2026年化學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作技能考核案例題一、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)題（共3題，每題15分）1.題目：某化工廠排放的工業(yè)廢水中含有少量重金屬離子Cr2?和Cu2?，現(xiàn)需設(shè)計(jì)一套實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)沉淀法將這兩種離子分離并回收。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，包括試劑選擇、反應(yīng)原理、分離方法及廢液處理，并說(shuō)明關(guān)鍵操作要點(diǎn)。2.題目：設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，測(cè)定某市飲用水中氟離子的含量。要求說(shuō)明實(shí)驗(yàn)原理、所需試劑、主要儀器、操作步驟及數(shù)據(jù)處理方法。注意考慮樣品預(yù)處理和結(jié)果計(jì)算。3.題目：某農(nóng)業(yè)科研機(jī)構(gòu)需制備少量Na?CO?·10H?O晶體，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，包括原料選擇、反應(yīng)條件、結(jié)晶與純化步驟，并說(shuō)明如何檢驗(yàn)晶體純度。二、實(shí)驗(yàn)操作題（共4題，每題10分）1.題目：在實(shí)驗(yàn)室中，如何用滴定法測(cè)定某未知濃度的鹽酸溶液？請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述操作步驟，包括滴定前的準(zhǔn)備、終點(diǎn)判斷標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)處理。2.題目：請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)操作，分離混合物中的苯酚和乙醇。要求說(shuō)明分離原理、所需試劑、操作步驟及產(chǎn)物檢驗(yàn)方法。3.題目：某學(xué)生需要制備Fe(OH)?膠體，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟，包括試劑選擇、反應(yīng)條件及膠體性質(zhì)檢驗(yàn)方法。4.題目：如何用重結(jié)晶法提純某固體有機(jī)物？請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述操作步驟，包括溶劑選擇、結(jié)晶條件及純度檢驗(yàn)方法。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析題（共3題，每題12分）1.題目：某實(shí)驗(yàn)小組測(cè)定某樣品中Ca2?的含量，平行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：20.12g/L、20.15g/L、20.08g/L、20.20g/L。請(qǐng)計(jì)算平均濃度、相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差，并分析數(shù)據(jù)是否合理。2.題目：在酸堿滴定實(shí)驗(yàn)中，消耗標(biāo)準(zhǔn)NaOH溶液體積為25.00mL，滴定終點(diǎn)體積為24.80mL。請(qǐng)計(jì)算樣品中酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（假設(shè)樣品為純H?SO?）。3.題目：某實(shí)驗(yàn)測(cè)定某氣體的密度，數(shù)據(jù)如下：溫度20℃、壓力1.01×10?Pa、氣體體積200mL、質(zhì)量0.56g。請(qǐng)計(jì)算該氣體的摩爾質(zhì)量，并判斷其可能為哪種氣體。四、實(shí)驗(yàn)安全與廢棄物處理題（共2題，每題8分）1.題目：某實(shí)驗(yàn)過(guò)程中使用濃硫酸，不慎濺到皮膚上，應(yīng)如何處理？請(qǐng)說(shuō)明應(yīng)急措施及后續(xù)注意事項(xiàng)。2.題目：某實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢液中含有硝酸銀，如何安全處理該廢液？請(qǐng)說(shuō)明處理方法及原理。答案與解析一、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)題1.答案：實(shí)驗(yàn)步驟：（1）沉淀Cr2?：加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至6-8，Cr2?轉(zhuǎn)化為Cr(OH)?沉淀；（2）沉淀Cu2?：繼續(xù)加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至4-5，Cu2?轉(zhuǎn)化為Cu(OH)?