错现象
1．忽视实验过程中的隐蔽性操作，对装置观察不仔细而造成答题失误。
2．对实验基本技能的掌握较差，对物质性质的认识不全面，对仪器的作用的认识存在局限性，对实验结果的定量处理能力不强。
3．审题不清，对实验现象的描述表达不清，设计物质检验方案的反应原理不清，语言表达能力差。
4．缺乏对物质的性质、制备、检验和综合实验方案设计与评价的统筹安排，知识的迁移能力和整合能力较弱，分析问题的能力不强。
高考冲刺演练
一．选择
1．某学生利用厨房中的用品进行小实验研究，现有：鸡蛋壳、食醋、纯净水、食盐、干电池、石墨电极及导线，你认为他不能完成的家庭小实验有（ ）
A．除去鸡蛋白溶液中的少量食盐
B．自制家用含次氯酸钠溶液的消毒剂
C．检验碘盐中是否加有碘酸钾
D．除去热水瓶胆内的水垢
2．某气体混合物中可能含有SO2、N2、CO2，检查其中是否含有CO2的正确方法是
A．用燃烧木条检查是否使火焰熄灭 　　　 　　　　　 （　　　）
B．使混合气体先通过酸性高锰酸钾溶液，再通入澄清石灰水
C．使混合气体通过NaOH溶液，再通入石灰水
D．使混合气体通过Na2CO3溶液，再通入石灰水
３．利用下列各组中的物质间反应制备和收集少量相应气体，能采用
图中实验装置的是 　　　　　　（　　　）
①浓氨水与固体NaOH　　②H2O2溶液与二氧化锰
③稀硝酸与铜片　　　　　④方解石与稀盐酸
⑤电石与水　　　　　　　⑥二氧化锰与浓盐酸
A．①⑤ B．②④ C．④⑥ D．③⑤
4．某研究性学习小组为了探索镁粉与溴水反应的机理，做了如下四组实验：（1）将镁粉投入冷水中，未见任何现象；（2）将镁粉放入溴水中，观察到只是开始时产生极少量的气泡，但溴水的颜色逐渐褪去；（3）将镁粉放入液溴中，未观察到任何明显现象；（4）向含足量镁粉的液溴中滴加几滴水，观察到溴的红棕色很快褪去。则下列关于镁与溴水的反应机理的论述中正确的是（ ）
A．镁粉只能直接与溴水中的溴反应
B．水是镁粉与溴发生反应的催化剂
C．（2）中产生的极少量气泡是由于镁粉与水反应得到
D．镁粉与溴水中的H+发生反应，导致平衡移动使溴水褪色
5．某课外活动小组做了一个有趣的实验：将2g铝粉和3g碘粉小心混合均匀，分为质量相等的3份，分别进行如下实验，现将实验记录列表如下。
第一组 加入0.5g水 很快产生火花
第二组 加入1g胆矾 约需30s产生火花
第三组 加入1g无水硫酸铜 1min时仍没有产生火花
根据上述实验事实作出的推断错误的是
A．水能加快铝和碘反应的速率
B．第一组实验中铝和碘发生了化合反应生成了Al I3
C．第一组和第二组实验中还能观察到紫色的烟
D．第三组实验中铝和硫酸铜发生了置换反应
6．某同学设计实验证明NaOH溶液能使酚酞试液变红是OH－的性质，其中没有意义的是
A．取KOH、Ba(OH)2、Ca(OH)2溶液分别与酚酞试液作用，观察溶液颜色
B．取NaOH、NaCl、HCl溶液分别与酚酞试液作用，观察溶液颜色
C． 向滴有酚酞的25.0 mL 0.10 mo1·L－1盐酸中，逐滴加入20.0 mL 0.10 mo1·L－1 NaOH溶液，观察溶液颜色的变化
D．向滴有酚酞的20.0 mL 0.10 mo1·L－1 NaOH溶液中，逐滴加入25.0 mL 0.10 mo1·
L－1盐酸，观察溶液颜色的变化
7．将20克NaOH与20克NH4NO3分别加入盛有50毫升水的两只烧杯中，充分搅拌，使它们溶解，然后把盛有少量乙醚液体的试管浸入新配制的NaOH溶液中，用明火接近试管口，能产生黄色火焰，再把此试管浸入新制的NH4NO3溶液中，发现黄色火焰由长变短，直至熄灭。与上述两实验有联系的选项是
①乙醚着火点低 ②NaOH溶于水能放出大量的热
③NH4NO3溶于水能吸收大量热 ④乙醚的沸点较低
A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①②③④
二．填空
8．某探究小组想研究氧化铜能否在氯酸钾的受热分解反应中起催化剂的作用，设计如右装置（酒精灯省略）及如下操作：
