2025年高三化學(xué)高考化學(xué)實驗改進(jìn)設(shè)計模擬試題一、實驗改進(jìn)設(shè)計題（本題共15分）題目背景：傳統(tǒng)實驗室制備氯氣的裝置存在尾氣處理不徹底、濃鹽酸利用率低等問題。某研究小組設(shè)計了如下改進(jìn)裝置（夾持裝置省略），請結(jié)合實驗原理回答下列問題：實驗裝置圖（文字描述）A裝置：圓底燒瓶中加入MnO?固體和濃鹽酸，瓶口連接恒壓分液漏斗（內(nèi)盛濃鹽酸），下方通過電熱套控溫加熱B裝置：球形干燥管內(nèi)裝無水CaCl?，兩端分別連接A裝置和C裝置C裝置：具支試管中盛有飽和NaCl溶液，支管連接D裝置D裝置：雙頸燒瓶左側(cè)通入氣體，右側(cè)連接裝有NaOH溶液的三頸燒瓶，中間加裝氣體流速控制器E裝置：三頸燒瓶中NaOH溶液液面上方放置多孔球泡，底部連接pH傳感器問題設(shè)計裝置改進(jìn)分析（6分）（1）相比傳統(tǒng)分液漏斗，A裝置使用恒壓分液漏斗的優(yōu)點是______；若將電熱套替換為酒精燈直接加熱，可能導(dǎo)致的問題是______。（2）B裝置中無水CaCl?的作用是______，C裝置中飽和NaCl溶液可降低Cl?溶解度的原因是______（結(jié)合平衡原理解釋）。尾氣處理優(yōu)化（5分）（1）D裝置中氣體流速控制器的作用是______；E裝置多孔球泡的設(shè)計可提高吸收效率，其原理是______。（2）若實驗過程中pH傳感器顯示溶液pH持續(xù)下降，可能的原因是______，改進(jìn)方案為______。數(shù)據(jù)記錄與誤差分析（4分）某同學(xué)用改進(jìn)裝置進(jìn)行實驗，記錄如下數(shù)據(jù)：|實驗序號|濃鹽酸體積/mL|MnO?質(zhì)量/g|反應(yīng)溫度/℃|Cl?體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況）/L||----------|---------------|------------|------------|------------------------||①|(zhì)20.0|5.0|80|1.12||②|20.0|5.0|95|1.45||③|15.0|5.0|80|0.84|（1）實驗①和②的變量是______，可得出的結(jié)論是______。（2）若實驗③中實際生成Cl?體積為0.92L，測量值偏低的可能原因是______。二、實驗方案評價題（本題共14分）題目背景：某教材實驗“乙醛與新制Cu(OH)?反應(yīng)”存在現(xiàn)象不明顯、產(chǎn)物易分解等問題。某學(xué)生設(shè)計如下改進(jìn)方案：原方案與改進(jìn)方案對比步驟原方案改進(jìn)方案試劑制備10%NaOH溶液滴加0.5mol/LCuSO?溶液至沉淀恰好溶解20%NaOH溶液過量5mL，加入0.5mol/LCuSO?溶液反應(yīng)條件酒精燈直接加熱至沸騰60℃水浴加熱，磁力攪拌產(chǎn)物檢驗觀察磚紅色沉淀過濾后用紅外光譜測定產(chǎn)物官能團(tuán)問題設(shè)計試劑用量改進(jìn)（4分）改進(jìn)方案中NaOH溶液過量的目的是______；若按原方案“沉淀恰好溶解”制備試劑，可能生成的副產(chǎn)物是______（填化學(xué)式）。反應(yīng)條件優(yōu)化（6分）（1）改用60℃水浴加熱的優(yōu)點是______；磁力攪拌可使反應(yīng)更充分，從反應(yīng)速率角度分析其原理是______。（2）某同學(xué)用改進(jìn)方案實驗時，仍未觀察到磚紅色沉淀，可能的原因是______（列舉2點）。實驗評價與拓展（4分）（1）紅外光譜分析顯示產(chǎn)物在1695cm?1處有強(qiáng)吸收峰，該峰對應(yīng)的官能團(tuán)是______（填名稱）。（2）為進(jìn)一步提高產(chǎn)率，可增加的步驟是______。三、綜合實驗設(shè)計題（本題共21分）題目背景：某研究小組擬測定市售補鐵劑（主要成分為FeSO?·7H?O）的氧化變質(zhì)程度，設(shè)計如下實驗方案：實驗原理Fe2?