第五節(jié) 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).doc

第五節(jié) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】 一氣體反應(yīng)裝置：氣氣氣液氣固二實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)：常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)后的實(shí)驗(yàn)裝置啟普發(fā)生器 極易溶于水 量氣裝置三實(shí)驗(yàn)中的安全裝置分類裝置簡圖原理及使用實(shí)例防倒吸倒裝置隔離式導(dǎo)氣管末端不插入液體（水）中，導(dǎo)氣管與液體呈隔離狀態(tài)。可用來吸收易溶于水的氣體。如課本中制溴苯實(shí)驗(yàn)中設(shè)計(jì)這一裝置吸收HBr。倒置漏斗式由于漏斗容積較大，當(dāng)水進(jìn)行漏斗內(nèi)時(shí)，燒杯內(nèi)液面下降而低于漏斗下口，受重力作用，液體又固落到燒杯中。常用于吸收易溶于水的氣體。如93高考實(shí)驗(yàn)題用此裝置吸收HBr。容器接收式 使用較大容積的容器接收可能倒吸過來的液體，防止進(jìn)入氣體發(fā)生裝置或受熱的反應(yīng)容器。 如96“引火鐵”用此裝置接收可能倒吸的水，以防進(jìn)入灼熱的硬質(zhì)試管中。防堵塞裝置液封平衡管式插入液面中的長玻璃管與大氣連通，流動(dòng)的氣體若在前方受阻，增大的氣壓會(huì)隨玻璃管中液面的上升而得到調(diào)節(jié)。如97高考設(shè)計(jì)此裝置可用來檢查堵塞，還可防倒吸。恒壓式使分液漏斗與燒瓶內(nèi)氣壓相同，保證漏斗中液體順暢流出。如95上海高考題設(shè)置該裝置。防污染安全裝置吸收式容器中盛有與有毒氣體反應(yīng)的溶液，將未反應(yīng)的有毒氣體吸收，使其不擴(kuò)散到空氣中，造成污染。如Cl2、SO2、H2S等酸性有毒氣體可用堿液吸收。灼燒式 適當(dāng)時(shí)候，點(diǎn)燃尖咀中的有毒可燃?xì)怏w，充分燃燒后，轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境無污染的產(chǎn)物。 如CO等可燃性有毒氣體。收集式 利用氣球或球膽將有毒氣體收集后，另作處理，避免其逸散到空氣中，污染環(huán)境?！疽族e(cuò)指津】1系列裝置的連接、搭配不當(dāng)。近幾年高考閱卷的抽樣分析表明，由于缺乏對(duì)問題的總體分析，常導(dǎo)致氣體系列裝置連接不當(dāng)，而引起答題的系列失誤。主要錯(cuò)誤有：看不懂裝置圖，不了解各儀器或有關(guān)試劑的作用；不注意區(qū)分實(shí)驗(yàn)裝置中的細(xì)節(jié)問題，如導(dǎo)管長短，洗氣與量氣的區(qū)別，安全裝置，尾氣處理等。復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件對(duì)氣體發(fā)生裝置進(jìn)行分類、整理，氣體綜合實(shí)驗(yàn)的知識(shí)框架一般為：制氣凈化干燥收集或化學(xué)反應(yīng)尾氣吸收。2簡答時(shí)分析不清、表達(dá)不明。實(shí)驗(yàn)題中常穿插大量的現(xiàn)象描述、原理分析、化學(xué)格式書寫等。答題時(shí)應(yīng)簡明扼要切中要害，常見問題是：結(jié)論與現(xiàn)象混凝淆；創(chuàng)造思維不到位，原因分析不準(zhǔn)確；方程式書寫失誤，如反應(yīng)不配平，不注明反應(yīng)條件，有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡式書寫錯(cuò)誤等。3實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題解答能力差。主要是思維不嚴(yán)密，對(duì)學(xué)過的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)不理解或不能聯(lián)想遷移。建議平時(shí)解題時(shí)要真正弄清實(shí)驗(yàn)的原理，分析為什么這樣做，還可以怎樣做，不可怎樣做，同時(shí)盡可能自已動(dòng)手，多做一些實(shí)驗(yàn)。