专题十一 简单实验方案的设计与评价
课标要求 考情分析 核心素养
1.具有较强的问题意识，能提出化学探究问题，能作出预测和假设。能依据实验目的和假设，设计解决简单问题的实验方案，能对实验方案进行评价； 2.能运用实验基本操作实施实验方案，具有安全意识和环保意识。能观察并如实记录实验现象和数据，进行分析和推理，得出合理的结论。能与同学合作交流，对实验过程和结果进行反思，说明假设、证据和结论之间的关系，用恰当形式表达和展示实验成果； 3.能根据不同类型实验的特点，设计并实施实验。能预测物质的某些性质，并进行实验验证；能运用变量控制的方法初步探究反应规律；能根据物质性质的差异选择物质分离的实验方法；能根据物质的特征反应和干扰因素选取适当的检验试剂；能根据反应原理选取实验装置制取物质。 新高考3年考频 100% 证据推理与模型认知科学探究与创新意识
试题难度 一般
考查形式 选择题/ 非选择题
高频考向: 化学实验原理的设计与评价 试剂与仪器选用的设计与评价 物质的分离与提纯步骤的设计与评价
命题趋势：
简单实验的设计与评价具有知识容量大、出题素材新、考查角度广、综合程度高，能力要求强等特点，也是区分度较大的主要题型。以选择题和基础实验题为主，充分体现了“源于教材，又不拘泥于教材”的命题指导思想，把化学实验基础知识和基本操作技能准确迁移到类似的实验中去，一定程度上考查了学生的创新思维能力。
预计2023年高考将会以元素及其化合物和典型有机物的性质为基础，依托新的信息背景进行实验设计和方案的评价进行考查。备考中要注意理清关系，熟记切入点——从安全、环保、可行、简约等角度进行评价分析。了解控制实验条件的方法，根据实验的目的和要求对实验方案进行综合评价，对实验原理、效果、仪器进行评价等。主要目的是考查考生的实验能力、创新能力及操作能力。题型主要以选择题出现，难度适中或中等偏上，近年来，高考化学对化学实验方案设计与评价的考查越来越普遍，备考时应多加重视。
解题思路：
简单实验设计与评价的解题方法：
（1）巧审题，明确实验目的和原理。
实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情境(或题中所给实验目的)，结合元素及其化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循科学性、安全性、可行性、简约性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。
想过程，理清实验操作的先后顺序。
根据由实验原理所确定的实验方案，确定实验操作步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。
看准图，分析各实验装置的作用。
在分析解答过程中,要认真细致地分析图中所示的装置，并结合实验目的和原理，确定它们在实验中的作用。
细分析，得出正确的实验结论。
实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成功的关键，以及产生误差的原因等。
真题溯源
1. [2022·全国卷]根据实验目的，下列实验及现象、结论都正确的是（ ）
选项 实验目的 实验及现象 结论
A 比较CH3COO-和的水解常数 分别测浓度均为0.1mol·L-1CH3COONH4和NaHCO3溶液的pH，后者大于前者
B 检验铁锈中是否含有二价铁 将铁锈溶于浓盐酸，滴入KMnO4溶液，紫色褪去 铁锈中含有二价铁
C 探究氢离子浓度对、相互转化的影响 向K2CrO4溶液中缓慢滴加硫酸，黄色变为橙红色 增大氢离子浓度，转化平衡向生成的方向移动
D 检验乙醇中是否含有水 向乙醇中加入一小粒金属钠，产生无色气体 乙醇中含有水
2. [2021·海南卷]依据下列实验和现象，得出结论正确的是（ ）
选项 实验 现象 结论
A 点燃无色气体，将生成的气体通入澄清石灰水 澄清石灰水先浑浊后澄清 为
B 25℃时，向无色的溶液中滴加1～2滴酚酞试液 溶液仍为无色 溶液的pH＜7
C 在淀粉和I2的混合溶液中滴加KSCN溶液。[已知：(SCN)2、SCN-分别与卤素单质、卤素离子性质相似] 溶液仍为蓝色 氧化性：(SCN)2＜I2
D 在稀H2SO4中加入少量Cu2O(s) 溶液由无色变为蓝色并有红色固体生成 反应中Cu2O既作氧化剂又作还原剂
