中考化学二轮复习 科学探究题特训专题3 实验方案设计及其评价（含解析）

专题3  实验方案设计及其评价

1．下列实验方案不可行的是（　　）

A．用熟石灰区分氯化铵和氯化钾 

B．用水区分氯化钙和碳酸钙 

C．用pH试纸区分澄清石灰水和食盐水 

D．用酚酞溶液区分氯化钠溶液和盐酸

【答案】D

【解析】A、氯化铵与熟石灰混合研磨会产生有刺激性气味的气体，熟石灰与氯化钾不反应，能出现两种明显不同的现象，可以鉴别，故选项不符合题意。

B、氯化钙易溶于水，而碳酸钙不溶于水，根据溶解性用水可以鉴别，故选项不符合题意。

C、用pH试纸区分澄清石灰水和食盐水。用pH试纸测定的溶液的酸碱度，进而体现酸碱性。由于石灰水是碱性的，而食盐水是中性的，可以鉴别，故选项不符合题意。

D、酚酞在氯化钠溶液和盐酸中均为无色，现象相同，无法鉴别，故选项符合题意。

2．对下列实验（如图）的有关说法中不合理的是（　　）

A．实验既可说明分子在不停地运动，又可说明氨气溶于水显碱性 

B．实验通过塑料瓶变瘪可说明二氧化碳和氢氧化钠发生了反应 

C．实验可以测定空气中氧气的含量 

D．实验通过对比可得出铁生锈的所有条件

【答案】B

【解析】A、过程中，A中酚酞试液变红色，B中酚酞试液不变色，是因为空气中的文字不能使酚酞试液变色，C中的氨分子是不断运动的，运动到A中时，和水结合生成氨水，氨水显碱性，能使酚酞试液变红色，该选项说法合理；

B、实验通过塑料瓶变瘪，可能是二氧化碳和氢氧化钠发生了反应导致的，也可能是二氧化碳溶于水导致的，也可能是二者共同导致的，该选项说法不合理；

C、磷燃烧能够消耗空气中的氧气，氧气消耗后，容器中的气压减小，在外界大气压作用下，容器内体积减小，减少的体积即为容器中空气中的氧气体积，进一步可以计算出空气中氧气的含量，该选项说法合理；

D、①中铁钉和水、氧气同时接触，能够生锈，②中铁钉和氧气隔绝，不能生锈，③中铁钉和水隔绝，不能生锈，说明铁生锈需要氧气和水同时参加，该选项说法合理。

3．下列实验设计不能达到实验目的是（　　）

A．测定空气中氧气的含量 

B．除去CO中的CO2，并收集CO 

C．验证金属活动性顺序 

D．鉴别NH4NO3、CuSO4和NaCl三种白色粉末

【答案】B

【解析】A、图中装置，铜粉在空气中能与氧气在加热条件下生成氧化铜，没有生成新的气体，可用于测定空气中氧气的含量，故选项实验设计能达到实验目的。

B、二氧化碳能与氢氧化钠溶液反应，一氧化碳不能，能除去二氧化碳气体；但一氧化碳有毒，密度与空气相近，不能用排空气法收集，且收集气体也不能使用烧杯，故选项实验设计不能达到实验目的。

C、Zn和Ag分别放入CuSO4溶液中，Zn与CuSO4溶液反应置换出铜，说明了活动性Zn＞Cu；Ag与CuSO4溶液不反应，说明了活动性铜＞银；由此可得出三种金属活动性锌＞铜＞银，故选项实验设计能达到实验目的。

D、硝酸铵溶于水吸热，使温度降低，硫酸铜溶于水形成蓝色溶液，氯化钠溶于水形成无色溶液，但温度几乎无变化，可以鉴别，故选项实验设计能达到实验目的。

4．实验室用浓度较大的盐酸与石灰石制取CO2，为了得到纯净、干燥的CO2，除杂装置（如图）的导管按气流方向连接顺序是（　　）

A．1→2→4→3 

B．2→1→3→4 

C．4→3→1→2 

D．3→4→2→1

【答案】C

【解析】实验室用浓度较大的盐酸与石灰石制取的CO2 中含有HCl 气体和水蒸气，为了得到纯净、干燥的 CO2，应先通过 NaHCO3溶液除去 HCl 气体：NaHCO3+HCl＝NaCl+CO2↑+H2O；再通过浓H2SO4 除去水蒸气。上述操作不能颠倒，颠倒了不能得到干燥的 CO2气体。

