2025年高中三年級(jí)化學(xué)下學(xué)期實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)考核考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______考生注意：本試卷共分為三個(gè)部分，請(qǐng)按題目要求作答。第一部分：實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)目的1.某化學(xué)興趣小組欲探究影響鐵釘在硫酸銅溶液中腐蝕速率的因素。請(qǐng)根據(jù)你的理解，提出至少兩個(gè)可供探究的具體實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?.醋酸是一種常見(jiàn)的弱酸。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，驗(yàn)證醋酸溶液中存在電離平衡，并說(shuō)明預(yù)期可觀察到的現(xiàn)象及相應(yīng)的化學(xué)原理。第二部分：實(shí)驗(yàn)儀器與藥品選擇3.若要制備少量氫氧化鐵膠體，實(shí)驗(yàn)室可提供的儀器有：試管、燒杯、酒精燈、玻璃棒、膠頭滴管、量筒、燒瓶。請(qǐng)從中選擇制備該膠體所需的儀器，并簡(jiǎn)要說(shuō)明選擇玻璃棒的作用。4.某同學(xué)需要配制100mL0.1mol/L的碳酸鈉溶液。除了燒杯、玻璃棒、膠頭滴管外，他還需要使用哪種規(guī)格的容量瓶？請(qǐng)?jiān)倭信e兩種在配制過(guò)程中需要使用的玻璃儀器。5.設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，證明碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)。請(qǐng)選擇所需的化學(xué)藥品，并簡(jiǎn)要說(shuō)明選擇理由。第三部分：實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象預(yù)測(cè)6.現(xiàn)有澄清的石灰水、無(wú)色酚酞溶液、紫色石蕊試液。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，用以檢驗(yàn)?zāi)碂o(wú)色溶液中是否含有氯離子。要求簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟，預(yù)測(cè)可能觀察到的現(xiàn)象，并說(shuō)明相應(yīng)的化學(xué)原理。7.為探究影響過(guò)氧化氫分解速率的因素，某同學(xué)設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)（假設(shè)A、B、C三支試管中過(guò)氧化氫溶液的濃度、體積均相同）：a.A試管：加入2mL3%H?O?溶液，加入少量二氧化錳。b.B試管：加入2mL3%H?O?溶液，不加入任何物質(zhì)。c.C試管：加入2mL5%H?O?溶液，加入少量二氧化錳。請(qǐng)補(bǔ)充完成該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)：(1)除了試管和二氧化錳外，還需要哪些儀器？(2)如何通過(guò)觀察到的現(xiàn)象來(lái)比較A、C試管中過(guò)氧化氫分解速率的快慢？(3)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要探究了哪些因素對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響？8.請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，分離提純粗鹽中混有的少量碳酸鈉雜質(zhì)。要求簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)步驟，并說(shuō)明每一步操作的目的。第四部分：實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)與反思9.