实验设计与探究

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实验题的关键不是“想到一种会反应的试剂”，而是说明：为什么选它，预期看见什么，哪些其他原因也能产生同样现象。结论要跟着证据走，不能比实验实际证明的范围更大。

实验情境与实际操作

本页的装置、用量和反应条件用于读题、比较方案与计算。涉及加热、腐蚀性试剂、有毒气体或可燃气体的实验，应由教师按学校实验室规范组织，不能照题目在家复现。食品脱氧剂不是食品。

一、知识点理解概念

1. 把一个问题变成可以比较的实验

需要确定的事	应写清的内容	不能省掉的依据
实验目的	要检验哪种物质，还是比较哪一因素？	不能同时把几个目标混为一句“探究性质”
实验原理	哪个性质或反应能给出可观察的差别？	反应成立的条件与候选物范围
实验方案	试剂、装置、对照、观察和记录	操作是否可行，变量是否受控
实验事实	颜色、沉淀、温度、压强、时间等	事实与解释分开记录
结果分析	事实支持什么，排除了什么？	仍有哪些其他解释未排除
反思改进	补空白、改装置、重复测量	改动能解决哪个具体问题

评价方案可依次检查：原理正确 → 能实际操作 → 现象足以区分 → 数据可靠 → 安全环保 → 简便经济。装置更复杂，不一定更有说服力；试剂更少，也不能以牺牲检验目的为代价。

2. 控制变量，不只是把质量写成相等

研究变量：主动改变的那一个因素，如温度、溶液浓度、是否加某物质。
控制条件：试剂量、浓度、温度、表面积、容器、观察时长等应按实验目的保持可比。
观测指标：记录哪个量，如相同时间的气体体积、生成相同气体体积所需时间、温升或变色时间。
结论范围：写“在本实验条件及比较范围内”，不把两个数据点扩展成所有条件的规律。

相同钟表时刻开始不是必要条件；从各自开始反应计相同时间，才可能具有可比性。

常见对照	比较时要固定什么	可以回答什么
同种铁，一组有水氧，一组隔氧	铁的表面状态、温度、时间等	水存在时，氧气是否影响生锈
同种白磷，供氧条件不同	温度达到相应着火点等	是否需要与氧气接触
同一物质粉末与块状	物质质量、试剂浓度与温度等	接触面积对反应或溶解速率的影响
同质量糖，加不同量水	温度等	不能直接归因于“搅拌”或“颗粒大小”
同一碱液与水吸收CO₂	初始气体、瓶、液体体积与温度	排除仅溶解就使气体减少的解释

燃烧和生锈的完整装置分别见燃烧与灭火与金属和金属材料。比较不同可燃物时，还须结合它们各自的着火点，不能只凭“一个燃烧、一个不燃烧”就认定唯一变量是温度。

3. 现象、解释和结论是三层话

看到的事实	可以提出的解释	要进一步排除什么
有气泡	有气体生成或原来溶解的气体逸出	不能直接把气体定为H₂或CO₂
液面发生变化	两侧存在压强差	温度、气体量和气相空间都可能改变
酚酞变红	在适用浓度范围内，溶液呈碱性	不等于一定含NaOH，更不等于原样已有NaOH
无水CuSO₄由白变蓝	接触到了水	水是原气体带来的，还是后段反应生成的？
灯泡不亮	该装置中电流不足以使灯泡明显发光	不能断言绝无离子；还须排除电路故障
燃烧熄灭	当前条件不能维持燃烧	不等于氧气一定严格耗尽

猜想也要有边界。 充分反应的 $A+B\rightarrow C+D$ 体系，可考虑恰好反应、A过量、B过量；不能把仍能充分反应的A、B同时列为稳定剩余物。猜想的元素要能从全部输入中找到来源，水、空气和后加试剂也算输入。问“溶液中的溶质”时，不把已分出的气体和沉淀算进去。检出某些阴、阳离子，也不一定能把它们唯一配对为原来固体中的盐，须结合原样条件与完整证据。

4. 先用熟悉实验练习证据链

蜡烛：把观察与产物验证分开

观察或验证	能支持的认识	注意边界
石蜡可切削，放入水中漂浮且不溶	质地较软，密度小于水，难溶于水	是物理性质，不等于不会燃烧
燃烧时附近蜡熔化，冷却后重新凝固	同时有物理变化	不能因此把整个燃烧过程判为物理变化
冷而干燥的烧杯内壁出现水雾	支持有水生成	这一个现象不能同时证明CO₂
另用石灰水检验燃烧产物，出现浑浊	在相应条件下支持CO₂	与水雾证据分开描述
蜡烛逐渐变短	石蜡参与反应，产物进入周围环境	不是质量消失，也不只是熔化