a.两份氯酸钾同时在相同的条件下正确加热，每隔10秒钟记录量筒中气体的体积；
b.观察滤出物的状态和颜色；
c.停止加热，冷却，将原先混有氧化铜的反应产物加水溶解，小心过滤，得滤出物，洗涤并干燥；
d.将滤出物和炭粉混合，在密闭容器中高温加热，将产生的气体通入澄清石灰水中，并观察实验现象；
e.任取两份氯酸钾，分别放入两支相同的试管，在其中的一份中加入经准确称量的n g 的氧化铜粉末。
回答下列问题：
（1）按实验的先后顺序对上述实验操作进行排序：_____________________
（2）以上实验步骤中，有一步不够严密，请指出是哪一步？_____________
（3）要达到实验目的，初改进不严密的实验步骤外，还必须增加一个实验步骤，这个步骤是_________________________________________________。
9．某化学兴趣小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜，并测定样品中氧化铜的质量分数（即质量百分含量），其实验步骤如下：
实验过程中所用的物质X、Y及pH值控制可参照下列附表确定。
回答下列问题：
（1）、沉淀Ⅱ的成分是（写化学式） 。
（2）、物质X可选用表二中的 ，物质Y可选用表二中的 。
（填序号，且全部选出）
（3）、过滤Ⅱ操作中所用仪器有铁架台（带铁圈）、烧杯、滤纸等，还需使用的仪器是
（填仪器名称） 。
（4）、⑤步操作中，所需装置如图所示：
1 按气流的方向从左到右的顺序，各装置的连接顺序（填接口字母）为
接 、 接 、 接 。
②D中所发生反应的化学方程式为： 。
③C的作用是
（5）若第④步中有80%的氯化铜转入晶体，其余各步骤转化都是完全的，则样品中
氧化铜的质量分数（质量百分含量）的计算式为： 。
（6）某学生提出用实验室制氧气（以氯酸钾为原料，二氧化锰作催化剂）的残渣为原料，制无水氯化铜。
说明：①本小题装置示意图中的仪器可以用下面的方式表示：
敞口玻 玻璃 分液 玻璃 有塞玻
璃容器 漏斗 漏斗 导管 璃容器
硬质玻璃管 石棉网 干燥管：
②铁架台、酒精灯、玻璃导管之间连接的胶管等，在示意图中不必画出，如需加热，在需加热的仪器下方，标出“△”表示。）
试选用实验室中的常用仪器和其他必要的试剂，设计绘画出最简易的实验装置示意图。并标出所用的试剂。
9．设计一个实验，使Cu + H2SO4 == CuSO4 + H2↑的反应发生。要求使用中学常用仪器，写出电极反应和画出装置图。
10．欲在室温和1.01×105Pa条件下测定镁的原子量。请利用图给定的仪器（盛放镁条的隔板有小孔）组装成一套实验装置（每种仪器只允许用一次）。
请回答下列问题：
（1）假设气流方向为左→右，则各仪器的接口连接的先后顺序为（用小写字母填写）______。
　　（2）连接好仪器后，要进行的操作有以下几步：① 待仪器B中的物质恢复至室温时，测量量简C中水的体积（若假定将测定的体积换算成标准状况下为VmL）；② 擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量（假定其质量为mg），并将其投入试管B中；③ 检查各装置的气密性；④ 旋开仪器A上分液漏斗的活塞，当镁条完全溶解时再关闭活塞。上述几步操作的先后顺序是______。
　　（3）根据实验数据可算出镁的相对原子质量，其数字表达式为________。
　　（4）若未将试管B冷却至室温就测量量筒C中水的体积，这将会使所测镁的相对原子质量数据（填偏高、偏低或无影响）________。
（5）若未擦净镁条表面氧化膜就进行实验，这将会使所测镁的相对原子质量数据（填偏高、偏低或无影响）_________。
［变式训练］
1．0.126 甲醛含量（0.600mg·m－3） 严重超标
解析：解此题的两个关键知识点是：①2Pb(NO3)22PbO+4NO2+O2，②2NO2===N2O4
由此可知X为N2O4，Y为O2