在進(jìn)行鈉與水的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，通常將鈉投入盛有水的水槽中。請(qǐng)?jiān)u價(jià)該操作的合理性，并提出一種更安全的操作方法，并說(shuō)明理由。10.某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)：將鐵粉加入到硫酸銅溶液中，觀察是否有銅析出。請(qǐng)?jiān)u價(jià)該實(shí)驗(yàn)方案能否用于驗(yàn)證鐵的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)，并說(shuō)明理由。如果能，請(qǐng)簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論；如果不能，請(qǐng)?zhí)岢龈倪M(jìn)方案。第五部分：安全與環(huán)保11.在進(jìn)行濃硫酸稀釋實(shí)驗(yàn)時(shí)，必須將濃硫酸緩慢注入水中，并不斷攪拌。請(qǐng)解釋這樣操作的原因，并說(shuō)明該操作中可能存在的安全風(fēng)險(xiǎn)及應(yīng)對(duì)措施。12.實(shí)驗(yàn)室廢液處理是化學(xué)實(shí)驗(yàn)中不可忽視的一環(huán)。請(qǐng)簡(jiǎn)述如何處理實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的含鹽酸的廢液和含硝酸銀的廢液，以減少對(duì)環(huán)境的影響。試卷答案第一部分：實(shí)驗(yàn)原理與設(shè)計(jì)目的1.例：探究溫度對(duì)鐵釘在硫酸銅溶液中腐蝕速率的影響；探究不同電解質(zhì)溶液（如氯化鈉溶液、硫酸溶液）對(duì)鐵釘在硫酸銅溶液中腐蝕速率的影響。2.實(shí)驗(yàn)方案：向盛有少量醋酸溶液的試管中滴加幾滴酚酞溶液，溶液變紅。然后向其中逐滴加入濃氨水，觀察溶液顏色變化。預(yù)期現(xiàn)象：溶液先變紅，后紅色逐漸變淺甚至消失?；瘜W(xué)原理：醋酸是弱酸，部分電離出氫離子（H?）和醋酸根離子（CH?COO?），使溶液呈酸性，酚酞變紅。加入濃氨水（提供氫氧根離子OH?），氫離子與氫氧根離子結(jié)合生成水，導(dǎo)致醋酸電離平衡（CH?COOH?CH?COO?+H?）向右移動(dòng)，醋酸根離子濃度增大，氫離子濃度減小，溶液酸性減弱，酚酞顏色褪去，體現(xiàn)了醋酸溶液中存在電離平衡。第二部分：實(shí)驗(yàn)儀器與藥品選擇3.所需儀器：試管、燒杯、酒精燈、玻璃棒、膠頭滴管。（用量筒量取水）玻璃棒作用：攪拌，促進(jìn)水的汽化，幫助鈉熔化并均勻分散在酒精燈火焰中，防止反應(yīng)過(guò)于劇烈或鈉塊飛濺。4.容量瓶規(guī)格：100mL。其他所需玻璃儀器：藥匙、燒杯、量筒。5.所需藥品：碳酸鈉（Na?CO?）溶液、硅酸鈉（Na?SiO?）溶液、鹽酸（HCl）溶液。選擇理由：碳酸鈉能與鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳?xì)怏w（Na?CO?+2HCl=2NaCl+H?O+CO?↑），硅酸鈉不與鹽酸反應(yīng)或反應(yīng)不明顯。通過(guò)觀察碳酸鈉溶液與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的現(xiàn)象，可以證明碳酸的酸性比硅酸強(qiáng)。第三部分：實(shí)驗(yàn)步驟與現(xiàn)象預(yù)測(cè)6.實(shí)驗(yàn)步驟：(1)取少量待測(cè)無(wú)色溶液于試管中。(2)向試管中滴加幾滴硝酸銀（AgNO?）溶液。(3)觀察是否有白色沉淀生成。預(yù)期現(xiàn)象：若產(chǎn)生白色沉淀，則說(shuō)明溶液中可能含有氯離子；若不產(chǎn)生白色沉淀，則說(shuō)明溶液中不含氯離子?；瘜W(xué)原理：氯離子（Cl?）與硝酸銀溶液中的銀離子（Ag?）反應(yīng)生成不溶于水、不溶于稀硝酸的白色氯化銀（AgCl）沉淀（Ag?+Cl?=AgCl↓）。7.(1)所需儀器：試管（3支）、膠頭滴管、秒表（或帶秒表的計(jì)時(shí)器）。（用于量取溶液和計(jì)時(shí)）(2)方法：在相同時(shí)間內(nèi)觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，或比較產(chǎn)生相同量氣泡所需的時(shí)間長(zhǎng)短。