2025年高中化學(xué)實驗設(shè)計題（附答案）考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、請設(shè)計一個實驗方案，用于驗證鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)后所得固體混合物中確實含有鐵粉和銅粉。要求簡述實驗步驟，并說明預(yù)期現(xiàn)象及相應(yīng)的化學(xué)原理。二、某同學(xué)欲配制100mL0.1mol/L的NaOH溶液。請簡要寫出實驗步驟，包括所需儀器（列出即可，無需說明規(guī)格）、藥品及用量（假設(shè)NaOH固體足量）。三、在測定醋酸溶液濃度的滴定實驗中，若accidentally滴入了幾滴濃鹽酸，會對測定結(jié)果產(chǎn)生何種影響？請解釋原因。四、請設(shè)計一個實驗方案，用以比較碳酸鈉（Na?CO?）和碳酸氫鈉（NaHCO?）與鹽酸反應(yīng)的劇烈程度。要求說明實驗所需的藥品和儀器，并列出主要的實驗步驟和預(yù)期現(xiàn)象。五、設(shè)計一個實驗方案，用于分離提純含有少量泥沙和碳酸鈉雜質(zhì)的氯化鈉固體。請簡述實驗步驟，并說明每一步操作的目的。六、請評價以下實驗設(shè)計方案中的不足之處，并提出改進(jìn)建議：用圖示（此處無需圖示，文字描述即可）表示的裝置，通過加熱某黑色粉末（可能是CuO或Fe?O?）來制備氧氣，并用排水集氣法收集。實驗中發(fā)現(xiàn)集氣瓶中收集到的氣體顏色略帶紅棕色，且加熱過程中粉末部分變紅。七、設(shè)計一個實驗，探究影響過氧化氫（H?O?）分解速率的因素。至少選擇兩個影響因素進(jìn)行探究，簡述實驗思路、主要步驟、需要觀察的現(xiàn)象以及預(yù)期得到的結(jié)論。八、實驗室需要制備少量硫酸亞鐵（FeSO?）晶體。請設(shè)計一個制備方案，說明反應(yīng)原理、所需藥品、主要實驗步驟（包括如何除去生成的雜質(zhì)氣體和沉淀）以及晶體的最后提純方法。試卷答案一、實驗步驟：1.取少量鐵與硫酸銅反應(yīng)后的固體混合物于試管中。2.向試管中加入適量的稀硫酸（或鹽酸）。3.觀察是否有氣泡產(chǎn)生。4.將產(chǎn)生的氣體通入澄清石灰水中。5.另取少量固體混合物于另一試管中，滴加幾滴硫酸銅溶液。預(yù)期現(xiàn)象：1.加入酸后，若固體中有鐵粉，則會產(chǎn)生無色氣體（氫氣），溶液顏色由藍(lán)色變?yōu)闇\綠色。2.將氣體通入澄清石灰水，石灰水不變渾濁（證明氣體不是二氧化碳）。3.滴加硫酸銅溶液后，若固體中有鐵粉，則溶液顏色會進(jìn)一步變淺或消失，并有紅色固體（銅）析出。解析思路：驗證鐵粉存在，可利用鐵與酸反應(yīng)生成氫氣，或鐵與硫酸銅反應(yīng)置換出銅。驗證銅粉存在，可利用硫酸銅溶液與鐵反應(yīng)生成紅色固體銅。實驗設(shè)計需包含檢驗鐵和檢驗銅的步驟，且不能引入干擾離子或物質(zhì)。二、實驗步驟：1.稱取約4.0克NaOH固體（依據(jù)m=nM=m/V計算，n=0.1mol/L*0.1L=0.01mol,m=0.01mol*40g/mol=0.4g，實際稱取略多）。2.將NaOH固體放入小燒杯中，加入適量蒸餾水，用玻璃棒攪拌使其溶解（注意NaOH溶解放熱）。3.將溶液冷卻至室溫。4.將冷卻后的溶液沿玻璃棒轉(zhuǎn)移至100mL容量瓶中。5.用少量蒸餾水洗滌燒杯和玻璃棒2-3次，洗滌液一并轉(zhuǎn)移入容量瓶中。6.向容量瓶中繼續(xù)加入蒸餾水，當(dāng)液面距離刻度線1-2cm時，改用膠頭滴管滴加蒸餾水至液面與刻度線相切。7.蓋上瓶塞，顛倒搖勻，使溶液混合均勻。所需儀器：燒杯、玻璃棒、100mL容量瓶、膠頭滴管、藥匙。