被空氣中O?氧化為Fe3?，通過測定樣品中Fe3?含量計算變質(zhì)率：[\text{變質(zhì)率}=\frac{n(\text{Fe}^{3+})}{n(\text{Fe}^{2+})+n(\text{Fe}^{3+})}\times100%]實驗步驟稱取10.00g樣品，用煮沸冷卻后的蒸餾水溶解，加入2mL稀硫酸酸化向溶液中滴加0.1000mol/LKMnO?溶液至淺粉色，消耗體積為V?mL另取等量樣品，加入過量KI溶液，用0.1000mol/LNa?S?O?溶液滴定至終點，消耗體積為V?mL問題設(shè)計實驗原理分析（7分）（1）步驟2中KMnO?溶液的作用是______，反應(yīng)的離子方程式為______。（2）步驟3中加入KI溶液后發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為______，若未加入稀硫酸酸化，會導(dǎo)致測定結(jié)果______（填“偏高”“偏低”或“無影響”）。數(shù)據(jù)處理與計算（6分）某次實驗測得V?=15.00mL，V?=20.00mL（已知：I?+2S?O?2?=2I?+S?O?2?）。（1）計算樣品中n(Fe2?)=______mol，n(Fe3?)=mol。（2）該樣品的變質(zhì)率為（保留小數(shù)點后1位）。方案改進(jìn)建議（8分）（1）步驟1中蒸餾水需煮沸冷卻的原因是______；若用鹽酸代替稀硫酸酸化，對實驗結(jié)果的影響是______。（2）設(shè)計一個實驗方案驗證樣品中是否含有Fe(OH)?膠體雜質(zhì)：。（3）為實現(xiàn)自動化測定，可將滴定裝置與（填儀器名稱）連接，通過______方法實時記錄數(shù)據(jù)。參考答案與解析一、實驗改進(jìn)設(shè)計題裝置改進(jìn)分析（1）平衡氣壓，使液體順利滴下；溫度控制不準(zhǔn)確，導(dǎo)致HCl揮發(fā)加?。?）干燥Cl?，防止水蒸氣進(jìn)入后續(xù)裝置；Cl?+H?O?H?+Cl?+HClO，飽和NaCl溶液中高濃度Cl?使平衡逆向移動尾氣處理優(yōu)化（1）控制氣體流速，使Cl?充分吸收；增大氣體與溶液的接觸面積，延長停留時間（2）NaOH溶液不足或Cl?過量生成NaClO；在E裝置后連接盛有Na?SO?溶液的備用吸收瓶數(shù)據(jù)記錄與誤差分析（1）反應(yīng)溫度；其他條件相同時，溫度升高可提高Cl?產(chǎn)率（2）C裝置中Cl?溶解量增大（或裝置氣密性不佳）二、實驗方案評價題試劑用量改進(jìn)創(chuàng)造堿性環(huán)境，避免Cu(OH)?溶解；Cu?(OH)?CO?反應(yīng)條件優(yōu)化（1）均勻受熱，防止局部溫度過高導(dǎo)致乙醛揮發(fā)；增大反應(yīng)物接觸面積，提高活化分子碰撞頻率（2）NaOH溶液濃度不足、水浴溫度超過80℃導(dǎo)致Cu?O分解實驗評價與拓展（1）羧基（2）反應(yīng)后加入無水乙醇降低產(chǎn)物溶解度，促進(jìn)結(jié)晶三、綜合實驗設(shè)計題實驗原理分析（1）氧化Fe2?至Fe3?；MnO??+5Fe2?+8H?=Mn2?+5Fe3?+4H?O（2）2Fe3?+2I?=2Fe2?+I?；偏低（H?不足導(dǎo)致Fe3?氧化性減弱）數(shù)據(jù)處理與計算（1）0.0075；0.0010（2）11.8%方案改進(jìn)建議（1）去除水中溶解氧，防止Fe2?被氧化；Cl?干擾KMnO?滴定，導(dǎo)致結(jié)果偏高（2）取少量樣品溶液，用激光筆照射，若出現(xiàn)丁達(dá)爾效應(yīng)則含膠體（3）自動電位滴定儀；電流突躍法（或光度滴定法）命題特點與解題策略命題趨勢：2025年實驗題側(cè)重裝置微型化（如多孔球泡）、數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用（pH傳感器、自動滴定儀）和綠色化學(xué)理念（尾氣循環(huán)利用），需關(guān)注《新課標(biāo)》中“科學(xué)探究與創(chuàng)新意識”核心素養(yǎng)的