第八章　化学实验基础 第五节　化学实验方案的设计与评价.

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1 第八章　化学实验基础 第五节　化学实验方案的设计与评价

2 1.了解控制实验条件的方法，能改进简单的实验方案。 2.能绘制和识别典型的实验仪器装置图。
考纲·网络—掌控全局 考纲点击 网络构建 1.了解控制实验条件的方法，能改进简单的实验方案。 2.能绘制和识别典型的实验仪器装置图。 3.能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程、实验结果进行分析和评价。 实验设计与评价 内容：目的、原理、用品、装置、操作、结论、讨论 程序：由内容确定原理、装置等 要求：科学性、安全性、可行性、简约性等 评价：分析、选择、判断，比较优、缺点

3 梳理·判断—突破点面 梳理基础 一、实验方案的设计 1．化学实验方案的设计遵循的原则。
________、________、________和简约性。 2．化学实验设计的步骤。 (1)认真审题，明确实验_______，找出实验_______。 科学性　 安全性　 可行性 目的　 原理

4 (2)根据实验原理选择________和________，并设计出合理的实验________和操作________。
(3)准确地记录实验过程中的________和________，并运用________、计算、图表、推理等方法处理有关实验________和________，得出正确的________。 仪器　 药品 装置　 步骤 现象　 数据 分析 现象　 数据　 结论

5 二、实验方案的评价 1．从实验设计的“科学性”与“可行性”方面对实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断，并提出改进的措施。 2．从实验设计的“安全性”方面对实验过程中是否对环境造成________、能否发生________或着火事故等做出判断，并提出________措施。 3．从实验设计的“简约性”方面判断实验经济上是否合算，是否符合“绿色化学”的理念，并优化实验方案。 污染 爆炸 改进

6 √ × × 判断正误 正确的打“√”，错误的打“×”。 1．铜与浓H2SO4反应时，可用品红溶液验证SO2的生成( )
2．测定硫酸铜晶体中结晶水含量时，灼烧至固体发黑，测定值小于理论值(　　) 3．用浓盐酸酸化的KMnO4与H2O2反应，证明H2O2具有还原性(　　) √ × ×

7 × √ 4．向0.1 mol/L FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色，说明Fe2＋具有氧化性( )
5．某气体能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，该气体水溶液一定显碱性(　　) × √

8 热点·典例—融会贯通 热点一 化学实验方案的设计 1．实验方案的设计中仪器的选用及连接顺序归纳。 所给仪器全用还是选用
是否恰当 所给仪器全用还是选用 选择 涉及有毒气体的实验是否有尾气处理装置 是否齐全 仪 器 是否遵循“自下而上，从左到右”的原则 安装顺序 气体净化装置是否先洗气后干燥 顺序 洗气时：长管进气，短管出气 连接顺序 干燥管：大口进气，小口出气

9 2．实验设计的“四注意”。 (1)注意药品和仪器是部分给出还是有剩余。 若药品和仪器只部分给出，则应作必要的补充，若有剩余，则应进行筛选和淘汰。 (2)注意题目条件有无特殊要求。 如有采用最简单或最合理的实验步骤等要求时，我们要考虑到反应原理、选择药品和装置、确定操作步骤都有限定。类似于这样的问题必须要高度重视。

10 (3)注意实验过程中的一些隐蔽性操作。 如实验中必不可少的干燥、除杂、冷凝等操作，容易被忽略，设计时需仔细分析，避免遗漏。 (4)注意药品规格的叙述。 有些题目要求指出药品的名称，但考生回答时往往不太准确，如硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸、饱和NaHCO3溶液等。

11 【例1】　(2012·广东高考)苯甲酸广泛应用于制药和化工行业，某同学尝试用甲苯的氧化反应制备苯甲酸。
反应原理： 实验方法：一定量的甲苯和KMnO4溶液在100 ℃反应一段时间后停止反应，按如下流程分离出苯甲酸和回收未反应的甲苯。

12 已知：苯甲酸相对分子质量122，熔点122. 4 ℃，在25 ℃和95 ℃时溶解度分别为0. 3 g和6
已知：苯甲酸相对分子质量122，熔点122.4 ℃，在25 ℃和95 ℃时溶解度分别为0.3 g和6.9 g；纯净固体有机物一般都有固定熔点。 (1)操作Ⅰ为________，操作Ⅱ为________。 (2)无色液体A是______，定性检验A的试剂是______________，现象是________________。

13 (3)测定白色固体B的熔点，发现其在115 ℃开始熔化，达到130 ℃时仍有少量不熔。该同学推测白色固体B是苯甲酸与KCl的混合物，设计了如下方案进行提纯和检验，实验结果表明推测正确，请完成表中内容。
序号 实验方案 实验现象 结论 ① 将白色固体B加入水中，加热溶解，______ 得到白色晶体和无色溶液 ② 取少量滤液于试管中，________ 生成白色沉淀 滤液含Cl－ ③ 干燥白色晶体，______ ______________ 白色晶体是苯甲酸

