2025年高中二年級下學(xué)期化學(xué)實驗設(shè)計沖刺試卷（含答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、請簡述控制變量法在化學(xué)實驗設(shè)計中的重要性，并舉例說明如何在“探究影響鐵釘銹蝕速率因素”的實驗中應(yīng)用控制變量法。二、某化學(xué)興趣小組欲通過實驗比較碳酸鈉（Na?CO?）和碳酸氫鈉（NaHCO?）的熱穩(wěn)定性。請設(shè)計一個簡單的實驗方案，要求至少包含實驗?zāi)康?、所需主要儀器和藥品、簡要實驗步驟以及預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論。無需考慮尾氣處理等細(xì)節(jié)。三、向含有硝酸銀（AgNO?）和硝酸鋇（Ba(NO?)?）混合溶液中逐滴加入碳酸鈉（Na?CO?）溶液，會觀察到先后發(fā)生兩個反應(yīng)。請寫出這兩個反應(yīng)的化學(xué)方程式，并說明判斷先后反應(yīng)順序的依據(jù)。四、設(shè)計一個實驗方案，以區(qū)分硬水和軟水。請簡要說明實驗?zāi)康?、所需主要試劑、現(xiàn)象觀察以及結(jié)論。五、某學(xué)生設(shè)計了如下實驗方案：將足量的碳粉放入盛有氧化銅（CuO）粉末的硬質(zhì)試管中，用酒精燈加熱，觀察現(xiàn)象。該方案試圖驗證碳的還原性。請指出該方案至少存在的一個明顯缺陷，并提出改進(jìn)建議。六、用濃鹽酸（HCl）與二氧化錳（MnO?）反應(yīng)制取氯氣（Cl?）時，常需要加熱。請寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。若要收集干燥的氯氣，應(yīng)選擇何種收集方法？并簡述理由。七、甲、乙、丙三種溶液，分別含有硫酸（H?SO?）、氫氧化鈉（NaOH）、鹽酸（HCl）中的一種。請設(shè)計一個實驗方案，只用這三種溶液和石蕊試液（或酚酞試液，任選一種），將它們一一鑒別出來。要求寫出實驗?zāi)康?、簡要步驟、現(xiàn)象觀察和結(jié)論。八、將一定質(zhì)量的鐵粉加入到稀硫酸（H?SO?）中，反應(yīng)一段時間后，溶液中可能存在的陽離子有（不考慮硫酸鐵水解）。請設(shè)計一個實驗方案，檢驗溶液中是否含有鐵離子（Fe3?）。簡要寫出實驗步驟和預(yù)期現(xiàn)象。試卷答案一、控制變量法是指在探究多個因素對某一結(jié)果影響的實驗中，只改變其中一個因素，而控制其他因素不變，從而研究該因素與結(jié)果之間關(guān)系的方法。它是科學(xué)實驗的基本方法之一，是確保實驗結(jié)果準(zhǔn)確可靠的關(guān)鍵。因為任何實驗結(jié)果都是多種因素共同作用的結(jié)果，如果不控制其他因素，就無法確定哪個因素是影響結(jié)果的主要原因。在“探究影響鐵釘銹蝕速率因素”的實驗中，要研究水、氧氣、鹽溶液等因素對鐵釘銹蝕速率的影響，就需要采用控制變量法。例如，要探究水對鐵釘銹蝕的影響，可以設(shè)置兩組實驗：一組鐵釘完全浸沒在水中，另一組鐵釘部分浸沒在水中（或全部暴露在空氣中），其他條件（如溫度、氧氣供應(yīng)等）保持完全相同。通過比較兩組鐵釘?shù)匿P蝕情況，就可以得出水對鐵釘銹蝕的影響。要探究氧氣對鐵釘銹蝕的影響，可以設(shè)置兩組實驗：一組鐵釘完全浸沒在水中并隔絕空氣，另一組鐵釘完全浸沒在水中且暴露在空氣中，其他條件保持相同。通過比較兩組鐵釘?shù)匿P蝕情況，就可以得出氧氣對鐵釘銹蝕的影響。要探究鹽溶液對鐵釘銹蝕的影響，可以設(shè)置兩組實驗：一組鐵釘浸沒在純水中，另一組鐵釘浸沒在等濃度的鹽溶液中，其他條件保持相同。通過比較兩組鐵釘?shù)匿P蝕情況，就可以得出鹽溶液對鐵釘銹蝕的影響。二、實驗?zāi)康模罕容^碳酸鈉（Na?CO?）和碳酸氫鈉（NaHCO?）的熱穩(wěn)定性。所需主要儀器和藥品：試管、酒精燈、藥匙、碳酸鈉（Na?CO?）固體、碳酸氫鈉（NaHCO?）固體。簡要實驗步驟：1.取兩支干凈的試管，分別加入適量碳酸鈉（Na?CO?）固體和碳酸氫鈉（NaHCO?）固體。2.用試管夾分別固定兩支試管，置于酒精燈火焰上加熱。3.觀察兩支試管中固體的變化情況，并記錄現(xiàn)象。預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論：加熱碳酸氫鈉（NaHCO?）