燃烧时，烛芯附近石蜡先熔化，液态石蜡沿烛芯上升并汽化，蜡蒸气参与燃烧。熄灭后白烟含石蜡凝成的微小颗粒等，不应直接称为水蒸气。课堂中的沿白烟重新引燃现象，支持可燃物可由烛芯附近进入烟雾；不是“烟都是气体”的证据。火焰亮度不能直接代替温度测量。

氨的扩散：三个对照相互配合

蒸馏水加入酚酞不变红，先排除水本身使其变红。
氨水能使酚酞变红，为判断提供对照。
两杯不直接接触，含酚酞的A杯仍变红，支持氨进入空气后又进入A杯溶液。

这是由宏观现象推断微粒运动，不是“肉眼看见分子”。B杯没变色，不表示其中微粒停止运动。罩住装置还可减少氨向外逸散。

称量范围：把体系与环境分开

参与反应的质量守恒，不等于任意一个敞口烧杯的读数都不变。先圈出实际称了哪些物体，再查气体进出、飞溅、蒸发、温度和装置变化。气球体积改变还可能改变空气浮力，对精细称量形成干扰；应在可比温度与装置状态下读数。封闭装置中，未反应物、旁观成分和器皿也在天平上；从前后相同项中扣去这些部分，才得到反应物与生成物的质量关系。

二、考点方法与例题

1. 在表格和曲线中找有效对照

逐列比较，找出只改变一个研究因素的两组。
看清纵轴：速率、累计体积、温度和质量不是同一个量。
同一时刻读同一指标，再给出限定条件的结论。
补做实验时保留原控制条件，只改变所研究因素；没有测量前，不预先写出新组的结果。

例题 01 铁系脱氧剂的成分、压强与温度 2024 江苏无锡中考·整理

题目

某铁系食品脱氧剂含铁粉、活性炭、食盐和无水氯化钙。用磁铁吸出的黑色粉末加入适量CuSO₄溶液，有红色固体生成。教师演示观察到铁粉比铁丝更容易在空气中被点燃。

（1）写出上述溶液中反应的方程式。（2）说明铁粉与铁丝表现不同的原因。

（3）实验4气球在瓶内，球内与外界空气相通。一段时间后气球变大，原因是什么？（4）实验5打开弹簧夹后，什么现象支持脱氧剂消耗了瓶内氧气？

另有四组对照：

序号	铁粉/g	水/mL	活性炭/g	NaCl/g
①	2	5	0	0
②	2	5	0	0.1
③	2	5	0.2	0
④	2	5	0.2	0.1

（5）分别比较①③、③④，能得出什么结论？（6）选择正确说法：a.可吸收氧气和水；b.使用过程中放热；c.有利于延长食物保存时间。

答案与解析

解析

（1）红色固体是铜，与磁性证据共同支持铁粉存在： $Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu$ 。（2）粉末与氧气接触面积较大；不是铁丝完全不能发生氧化。

（3）先看气球连接哪一侧。瓶内氧气被消耗，瓶内压强降低，外界空气进入气球，使它膨大。不能把这只气球当作收集反应生成气体的袋子。（4）在密封、温度等条件可比时，开夹后烧杯水进入集气瓶，说明存在相应压差。

（5）①③只差活性炭，③升温较快；③④在已有活性炭基础上只差NaCl，④升温更快。结论限于所给配方，不能只凭两组比较就量化“协同机制”或断定任意添加量都更好。（6）配方中的铁参与耗氧，无水CaCl₂可吸水，温升支持放热，适当包装中有利于保存。

本题结论

（1） $Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu$ 。（2）铁粉与氧气接触面积较大。（3）瓶内耗氧使压强降低，外界空气进入气球。（4）烧杯中的水进入集气瓶。（5）本实验条件下，活性炭促进脱氧；有活性炭时加入所给量NaCl更有利于脱氧。（6）abc。脱氧剂不能食用，也不能把已经腐败的食品恢复为安全食品。

例题 02 扩展浓度比较的范围 2024 山东潍坊中考节选·整理

题目

在40 ℃水浴中，两组均加入10 mL 30% H₂O₂溶液和1 mL 14% CuSO₄溶液，仅所加1 mL稀硫酸的浓度不同。测得各时间段的产氧速率如下。

试管	稀硫酸浓度	第3 min	第6 min	第9 min	第12 min
④	5%	3.0	3.5	3.6	3.6
⑤	10%	2.0	2.3	2.4	2.4

速率单位均为mL/min。（1）这两组支持什么结论？（2）拟补做试管⑥，除保持水浴及H₂O₂、CuSO₄条件相同外，提出一种所加稀硫酸的体积和浓度。

答案与解析

解析

同一时段④均快于⑤，表中给的是速率而不是累计体积。比较仅涉及5%与10%这两个点，不能直接扩展到所有浓度。新增一组可用原题提出的1 mL 15%稀硫酸：保持加入体积，只扩展浓度点。其实际速率仍须测量。