3. [2022·广东卷]实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是（ ）
A. A B. B C. C D. D
4． [2022·江苏卷]实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是（ ）
A．用装置甲制取SO2气体 B．用装置乙制取SO2水溶液
C．用装置丙吸收尾气中的SO2 D．用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性
5． [2022·山东卷]某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是( )
气体 液体 固体粉末
A CO2 饱和Na2CO3溶液 CaCO3
B Cl2 FeCl2溶液 Fe
C HCl Cu(NO3)2溶液 Cu
D NH3 H2O AgCl
A．A B．B C．C D．D
6． [2022·浙江卷]亚硝酸钠俗称“工业盐”，其外观、口感与食盐相似，人若误服会中毒。现将适量某样品(成分为亚硝酸钠或氯化钠)溶于水配成溶液，分别取少量该溶液于试管中进行实验。下列方案设计、现象和结论都正确的是（ ）
方案设计 现象和结论
A 先加入少量KClO3溶液，再加AgNO3溶液和足量稀硝酸，振荡 若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠
B 加到少量KMnO4溶液中，再加硫酸酸化，振荡 若溶液褪色，则样品为亚硝酸钠
C 先加到少量FeCl2溶液中，再加入稀盐酸酸化，振荡 若溶液变黄色，则样品为亚硝酸钠
D 先加入少Na2SO3溶液，再加入BaCl2溶液和稀硝酸，振荡 若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠
A．A B．B C．C D．D
7．[2021·福建卷]利用下列装置和试剂进行实验，不能达到实验目的的是( )
A B C D
比较Zn与Cu的金属性强弱 除去Cl2中的HCl并干燥 制取乙酸乙酯(必要时可加沸石) 实验室制取氯气
2专题十一 简单实验方案的设计与评价
课标要求 考情分析 核心素养
1.具有较强的问题意识，能提出化学探究问题，能作出预测和假设。能依据实验目的和假设，设计解决简单问题的实验方案，能对实验方案进行评价； 2.能运用实验基本操作实施实验方案，具有安全意识和环保意识。能观察并如实记录实验现象和数据，进行分析和推理，得出合理的结论。能与同学合作交流，对实验过程和结果进行反思，说明假设、证据和结论之间的关系，用恰当形式表达和展示实验成果； 3.能根据不同类型实验的特点，设计并实施实验。能预测物质的某些性质，并进行实验验证；能运用变量控制的方法初步探究反应规律；能根据物质性质的差异选择物质分离的实验方法；能根据物质的特征反应和干扰因素选取适当的检验试剂；能根据反应原理选取实验装置制取物质。 新高考3年考频 100% 证据推理与模型认知科学探究与创新意识
试题难度 一般
考查形式 选择题/ 非选择题
高频考向: 化学实验原理的设计与评价 试剂与仪器选用的设计与评价 物质的分离与提纯步骤的设计与评价
命题趋势：
简单实验的设计与评价具有知识容量大、出题素材新、考查角度广、综合程度高，能力要求强等特点，也是区分度较大的主要题型。以选择题和基础实验题为主，充分体现了“源于教材，又不拘泥于教材”的命题指导思想，把化学实验基础知识和基本操作技能准确迁移到类似的实验中去，一定程度上考查了学生的创新思维能力。
预计2023年高考将会以元素及其化合物和典型有机物的性质为基础，依托新的信息背景进行实验设计和方案的评价进行考查。备考中要注意理清关系，熟记切入点——从安全、环保、可行、简约等角度进行评价分析。了解控制实验条件的方法，根据实验的目的和要求对实验方案进行综合评价，对实验原理、效果、仪器进行评价等。主要目的是考查考生的实验能力、创新能力及操作能力。题型主要以选择题出现，难度适中或中等偏上，近年来，高考化学对化学实验方案设计与评价的考查越来越普遍，备考时应多加重视。
解题思路：
简单实验设计与评价的解题方法：
（1）巧审题，明确实验目的和原理。