5．下列混合物可用“溶解、过滤、蒸发、结晶”加以分离的是（　　）

A．铁粉和铜粉 B．食盐和硝酸钾 

C．花生油和水     D．氯化钠和二氧化锰的混合物

【答案】D

【解析】A、铁粉和铜粉均难溶于水，不能按溶解、过滤、蒸发、结晶的操作顺序分离，故选项错误。

B、食盐和硝酸钾均易溶于水，不能按溶解、过滤、蒸发、结晶的操作顺序分离，故选项错误。

C、花生油和水均是液体，不能按溶解、过滤、蒸发、结晶的操作顺序分离，故选项错误。

D、氯化钠易溶于水，而MnO2不溶于水，能按溶解、过滤、蒸发、结晶的操作顺序分离，故选项正确。

6．下列实验方法不能达到实验目的的是（　　）

【答案】D

【解析】A、浓硫酸能够吸收水蒸气，该选项能够达到实验目的；

B、滴加肥皂水振荡，产生泡沫的是软水，产生浮渣的是硬水，该选项能够达到实验目的；

C、通过足量的氢氧化钠溶液，二氧化碳被吸收，干燥得到一氧化碳，该选项能够达到实验目的；

D、稀盐酸能和硝酸银反应生成白色沉淀氯化银，该选项不能达到实验目的。

7．(2019·湖南怀化)下列实验方案不可行的是（　　）

A．用灼热的氧化铜去除二氧化碳中混有的少量一氧化碳 

B．利用硝酸铵、氢氧化钠溶于水产生的吸、放热现象鉴别硝酸铵和氢氧化钠 

C．用稀盐酸去除CaO中混有的少量CaCO3 

D．采用相互刻画的方法，比较铜片和黄铜片的硬度

【答案】C

【解析】本题考查实验的设计与评价。A项CO +CuOCu+CO2，正确；B项，放热的是氢氧化钠，吸热的是硝酸铵，正确；C项CaO+2HCl=H2O+CaCl2，错误；D项合金比组成它的纯金属硬度大，正确。故选C。

8．（2019·福建）t℃时，加热烧杯中的石灰水，发现溶液变浑浊，测得此时溶液的 pH＞7。关于溶液变浑浊的原因，同学们有两种观点：①Ca(OH)2 的溶解度随温度升高而减小；②Ca(OH)2 与空气中的 CO2 反应。他们设计以下方案进行探究，其中没有意义的是（ ）

A．将装有浊液的烧杯，用冷水冷却，恢复至 t℃，观察浑浊是否消失

B．取适量浊液，过滤，往滤渣中加入盐酸，观察是否有气泡产生

C．取适量浊液，过滤，往滤液中加入 Na2CO3 溶液，观察是否有沉淀生成

D．其他条件不变，隔绝空气，再做一个加热石灰水的对比实验

【答案】C

【解析】t℃时，加热烧杯中的石灰水，出现浑浊，溶液显碱性，针对两种不同的观点进行了探究，A中若观察到浑浊消失，则观点①正确，因为氢氧化钙的溶解度随温度降低而变大，有意义；B中向滤渣中滴加稀盐酸，若没有气泡则证明观点②错误，因为若正确，则滤渣中含有碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应会有气泡，有意义；C中向滤液中滴加碳酸钠溶液，无论观点是否正确都会产生白色沉淀，因为滤液中的氢氧化钙会与碳酸钠反应产生碳酸钙沉淀，因此设计无意义；D中再做一个加热石灰水的对比实验，看实验现象是偶然现象，有意义。

9.（2019·湖南娄底）下列实验不能达到实验目的的是

A.图1，区分硬水和软水

B.图2，探究CO2与水的反应

C.图3，探究接触面积对反应速率的影响

D.图4，比较空气与人体呼出的气体中CO2含量

【答案】C

【解析】A中，区分硬水和软水常用肥皂水，A可以达到实验目的；探究二氧化碳能否和水发生反应，需做对比实验，B中，将二氧化碳与干燥纸花接触，可证明二氧化碳本身不能使石蕊变色，用水打湿纸花，纸花不变色，说明水不能使石蕊变色，将二氧化碳与湿花接触，石蕊变色，说明有新物质生成，B能达到目的；探究接触面积对反应速率的影响时，要注意控制变量，即除反应物颗粒大小不同外，其他因素都保持相同，C中所用盐酸浓度和碳酸钙颗粒大小都不相同，无法比较，C不能达到目的；比较人体呼出气体与空气中二氧化碳的含量，也需要控制变量，即除气体样品不同外，石灰水的用量、浓度、气体样品的体积都相同，D能达到目的。

10．学习碱的化学性质时，老师让两位同学和他共同做实验，要求两位同学分别向澄清石灰水和氢氧化钠溶液中吹气，如图①②所示，老师告诉同学们，呼出的气体中只有二氧化碳有可能与澄清石灰水和氢氧化钠溶液反应。