14 (4)纯度测定：称取1. 220 g产品，配成100 mL苯甲酸的甲醇溶液，移取25. 00 mL溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2
(4)纯度测定：称取1.220 g产品，配成100 mL苯甲酸的甲醇溶液，移取25.00 mL溶液，滴定，消耗KOH的物质的量为2.40×10－3 mol。产品中苯甲酸质量分数的计算表达式为______________，计算结果为________(保留二位有效数字)。 思维点拨：本题主要涉及中和滴定的有关计算、物质的分离和提纯、氯离子的检验、物质的检验、实验方案的设计、根据化学方程式进行产品纯度测定等问题，考查考生吸收、整合化学信息的能力，以及考生的化学实验能力、探究能力、文字表达能力和计算能力。本题是有机物和无机化合物的综合，知识面广，难度较大。解题时审清题意是解题的关键。

15 解析：(1)已知甲苯和KMnO4溶液反应生成苯甲酸钾、KOH、H2O和MnO2沉淀，则反应混合物过滤除去MnO2沉淀之后，滤液主要成分是 COOK、KOH、H2O和过量的甲苯；甲苯不溶于水，密度比水小，而 COOK、KOH易溶于水，因此分液即可，所以操作Ⅰ是分液，得到有机相的主要成分是甲苯和少量水，用无水Na2SO4干燥后蒸馏，得到的无色液体A为未反应的甲苯；(2)甲苯能使紫(红)色的酸性KMnO4 溶液褪色，因此可选酸性KMnO4溶液检验无色液体A是否是甲苯；

16 (3)苯甲酸在95 ℃和25 ℃时溶解度较小，分别为6. 9 g和0
(3)苯甲酸在95 ℃和25 ℃时溶解度较小，分别为6.9 g和0.3g，且苯甲酸的溶解度随温度下降而明显减小，白色固体B的热溶液静置、缓慢冷却、易结晶析出白色的苯甲酸晶体，而过滤所得滤液中含有溶解度较大的KCl，则实验①应将白色固体B加入水中，加热溶解，静置，缓慢冷却、结晶、过滤，得到白色晶体和无色滤液；检验滤液中Cl－的原理如下：“Cl－＋Ag＋==AgCl↓”，白色的AgCl沉淀既不溶于水也不溶于稀硝酸，则实验②应取少量滤液于试管中，滴入几滴稀HNO3和AgNO3溶液，生成白色沉淀，说明滤液含Cl－；纯净固体有机物一般都有固定熔点，苯甲酸的熔点为122.4 ℃，则实验③应干燥白色晶体，测定其熔点，发现其在122.4 ℃时开始熔化且熔化完全，说明白色晶体是纯净的苯甲酸；

17 (4)滴定时发生如下反应：“ COOH＋KOH ―→
COOK＋H2O”，由于n(KOH)＝2.40×10－3 mol，则与之中和的25.00 mL溶液中n(苯甲酸)＝2.40×10－3 mol；25.00 mL溶液来自产品所配成的100 mL苯甲酸的甲醇溶液，因此产品中n(苯甲酸)＝ ×2.40×10－3 mol，则产品中 m(苯甲酸)＝ ×2.40×10－3 mol×122 g· mol－1；由于产品质量为1.220 g，所以产品中苯甲酸质量分数＝

18 答案：(1)分液　蒸馏 (2)甲苯　酸性KMnO4溶液　溶液颜色褪去(其他合理答案也可) (3)①冷却结晶，过滤 ②滴入稀HNO3和AgNO3溶液 ③测定熔点　白色晶体在122.4 ℃左右完全熔化 (4)

19 1．某同学进行实验研究时，欲配制1.0 mol·L－1Ba(OH)2溶液，但只找到在空气中暴露已久的Ba(OH)2·8H2O试剂(化学式量：315)。在室温下配制溶液时发现所取试剂在水中仅部分溶解，烧杯中存在大量未溶物。为探究其原因，该同学查得Ba(OH)2·8H2O在283 K、293 K和303 K时的溶解度(g/100 g H2O)分别为2.5、3.9和5.6。 (1)烧杯中未溶物可能仅为BaCO3的理由是______________________________________________。 (2)假设试剂由大量Ba(OH)2·8H2O和少量BaCO3组成。 设计实验方案，进行成分检验。写出实验步骤、预期现象和结论(不考虑结晶水的检验；室温时BaCO3饱和溶液的pH＝9.6)。

20 限选试剂及仪器：稀盐酸、稀硫酸、NaOH溶液、澄清石灰水、pH计、烧杯、试管、带塞导气管、滴管。
实验步骤 预期现象和结论 步骤1：取适量试剂于洁净烧杯中，加入足量蒸馏水，充分搅拌，静置，过滤，得滤液和沉淀 步骤2：取适量滤液于试管中，滴加稀硫酸 步骤3：取适量步骤1中的沉淀于试中，__________________ 步骤4：