4在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)中的實(shí)驗(yàn)操作順序的設(shè)計(jì)，如有關(guān)氣體的實(shí)驗(yàn)首先應(yīng)進(jìn)行裝置的氣密性檢查，點(diǎn)燃或高溫加熱可燃性氣體前應(yīng)先進(jìn)行氣體純度的檢驗(yàn)等，以保證實(shí)驗(yàn)的安全和準(zhǔn)確。【典型例題評(píng)析】例1 用下列儀器、藥品驗(yàn)證由銅和適量濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中含NO（儀器可選擇使用，N2和O2的用量可自由控制）。（1998年上海高考題）已知：NO+NO2+2OH-2NO+H2O 氣體液化溫度：NO2 21 NO -152 試回答：（1）儀器的連接順序（按左右連接，填各接口的編號(hào)）為 （2）反應(yīng)前先通入N2目的是 （3）確認(rèn)氣體中含NO的現(xiàn)象是 （4）裝置F的作用是 （5）如果O2過量，則裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 思路分析：本實(shí)驗(yàn)的目的是驗(yàn)證Cu和濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中的NO，即產(chǎn)物中一定有NO，而不是通過實(shí)驗(yàn)來確定是否有NO。而反應(yīng)產(chǎn)物中NO2是一定存在的，所以要將NO2和NO分離后進(jìn)行驗(yàn)證，如何分離？題目給出了兩種氣體相差甚遠(yuǎn)的液化溫度，聯(lián)系裝置F，便可知其意了，NO2和NO分離（NO2被液化）后的氣體與O2作用，又出現(xiàn)紅棕色，這個(gè)特征現(xiàn)象便可確認(rèn)了NO的存在。另外，制氣前須將各裝置內(nèi)的空氣排盡，氣體中混有的水氣的吸收以及最后尾氣的吸收，這些問題都要考慮，而酚酞的裝置E便成了命題者用來干擾思維的多余裝置?？驁D分析： NO NOCu+HNO3(濃) NO2NO2NONO2、O2NaNO3 H2O為達(dá)到題目要求的檢驗(yàn)生成氣體中有無NO就需做到：反應(yīng)前要將裝置內(nèi)的空氣趕盡，以免NO被氧化成NO2而無從檢驗(yàn)，這可通過向裝置A中通入N2來解決；將混合氣體中的NO2和NO分離，根據(jù)題目所給信息，可利用冰水浴使NO2液化而達(dá)到要求；反應(yīng)混合氣體中的少量水蒸氣冷凝后溶解NO2，會(huì)產(chǎn)生少量NO而干擾檢驗(yàn)，這又要求對(duì)反應(yīng)混合氣體進(jìn)行干燥，這可由裝置C來完成。尾氣中的有毒氣體需用堿液吸收，題目提供的信息中已給出反應(yīng)。但（5）中是O2過量，這就需要將題目的信息經(jīng)過加工來完成反應(yīng)方程式。答案：（1）1 5 4 10 11 6 7 2 （10和11可顛倒）說明：錯(cuò)一個(gè)即不給分 （2）驅(qū)趕裝置中空氣，防止反應(yīng)產(chǎn)生的NO被氧化 （3）通入O2后裝置（D）中有紅棕色氣體生成 （4）分離NO和NO2（或使NO2液化）說明：其它合理回答都給分 （5）4NO2+O2+4NaOH4NaNO3+2H2O方法要領(lǐng)：此題的解題框架為：制取氣體干燥分離收集NO尾氣吸收。因NO易被氧化，反應(yīng)前先驅(qū)除裝置中的空氣，收集到NO后通入O2變棕紅證明NO存在，因此，必須先將NO2分離掉，根據(jù)審題可知NO2、NO兩氣體液化溫度相差很大，因此，選擇冰水浴使液化NO2。 解題中易出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：裝置的連接順序出現(xiàn)錯(cuò)誤，這主要是由于不理解檢驗(yàn)NO的原理及各裝置的作用所導(dǎo)致；將（5）的方程式寫錯(cuò)。這主要是由于只注意了題目信息中的離子方程式，而未注意在（5）中O2是過量的。引申發(fā)散：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題通常要求考生聯(lián)系所學(xué)過的實(shí)驗(yàn)知識(shí)和技能，充分挖掘題意、明確任務(wù)，進(jìn)行知識(shí)類比、遷移和重組、運(yùn)用隔離與整體相結(jié)合的原則進(jìn)行全面、細(xì)致周密的思考才能按題目要求設(shè)計(jì)出最佳方案。從而回答和解決一系列實(shí)驗(yàn)問題。（1）解題思想，規(guī)律和方法思考問題的順序：圍繞主要問題思考。