本题结论

（1）在本实验其他条件相同、比较5%与10%稀硫酸时，加入5%稀硫酸的一组H₂O₂分解较快。（2）可加入1 mL 15%稀硫酸；不提前断言第⑥组结果。

例题 03 浓度和用量是否分别被比较 2024 江苏南通中考节选·整理

题目

NaHCO₃溶液呈碱性。（1）滴入酚酞应呈什么颜色？

三份溶液均为1 mL、0.8% NaHCO₃溶液，分别加入CaCl₂：

实验	CaCl₂条件	现象
1	1滴0.1%溶液	无明显现象
2	1滴11%溶液	白色沉淀
3	6滴11%溶液	白色沉淀、无色气体

已知实验3生成CaCO₃、CO₂、NaCl和水，实验2与3反应相同。（2）写方程式。（3）从气体溶解度解释实验2为什么没有气泡。（4）三组表明可见现象与CaCl₂的什么条件有关？（5）已知1 mL 0.8% Na₂CO₃溶液加1滴0.1% CaCl₂溶液产生白色沉淀，用该试剂区分浓度均为0.8%的Na₂CO₃、NaHCO₃溶液，写操作、现象与结论。

答案与解析

解析

（1）在题设适用范围内，碱性溶液使酚酞变红。（2）按原子数配平。（3）实验2生成的CO₂较少，可溶于溶液而不形成可见气泡。（4）1与2固定滴数比浓度，2与3固定浓度比滴数，所以两者都影响可见现象，不能只写浓度。（5）鉴别必须使用题给的低浓度与单滴条件；不能改成“任意浓度、任意量CaCl₂都能区分”。

本题结论

（1）红色。（2） $2NaHCO_3+CaCl_2=CaCO_3\downarrow+2NaCl+CO_2\uparrow+H_2O$ 。（3）生成的CO₂较少，溶于溶液而未逸出。（4）CaCl₂溶液的浓度和用量。（5）分别取1 mL待测液，各加1滴0.1% CaCl₂溶液；白色沉淀者为Na₂CO₃，无明显现象者为NaHCO₃。

2. 证明催化作用，需要哪几类证据

先在可比条件下证明反应速率改变，再检验该物质反应前后质量及化学性质是否保持。只观察到气泡增多，不足以完成后两项证明。回收称量还应考虑水、杂质与回收损失，不能称溶液总质量来代替催化剂质量。

例题 04 硫酸铜能否作催化剂知识清单实验探究题·改编，明确回收纯度与干燥条件

题目

对5% H₂O₂溶液进行实验：先检验，带火星木条不复燃；加入白色CuSO₄固体后气泡增多、溶液变蓝；再次检验所得气体。

（1）预期木条有什么现象？写反应的文字表达式。（2）仅凭这些现象能否确定催化作用？还需证明什么？

（3）按图加入 $m_1$ g白色CuSO₄，假定反应后能完全回收为相同的纯净、干燥白色固体，若其为催化剂，回收质量应为多少？再次加入5% H₂O₂仍能加速分解，支持哪项认识？（4）比较CuSO₄和MnO₂的催化效果，不必控制相同的是哪项？ A.溶液初温　B.催化剂质量　C.H₂O₂浓度　D.钟表上的开始时刻。

答案与解析

解析

木条复燃支持在该制氧情境中生成了足以检出的氧气。最初不复燃，并不等于H₂O₂完全不分解。气泡增多给出速率证据，不能直接证明质量和性质不变。

按题设完全回收相同纯净固体，质量应为 $m_1$ g；再次加速分解是其相关化学性质保持的证据。两次试验的温度、反应物浓度等仍应可比。比较不同催化剂不必同一钟表时刻开始，但每次都要从自身反应开始计时。

本题结论

（1）木条复燃；过氧化氢 $\xrightarrow{\text{硫酸铜}}$ 水＋氧气。（2）不能；还需证明反应前后质量及化学性质不变。（3） $m_1$ g；再次发挥相应催化作用。（4）D。

3. 把无明显现象的反应变得可判断

可从反应物减少和新物质生成两条路线取证。前者须排除溶解、温度等因素；后者须证明所检出的物质不是原来就有的，也不是检验试剂自己制造的。将CO₂通入NaOH溶液后再加酚酞，仍变红不能单独证明是否反应，因为剩余NaOH和生成的Na₂CO₃都可能使溶液显碱性。