21 (3)将试剂初步提纯后，准确测定其中Ba(OH)2·8H2O的含量。实验如下：
①配制250 mL约0.1 mol·L－1 Ba(OH)2溶液：准确称取w克试样，置于烧杯中，加适量蒸馏水，______________，将溶液转入________中，洗涤，定容，摇匀。 ②滴定：准确量取25.00 mL所配Ba(OH)2溶液于锥形瓶中，滴加指示剂，将________(填“0.020”、“0.05”、“ ”或“1.5”)mol·L－1盐酸装入50 mL酸式滴定管，滴定至终点，记录数据。重复滴定2次。平均消耗盐酸V mL。

22 ③计算：Ba(OH)2·8H2O的质量分数＝____________(只列出算式，不做运算)。
④室温下，________(填“能”或“不能”)配制1.0mol·L－1 Ba(OH)2溶液。

23 解析：(1)Ba(OH)2·8H2O吸收空气中的CO2生成的BaCO3难溶于水，而Ba(OH)2溶于水，因此未溶物可能仅为BaCO3。(2)在成分检验中，要检验滤液中含有Ba2＋、OH－，固体中含有BaCO3。步骤2中的现象为产生白色沉淀，则有Ba2＋；步骤3中，应再加入稀盐酸，将生成的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊则为BaCO3；步骤4中则可以利用测定pH的方法确定含有OH－。(3)中和滴定时，根据n(OH－)＝n(H＋)进行计算，当盐酸的浓度为0.050 mol/L或0.020 mol/L时，需要盐酸的体积大于50mL，所给的滴定管不能满足要求；若盐酸浓度为1.5mol/L时，求得的盐酸体积很小，误差较大。

24 (4)室温(293 K)下，Ba(OH)2·8H2O的溶解度为3
(4)室温(293 K)下，Ba(OH)2·8H2O的溶解度为3.9 g，则100 g水中最多能溶解Ba(OH)2·8H2O的物质的量为 ≈ mol，而溶液的体积约为0.1 L，故Ba(OH)2溶液的物质的量浓度约为0.12mol·L－1，远小于1.0 mol·L－1，故室温下不能配制1.0mol·L－1 Ba(OH)2溶液。 答案：(1)由于Ba(OH)2·8H2O与空气中CO2反应，所取试剂大部分已变质为BaCO3，未变质的Ba(OH)2·8H2O在配制溶液时能全部溶解

25 (2) 实验步骤 预期现象和结论 出现白色沉淀，说明该试剂中有Ba2＋存在 滴加稀盐酸，连接带塞导气管将产生的气体导入澄清石灰水中 澄清石灰水变浑浊，说明该试剂含有BaCO3 取步骤1中的滤液于烧杯中，用pH计测定其pH pH明显大于9.6，说明该试剂含有Ba(OH)2

26 热点二 化学实验方案的评价 1．从可行性方面对实验方案做出评价。
科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则，在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时，从以下4个方面分析： (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。

27 2．从“绿色化学”视角对实验方案做出评价。
“绿色化学”要求设计安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。据此，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价： (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)合成过程中是否造成环境污染。

28 3．从安全性方面对实验方案做出评价。 化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下： (1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸。 (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，气体点燃前先验纯等)。 (3)防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中进行等)。 (4)防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施，以保证达到实验目的)。

29 (5)冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)。
(6)易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却。 (7)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)。 (8)其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。

30 【例2】　(2012·安徽高考)工业上从废铅蓄电池的铅膏回收铅的过程中，可用碳酸盐溶液与处理后的铅膏(主要成分为PbSO4)发生反应：PbSO4(s)＋CO (aq) PbCO3(s)＋SO (aq)。某课题组用PbSO4为原料模拟该过程，探究上述反应的实验条件及固体产物的成分。 (1)上述反应的平衡常数表达式：K＝____________。 (2)室温时，向两份相同的PbSO4样品中分别加入同体积、同浓度的Na2CO3和NaHCO3溶液均可实现上述转化，在________溶液中PbSO4转化率较大，理由是________________________________________________________________________。

31 (3)查阅文献：上述反应还可能生成碱式碳酸铅[2PbCO3·Pb(OH)2]，它和PbCO3受热都易分解生成PbO。该课题组对固体产物(不考虑PbSO4)的成分提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设二：_____________；假设三：_____________。 (4)为验证假设一是否成立，课题组进行如下研究。 ①定性研究：请你完成下表中内容。 实验步骤 (不要求写出具体操作过程) 预期的实验现象和结论 取一定量样品充分干燥，……

32 ②定量研究：取26.7 mg的干燥样品，加热，测得固体质量随温度的变化关系如图所示。
某同学由图中信息得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结论，并简述理由：____________________________。

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35 (4)① ②同意，若全部为PbCO3时，26.7 mg完全分解后最终固体质量应为22.3 mg(或：不同意，实验最终得到固体的质量与全部为PbCO3分解所得固体质量相差不大，可能是实验过程中产生的误差引起的)(本题属于开放性试题，合理答案均可) 实验步骤 (不要求写出具体操作过程) 预期的实验现象和结论 充分加热样品，将产生的气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管 若无水硫酸铜不变蓝，则假设一成立；若无水硫酸铜变蓝，则假设一不成立