藥品：氫氧化鈉固體、蒸餾水。三、影響：濃鹽酸會消耗NaOH溶液，導(dǎo)致測定結(jié)果偏高（或：偏高）。解析思路：濃鹽酸具有酸性，會與NaOH發(fā)生中和反應(yīng)（HCl+NaOH=NaCl+H?O）。在滴定終點時，消耗的酸量包括了鹽酸和NaOH的總量。由于加入了額外的濃鹽酸，使得滴定時實際消耗的NaOH體積偏大，根據(jù)c(NaOH)=n/V計算，n偏大，V不變，導(dǎo)致c(NaOH)計算結(jié)果偏高。四、藥品和儀器：稀鹽酸溶液（濃度和體積相同）、碳酸鈉（Na?CO?）粉末、碳酸氫鈉（NaHCO?）粉末、兩只試管、試管架、酒精燈（可選，用于微熱）、藥匙、膠頭滴管、帶火星的木條（可選，用于檢驗CO?）。主要實驗步驟：1.在兩只試管中分別加入等量的稀鹽酸溶液（例如各10mL）。2.向第一只試管中迅速加入少量碳酸鈉粉末，立即塞緊塞子（或用拇指堵住管口），觀察現(xiàn)象。可加熱試管（小火）促進(jìn)反應(yīng)。3.向第二只試管中迅速加入等量碳酸氫鈉粉末，立即塞緊塞子（或用拇指堵住管口），觀察現(xiàn)象?？杉訜嵩嚬埽ㄐ』穑┐龠M(jìn)反應(yīng)。4.比較兩只試管中產(chǎn)生氣泡的速率快慢。預(yù)期現(xiàn)象：碳酸氫鈉與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的速率明顯快于碳酸鈉與鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生氣泡的速率。解析思路：Na?CO?+2HCl=2NaCl+H?O+CO?↑NaHCO?+HCl=NaCl+H?O+CO?↑等物質(zhì)的量的Na?CO?和NaHCO?分別與足量等濃度鹽酸反應(yīng)時，都生成等量的CO?。但由于NaHCO?與HCl的反應(yīng)是1:1摩爾比，而Na?CO?與HCl的反應(yīng)是1:2摩爾比，在開始階段，消耗相同濃度的HCl時，NaHCO?反應(yīng)消耗HCl的速率更快，因此產(chǎn)生氣泡（CO?）的速率更快。五、實驗步驟：1.將含有雜質(zhì)的氯化鈉固體加入燒杯中，加入足量的蒸餾水，攪拌使氯化鈉溶解（泥沙不溶）。2.將上述溶液進(jìn)行過濾，得到澄清的氯化鈉溶液，濾液保留。濾渣中含有泥沙。3.將濾液倒入蒸發(fā)皿中，置于石棉網(wǎng)上加熱蒸發(fā)（或用酒精燈小火加熱）。4.不斷攪拌蒸發(fā)皿中的溶液，待溶液體積減少至一定程度，出現(xiàn)較多固體時，停止加熱。5.利用余熱蒸干剩余水分，得到純凈的氯化鈉固體。操作目的：1.溶解：使可溶性氯化鈉溶解于水，與不溶性泥沙分離。2.過濾：分離出不溶性泥沙，得到澄清的氯化鈉溶液。3.蒸發(fā)：除去水分，使氯化鈉結(jié)晶析出。解析思路：氯化鈉易溶于水，而泥沙等雜質(zhì)難溶于水。利用溶解和過濾操作可以除去泥沙。通過蒸發(fā)結(jié)晶的方法，可以除去水分，得到固態(tài)的氯化鈉。碳酸鈉（Na?CO?）易溶于水，而雜質(zhì)碳酸鈉在加熱時易分解生成不溶于水的碳酸鈣（CaCO?）和氣體二氧化碳（CO?），可通過過濾除去CaCO?，再對濾液蒸發(fā)結(jié)晶得到較純的NaCl。但題目僅要求分離提純NaCl，故采用溶解過濾蒸發(fā)方法。六、不足之處：1.未檢查裝置的氣密性，可能導(dǎo)致氣體泄漏，收集不到氧氣或收集量不足。2.未選用合適的加熱裝置和方式，可能導(dǎo)致粉末受熱不均、飛濺或分解不完全。3.未在試管口放置棉花，可能導(dǎo)致加熱時粉末中可能存在的雜質(zhì)（如炭粉）隨氣體進(jìn)入集氣瓶，使收集到的氣體不純，呈現(xiàn)紅棕色。4.未進(jìn)行尾氣處理，加熱不純的黑色粉末可能產(chǎn)生少量CO?或SO?等雜質(zhì)氣體，逸入空氣。