实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情境(或题中所给实验目的)，结合元素及其化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循科学性、安全性、可行性、简约性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。
想过程，理清实验操作的先后顺序。
根据由实验原理所确定的实验方案，确定实验操作步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。
看准图，分析各实验装置的作用。
在分析解答过程中,要认真细致地分析图中所示的装置，并结合实验目的和原理，确定它们在实验中的作用。
细分析，得出正确的实验结论。
实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程中，要善于找出影响实验成功的关键，以及产生误差的原因等。
真题溯源
1. [2022·全国卷]根据实验目的，下列实验及现象、结论都正确的是（ ）
选项 实验目的 实验及现象 结论
A 比较CH3COO-和的水解常数 分别测浓度均为0.1mol·L-1CH3COONH4和NaHCO3溶液的pH，后者大于前者
B 检验铁锈中是否含有二价铁 将铁锈溶于浓盐酸，滴入KMnO4溶液，紫色褪去 铁锈中含有二价铁
C 探究氢离子浓度对、相互转化的影响 向K2CrO4溶液中缓慢滴加硫酸，黄色变为橙红色 增大氢离子浓度，转化平衡向生成的方向移动
D 检验乙醇中是否含有水 向乙醇中加入一小粒金属钠，产生无色气体 乙醇中含有水
【答案】C
【解析】
CH3COONH4中水解，产生H+，会消耗CH3COO-水解生成的OH-，测定相同浓度的CH3COONH4和NaHCO3溶液的pH，后者大于前者，不能说明Kh(CH3COO-)＜Kh()，A错误；
浓盐酸也能与KMnO4发生反应，使溶液紫色褪去，B错误；
K2CrO4中存在平衡2(黄色)+2H+(橙红色)+H2O，缓慢滴加硫酸，H+浓度增大，平衡正向移动，故溶液黄色变成橙红色，C正确；
乙醇和水均会与金属钠发生反应生成氢气，故不能说明乙醇中含有水，D错误；
答案选C。
2. [2021·海南卷]依据下列实验和现象，得出结论正确的是（ ）
选项 实验 现象 结论
A 点燃无色气体，将生成的气体通入澄清石灰水 澄清石灰水先浑浊后澄清 为
B 25℃时，向无色的溶液中滴加1～2滴酚酞试液 溶液仍为无色 溶液的pH＜7
C 在淀粉和I2的混合溶液中滴加KSCN溶液。[已知：(SCN)2、SCN-分别与卤素单质、卤素离子性质相似] 溶液仍为蓝色 氧化性：(SCN)2＜I2
D 在稀H2SO4中加入少量Cu2O(s) 溶液由无色变为蓝色并有红色固体生成 反应中Cu2O既作氧化剂又作还原剂
【答案】D
【解析】
无色气体甲烷在空气中燃烧生成二氧化碳和水，将生成的气体通入澄清石灰水，澄清石灰水也会先浑浊后澄清，则无色气体X不一定为一氧化碳，故A错误；
若无色Y溶液的pH在7—8之间，向溶液中滴加1～2滴酚酞试液，溶液也为无色，则溶液仍为无色不能判断得到溶液pH小于7，故B错误；
若向淀粉和碘的混合溶液中滴加不足量的硫氰化钾溶液，碘未完全反应，溶液也呈蓝色，则溶液仍为蓝色不能判断硫氰气和碘的氧化性强弱，故C错误；
在稀硫酸中加入少量氧化亚铜固体，溶液由无色变为蓝色并有红色固体生成说明氧化亚铜在稀硫酸溶液中反应生成硫酸铜和铜，则反应中氧化亚铜既作氧化剂又作还原剂，故D正确；
故选D。
3. [2022·广东卷]实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是（ ）
A. A B. B C. C D. D
【答案】D
【解析】
浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有HCl，可用饱和食盐水除去HCl，Cl2可用浓硫酸干燥，A装置能达到实验目的，故A不符合题意；
氯气的密度大于空气，用向上排空气法收集，B装置能收集氯气，故B不符合题意；
湿润的红布条褪色，干燥的红色布条不褪色，可验证干燥的氯气不具有漂白性，故C不符合题意；
氯气在水中的溶解度较小，应用NaOH溶液吸收尾气，D装置不能达到实验目的，故D符合题意；
答案选D。
4． [2022·江苏卷]实验室制取少量SO2水溶液并探究其酸性，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是（ ）