36 2．(2012·北京朝阳区期末考试)已知某纯碱样品中含有NaCl杂质，为测定样品中纯碱的质量分数，甲同学用下图装置及试剂进行实验(夹持仪器略)。
(1)仪器A、B的名称分别是__________、__________。

37 (2)甲同学按实验正常操作的主要步骤如下：
①________________________________； ②将a g试样放人仪器B中，加适量蒸馏水溶解，得到样品溶液； ③称量盛有碱石灰的干燥管的质量为b g； ④从仪器A中滴入浓盐酸，直到不再产生气体时为止； ⑤再次称量盛有碱石灰的干燥管的质量为c g。 (3)甲同学根据以上实验求得的样品中Na2CO3的质量分数是__________________(用含a、b、c的式子表示)。

38 (4)乙同学认为甲同学在实验装置设计和使用药品上都有缺陷，会导致测得的Na2CO3的质量分数偏高，而丙同学则认为甲同学的实验装置会使测得的结果偏低，丙同学认为结果偏低的原因可能是：________________________。 (5)若要解决乙、丙同学指出的甲同学实验中的问题，可对甲同学的实验装置和实验药品进行适当的改动，请按合理顺序选择仪器并完成下表：(用大写字母代表仪器，仪器可重复使用，夹持仪器略)

39 选用的仪器 添加的药品 (必要的操作)

40 解析：(1)A为分液漏斗，B为锥形瓶，C为球型干燥管；(2)气体实验都需要检查装置气密性；(3)根据干燥管质量差求出二氧化碳质量；(4)偏高的原因是二氧化碳未干燥，水蒸气被碱石灰吸收，空气中二氧化碳和水蒸气进入干燥管；盐酸挥发出氯化氢进入干燥管等。偏低的原因是：锥形瓶里残留有二氧化碳没有被吸收；(5)选C提供没有二氧化碳的空气，C中装氢氧化钠溶液；选D作气体发生装置，用稀硫酸与碳酸钠反应；通入除去二氧化碳的空气可以排出锥形瓶里残留的二氧化碳；再选C干燥二氧化碳，装浓硫酸；选B吸收二氧化碳，装碱石灰或氢氧化钠固体，接触时间长，吸收充分；选择A装碱石灰，吸收空气中二氧化碳和水蒸气。

41 答案：(1)分液漏斗　锥形瓶 (2)按图组装仪器，并检查装置的气密性 (3)×100% (4)装置中残留有CO2，未被碱石灰吸收 (5) 选用的仪器 C D B A 添加的药品 (必要的操作) NaOH溶液从 e口鼓入空气 稀硫酸 样品溶液 浓硫酸 碱石灰

42 热点三 实验综合题的解题策略方法 1．解题思路、方法。
(1)巧审题，明确实验目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情境(或题首所给实验目的)，结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循正确性、可靠性、简捷性、精确性和安全性的原则，确定符合实验目的。要求的方案。 (2)想过程，理清实验操作的先后顺序。根据由实验原理所确定的实验方案，确定实验操作步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。

43 (3)看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的。和原理，确定它们在该实验中的作用。
(4)细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成败的关键，以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制变化曲线等。

44 2．解题技巧。 一个化学实验，必须依据一定的实验原理，使用一定的仪器组装成一套实验装置，按一定顺序操作，才能顺利完成。因此，一道综合实验题，我们总是可以把它分解成几个既相互独立又互相关联的小实验、小操作来解答。由各个小实验确定各步操作，再由各个小实验之间的关联确定操作的先后顺序。基本思路如下：

45 【例3】 实验室制备苯乙酮的化学方程式为： 。 制备过程中还有CH3COOH＋AlCl3→CH3COOAlCl2＋HCl↑等副反应。 主要实验装置和步骤如下：

46 (Ⅰ)合成：在三颈瓶中加入20 g无水AlCl3和30 mL无水苯。为避免反应液升温过快，边搅拌边慢慢滴加6 mL乙酸酐和10mL无水苯的混合液，控制滴加速率，使反应液缓缓回流。滴加完毕后加热回流1小时。 (Ⅱ)分离与提纯： ①边搅拌边慢慢滴加一定量浓盐酸和冰水混合液，分离得到有机层。 ②水层用苯萃取，分液。 ③将①②所得有机层合并，洗涤、干燥、蒸去苯，得到苯乙酮粗产品。 ④蒸馏粗产品得到苯乙酮。

47 回答下列问题： (1)仪器a的名称：________；装置b的作用：________。 (2)合成过程中要求无水操作，理由是_____________。 (3)若将乙酸酐和苯的混合液一次性倒入三颈瓶，可能导致________。 A．反应太剧烈 B．液体太多搅不动 C．反应变缓慢 D．副产物增多 (4)分离与提纯操作②的目的是_________________。 该操作中是否可以改用乙醇萃取？________(填“是”或“否”)，原因是________________________________。

48 (5)分液漏斗使用前须________________并洗净备用。萃取时，先后加入待萃取液和萃取剂，经振摇并________后，将分液漏斗置于铁架台的铁圈上静置片刻，分层。分离上下层液体时，应先________________，然后打开活塞放出下层液体，上层液体从上口倒出。 (6)粗产品蒸馏提纯时，下列装置中温度计位置正确的是________，可能会导致收集到的产品中混有低沸点杂质的装置是________。