例题 05 二氧化碳与碱反应的三路证据 2024 山东临沂中考·改编，明确起始试剂及反应余量

题目

实验使用新配制、未变质的NaOH溶液，并使NaOH足量、CO₂适量，按生成Na₂CO₃的模型讨论。

Ⅰ．在相同条件下，两个相同软塑料瓶内充满等量CO₂，分别加入20 mL NaOH溶液和20 mL蒸馏水，充分作用后碱瓶更瘪。

Ⅱ．另取Ⅰ中碱瓶的反应液，加入一种试剂，可由产物再证明反应。 Ⅲ．20 ℃时NaOH在水和乙醇中均可溶，Na₂CO₃可溶于水但不溶于乙醇。按图通入适量CO₂，A出现白色沉淀，B无明显现象。

（1）Ⅰ中水瓶的作用是什么？（2）Ⅱ可加入什么试剂，观察什么现象？（3）解释Ⅲ中A的沉淀。（4）写CO₂与NaOH反应的方程式。

答案与解析

解析

水瓶排除“只因CO₂溶于水就变瘪”的解释。Ⅱ须加足量稀盐酸，使其消耗可能剩余的NaOH后，还能与Na₂CO₃产气；新配制未变质的前提排除了原液已有碳酸盐的干扰。Ⅲ按题给溶解性，新生成Na₂CO₃不溶于乙醇而析出。B没有浑浊，只表示该条件下未检出足以产生明显现象的CO₂，不能改写为任何气体均未通过。

本题结论

（1）作空白对照，排除CO₂仅溶于水造成的影响。（2）足量稀盐酸；有气泡。（3）生成的Na₂CO₃不溶于乙醇。（4） $CO_2+2NaOH=Na_2CO_3+H_2O$ 。

4. 读取压强曲线，先拆开三个因素

对于封闭气体，气体量、温度、气相空间都会影响压强。注入液体会占据气体空间，即使不增加气体分子，也可能先使压强上升。用两组数据归因时，须检查其他因素是否可比。

例题 06 注液后的压强变化 2024 山东菏泽中考·整理

题目

实验1在充满CO₂的烧瓶中滴加80 mL蒸馏水；实验2在同样条件下滴加80 mL NaOH溶液，装置和曲线如下。

判断不正确的一项。 A.实验1对应A曲线。 B.A曲线ab段上升，是加入液体使CO₂分子数增多。 C.两曲线的对比支持CO₂与NaOH发生反应。 D.数字化实验能把相关变化转化为数值记录。

答案与解析

解析

水能吸收一部分CO₂，NaOH还能额外消耗它，故水组终压较高，对应A。ab初升先考虑气相空间受压缩，不是CO₂分子凭空增多。在题设同瓶、等体积等可比条件下，终压差支持额外消耗。记录压强数值有利于定量研究，但要算具体反应量，仍须体积、温度等条件。

本题结论

B。ab段主要对应注液压缩气相空间；A、C、D在题设条件下成立。

5. 变质先定性，再确定“分母是谁”

以只考虑NaOH、Na₂CO₃的样品为例：

问题	证据与处理	为什么这样做
有没有碳酸盐	足量酸作用后是否产CO₂	少量酸可能先被NaOH耗完
是否还有NaOH	先用足量中性BaCl₂等除CO₃²⁻，取清液再检验	Na₂CO₃本身也显碱性
能否用Ba(OH)₂代替检验用的BaCl₂	不能直接替代	它会引入OH⁻，制造NaOH剩余的假象
恢复NaOH溶液可否用适当碱除碳酸盐	依除杂条件另行判断	“修复试剂”与“检验原样”不是同一目的

若样品含CaO，加水会发生 $CaO+H_2O=Ca(OH)_2$ ，因此加水后检出Ca(OH)₂不能证明原样已经含有它。Ca(OH)₂微溶于水，残余白固体也不自动等于CaCO₃。

Ca(OH)₂与CaO不能照搬NaOH的判法。 下表按仅含相应变质前后成分的教材实验模型讨论：以对照确认该条件下CaCO₃清液不显相应红色，且Ca(OH)₂的量足以被检出。不能把表中现象推广为任意浓度、任意水量；残余碱太少或稀释过度时，未显色也未必证明完全不存在。

Ca(OH)₂样品状态	溶于水后清液滴酚酞	另取底部固体加足量稀盐酸
未变质，只有Ca(OH)₂	变红	不产生CO₂
部分变质，含Ca(OH)₂、CaCO₃	变红	产生CO₂
全部变质，只有CaCO₃	不出现相应红色	产生CO₂

CaO先与水形成Ca(OH)₂，之后还可与CO₂形成CaCO₃。若只考虑这三种成分，非空候选共有七种：CaO；Ca(OH)₂；CaCO₃；CaO与Ca(OH)₂；CaO与CaCO₃；Ca(OH)₂与CaCO₃；三者共存。不能未经证据只猜“原物”和“最终产物”两种。加水明显放热可在该限定体系下支持有CaO，但会新生成Ca(OH)₂；要区分原样三者，可采用后文分别测水和CO₂的定量思路。

