新高考化学非选择题高频考点讲与练：高频考点2 化学实验方案设计(含解析)

【考点综述】

1. 化学实验探究的基本环节：

（1）发现问题：就是在学习和实验的过程中所遇到的值得探究的问题和异常现象等。（2）提出猜想：就是根据已有的知识对所发现的问题的解决提出的几种可能的情况。（3）设计验证方案：就是根据猜想，结合实验条件设计科学、合理、安全的实验方案，对各种猜想进行验证。

（4）具体实施实验：就是根据实验方案选择仪器、组装仪器、按步骤进行操作实验的过程。（5）观察现象分析数据，得出结论：就是认真全面观察实验中出现的现象并及时记录所得数据，然后进行推理分析和数据分析，通过对比归纳得出结论。

2. 化学实验探究的解题策略

(1)设计实验过程中应注意反应条件的设置与控制；回答问题时注意题给限制条件；不要想当然或默认某些条件等错误。

(2)实验探究中不要将待探究的结果当成已知内容进行设计，造成明确的探究指向错误。

(3)实验探究过程中提出的假设要完整，不要遗漏某种情况，造成方案不完整。

(4)实验设计思路应从已知数据中找到合理的规律，将综合实验解答完整。

【典例讲评】

例1某些资料表明：NO、NO2不能与Na2O2反应。某小组学生提出质疑，他们从理论上分析Na2O2和NO2都有氧化性，根据化合价升降原则提出如下假设：假设Ⅰ. Na2O2氧化NO2；假设Ⅱ. NO2氧化Na2O2。请回答下列问题：

(1)甲同学设计如图1所示实验装置：

图1

①试管A中反应的离子方程式是________________________________。

②待试管B中收集满气体，向试管B中加入适量Na2O2粉末，塞紧塞子，轻轻振荡试管内粉末，观察到红

棕色气体迅速消失；再将带火星的木条迅速伸进试管内，木条复燃。甲同学据此认为假设Ⅱ正确；乙同学

认为该装置不能达到实验目的，为达到实验目的，应在A、B之间增加一个装置，该装置的作用是

___________________________________。

③乙同学用改进后的装置，重复了甲同学的实验操作，观察到红棕色气体迅速消失，带火星的木条未复燃。得出结论：假设Ⅰ正确。NO2和Na2O2反应的化学方程式是_________________。

(2)丙同学认为NO易与O2发生反应，应更易被Na2O2氧化，查阅资料知：ⅰ)2NO＋Na2O2===2NaNO2；ⅱ)6NaNO2＋3H2SO4===3Na2SO4＋2HNO3＋4NO↑＋2H2O；ⅲ)酸性条件下，NO或NO－2都能与MnO－4反应

生成NO－3和Mn2＋。丙同学用图2所示装置(部分夹持装置略)探究NO与Na2O2的反应：

图2

①b装置中观察到的主要现象是_______________，f装置的作用是__________________。

②在反应前，先打开弹簧夹，通入一段时间N2，其目的是__________________________。

③充分反应后，检验d装置中发生反应的实验是___________________________________。

答案：(1)①Cu＋4H＋＋2NO－3===Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O②除去生成的NO2中混有的水蒸气③Na2O2＋2NO2===2NaNO3(2)①铜片逐渐溶解，溶液变为蓝色，有气泡产生吸收未反应

的NO②将装置中的空气排出③取d装置中产物少许，加入稀硫酸，若产生无色气体，遇到空气变为红棕色，则产物是NaNO2，反之为NaNO3

【考点综述】完整的化学实验方案包括“四大环节”，即：实验原理、实验装置和药品(其中包括：装置类型、仪器的组装等)、实验步骤(其中包括：加装药品、气密性检查、除杂干燥、主体实验、安全措施等)、实验现象的观察、记录及实验数据的分析处理等。设计合理的实验方案必须掌握比较全面的实验基本原理和基本技能，要做到：设计原理正确、实验程序合理、操作步骤简便、现象明显、相关结论正确。实验设计的解答策略如下：

1. 明确目的原理：首先必须认真审题，明确实验的目的要求，弄清题目有哪些新的信息，综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，从而明确实验原理。

2. 选择仪器药品：根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等，从而选择合理的化学仪器和药品。

3. 设计装置步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力，实验步骤应完整而又简明。

4. 记录现象数据：根据观察，全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。

5. 分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、图表、推理等处理，得出正确的结论。

【典例讲评】

例2肼是重要的化工原料。某探究小组利用下列反应制取水合肼(N2H4·H2O)：CO(NH2)2＋2NaOH＋NaClO===Na2CO3＋N2H4·H2O＋NaCl

实验一：制备NaClO溶液(实验装置如图所示)

(1)配制30%NaOH溶液时，所需的玻璃仪器除量筒外，还有________(填标号)。

A. 容量瓶

B. 烧杯

C. 烧瓶

D. 玻璃棒

(2)锥形瓶中发生反应的化学方程式是___________________________。

(3)因后续实验需要，需利用中和滴定原理测定反应后锥形瓶内混合溶液中NaOH的浓度。请选用所提供的试剂，设计实验方案：______________________________________。提供的试剂：H2O2溶液、FeCl2溶液、0. 100 0 mol·L－1盐酸、酚酞试液

实验二：制取水合肼(实验装置如图所示)。控制反应温度，将分液漏斗中溶液缓慢滴入三颈烧瓶中，充分反应。加热蒸馏三颈烧瓶内的溶液，收集108～114 ℃馏分。(已知：N2H4·H2O ＋2NaClO===N2↑＋3H2O＋2NaCl)

(4)分液漏斗中的溶液是________(填标号)。选择的理由是__________________。

A. CO(NH2)2溶液

B. NaOH和NaClO混合溶液

实验三：测定馏分中水合肼的含量。称取馏分5. 000 g，加入适量NaHCO3固体，加水配成250 mL溶液，移取25. 00 mL，用0. 100 0 mol·L－1的I2溶液滴定。滴定过程中，溶液的pH 保持在6. 5 左右。(已知：N2H4·H2O＋2I2===N2↑＋4HI＋H2O)

(5)滴定过程中，NaHCO3能控制溶液的pH在6. 5左右，原因是___________________。

(6)实验测得消耗I2溶液的平均值为18. 00 mL，馏分中水合肼(N2H4·H2O)的质量分数为____。

答案：(1)BD(2)Cl2＋2NaOH===NaClO＋NaCl＋H2O(3)取一定量锥形瓶内的混合溶液，加入适量的H2O2溶液后，滴加2～3滴酚酞试液，用0. 100 0 mol·L－1盐酸滴定，重复上述操作2～3次(4)B如果将氢氧化钠和次氯酸钠的混合溶液装在烧瓶中，反应生成的水合肼会被次氯酸钠氧化(5)NaHCO3会与滴定过程中产生的HI反应(6)9%【考点测评】

1. 次氯酸及其盐作为水处理剂时，次氯酸在加热或光照的条件下易分解，其杀菌消毒效果降低。某学习小组同学查阅资料发现NCl3可作杀菌消毒剂，该小组在实验室中利用如图所