49 思维点拨：本题主要涉及苯乙酮的实验制备，涉及实验中的仪器使用，实验原理的分析等知识，意在考查考生实验中的操作能力与分析能力。近几年高考很多省市选择有机化学实验，这给学生造成一个措手不及，其实无论是有机实验还是无机实验，其解题方法和策略是一样的，关键是实验基本操作和做实验时的一些注意事项。 解析：这是一道以苯乙酮制取为载体的高考试题，难度较大。苯与乙酸酐反应中伴随着副反应CH3COOH＋AlCl3 → CH3COOAlCl2＋HCl↑，且氯化铝与乙酸酐易水解，所以反应要在无水状态下进行。为防止b中的水蒸气进入三颈瓶引发副反应，所以要安装a(球型干燥管)，吸收尾气中的HCl气体时要防止倒吸。反应比较剧烈，且副反应比较多，所以混合过程要比较慢且采用滴加方式。

50 答案：(1)球型干燥管　吸收HCl气体并防倒吸
(2)防止三氯化铝和乙酸酐水解(只答三氯化铝水解或乙酸酐水解也可) (3)AD (4)把溶解在水中的苯乙酮提取出来以减少损失　否　乙醇与水混溶 (5)检漏　放气　打开上口玻璃塞(或使玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔) (6)C　AB

51 3．(2013·和田高三质检)硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0
3．(2013·和田高三质检)硫酸工业尾气中二氧化硫的含量超过0.05%(体积分数)时需经处理后才能排放。某校兴趣小组欲测定硫酸工业尾气中二氧化硫的含量，采用以下方案： 甲方案：如下图所示，图中气体流量计B用于准确测量通过尾气的体积。将尾气通入一定体积已知浓度的碘水中测定SO2的含量。当洗气瓶C中溶液蓝色消失时，立即关闭活塞A。

52 (1)洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以提高实验的准确度，其理由是：_________________________。
(3)洗气瓶C中溶液蓝色消失，没有及时关闭活塞A，测得的SO2含量________(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。 乙方案：实验步骤如下面流程所示：

53 (4)写出步骤②中反应的化学方程式______________。
(5)步骤③中洗涤沉淀的方法是__________________。 (6)通过的尾气体积为V L(已换算成标准状况)时，该尾气中二氧化硫的含量(体积分数)为________(用含有V、 m的代数式表示)。 丙方案：将乙方案中步骤①省略，直接将尾气通入过量Ba(OH)2溶液中，其余步骤与乙方案相同。 (7)你认为丙方案是否合理，说明理由：________________________。

54 解析：(1)甲方案中利用的原理是：SO2＋I2＋2H2O === H2SO4＋2HI。洗气瓶C中导管末端连接一个多孔球泡D，可以增大SO2与碘水的接触面积，使SO2与碘水充分反应。(2)洗气瓶C中的溶液还可以用酸性高锰酸钾溶液、溴水等代替。(3)洗气瓶C中溶液蓝色消失，没有及时关闭活塞A，则通过尾气的体积增大，因此SO2含量偏低。(4)乙方案利用的原理为：SO2＋H2O2===H2SO4，H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O。步骤②中反应的化学方程式为：H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O。(5)步骤③中洗涤沉淀时需要重复洗涤2～3次。

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56 答案：(1)增大气体与溶液的接触面积，有利于SO2与碘水充分反应　
(2)酸性高锰酸钾溶液(或其他合理答案)　 (3)偏低　 (4)H2SO4＋Ba(OH)2===BaSO4↓＋2H2O　 (5)向漏斗中注入蒸馏水，使水面没过沉淀物，待水流尽后，重复操作2～3次　 (6) %　 (7)不合理；部分亚硫酸钡可被(空气中的氧气)氧化为硫酸钡

57 热点四 开放探究型实验 开放探究型实验是指具有明确的实验目的，但答案具有不确定性或者条件不惟一或者解题方法多样的试题。这样的试题通常以基础知识为背景设计而成，要求学生自己选取相关的知识或方法来解答，主要考查学生基础知识的掌握程度、归纳推理能力和逆向思维能力。

58 1．题目特点。 类型 特点 条件开放型 题目给出了部分条件及确定的结论，要求学生深入认识题中的内部联系，写出能得出结论的有关条件 策略开放型 条件和结论已知或部分已知，思维策略和解题方法不唯一，要求学生根据题目所设条件和要求，寻找切合实际的多种解决问题的途径 结论开放型 给定条件而结论未给出或者不全给出，从不同角度、不同层面分析有不同的答案

59 2.解题策略。 (1)挖掘题目中的隐含条件是解题的关键。 (2)根据题目的提示提出大胆、合理的猜想，并设计实验进行验证。 (3)对实验数据及实验现象的分析处理过程中，要注意思维的有序性和条理性，对有关结论的概括，要用规范的学科语言来表达。