答案：(1)NO2气体会腐蚀橡胶
(2)N2O4(答液态的NO2同样给分) O2
(3)先把导气管移出水面，然后熄灭火焰 防止水槽中的水反吸到U型管中。
(4)①在通风橱中取下U型管放置，观察到U型管中液体迅速消失，管中充满红棕色气体，证明X是液态N2O4。(其他合理答案同样给分)
②在水槽中，用玻璃片盖住集气瓶口，按住玻璃片，小心把集气瓶移出水面，正放在桌上，用带火星的木条插入瓶口，木条迅速燃烧，证明Y是O2。
答案：（1）先B，后A（2）CuO+COCu+CO2　（3）澄清石灰水变浑浊　（4）点燃CO，防止污染环境（5）不合理。因为CO点燃在前，CuO加热在后，不能同时进行（6）a　（7）不必要。因为CO不是酸酐，CO与Ca(OH)2和H2O不发生反应。
4．答案：（3）Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O，Fe+2Ag+=Fe2++2Ag↓，
Fe+2Fe3+=3Fe2+，Fe+2H+=Fe2++H2↑
（4）向反应混合液中加入足量的H2SO4溶解过量的铁，过滤后即可得到Ag
（5）加热蒸发溶剂的方法，至有较多量的晶体析出时停止加热并降温到10℃左右，进行过滤即可回收得到FeSO4·7H2O晶体。
5．答案：（1）NH4Cl+H2SO4（浓）=NH4HSO4+HCl↑
（2）挤入水后使NH3溶于水，烧瓶中气体压强降低，烧杯中的溶液进入烧瓶形成喷泉，由于NH3使石蕊试液呈蓝色。
（3）NH3与HCl反应生成NH4Cl固体，所以看到烧瓶中产生白烟；打开止水夹2和3时会看到两个烧瓶中都形成喷泉。
（4）在烧杯中加入酸性高锰酸钾溶液后，用热毛巾捂住烧瓶排出导管中的空气，使乙烯接触到高锰酸钾溶液而形成喷泉（也可以冷毛巾捂住烧瓶）。
6．此题主要考察物质性质转化关系，实验过程的分析，氧化还原反应，气体的干燥尾气吸收等知识。做题时要抓着整个实验的流程设计，物质的性质转化关系，隐含条件的挖掘，现象和结论的不确定性处理是本题的难点和重点。正确结论要从隐含条件中辨析取舍和推导。Ba(NO3)2中的NO3-是隐含的条件，Ba SO3在有NO3-存在的酸性溶液中会被氧化成BaSO4白色沉淀。浓硫酸与Na2SO3反应后生成的SO2混有少量的水蒸气，所以还要用浓硫酸除去水蒸气。
答案：（1）在尾气出口用火星的木条检验木条复燃，证明反应中有氧气生成。
（2）吸收SO2中混有的少量H2O；吸收C中没有反应完的SO2防止污染大气。
（3）不合理，因为Ba(NO3)2在硝酸存在的条件下也能氧化成不溶与酸的BaSO4白色沉淀。因此不能排除Na2SO3的存在。————→（BaCl2）————→ （HCL）
7．答案：(1)空气(或氧气) 2CH3OH+O2HCHO+2H2O
(2)CuO CH3OH+CuOHCHO+H2O+Cu
(3)H2O
(4)检验装置的气密性 导管口伸入水中，手握试管A，若C管水中有气泡，装置气密性良好
(5)A、B A水浴 B酒精灯加热 B 撒出C中导管 防止倒吸 气球内空气进入反应装置，装置内气体压强增大
8．答案解析：本题是一道实验设计、分析、评价试题，重点考查同学们对信息的吸收、迁移应用能力，观察、评价能力。
⑴
优 点 缺 点
甲装置 d a、e
乙装置 f a、c
丙装置 b c、e
（2）FBE
（3）从理论上
4HCl——Cl2——Ca(ClO)2
1.2 0.3 0.15
由于反应过程中盐酸的浓度不断变小，当低到一定程度时就不再与MnO2反应，实际产生的氯气少于0.3mol，从而生成的Ca(ClO)2的物质的量小于0.15mol。
1．C 本题是化学联系生活实际的问题，考查学生对所提供用品的组成、性质熟悉的情况以及灵活运用能力。答题时注意完成这些实验的条件。利用鸡蛋白溶液可以做成半透膜滤出食盐。所以A可以完成。利用电解原理可以电解食盐溶液，生成NaOH和Cl2再用氯气和NaOH溶液反应可以制得次氯酸钠的消毒剂，所以B可以完成，热水瓶水垢主要成分是碳酸钙，可以用食醋反应除去，所以D可以完成。