例题 07 久置氢氧化钠的变质率 2024 黑龙江牡丹江中考·改编，明确组分与称量模型

题目

某久置NaOH固体按干燥的NaOH、Na₂CO₃二组分模型讨论。（1）写NaOH变质的方程式。取样溶于水，加过量稀盐酸有气泡，写对应方程式；这能否单独判断全部变质？

分别用相同装置、相同温度和用水条件测温升、pH，所得数据如下。测温组均用10 mL水，测pH组均用49 mL水。

固体	质量/g	温升/℃	pH
纯NaOH	1.0	31.52	13.69
纯Na₂CO₃	a	10.03	11.92
样品	1.0	15.71	m

（2）a是多少？在该比较模型下判断变质程度及m范围。

另取1.0 g样品，加入足量12%稀盐酸10.0 mL，完全反应。假定称量差只有逸出的CO₂，反应前仪器与药品105.32 g，反应后105.02 g。（3）计算原NaOH的变质率，保留至1%。定义为“已变质NaOH质量÷变质前NaOH总质量”。（4）含NaOH产品应有哪些保存提示？

答案与解析

解析

（1） $2NaOH+CO_2=Na_2CO_3+H_2O$ ； $Na_2CO_3+2HCl=2NaCl+CO_2\uparrow+H_2O$ 。产气只能证明有碳酸盐，不能证明无NaOH。

（2）控制固体质量，a=1.0。样品温升介于两纯物之间，在题给二组分、无额外热源模型下判断部分变质；pH在两对照之间，不能作线性平均。

（3） $m(CO_2)=105.32-105.02=0.30\ \mathrm{g}$ 。

所求质量	计算	意义
样品中Na₂CO₃	$0.30\times106/44=0.7227\ldots\ \mathrm{g}$	现在的变质产物
已变质的NaOH	$0.30\times80/44=0.5454\ldots\ \mathrm{g}$	形成上述产物消耗的原NaOH
现存NaOH	$1.0-0.7227\ldots=0.2772\ldots\ \mathrm{g}$	尚未变质部分

\text{变质率}=\frac{0.5454\ldots}{0.5454\ldots+0.2772\ldots}\times100\%\approx66\%.

不能用现在的1.0 g样品作原NaOH总质量，因变质吸收了空气中的CO₂。样品中Na₂CO₃约占72%，不是NaOH的变质率。

本题结论

（1） $2NaOH+CO_2=Na_2CO_3+H_2O$ ； $Na_2CO_3+2HCl=2NaCl+CO_2\uparrow+H_2O$ ；不能单独判全部变质。（2）a=1.0；部分变质； $11.92<m<13.69$ 。（3）约66%。（4）密封保存，注意腐蚀性，按产品规范使用。

6. 分别吸收水和CO₂，反推原样成分

先画清气流经过哪些药品，再给每段吸收装置分工：

前端净化载气，排除原有水、CO₂等干扰。
让样品按题设充分反应。
用选择性吸收装置分别得到水和CO₂的质量。
末端防外界气体进入；计算前确认增重不包含其他物质。
由反应比例求各组分，剩余量用总质量扣除，并检查和为原样质量。

例题 08 一瓶氧化钙样品的成分 2023 山东烟台中考·改编，明确干燥样品及增重模型

题目

某敞口放置的样品可能含CaO、Ca(OH)₂、CaCO₃。加水后烧杯发热，上层液使红色石蕊试纸变蓝，底部仍有白色固体。（1）为什么变蓝不足以证明原样已有Ca(OH)₂？写方程式。（2）为什么白色残固不足以证明有CaCO₃？

题给Ca(OH)₂在580 ℃条件下能分解为CaO和水。以下为教师实验的纸面分析图：

取10.0 g干燥样品，按图充分反应；A为足量碱石灰，C为足量浓硫酸，D、E为足量碱石灰。已排除其他增重来源，C增重0.9 g，D增重1.1 g。（3）求三种成分及质量比。（4）E有什么作用？若无A，哪些组分的测定量可能偏大？（5）把同一瓶样品变质前后分别设想与足量盐酸反应并制纯CaCl₂，在钙元素未损失条件下，最终CaCl₂产量是否改变？说明依据。

答案与解析

解析

（1）CaO本身加水会生成Ca(OH)₂，故加水改变了待检体系。（2）Ca(OH)₂微溶，也可能留下白色固体。

C吸水，D吸CO₂，依题设： $m[Ca(OH)_2]=0.9\times74/18=3.7\ \mathrm{g}$ ； $m(CaCO_3)=1.1\times100/44=2.5\ \mathrm{g}$ ； $m(CaO)=10.0-3.7-2.5=3.8\ \mathrm{g}$ 。三者均有，按CaO、Ca(OH)₂、CaCO₃排列为38∶37∶25。