產(chǎn)生氣泡越快（或產(chǎn)生相同量氣泡所需時(shí)間越短）的試管，其過(guò)氧化氫分解速率越快。(3)該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)主要探究了催化劑（有無(wú)二氧化錳）和反應(yīng)物濃度對(duì)過(guò)氧化氫分解速率的影響。8.實(shí)驗(yàn)步驟：(1)將粗鹽溶解于適量蒸餾水中，攪拌使其充分溶解。(2)向溶液中加入過(guò)量氯化鋇（BaCl?）溶液，攪拌，靜置，過(guò)濾，除去生成的碳酸鋇（BaCO?）沉淀和可能存在的硅酸鎂等不溶性雜質(zhì)。(3)向?yàn)V液中加入適量碳酸鈉（Na?CO?）溶液，攪拌，靜置，過(guò)濾，除去生成的碳酸鈣（CaCO?）沉淀。（此步用于除去過(guò)量的鋇離子）(4)向?yàn)V液中加入適量鹽酸（HCl）溶液，攪拌，除去過(guò)量的碳酸根離子和氫氧根離子（可能存在的）。(5)將溶液蒸干，得到精鹽。每步操作目的：(1)溶解：將不溶性雜質(zhì)與食鹽初步分離。(2)加BaCl?：除去碳酸鈉雜質(zhì)（生成BaCO?沉淀）。(3)加Na?CO?：除去過(guò)量的BaCl?（生成BaCO?沉淀）。(4)加HCl：除去過(guò)量的Na?CO?和可能存在的NaOH。(5)蒸干：得到純凈的氯化鈉晶體。第四部分：實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)與反思9.評(píng)價(jià)：該操作不合理。鈉與水反應(yīng)劇烈，產(chǎn)生氫氣，氫氣易燃易爆，在水槽中反應(yīng)可能導(dǎo)致氫氣爆炸。更安全的操作方法：將鈉投入盛有適量煤油（或石蠟油）的容器中。理由：鈉的密度比煤油小，會(huì)浮在煤油表面；煤油不與鈉反應(yīng)，且隔絕了空氣，可以有效防止氫氣與空氣混合發(fā)生爆炸。10.評(píng)價(jià)：該實(shí)驗(yàn)方案不能用于驗(yàn)證鐵的金屬活動(dòng)性比銅強(qiáng)。理由：鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)，確實(shí)是鐵將銅從其鹽溶液中置換出來(lái)（Fe+CuSO?=FeSO?+Cu），但這屬于金屬活動(dòng)性順序中位置靠前的金屬置換出位置靠后的金屬的規(guī)律，是強(qiáng)酸制弱酸的體現(xiàn)，也可以理解為鐵與銅離子發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，鐵被氧化，銅離子被還原。此反應(yīng)能證明鐵的還原性比銅強(qiáng)，或鐵的活動(dòng)性比銅強(qiáng)（在金屬活動(dòng)性順序中，氫前的金屬能置換出氫后的金屬的鹽中的金屬）。改進(jìn)方案：將鐵粉加入到硫酸亞鐵（FeSO?）溶液中，觀察是否有銅析出。若無(wú)現(xiàn)象，則證明鐵不能置換出銅；若有現(xiàn)象（通常不明顯或需要特定條件），則需設(shè)計(jì)更可靠的方案。更可靠的方法是讓鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)，觀察是否有紅色固體（銅）生成。第五部分：安全與環(huán)保11.原因：濃硫酸稀釋放熱劇烈，若將水注入濃硫酸中，水會(huì)迅速汽化，導(dǎo)致硫酸液滴飛濺，造成危險(xiǎn)。安全風(fēng)險(xiǎn)：濃硫酸具有強(qiáng)腐蝕性，飛濺的酸液可能灼傷皮膚；濃硫酸稀釋過(guò)程中放熱可能導(dǎo)致容器破裂。應(yīng)對(duì)措施：佩戴防護(hù)眼鏡、手套；在通風(fēng)櫥中進(jìn)行操作；將濃硫酸沿容器壁緩慢注入水中，并不斷用玻璃棒攪拌散熱；準(zhǔn)備適量的碳酸氫鈉溶液或氫氧化鈉溶液以備萬(wàn)一發(fā)生泄漏時(shí)中和。12.處理方法：(1)含鹽酸（HCl）廢液：先加入過(guò)量的碳酸鈉（Na?CO?）溶液，攪拌，使鹽酸與碳酸鈉反應(yīng)生成二氧化碳、水和氯化鈉（2HCl+Na?CO?=2NaCl+H?O+CO?↑），觀察不再產(chǎn)生氣泡后，再過(guò)濾（如果需要），剩余溶液主要是氯化鈉溶液，可按相關(guān)規(guī)定排放。(2)含