2．B 用排除法，由于SO2、N2与氧气反应需要催化剂或者放电，所以他们一般条件下它们都不支持燃烧，所以A不能选，而C和D中的NaOH溶液和Na2CO3溶液都要与CO2反应，所以C，D不能选，剩下B可选。先通过酸性高锰酸钾溶液可以吸收二氧化硫剩下二氧化碳。再通过石灰水若浑浊则有二氧化碳。
3．B 此题考察气体制取的发生装置和气体的收集。后面的集气瓶口向上决定了不能收集密度小于空气的气体。所以①和⑤⑥不能选，只剩下B可选。
4．B 多数学生选择了D答案。究其根源，主要是受到用平衡移动原理解释氯水变质这一问题的影响。学生只注意到了镁与溶液中H+的反应，而忽略了镁可以和溴反应这一事实，更没有注意到（2）中所述，“镁粉与溴水反应时，只是开始时产生极少量气泡，而溴水的颜色逐渐褪去”这一实验事实。这充分说明了学生没有深入地审题，受到了已有知识的干扰。能够举一反三固然是件好事，但用类推方法得出的结论并不是任何时候都正确的
5．D．则三个实验的现象可知，第一组中加水加速反应，第二组中由于是结晶水，所以较难释放出来，其催化效果不如前者，所以在反应过程中H2O会对Al和I2的化合起催化作用，而Al和I2的化合是一个放热反应（也是由题给信息得到的），可以使末反应的I2发生升华，Al与CuSO4只能在溶液中发生置换反应。
6．C．A是应用的归纳法，即三种物质的共性是都有OH-离子；B由NaCl不能使酚酞
变给可知，Na+离子不能使酚酞变红，而NaOH使酚酞变红是因为OH-；从C、D的比较中可知，D中颜色发生改变，则是由于OH-的浓度引起的，而C中末变化不能说明OH-能使酚酞变红。
7．D．由实验可知，在NaOH溶于水的过程中会放出热量，使插入其中的试管中的乙醚发生挥发，因而当附近有明火时会将其点燃；而NH4NO3在溶于水的过程是一个吸热的过程，会使插入其中的试管中的乙醚的挥发性有所降低，从而也就降低了试管口部的乙醚的浓度，其燃烧的剧烈程度，所以黄色火焰由长变短，直至熄灭。
8．本题要求对研究方案作出规划（对实验步骤排序）、对方案存在的问题进行评价、并改进实验方案，很好地考查学生逻辑推理能力以及对简单实验的设计和评价能力。考生只有充分理解实验目的和原理，通过严密的逻辑推理，才能完整作答。本实验研究氧化铜在氯酸钾分解实验中的催化作用，由于催化剂是一种能够改变（加快）反应速率但自身属性（含组成、质量和化学性质等）在反应前后保持不变的特殊物质，因此要研究氧化铜在实验中是否有催化作用，必须做一组对比实验，并观察两个实验现象（产生气体快慢）的差异；在此基础上还要进行实验研究研究氧化铜的属性是否改变。根据这样的思路，可知操作顺序为e、a、c、b、d。做对比实验时，根据对比实验的要求，只能控制一个变量，即有无催化剂，其它因素应完全相同。因此，操作e是不严密的，因为该生在实验过程中“任取两份氯酸钾”，而不是取等量的两份氯酸钾。此外，从实验过程来看，该探究小组对反应后的“不溶物”（实际为氧化铜）只进行性质的研究（观察状态和颜色、让它与碳在高温下反应），而没有对“不溶物”进行称量，因此实验中必须在步骤b后进行称量，然后在进行后续操作。
答案：（1）先后顺序为e、a、c、b、d；（2）步骤e不严密（所取的两份氯酸钾质量应该相等）；（3）对经干燥后的滤出物进行称量
8．此题主要考察物质间的转化关系，气体制取干燥除杂等实验装置和常见实验基本操作，环境保护，实验装置的连接，定性与定量等知识。要求有熟悉的元素及化合物知识，实验装置操作知识，实验流程设计和新信息的分析处理能力等，综合实验知识的考察。
答案：（1）Fe（OH）3
（2）HE；AD
（3）漏斗、玻棒
（4）①g-a-b-c-d-e
②
③ a、防空气中的水蒸气进入B，而得不到纯的无水CuCl2
b、吸收HCl气体及分解产生的水蒸气。
（5）
（6）
9．该反应不能自发进行，所以要设计为电解池，将电能转化为化学能。