E隔绝外界水和CO₂的干扰。没有A，载气中的水和CO₂也可能被C、D吸收，分别抬高Ca(OH)₂、CaCO₃计算量。最后一问比较的是同一瓶的全部钙，不是各取等质量的两种样品；钙未损失时生成CaCl₂量相同。

本题结论

（1） $CaO+H_2O=Ca(OH)_2$ 。（2）Ca(OH)₂微溶，可能未完全溶解。（3）CaO、Ca(OH)₂、CaCO₃质量分别3.8、3.7、2.5 g，质量比38∶37∶25。（4）E防外界水、CO₂进入干扰；无A时Ca(OH)₂、CaCO₃测定量可能偏大。（5）不变，同一瓶钙元素总量未变。

7. 验证守恒，先检查是否有物质越过称量边界

天平偏转要从称量范围内的质量变化解释。想换试剂改进实验，应保证仍有化学反应发生，又没有未计入的气体交换或物质损失。

例题 09 三组称量实验的比较知识清单质量守恒实验题·改编为配平方程式

题目

以下三组反应前均已调平。实验①为封闭装置中红磷燃烧；②为铁钉与CuSO₄溶液；③为敞口装置中Na₂CO₃与盐酸。

（1）任选一组写配平的化学方程式。（2）描述②的现象。③气体逸出后，指针偏向哪边？（3）②中回收剩余铁钉，可采用什么处理？是否能把已经溶解的铁也这样回收？（4）不改③的仪器，把Na₂CO₃换为AgNO₃溶液，能否用于上述验证？已知生成AgCl沉淀和硝酸。

答案与解析

解析

①须冷却至原温度后读数，小气球既有密封作用，也缓冲气体受热膨胀，不能据鼓瘪判断总质量增减。②铁置铜，表面有红色固体，溶液蓝色变浅并出现浅绿色。③左盘反应体系的CO₂离开，左盘变轻，指针偏右，不是定律失效。

取出②中剩余铁钉，按课堂回收方案干燥后打磨去铜，可回收未溶解铁钉；已进入溶液的铁不靠打磨取回。改用AgNO₃与HCl生成沉淀，无气体逸出；在无飞溅等损失条件下可验证。

本题结论

（1）例如 $Fe+CuSO_4=FeSO_4+Cu$ 。（2）铁钉表面析出红色固体，溶液由蓝色逐渐变为浅绿色；③指针偏右。（3）取出、干燥、打磨去表面铜，只回收剩余铁钉。（4）能， $AgNO_3+HCl=AgCl\downarrow+HNO_3$ ，无气体逸出且须防物质损失。

8. 评价方案时，分清“有影响”与“唯一原因”

一组对照可证明某因素在当前条件下产生影响，却未必能证明它是所有现象的唯一原因。若两个因素都可能作用，要分别改变它们；评价工艺还要看原料利用、能源与排放，不能只比较反应是否发生。

例题 10 制硫酸铜时出现大量气泡知识清单实验设计与评价例题·改编，区分影响与唯一原因

题目

已知三种制CuSO₄方案： Ⅰ． $Cu+2H_2SO_4\text{（浓）}\xrightarrow{\Delta}CuSO_4+SO_2\uparrow+2H_2O$ ； Ⅱ． $2Cu+O_2\xrightarrow{\Delta}2CuO$ ，随后CuO与稀硫酸反应； Ⅲ． $Cu+H_2O_2+H_2SO_4=CuSO_4+2H_2O$ 。

（1）补写Ⅱ中第二步方程式。Ⅲ实验开始少量气泡，后来大量气泡、溶液变蓝并发热，逸气使带火星木条复燃，该气体是什么？

为探究H₂O₂分解加快的原因，进行以下对照：

组	H₂O₂	另加试剂	温度	现象
①	10 mL 30%	1 mL 10% CuSO₄溶液	30 ℃	少量气泡
②	10 mL 30%	待补	30 ℃	无明显现象
③	10 mL 30%	1 mL 10% CuSO₄溶液	80 ℃	大量气泡

（2）补②。要比较温度，选哪两组？甲称“大量气泡全因CuSO₄”，乙称“全因温升”，评价两种断言。（3）选择正确评价：A.Ⅲ比Ⅰ减少相应SO₂排放、比Ⅱ减少题给加热步骤；B.消耗等质量铜，Ⅲ理论产CuSO₄最多；C.Ⅲ中H₂O₂额外分解会浪费试剂。