沉淀；（3）分離：過(guò)濾得到Cr(OH)?和Cu(OH)?混合沉淀，分別用稀鹽酸溶解Cu(OH)?，得到Cu2?溶液；（4）回收：對(duì)Cr2?溶液進(jìn)行電解或沉淀法回收Cr?O?，Cu2?溶液電解回收Cu；（5）廢液處理：剩余廢液加入Na?S溶液，使殘留重金屬轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀，經(jīng)過(guò)濾后無(wú)害化處理。解析：Cr2?和Cu2?的氫氧化物沉淀pH不同，利用此差異分離；Cu(OH)?可溶于稀酸，Cr(OH)?不溶，進(jìn)一步分離。2.答案：實(shí)驗(yàn)原理：氟離子與鋁離子反應(yīng)生成氟化鋁沉淀，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH后過(guò)濾，再用NaF標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。步驟：（1）樣品預(yù)處理：取水樣100mL，加入過(guò)量NaOH溶液并煮沸除CO?；（2）沉淀：加入Al(NO?)?溶液，調(diào)節(jié)pH至3-4，過(guò)濾；（3）滴定：用0.01mol/LNaF標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定殘液，用茜素黃指示劑判斷終點(diǎn)；（4）計(jì)算：根據(jù)消耗NaF體積計(jì)算氟含量。解析：氟離子易與鋁離子形成沉淀，滴定法靈敏度高，適合飲用水檢測(cè)。3.答案：實(shí)驗(yàn)步驟：（1）原料：選用Na?CO?粉末；（2）溶解結(jié)晶：加水溶解Na?CO?，加熱濃縮，冷卻結(jié)晶；（3）純化：用乙醇洗滌晶體，低溫干燥；（4）檢驗(yàn)：用顯微鏡觀察晶體形態(tài)，用XRD檢測(cè)純度。解析：Na?CO?·10H?O在特定溫度下結(jié)晶，乙醇洗滌減少雜質(zhì)。二、實(shí)驗(yàn)操作題1.答案：步驟：（1）準(zhǔn)備：用蒸餾水稀釋鹽酸，加入2-3滴甲基橙；（2）滴定：用NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，近終點(diǎn)時(shí)慢滴并攪拌；（3）終點(diǎn)判斷：溶液由橙變黃，半分鐘不褪色；（4）計(jì)算：根據(jù)V(NaOH)和c(NaOH)計(jì)算鹽酸濃度。解析：甲基橙指示劑適合強(qiáng)酸滴定，終點(diǎn)明顯。2.答案：原理：苯酚與NaOH反應(yīng)生成可溶于水的苯酚鈉，乙醇不反應(yīng)；步驟：（1）反應(yīng)：將混合物溶于水，加入NaOH溶液，苯酚轉(zhuǎn)化；（2）分離：用分液漏斗萃取乙醇；（3）檢驗(yàn)：用FeCl?檢驗(yàn)苯酚（顯紫色）。解析：苯酚堿性條件下反應(yīng)，乙醇親水性弱易萃取。3.答案：步驟：（1）制備：將FeCl?溶液加熱至沸騰，滴加NaOH溶液至紅褐色；（2）檢驗(yàn)：靜置觀察膠體是否穩(wěn)定，用激光筆照射檢驗(yàn)丁達(dá)爾效應(yīng)。解析：Fe3?水解生成膠體，加熱促進(jìn)反應(yīng)。4.答案：步驟：（1）溶解：將有機(jī)物溶于熱溶劑（如乙醇）；（2）冷卻結(jié)晶：冷卻溶液，析出晶體；（3）過(guò)濾洗滌：用少量冷溶劑洗滌，干燥；（4）檢驗(yàn)：用熔點(diǎn)測(cè)定儀檢驗(yàn)純度。解析：重結(jié)晶利用溶解度差異提純，溶劑選擇需考慮溶解度曲線。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析題1.答案：平均濃度：20.12+20.15+20.08+20.20=20.13g/L；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差：（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差s=√[(20.12-20.13)2+(20.15-20.13)2+...]=0.04g/L；（2）相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差=(0.04/20.13)×100%≈0.20%。解析：數(shù)據(jù)波動(dòng)小，結(jié)果可靠。2.答案：消耗NaOH體積：25.00-24.80=0.20mL；酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)：c(H?SO?)=c(NaOH)×V(NaOH)/V(H?SO?)=0.01mol/L×0.20L=0.002mol；m(H?SO?)=0.002mol×98g/mol=0.196g；質(zhì)量分?jǐn)?shù)=0.196/(25×1)×100%=0.784%。3.答案：理想氣體狀態(tài)方程：PV=nRT；n=PV/RT=1.01×10?Pa×0.200L/(8.31J/(mol·K)×293K)≈0.008mol；摩爾質(zhì)量M=0.56g/0.008mol=70g/mol；可能為N?或CO?。解析：數(shù)據(jù)符合氣體摩爾質(zhì)量范圍。四、實(shí)驗(yàn)安全與廢棄物處理題1.答案：應(yīng)急措施