同学们在吹气后观察到①中澄清石灰水变浑浊，②中氢氧化钠溶液无明显现象。观察实验现象后老师问，通过实验现象的观察，检验二氧化碳气体应该使用　澄清石灰水　，针对②中的情况，师生共同开始探究之旅。

【提出问题】二氧化碳通入氢氧化钠溶液中无明显现象，两者是否发生了化学反应？

【猜想假设】猜想A：两者发生了化学反应； 猜想B：两者没有发生化学反应。

【实验探究】（1）小明设计了如图所示的③、④两个实验。实验现象：③中的软塑料瓶变瘪，④中　             　

（2）小亮认为小明的实验是可行的，其共同原理是二氧化碳和氢氧化钠溶液反应，使容器内压强降低，小光同学却对此提出了质疑，他认为小明的实验不严谨，若仍利用该装置，需要补做的对比实验是　                                        　。

（3）小光设计实验验证实验②中溶质的成分，请帮他填写实验报告：

写出第一步发生反应的化学方程式　                                   　。

【实验结论】二氧化碳和氢氧化钠溶液发生了化学反应。

【反思拓展】探究结束后老师说，通过此探究实验我们发现，对于没有明显现象的化学反应，可以从不同的角度证明反应的发生，这些角度可以是：①通过检验反应物减少证明反应发生；②通过　                    证明反应的发生。

【答案】澄清的石灰水。

【实验探究】（1）气球变大。（2）将氢氧化钠溶液换成等体积的水，与加入氢氧化钠溶液的实验现象进行对比。

（3）第一步：氯化钙；出现白色沉淀。第二步：酚酞；溶液变红。

Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl。

【反思拓展】检验生成物

【解析】二氧化碳可与澄清石灰水中氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，使其变浑浊，所以用澄清石灰水检验二氧化碳。

【实验探究】（1）④中二氧化碳被吸收后，内部气体检验，压强减小，外界大气压将空气压入气球内部，气球体积变大。

（2）由于氢氧化钠溶液是由氢氧化钠和水组成，因此还要设计对比实验，证明水没有参与反应，所以将等体积的氢氧化钠溶液换为水，进行对比，得出实验结论。

（3）第一步：证明碳酸钠的存在，可以利用碳酸根与钙离子形成白色沉淀的性质，因此可以加入氯化钙溶液，观察到白色沉淀，证明其存在。

第二步：为了证明氢氧化钠的存在，需要加入足量的氯化钙溶液，将碳酸钠全部消耗完毕，测试溶液的pH就可以证明氢氧化钠的存在，利用氢氧化钠可使酚酞变红的性质，进行检验。

在第一步中，是氯化钙与碳酸钠反应生成碳酸钙沉淀和氯化钠，书写方程式注意配平及沉淀符号；故答案为：Na2CO3+CaCl2＝CaCO3↓+2NaCl。

【反思拓展】在实验中，检测了碳酸钠的存在，说明发生了反应，而碳酸钠是生成物，所以可以通过生成物检验化学反应的发生。

11.（2019∙湖北荆门）实验与探究

某兴趣小组为探究CO2气体与金属Mg的反应，设计了一套制取纯净、干燥CO2气体，并用过量CO2与热的金属Mg充分反应的实验。请回答相关问题。

Ⅰ、利用下列装置和相关药品进行实验

（1）检查装置A气密性的操作是：                                  

（2）装置B的作用是：                           

（3）实验时应先                     ，一段时间后再                  （填代号）

a、点燃D处酒精灯

b、打开A装置中的弹簧夹，从长颈漏斗处加入稀盐酸

Ⅱ、探究Mg与CO2反应的产物

可观察到D处的实验现象有黑白两种固体产生。查阅资料黑色固体为碳单质，白色固体是镁的化合物。为探究白色固体的成分，进行了假设与猜想

（4）猜想1 白色固体是MgO

猜想2 白色固体是MgCO3

猜想3 白色固体是                          

（5）验证与结论 取D 中固体适量于试管，加入足量的        ，观察到：有黑色固体不溶物，白色固体消失，             的现象，则猜想1成立。猜想2和猜想3不成立的可能原因是                   