答案与解析

解析

Ⅱ的氧化铜与酸生成盐和水。Ⅲ额外分解产生O₂，不能把所有H₂O₂都算作参与目标制盐反应。

②应加1 mL水，保持总加入体积。①③保持CuSO₄条件相同而改变温度，说明温度在该条件下影响速率；①②支持CuSO₄在30 ℃下的影响。二者均不支持“只有某一个因素作用”的绝对断言；①只有少量气泡，也不支持仅CuSO₄就足以解释原来的大量气泡。

三方案每消耗1个铜原子，理论上均对应1个CuSO₄中的铜原子；不能因方程式看起来更简短就推得产品更多。

本题结论

（1） $CuO+H_2SO_4=CuSO_4+H_2O$ ；气体为O₂。（2）②加1 mL水；比较①③；甲、乙把一个因素认作唯一原因，证据不足，应综合CuSO₄与温度影响。（3）AC，等量铜完全转化时理论CuSO₄量相同。

例题 11 变色时间由哪些条件影响 2023 北京中考·整理

题目

已知碘酒是I₂的乙醇溶液；淀粉遇I₂变蓝。按下图把两组液体混合，起初无色，一段时间后变蓝。

各组均使用3% H₂O₂、2%碘酒、2 mL 1%淀粉溶液和2粒同规格维生素C片。用水补足表中体积，按题设体积可相加。

组	A中H₂O₂/mL	A总体积/mL	B中碘酒/mL	B总体积/mL	变蓝时间/s
①	10	32	2	25	595
②	10	32	5	25	193
③	10	32	10	25	39
④	5	32	5	25	399
⑤	20	32	5	25	78

（1）H₂O₂溶液中的溶质是什么？（2）①②③研究什么？（3）②④⑤支持什么结论？（4）若①碘酒改1 mL而其他条件不变，按本题所示趋势预测变色时间与595 s的关系。（5）以⑤为对照研究维生素C用量，A仍为20 mL H₂O₂、10 mL水、2 mL淀粉溶液，B应怎样配，记录什么？（6）另在烧杯中依次加碘酒、水、淀粉，再加维生素C，什么变色情况支持I₂与维生素C发生反应？

答案与解析

解析

（1）溶质为H₂O₂。（2）①②③只改变同浓度碘酒的加入体积，以水补足固定总体积。（3）②④⑤只改变同浓度H₂O₂加入体积；5、10、20 mL对应399、193、78 s，体积较大时变色较快，结论限本数据范围。

（4）按原题趋势作预测是大于595 s，但1 mL是已有范围外的新点，仍须测量验证。（5）可保持5 mL碘酒、20 mL水，只把维生素C由2粒改为1粒。比较变色时间，不预设一定等于某个新数值。（6）碘酒棕黄色，加淀粉变蓝，加维生素C后褪为无色，结合对照支持I₂被消耗。

本题结论

（1）H₂O₂。（2）其他条件相同时，碘酒加入体积对变色时间的影响。（3）本比较范围内H₂O₂加入体积越大，变色时间越短。（4）预测大于595 s，待测验证。（5）B加5 mL 2%碘酒、20 mL水和1粒同规格维生素C，记录变色时间并与78 s比较。（6）棕黄色→蓝色→无色。

三、坑点辨析与纠错

1. 只检查反应，漏掉溶解或混合热

液面高的一侧，气体压强反而可能较小；较大压强把本侧液面压低。判断前先分别列左右两侧的气体量、温度和空间变化，再比较压强。

辨析 01 红墨水会向哪边变化 2023 湖南常德中考·改编，明确混合热近似

题目

两容器体积相同，起初红墨水左右液面相平；各同时加入表中等体积液体，迅速关闭弹簧夹。哪组可能出现左低右高？

选项	左侧注入	左侧原物	右侧注入	右侧原物
A	15 mL水	5 g NH₄NO₃	15 mL水	5 g NaCl
B	5 mL浓硫酸	10 mL水	5 mL CaCl₂溶液	10 mL水
C	5 mL NaOH溶液	SO₂	5 mL FeSO₄溶液	N₂
D	5 mL Na₂SO₄溶液	5 g KNO₃	5 mL稀硫酸	5 g Mg

本题为教师控制装置的纸面分析，不是浓硫酸或SO₂的自行操作方案。按原题比较模型忽略右侧稀CaCl₂溶液的微小混合热。

答案与解析

解析

左低右高意味着左压强较大。A左硝酸铵溶解吸热，压强趋于减小，不合。B左稀释放热、气体温度升高，右侧按题设近似无明显温升，符合。C左SO₂被碱吸收，气体量减少，不合。D右Mg与酸产H₂，使右压强增大；左KNO₃即使没有化学反应，仍可能有溶解热效应，不能说完全没有变化，但不支持左压强更大。