A．用装置甲制取SO2气体 B．用装置乙制取SO2水溶液
C．用装置丙吸收尾气中的SO2 D．用干燥pH试纸检验SO2水溶液的酸性
【答案】C
【解析】
A．60%硫酸和NaHSO3(s)可发生反应：H2SO4+2NaHSO3=Na2SO4+2SO2↑+2H2O，因此装置甲可以制取SO2气体，A正确；
B．气体通入液体时“长进短处”，装置乙可以制取SO2水溶液，B正确；
C．SO2不会与饱和NaHSO3溶液发生反应，因此装置丙不能吸收尾气中的SO2，C错误；
D．SO2水溶液显酸性，可用干燥的pH试纸检验其酸性，D正确；
答案选C。
5． [2022·山东卷]某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是( )
气体 液体 固体粉末
A CO2 饱和Na2CO3溶液 CaCO3
B Cl2 FeCl2溶液 Fe
C HCl Cu(NO3)2溶液 Cu
D NH3 H2O AgCl
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【解析】
通入CO2气体依次发生反应CO2+Na2CO3+H2O=2NaHCO3、CaCO3+H2O+CO2=Ca(HCO3)2，由于在相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，最终瓶中仍有白色晶体析出，不会得到澄清溶液，A项选；
B．通入Cl2，发生反应Cl2+2FeCl2=2FeCl3、2FeCl3+Fe=3FeCl2，最终Fe消失得到澄清溶液，B项不选；
C．通入HCl，在酸性条件下会表现强氧化性，发生离子反应：3Cu+8H++2=3Cu2++2NO↑+4H2O，最终Cu消失得到澄清溶液，C项不选；
D．AgCl在水中存在溶解平衡AgCl(s) Ag+(aq)+Cl-(aq)，通入NH3后，Ag+与NH3结合成[Ag(NH3)2]+，使溶解平衡正向移动，最终AgCl消失得到澄清溶液，D项不选；
答案选A。
6． [2022·浙江卷]亚硝酸钠俗称“工业盐”，其外观、口感与食盐相似，人若误服会中毒。现将适量某样品(成分为亚硝酸钠或氯化钠)溶于水配成溶液，分别取少量该溶液于试管中进行实验。下列方案设计、现象和结论都正确的是（ ）
方案设计 现象和结论
A 先加入少量KClO3溶液，再加AgNO3溶液和足量稀硝酸，振荡 若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠
B 加到少量KMnO4溶液中，再加硫酸酸化，振荡 若溶液褪色，则样品为亚硝酸钠
C 先加到少量FeCl2溶液中，再加入稀盐酸酸化，振荡 若溶液变黄色，则样品为亚硝酸钠
D 先加入少Na2SO3溶液，再加入BaCl2溶液和稀硝酸，振荡 若产生白色沉淀，则样品为亚硝酸钠
A．A B．B C．C D．D
【答案】C
【解析】
KClO3溶于水，电离出钾离子和氯酸根离子，亚硝酸钠溶于水电离出钠离子和亚硝酸根离子，由于AgNO2沉淀可溶于稀硝酸，滴加硝酸银和足量稀硝酸不能生成白色沉淀，A错误；
氯化钠电离出的氯离子也可以被酸性高锰酸钾氧化，而使其褪色，B错误；
C．亚硝酸有氧化性，可以把二价铁氧化为三价铁，溶液变为黄色，C正确；
D．稀硝酸可以把亚硫酸根离子氧化为硫酸根离子，再加入氯化钡可以生成硫酸钡白色沉淀，D错误；
故选C。
7．[2021·福建卷]利用下列装置和试剂进行实验，不能达到实验目的的是( )
A B C D
比较Zn与Cu的金属性强弱 除去Cl2中的HCl并干燥 制取乙酸乙酯(必要时可加沸石) 实验室制取氯气
【答案】D
【解析】
该装置中，若Zn比Cu活泼，则总反应为Zn与硫酸铜的反应，此时Zn为负极，Cu为正极；若Cu比Zn活泼，则总反应为Cu与硫酸锌的反应，此时Cu为负极，Zn为正极，所以可以比较Zn与Cu的金属性强弱，A正确；
稀硫酸中含有大量氢离子，可以抑制氯气的溶解，而稀硫酸中的水可以吸收HCl，洗气后再用浓硫酸干燥，B正确；
乙酸、乙醇和浓硫酸混合加热可以制取乙酸乙酯，饱和碳酸钠溶液可以降低乙酸乙酯的溶解度，同时吸收乙酸和乙醇，便于分液分离得到乙酸乙酯，沸石可以防止暴沸，C正确；
制取氯气应用浓盐酸和二氧化锰共热，稀盐酸不与二氧化锰反应，D错误；
综上所述故选D。
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