5.對于收集到的紅棕色氣體，未進(jìn)行成分分析或解釋，僅描述現(xiàn)象。改進(jìn)建議：1.在連接儀器后，應(yīng)檢查整個裝置的氣密性（例如，用雙手捂住試管口感受是否有熱氣冒出，或連接長頸漏斗，向其中加水觀察液面是否下降）。2.選用合適的酒精燈或電熱套加熱，保證均勻受熱。試管口應(yīng)略向下傾斜，防止冷凝水回流導(dǎo)致試管炸裂。3.在試管口（靠近藥品的一端）放置一團(tuán)棉花，過濾掉加熱時飛出的固體雜質(zhì)。4.若反應(yīng)裝置可能產(chǎn)生有毒或污染性尾氣，應(yīng)安裝尾氣處理裝置（如導(dǎo)出至燃盡或吸收）。5.對于紅棕色氣體，應(yīng)解釋其來源（可能是空氣中的氧氣與雜質(zhì)反應(yīng)，或雜質(zhì)本身與氧氣反應(yīng)），并考慮如何驗證或除去雜質(zhì)。七、探究因素一：濃度實驗思路：在相同溫度下，探究過氧化氫溶液濃度對分解速率的影響。主要步驟：1.取兩只試管，分別加入等體積（如5mL）但濃度不同的過氧化氫溶液（如5%和10%）。2.各加入等量的同種催化劑（如少量二氧化錳粉末）。3.同時將帶火星的木條伸入兩只試管中。4.觀察并比較兩只試管中帶火星木條復(fù)燃的快慢。需要觀察的現(xiàn)象：濃度大的過氧化氫溶液，帶火星木條復(fù)燃較快；濃度小的過氧化氫溶液，帶火星木條復(fù)燃較慢或不復(fù)燃。預(yù)期得到的結(jié)論：其他條件相同時，過氧化氫溶液的濃度越大，其分解速率越快。探究因素二：溫度實驗思路：在相同濃度下，探究溫度對過氧化氫分解速率的影響。主要步驟：1.取兩只試管，分別加入等體積、等濃度（如5%）的過氧化氫溶液。2.各加入等量的同種催化劑（如少量二氧化錳粉末）。3.將其中一只試管放入盛有熱水的燒杯中（保證試管不接觸水），另一只試管置于室溫環(huán)境下。4.同時將帶火星的木條伸入兩只試管中。5.觀察并比較兩只試管中帶火星木條復(fù)燃的快慢。需要觀察的現(xiàn)象：加熱的那只試管中，帶火星木條復(fù)燃較快；室溫下的試管，帶火星木條復(fù)燃較慢或不復(fù)燃。預(yù)期得到的結(jié)論：其他條件相同時，溫度越高，過氧化氫的分解速率越快。解析思路：過氧化氫分解（2H?O?=2H?O+O?↑）的速率受多種因素影響。催化劑能改變化學(xué)反應(yīng)的速率，通常使反應(yīng)速率加快。濃度越大，單位體積內(nèi)活化分子數(shù)越多，有效碰撞頻率越高，速率越快。溫度升高，分子平均動能增大，活化能的比例增加，有效碰撞頻率和能量都提高，反應(yīng)速率顯著加快。本實驗通過控制變量法，分別探究濃度和溫度這兩個因素對分解速率的影響。八、反應(yīng)原理：鐵與硫酸銅溶液發(fā)生置換反應(yīng)生成硫酸亞鐵溶液和銅。Fe+CuSO?=FeSO?+Cu。所需藥品：鐵粉、硫酸銅溶液（可選用較濃的溶液，如5mol/L，以提高產(chǎn)率）、蒸餾水、適量稀硫酸（用于洗滌）、冰水（用于冷卻結(jié)晶）。主要實驗步驟：1.制備硫酸亞鐵溶液：在燒杯中加入適量較濃的硫酸銅溶液，再加入過量鐵粉。充分?jǐn)嚢瑁蛇m當(dāng)加熱或用磁鐵攪拌，促進(jìn)反應(yīng)完全）。待黑色固體（銅）完全析出，溶液顏色不再明顯變化時，停止反應(yīng)。2.過濾：將反應(yīng)后的混合物進(jìn)行過濾，濾渣為銅粉和未反應(yīng)的鐵粉，濾液為硫酸亞鐵溶液。用少量蒸餾水洗滌濾渣2-3次，洗滌液合并入濾液中（目的是洗去附著的硫酸銅）。3.除去雜質(zhì)（如過量的鐵粉）：將濾液（硫酸亞鐵溶液）轉(zhuǎn)入蒸發(fā)皿中，加入少量稀硫酸（酸化，防止亞鐵離子被氧化），加熱蒸發(fā)濃縮（注意防止亞鐵離子水解和氧化）。4.冷卻結(jié)晶：將濃縮后