60 【例4】　(2012·北京高考)有文献记载：在强碱性条件下，加热银氨溶液可能析出银镜。某同学进行如下验证和对比实验。
装置 实验序号 试管中的药品 现象 实验Ⅰ 2 mL银氨溶液和数滴较浓NaOH溶液 有气泡产生；一段时间后，溶液逐渐变黑；试管壁附着银镜 实验Ⅱ 2 mL银氮溶液和数滴浓氨水 有气泡产生；一段时间后，溶液无明显变化

61 该同学欲分析实验Ⅰ和实验Ⅱ的差异，查阅资料：
a．Ag(NH3)2+＋2H2O Ag＋＋2NH3·H2O b．AgOH不稳定，极易分解为黑色Ag2O (1)配制银氨溶液所需的药品是_________________。 (2)经检验，实验 Ⅰ 的气体中有NH3，黑色物质中有Ag2O。 ①用湿润的红色石蕊试纸检验NH3，产生的现象是________________________。 ②产生Ag2O的原因是_______________________。

62 (3)该同学对产生银镜的原因提出假设：可能是NaOH还原Ag2O。实验及现象：向AgNO3溶液中加入________，出现黑色沉淀；水浴加热，未出现银镜。
(4)重新假设：在NaOH存在下，可能是NH3还原Ag2O。用下图所示装置进行实验。现象：出现银镜。在虚线框内画出用生石灰和浓氨水制取NH3的装置简图(夹持仪器略)。

63 (5)该同学认为在(4)的实验中会有Ag(NH3)2OH生成。由此又提出假设：在NaOH存在下，可能是Ag(NH3)2OH也参与了NH3还原Ag2O的反应。进行如下实验：
②实验结果证实假设成立，依据的现象是________________________________。 (6)用HNO3清洗试管壁上的Ag，该反应的化学方程式是________________________________。

64 解析：本题通过实验探究意在考查考生的实验能力。(1)配制银氨溶液需要的试剂为AgNO3溶液和氨水，方法是将氨水滴入AgNO3溶液中至开始时生成的沉淀恰好溶解为止，即可得到银氨溶液。(2)①NH3溶于水生成弱碱一水合氨，故用红色石蕊试纸检验氨气时会看到试纸变蓝；②加入NaOH可促进NH3·H2O分解放出氨气，使Ag(NH3)2+＋2H2O Ag＋＋2NH3·H2O平衡正向移动，c(Ag＋)增大，利用查阅资料b可知Ag＋与OH－反应生成不稳定的AgOH又立即分解为黑色Ag2O。(3)为验证假设，结合(2)中分析可知NaOH溶液可与银氨溶液作用产生Ag2O，若要证明Ag2O可被NaOH溶液还原，只需起始时加入过量的NaOH溶液即可。

65 (4)用生石灰与浓氨水制取NH3是固液混合不需加热制取气体，因此可用烧瓶与分液漏斗组成气体发生装置，烧瓶内放置生石灰、分液漏斗中盛浓氨水。(5)①Ag2O溶解在氨水中是因生成银氨溶液，反应的方程式为：Ag2O＋4NH3·H2O === 2Ag(NH3)2OH＋3H2O；②若假设成立则说明Ag2O被还原为Ag，因此可看到现象为：与溶液接触的试管壁上析出银镜。 (6)浓硝酸溶解银镜，是浓硝酸与Ag发生氧化还原反应生成硝酸银，同时HNO3被还原为NO2，故反应方程式为：Ag＋2HNO3(浓) ===AgNO3＋NO2↑＋H2O。

66 答案：(1)AgNO3溶液和氨水 (2)①试纸变蓝
②在NaOH存在下，加热促进NH3·H2O分解，逸出NH3，促使Ag(NH3)2+＋2H2O Ag＋＋2NH3·H2O平衡正向移动，c(Ag＋)增大，Ag＋与OH－反应立即转化为Ag2O： 2OH－＋2Ag＋===Ag2O↓＋H2O (3)过量NaOH溶液 (4) (5)①Ag2O＋4NH3·H2O===2Ag(NH3)2OH＋3H2O ②与溶液接触的试管壁上析出银镜 (6)Ag＋2HNO3(浓)===AgNO3＋NO2↑＋H2O

67 4．(2012·湖南师大附中模拟)2011年我国各地出现连续干旱，给生产生活带来严重影响。为确保人、畜用水和安全，净水剂的选择与制备尤为重要。
(1)漂白粉是生活用水常见的消毒剂之一，其工业制法的反应方程式：____________________。 (2)聚合氯化铝晶体([Al2(OH)nCl6－n·xH2O]m)是一种高效无机水处理剂，它的制备原理是调节增大AlCl3溶液的pH，通过促进其水解而结晶析出。利用高岭土(化学组成为：A12O3、SiO2、Fe2O3，及少量杂质和水分)制备聚合氯化铝的过程如下：

68 ①用浓盐酸配制11(体积比)的稀盐酸，应选用的仪器是__________________________。
a．量筒　　b．胶头滴管　　c．容量瓶　　d．烧杯　　e．玻璃棒 ②加适量铝粉的目的是除去溶液中的铁元素，检验溶液中铁元素是否除净的方法为_______________________________。 ③加入碳酸钙调节溶液pH至4.0～4.5的目的是________________________________。