固體會看到有氣體產(chǎn)生，固體逐漸減少甚至消失；加熱碳酸鈉（Na?CO?）固體時，如果沒有達(dá)到其分解溫度，則固體基本無變化，或只有輕微變化。由此可以得出結(jié)論：碳酸氫鈉（NaHCO?）的熱穩(wěn)定性較差，加熱易分解；碳酸鈉（Na?CO?）的熱穩(wěn)定性較強(qiáng)，加熱不易分解。三、反應(yīng)方程式：1.AgNO?+Na?CO?=Ag?CO?↓+2NaNO?2.Ba(NO?)?+Na?CO?=BaCO?↓+2NaNO?判斷先后反應(yīng)順序的依據(jù)：根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的活潑性判斷。碳酸根離子（CO?2?）可以與銀離子（Ag?）和鋇離子（Ba2?）反應(yīng)生成沉淀。銀離子（Ag?）與碳酸根離子（CO?2?）生成的碳酸銀（Ag?CO?）的溶解度比碳酸鋇（BaCO?）的溶解度小，因此銀離子（Ag?）會先與碳酸根離子（CO?2?）反應(yīng)生成碳酸銀（Ag?CO?）沉淀。當(dāng)溶液中的銀離子（Ag?）基本消耗完后，剩余的碳酸根離子（CO?2?）才會與鋇離子（Ba2?）反應(yīng)生成碳酸鋇（BaCO?）沉淀。四、實驗?zāi)康模簠^(qū)分硬水和軟水。所需主要試劑：肥皂水?，F(xiàn)象觀察：向等量的硬水和軟水中分別滴加少量肥皂水，振蕩，觀察產(chǎn)生的泡沫量。泡沫多的是軟水，泡沫少或產(chǎn)生浮渣的是硬水。結(jié)論：通過觀察肥皂水在水中產(chǎn)生的泡沫量，可以區(qū)分硬水和軟水。泡沫多的是軟水，因為軟水中不含或很少含有鈣、鎂離子，肥皂容易起泡；泡沫少或產(chǎn)生浮渣的是硬水，因為硬水中含有較多的鈣、鎂離子，會與肥皂中的脂肪酸根離子反應(yīng)生成不溶于水的鈣、鎂鹽，從而降低肥皂的起泡能力。五、該方案至少存在的一個明顯缺陷是：碳粉和氧化銅粉末在加熱時容易混合，難以分離，導(dǎo)致無法確定是碳還原了氧化銅，還是加熱使氧化銅分解，或者兩者都有貢獻(xiàn)。改進(jìn)建議：可以將碳粉和氧化銅粉末混合均勻后，用少量水潤濕，然后放入試管中，用玻璃棒將混合物鋪在試管底部，再進(jìn)行加熱。這樣可以減少碳粉和氧化銅粉末在加熱過程中的混合?；蛘撸梢詫⑻挤酆脱趸~粉末分層放置在試管中，中間用棉花隔開，這樣可以更清楚地觀察到反應(yīng)的發(fā)生。六、化學(xué)方程式：MnO?+4HCl(濃)\xrightarrow{加熱}MnCl?+Cl?↑+2H?O收集方法：向上排空氣法。理由：氯氣（Cl?）的密度比空氣大，且有毒，所以應(yīng)選擇向上排空氣法收集。向上排空氣法是利用氣體密度的差異，將密度大的氣體從短管通入集氣瓶底部，空氣從長管排出，從而收集密度比空氣大的氣體。七、實驗?zāi)康模河檬镌囈海ɑ蚍犹囈海⒓?、乙、丙三種溶液（分別含有硫酸、氫氧化鈉、鹽酸中的一種）一一鑒別出來。簡要步驟：1.用試管分別取少量甲、乙、丙三種溶液，各滴入幾滴石蕊試液（或酚酞試液），觀察顏色變化。2.根據(jù)顏色變化，將能使石蕊試液變紅（或酚酞試液不變色）的溶液認(rèn)定為酸性溶液（可能是硫酸或鹽酸），將能使石蕊試液變藍(lán)（或酚酞試液變紅）的溶液認(rèn)定為堿性溶液（肯定是氫氧化鈉），剩下的溶液即為中性溶液（或弱酸性溶液，在此題中根據(jù)步驟1已確定是酸性溶液，所以剩下的就是鹽酸）。3.為了進(jìn)一步確認(rèn)，可以將步驟2中變紅的溶液（硫酸或鹽酸）分別滴入另兩支試管中的溶液（變藍(lán)和不變色的溶液）中，觀察現(xiàn)象。如果其中一支試管中的紅色褪去，說明加入的是氫氧化鈉溶液；如果紅色不褪去，說明加入的是硫酸溶液?，F(xiàn)象觀察：1.如果甲溶液使石蕊試液變紅，乙溶液使石蕊試液變藍(lán)，丙溶液使石蕊試液不變色，則甲溶液是硫酸，乙溶液是氫氧化鈉，丙溶液是鹽酸。2.如果甲溶液使石蕊試液變藍(lán)，乙溶液使石蕊試液變紅，丙溶液使石蕊試液不變色，則甲溶液是氫氧化鈉，乙溶液是硫酸，丙溶液是鹽酸。3.如果甲溶液使石蕊試液不變色，乙溶液使石蕊試液變紅，丙溶液使石蕊試液變藍(lán)，則甲溶液是鹽酸，乙溶液是硫酸，丙溶液是氫氧化鈉。結(jié)論：通過上述步驟和現(xiàn)象觀察，可以將甲、乙、丙三種溶液一一鑒別出來。八、溶液中可能存在的陽離子有：H?、Fe2?、Fe3?。實驗?zāi)康模簷z驗溶液中是否含有鐵離子（Fe3?）。簡要步驟：1.取少量待測溶液于試管中。2.向試管中滴加幾滴K