【答案】（1）关闭弹簧夹（或止水夹），从长颈漏斗加水使漏斗颈内的液面高于锥形瓶内的液面，静置一段时间，两液面高度不变，则气密性好。

（2）除去CO2中的HCl气体

（3）b  a

（4）MgO和MgCO3的混合物

（5）稀硫酸或稀盐酸　　无气体产生（或无使石灰水变浑浊的气体产生）　　加热时氧化镁不能与二氧化碳反应（或碳酸镁受热分解）

【解析】（1）检查装置的气密性保证装置在密闭的系统中，关闭止水夹从长颈漏斗注入水没过长漏斗下端，液面保持稳定即使装置的气密性好；（2）装置B里面含有的物质是碳酸氢钠，目的是除去二氧化碳中挥发出来的氯化氢气体。（3）实验需要先制取二氧化碳，故先打开产生二氧化碳气体，同时用二氧化碳气体排出容器里面的空气，保证实验的效果和安全，然后再点燃酒精灯。（4）白色粉末除了以上两种可能之外，可以猜想是氧化镁和碳酸镁的混合物；（5）依据猜想物质的特点，碳酸根遇酸冒气泡，金属氧化物溶解于酸，所以加入稀盐酸或者是稀硫酸，白色沉淀消失没有气泡说明里面没有碳酸镁，猜想一正确；加热时氧化镁不能与二氧化碳反应或碳酸镁受热分解。

12.（2019·安徽）某兴趣小组对KClO3分解反应的催化剂进行研究，在相同的加热条件下，用下图装置完成表中实验:

(1)设置实验1的目的是___________________

(2)表中所列3种催化剂的催化效果最佳的是______________

(3)写出KClO3分解的化学方程式:_________________________

(4)由实验1和实验4可知，KCl____（填“有”或“无”）催化作用。维持加热条件不变，用实验1再继续收集收集50mLO2，所需时间明显少于171s，解释原因：_____________

(5)要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50mLO2所需时间外，还可以测量相同时间内_______________________________

【答案】（1）对比实验

（2）MnO2

（3）2KClO32KCl+3O2↑

（4）有    生成的KCl加快了反应

（5）收集气体的体积

【解析】（1）此实验的目的是对KClO3分解反应的催化剂进行研究，实验一没有加任何催化剂，收集相同体积的气体需要的时间较长，是为了对比加了催化剂后氯酸钾分解速率快慢的；

（2）表中所列3种催化剂，收集等体积的气体需要时间最短的是二氧化锰，故催化效果最佳的是二氧化锰；

（3）KClO3分解的化学方程式: 2KClO32KCl+3O2↑；

（4）由实验1和实验4可知，加入氯化钾后收集等体积的氧气所需时间较少，故KCl有催化作用。维持加热条件不变，用实验1再继续收集收集50mLO2，所需时间明显少于171s，原因是第一次反应时，氯酸钾分解产生了氯化钾，在加热时，氯化钾起了催化作用，加快了氯酸钾的分解速率，故所用时间较少。

(5)要比较KClO3分解反应中不同催化剂的催化效果，除了测量收集50mLO2所需时间外，还可以测量相同时间内收集到的气体体积数。

13．（2019·广东省）某化学兴趣小组用石灰石和盐酸制取一瓶CO2，验满后，将澄清石灰水倒入集气瓶中，发现没有变浑浊。兴趣小组对这个异常现象进行了探究。

【提出问题】澄清石灰水为什么没有变浑浊？

【查阅资料】（1）CO2过量时，CaCO3沉淀会转化为可溶于水的Ca（HCO3）2

（2）AgCl不溶于稀硝酸

【提出猜想】I．石灰水已完全变质Ⅱ．　   　Ⅲ．CO2中混有HCl

【实验方案】兴趣小组用原药品继续制取CO2，并进行探究。制备CO2的化学方程式为　   　。

【实验结论】制取的CO2气体中混入了HCl，所以澄清石灰水没有变浑浊。

【交流讨论】若要收集到纯净、干燥的CO2，需将混合气体依次通入饱和 NaHCO3溶液和　       　。

【拓展思考】回忆课本中收集呼出气体的操作后，同学们尝试用排水法收集一瓶CO2，倒入澄清石灰水后，石灰水变浑浊。你认为该实验成功的原因是　   　（写一点）。

【答案】【提出猜想】二氧化碳过量

【实验方案】CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑。

【交流讨论】浓硫酸

【拓展思考】氯化氢溶于水

【解析】【提出猜想】根据题干提供的信息可以看出，可能是二氧化碳过量导致的，故填：二氧化碳过量；

【实验方案】制备CO2的化学方程式为CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑。

若是石灰水变质，则加入碳酸钠不会产生白色沉淀，故猜想I成立的话加入碳酸钠会产生白色沉淀；

猜想Ⅱ不成立，则将少量气体通入盛有澄清石灰水的试管中，溶液不会变浑浊；

猜想Ⅲ成立，则含有氯化氢气体，通入硝酸银溶液则会产生白色沉淀，加入稀硝酸沉淀不溶解，故填：

【交流讨论】若要收集到纯净、干燥的CO2，需将混合气体依次通入饱和 NaHCO3溶液和浓硫酸进行除杂和干燥。

【拓展思考】用排水法收集一瓶CO2，倒入澄清石灰水后，石灰水变浑浊，该实验成功是因为氯化氢溶于水，通过水除去了氯化氢。