69 (3)Na2FeO4是一种既能杀菌、 消毒，又能絮凝净水的处理剂， 其电解制法如下图所示，请根 据图示分析：Fe电极的电极反 应方程式为________________________________。 (4)用地下水作为锅炉用水时容易产生水垢。水垢造成能源浪费，还会造成安全隐患，因此要定期清除。水垢处理过程如下图[已知：Ksp(CaSO4)＝7.5×10－5，Ksp(CaCO3)＝3.0 ×10－9]：

70 ①用饱和Na2CO3溶液浸泡水垢时，发生的反应为CaSO4(s)＋CO (aq)===CaCO3(s)＋SO (aq)，该反应的平衡常数K＝______________(填数值)。
②请从溶解平衡的角度解释用醋酸除水垢的原因____________________________________________(用离子方程式和必要的文字说明)。

71 解析：(1)漂白粉的工业制法是用Cl2和石灰乳反应制得的，其反应方程式为：2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。(2)分析制备流程，①是粗略配制溶液，可选用量筒、烧杯和玻璃棒。②该过程中铁元素的存在形式为Fe2＋，检验除净的方法：取少量溶液于洁净的试管中，滴加KSCN溶液无明显现象，然后滴加氯水也无明显现象，证明溶液中铁元素已经除净。③加入碳酸钙主要目的是调节增大溶液的pH，促使其水解而结晶析出。(3)根据电解池原理，在阳极上失电子发生氧化反应，以该电极反应式为：Fe＋8OH－－6e－===FeO ＋4H2O。

72 (4)①根据难溶物质的溶解平衡，其平衡常数K＝
＝2.5×104。②运用醋酸除水垢的原理及解释参看答案。 答案：(1)2Cl2＋2Ca(OH)2===CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O (2)①a、d、e　②取少量溶液于洁净的试管中，滴加KSCN溶液无明显现象，然后滴加氯水也无明显现象，证明溶液中铁元素已经除净　③调节增大溶液的pH，促使其水解而结晶析出

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74 巩固·演练—基础达标 1．(2013·广东理综)(双选)下列实验的现象与对应结论均正确的是( ) 选项 操作 现象 结论 A
1．(2013·广东理综)(双选)下列实验的现象与对应结论均正确的是(　　) 选项 操作 现象 结论 A 将浓硫酸滴到蔗糖表面 固体变黑膨胀 浓硫酸有脱水性和强氧化性 B 常温下将Al片放入浓硝酸中 无明显变化 Al与浓硝酸不反应 C 将一小块Na放入无水乙醇中 产生气泡 Na能置换出醇羟基中的氢 D 将水蒸气通过灼热的铁粉 粉末变红 铁与水在高温下发生反应

75 解析：将浓硫酸滴到蔗糖表面，浓硫酸因脱水性使蔗糖脱水炭化，浓硫酸因强氧化性与碳反应生成二氧化碳和二氧化硫气体，所以蔗糖固体变黑膨胀，A正确；Al放入浓硝酸，因浓硝酸具有强氧化性使Al钝化，阻碍反应继续进行，B错误；Na放入无水乙醇中，会与活泼性较强的羟基反应，置换出氢气，C正确；铁与水蒸气在高温下反应生成黑色的四氧化三铁和氢气，D错误。 答案：AC

76 2．下列有关实验操作、现象和解释或结论都正确的是(　　)
选项 实验操作 现象 解释或结论 A 过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液 溶液呈 红色 稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋ B AgI沉淀中滴入稀KCl溶液 有白色沉淀出现 AgCl比AgI更难溶

77 选项 实验操作 现象 解释或结论 C Al箔插入稀HNO3中 无现象 Al箔表面被HNO3氧化，形成致密的氧化膜 D 用玻璃棒蘸取浓氨水点到红色石蕊试纸上 试纸变 蓝色 浓氨水呈碱性 解析：A项，Fe Fe3＋ Fe2＋；B项，AgI比AgCl更难溶，故无白色沉淀出现；C项，Al与稀HNO3反应生成气体，在常温下Al与浓HNO3发生钝化。 答案：D

78 3.(2012·北京西城区期末)下列实验中，依据实验操作及现象，得出的结论正确的是(　　)
A 用CH3COOH溶液浸泡水垢 水垢溶解，有无色气泡 酸性：CH3COOH ＞H2CO3 B 测定等浓度的 Na2CO3和Na2SO3溶液的pH 前者pH比后者的大 非金属性：S＞C C 向FeBr2溶液中通入过量Cl2 溶液由浅绿色变成黄色 氧化性：Br2＞Fe3＋ D 用石墨电极电解滴有酚酞的饱和NaCl溶液 在阴极附近溶液呈现红色 离子移动方向：OH－移向阴极