具体方法是：①首先由总反应方程式找出在两极反应的微粒：阳极（氧化反应）：Cu –2e-== Cu2+；阴极（还原反应）：2H+ + 2e- == H2。②根据电解池原理确定出两极材料及电解液：稀硫酸溶液。③按要求画出电解池的装置图：
电极反应式为：阳极：Cu –2e-== Cu2+
阴极：2H+ + 2e- == H2
[拓展]：本题是原电池、电解池实际应用能力的考查。因为原电池和电解池都是氧化还原反应，但原电池是借助氧化还原反应把化学能转化为电能的装置，而电解池则是利用电能实现不能自发进行的氧化还原反应的装置。所以设计时，要根据所提供氧化还原反应的特点，把握原电池和电解池的两极氧化、还原规律，将原圆滑还原反应拆分为两个半反应，再考虑电极材料，最后画图。
10．本题考查为实现某定量测定目标设计、组装仪器和操作程序的能力，以及依据实验原理判断实验误差的能力。
本题测定镁的相对原子质量的实验原理是根据已称量的mg镁产生H2的体积，来计算镁的相对原子质量。根据题目给的装置，完成此实验必须做到以下两点：一是镁跟盐酸反应要充分；二是用排水法准确量得产生H2的体积。
为此，仪器的连接顺序应为：a接h、g接b、c接f、e接d，最终使产生的H2将D中的水排入量筒中，可测得H2的体积。
根据Mg与HCl反应不难确定（设镁的相对原子质量为A）：
Mg——H2
A 22400
m V
A=
实验误差的讨论应依据上式：若B试管未冷却至室温，H2体积偏大，会造成计算结果镁原子量偏低；若镁条表面氧化膜未擦净，称量时将MgO的质量计在镁的质量上，实际收集到H2体积偏小，计算结果的相对原子质量偏高。
答案： （1）a接h、g接b、c接f、e接d
（2）②③④①或③②④①
（3）　　 （4）偏低　　 （5）偏高

内容
①科学性：所谓科学性是指实验原理，实验操须正确
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。
⑤环保性：有毒有害物质必须经过处理，以防止污染环境
⑥经济性：原料用量要少，价格便宜
基本要求
①物质的组成、结构和性质实验设计
②物质的制备实验设计
③物质的分离、提纯、鉴别实验设计
①启发性（或探索性）实验设计
②验证性实验设计
③运用性实验设计
类型
（1）根据实验在化学教学
认识过程中的作用来划分
（2）根据化学实验内容划分
化学实验设计
(1) 实验名称 (2)实验目的 (3)实验原理 (4)实验用品(仪器,药品及规格) (5)实验步骤(包括实验仪器的装配和操作) (6)实验现象记录及结果处理 (7)问题讨论.。
基本思路
明白实验原理
——→
选择仪器药品
——→
设计装置步骤
——→
记录现象数据
化学实验方案评价
①科学性：实验原理、操作程序和方法是否正确
②安全性：用药及操作是否安全，环境保护问题是否得到解决
③可行性：是否满足中学现有的实验条件
④简约性：装置要尽量简单、步骤要尽量少、药品用量要尽量少、时间要尽量短。
⑤环保性：有毒有害物质是否经过处理。
⑥经济性：原料用量要尽量少，价格要尽量便宜
分析得出结论
——→
化学实验方案探究
探究对象
①探究物质性质
②探究实验装置
③探究微型实验
④探究实验条件
①探究物质性质 ⑤实验结果的探究
②探究实验装置 ⑥实验过程的探究
③探究微型实验 ⑦实验方案的探究
④探究实验条件 ⑧生活具体问题探究
化学实验设计探究
设计原则
①学性的原则。所设计的实验应该符合科学道理，不能凭空捏造
②照性的原则。要设计一个对照性的实验，要想这个实验更能够说明问题，一定要有正反两个方面的实验。
③等量性的原则。所设计的实验中的平行反应，试剂的取用应该是等量的
④单因子的变量原则。对某个实验的影响，会有很多的因素，实验正是要人为控制条件，使众多变量中，只能有一个因素是变量，其余几个是一样的
消石灰
冷水
澄清石灰水
NaOH溶液
消石灰
A B C D E F G
甲 乙 丙
NaOH溶液
冷水
消石灰
白色沉淀
白色沉淀不溶解
图1
图2
图3
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