本题结论

B。要同时考虑热效应与气体量；“未发生化学反应”不等于温度一定不变。

2. 检验试剂也会改变样品

检验“原来有没有”，不能用一种会新生成被检物的处理作为唯一证据。对NaOH变质的检验，先除碳酸盐所用的试剂不能引入OH⁻；而除杂修复的目的不同，允许通过反应生成目标物，但仍要控制新杂质。

辨析 02 红色是不是原有氢氧化钠的证据知识清单判据·自编辨析

题目

已知样品只可能含NaOH和Na₂CO₃。某同学先加过量Ba(OH)₂溶液，过滤后向滤液滴酚酞，见红色，便断言样品部分变质。评价并改进。

答案与解析

解析

Na₂CO₃与Ba(OH)₂会生成NaOH，过量Ba(OH)₂又带入OH⁻。即使原样全为Na₂CO₃，处理后仍可能呈碱性。应改用足量中性BaCl₂溶液除碳酸根，确认反应充分，分取清液再加酚酞，并控制试剂本身对显色的影响。

本题结论

原结论不成立。改用足量中性BaCl₂除去CO₃²⁻，取清液再检验剩余碱性；还须结合除碳酸根时是否有沉淀，才能判断变质程度。

3. 现象异常时，先查试剂与干扰物

排查可按“原料的浓度、纯度、用量、状态及是否变质 → 温度与催化条件 → 副反应和气体夹带 → 装置与环境”进行。不要为了保住原结论而直接删去不合预期的现象。

辨析 03 碳酸钙产气却不使石灰水浑浊知识清单异常现象探究例题·整理

题目

用未知浓度盐酸与CaCO₃制气，通入原石灰水始终未见浑浊。甲猜原石灰水已变质；乙猜气体中除CO₂外还含另一气体杂质。

已知：盐酸有挥发性；AgCl为白色难溶固体；CO₂不与AgNO₃溶液反应；题设近似认为CO₂不溶于饱和NaHCO₃溶液； $CO_2+H_2O+Na_2CO_3=2NaHCO_3$ 。

A、B为AgNO₃溶液，C为待判断的原石灰水。（1）乙猜的杂质是什么？（2）B的作用是什么？（3）若甲乙猜想都正确，A、B、C分别应有什么现象？（4）为除去CO₂中的该杂质，选NaOH溶液、Na₂CO₃溶液还是饱和NaHCO₃溶液？

答案与解析

解析

盐酸挥发可夹带HCl。它会消耗石灰水中的碱，干扰CO₂检验。A用AgNO₃检出并吸收HCl；B再检验HCl是否已除尽，不能省去这道确认就把C不浑浊全归因于石灰水变质。

若A有白色沉淀、B无明显变化，且已保证CO₂确实到达C、试剂与观察条件有效，C仍无明显变化，则支持两猜想。除HCl时NaOH会同时消耗CO₂，Na₂CO₃按题给式也消耗CO₂；选择饱和NaHCO₃，在该模型中与HCl反应而尽量保留CO₂。

本题结论

（1）HCl。（2）检验HCl是否被A充分吸收。（3）A产生白色沉淀，B、C无明显现象，须满足CO₂到达C等题设条件。（4）饱和NaHCO₃溶液； $NaHCO_3+HCl=NaCl+CO_2\uparrow+H_2O$ 。

4. 不能从两条“都不反应”拼出完整顺序

验证三种金属的顺序，证据至少应连成完整链。Zn、Cu都能从AgNO₃溶液中置换Ag，只能得Zn＞Ag、Cu＞Ag，不能据此比较Zn和Cu。“Fe、Ag都不能置换Al”只说明二者均在Al之后，仍不能比较Fe与Ag。区分物质时，可综合气泡、颜色等多个现象，不能只看有没有气体。

辨析 04 铝、铁、银的四种说法 2024 陕西中考·改编，限定实验与日常用途

题目

下列关于Al、Fe、Ag的说法，正确的是哪项？ A.三种金属在空气中均易锈蚀。 B.在适当实验条件下，用稀硫酸可区分三种金属。 C.只用Fe、Ag和Al(NO₃)₃溶液就能验证三者的活动性顺序。 D.三种金属均是日常普遍使用的导线材料。

答案与解析

解析

B可综合观察：去除表面干扰并保证反应、观察条件合适，Al产气而溶液无色，Fe产气而形成浅绿色溶液，Ag无相应反应。A忽略铝的致密氧化膜等差异；C两组均不能置换Al，缺Fe与Ag的比较；D不能把“金属能导电”直接等同于“日常常用导线材料”，也不应反过来说银绝不能制成导线。

本题结论

B。Al：产气、无色溶液；Fe：产气、浅绿色溶液；Ag：无相应反应。C缺少Fe、Ag之间的活动性证据。