79 解析：A项，用CH3COOH溶液浸泡水垢，2CH3COOH＋CaCO3==(CH3COO)2Ca＋H2O＋CO2↑；酸性：CH3COOH＞H2CO3，A项正确；B项，测定等浓度的Na2CO3和Na2SO3溶液的pH，前者pH比后者的大，酸性：H2SO3>H2CO3，但是亚硫酸不是硫的最高价氧化物对应的水化物，不能证明S的非金属性比碳的强，B项错误；C项，向FeBr2溶液中通入少量Cl2，溶液一开始由浅绿色变成黄色才能证明氧化性：Br2＞Fe3＋，因为过量的氯气能将溴化亚铁氧化成铁离子和溴单质，溴单质溶于水，溶液呈橙黄色，C项错误；D项，用石墨电极电解滴有酚酞的饱和NaCl溶液，在阴极附近溶液呈现红色，是由于2H＋＋ 2e－ ===H2↑，c(H＋)浓度减小，c(OH－)浓度增大，所以在阴极附近溶液呈现红色，D项错误。 答案：A

80 4.下列实验方案不合理的是(　　) A．制硫酸和氢氧化钠： 可用如上图所示装置 B．除去粗盐中的Ca2＋、Mg2＋、 SO42-：依次加入的物质是H2O、Ba(OH)2、Na2CO3、HCl C．检验Fe(NO3)2试样是否变质：取少量试样加水溶解，用稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液 D．乙醛的氧化：在试管里加入10%的NaOH溶液2 mL，滴入2%的CuSO4溶液4～6滴，振荡后加入乙醛溶液0.5 mL，加热至沸腾

81 解析：选项A，电解Na2SO4溶液相当于电解H2O，左边电极OH－放电，产生大量H＋，SO 通过阴离子交换膜，在左边电极附近产生H2SO4；右边电极H＋放电，产生大量OH－，Na＋通过阳离子交换膜，在右边电极附近产生NaOH；选项B，首先加入H2O使粗盐溶解，加入过量Ba(OH)2溶液除去Mg2＋、SO ，再加入过量Na2CO3溶液除去Ca2＋、Ba2＋，最后加入HCl调节溶液至中性即可；选项C，由于Fe2＋在酸性环境中能被NO 氧化生成Fe3＋，加入KSCN无法检验Fe(NO3)2是否变质；选项D，CH3CHO在碱性环境中被新制的Cu(OH)2悬浊液氧化。 答案：C

82 5．(2012·上海模拟)某校化学研究性学习小组，在学习金属的冶炼以后，对一氧化碳还原金属氧化物的实验非常感兴趣，他们查阅有关资料后分析：
(1)学生对相关装置进行分析和比较发现这些装置既有各自的优点，同时也发现各个装置中均存在一些不足，具体看下表：

83 人教版、广东版、山东版 上海科学技术出版社 化学教学杂志 现象明显、有环保意识 现象明显、有环保意识且尾气得以利用 不足之处：①反应结束滞留在装置中的一氧化碳无法处理；②进入硬质试管中的气体所含杂质没有处理；③经实验发现尾气点燃时有时燃烧有时不能燃烧，而且安全性差

84 (2)根据高三拓展教材中一氧化碳还原氧化铁的实验要求，在上述实验的基础上学生设计了相对更为合理的实验，重点避免了上述三个不足。其中一氧化碳的制备是利用甲酸和浓硫酸共热到60～80 ℃可发生脱水反应：HCOOH CO↑＋H2O。 请根据以下各图进行选择形成一套相对较为合理的实验装置图(某些装置可重复使用)。

85 回答以下问题： ①合理实验装置的连接顺序是________(写小写字母)。 ②在反应时强调先产生一氧化碳气体，过一会儿再点燃加热氧化铁的酒精灯，原因是(　　) A．因为一般反应从左到右进行 B．排除体系内的空气，使反应过程更安全 C．甲酸与浓硫酸反应可以产生大量的CO气体 D．此反应加热时间长有利于产生CO

86 ③请说出你所选择的第一个石灰水洗气瓶的作用是________________________________。
④在观察到硬质玻璃管中由________色完全变为________色时停止加热，然后继续________，原因是防止铁被氧化。 ⑤硬质玻璃管中发生反应的化学方程式是________________________________________。 ⑥该实验的一个优点是把实验过程中的尾气利用排水法收集起来，收集的气体前后有几瓶，若分别先后编号，点燃各个瓶中的气体，中间编号的集气瓶中气体________________，前后编号的集体瓶中气体________，原因是________________________________________。

87 解析：本题是对教材实验的拓展，关键是掌握基本实验操作及其注意点。第(2)问中先产生CO的目的是先排出空气；第一个石灰水的洗气瓶的作用主要是除去一些酸性杂质，如HCOOH、CO2、SO2等。
答案：(2)①j—c—d—f—g—h—i—a—b—f—g—e　②B　③除去气体中的杂质(可能的杂质是HCOOH、CO2、SO2)　④红棕　黑　通一氧化碳冷却至室温　⑤Fe2O3＋3CO Fe＋3CO2　⑥安静燃烧，发出蓝色火焰　点燃有爆鸣声(或有火球喷出)　收集的气体不纯净