例如，選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)路線、方法；所用藥品、儀器簡單易得；實(shí)驗(yàn)過程快速、安全；實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯。思考有關(guān)物質(zhì)的制備、凈化、吸收和存放等有關(guān)問題。例如：制取在空氣中易水解的物質(zhì)（如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等）、易受潮的物質(zhì)（如FeCl3）、用堿石灰吸收CO2并測(cè)其質(zhì)量等，均需在裝置末端再接一個(gè)干燥裝置。以防止空氣中水蒸氣進(jìn)入（有的防止CO2進(jìn)入）。思考實(shí)驗(yàn)的種類及如何合理地組裝儀器，并將實(shí)驗(yàn)與課本實(shí)驗(yàn)比較、聯(lián)靠。例如涉及到氣體的制取和處理，對(duì)這類實(shí)驗(yàn)的操作程序及裝置的連接順序大概可概括為：發(fā)生除雜質(zhì)干燥主體實(shí)驗(yàn)尾氣處理。儀器連接順序：所用儀器是否恰好當(dāng)，所給儀器是全用還是選用。儀器是否齊全，例如制有毒氣體及涉及有毒氣體的實(shí)驗(yàn)是否有尾氣的吸收裝置。安裝順序是否合理。例如：是否遵循“自下而上，從左到右”；氣體凈化裝置中不應(yīng)先經(jīng)干燥，后又經(jīng)過水溶液洗氣。儀器間連接順序是否正確。例如：洗氣時(shí)“進(jìn)氣管長，出氣管短”；干燥管除雜質(zhì)時(shí)“粗進(jìn)細(xì)出”等。實(shí)驗(yàn)操作順序：連接儀器：按氣體發(fā)生除雜質(zhì)干燥主體實(shí)驗(yàn)尾氣處理順序連接實(shí)驗(yàn)儀器。檢查氣密性：在整套儀器連接完畢后，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，然后裝入藥品，檢查方法要依靠裝置而定（加熱法或水封法）。裝藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。（2）解題時(shí)，應(yīng)全方位的思考問題。1）檢查氣體的純度，點(diǎn)燃或加熱通有可燃性氣體（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2）的裝置前，須查氣體的純度。例如用H2、CO等還原金屬氧化物時(shí)，需要加熱金屬氧化物，在操作中，不能先加熱，后通氣，應(yīng)當(dāng)先通氣，排凈裝置內(nèi)的空氣后，檢查氣體是否純凈，待氣體純凈后，再點(diǎn)燃酒精燈加熱金屬氧化物。2）加熱操作先后順序的選擇，若氣體發(fā)生需加熱，應(yīng)先用酒精燈加熱發(fā)生氣體的裝置，等產(chǎn)生氣體后，再給實(shí)驗(yàn)需要加熱的固體物質(zhì)加熱，目的是：則防止爆炸；保證產(chǎn)品純度，防止反應(yīng)物或生成物與空氣中其他物質(zhì)反應(yīng)。例如用濃硫酸和甲酸共熱產(chǎn)生CO，再用CO還原Fe2O3，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)首先點(diǎn)燃CO發(fā)生裝置的酒精燈，生成的CO趕走空氣后，再點(diǎn)燃加熱Fe2O3的酒精燈，而熄滅酒精燈的順序則相反，防止石灰水倒吸。3）冷凝回流問題。有的液體反應(yīng)物易揮發(fā)，為了避免反應(yīng)物的損耗和充分利用原則，要在發(fā)生裝置設(shè)計(jì)冷凝回流裝置，如發(fā)生裝置安裝長玻璃管等。4）冷凝問題，有的實(shí)驗(yàn)為防止氣體冷凝不充分而受損失，需用冷凝管或冷水或冰水冷凝氣體，使物質(zhì)蒸氣冷凝為液態(tài)便于收集。5）具有特殊作用的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置，如為保證分液漏斗中的液體能順利流出，用橡皮管連接成連通裝置；為防止氣體從長頸漏斗中逸出，可在漏斗末端套住一只小試管等。6）拆卸時(shí)的安全性和科學(xué)性，實(shí)驗(yàn)儀器的拆卸要注意安全性和科學(xué)性。有些實(shí)驗(yàn)為防止“爆炸”或“氧化”，應(yīng)考慮停止加熱或停止通氣的順序，如對(duì)有尾氣吸收的裝置實(shí)驗(yàn)，必須將導(dǎo)管提出液面后才熄滅酒精燈，以免造成溶液倒吸，拆卸用排水法收集需加熱制氣體的裝置時(shí)，先撤導(dǎo)管后熄燈，以防止水倒吸；拆后的儀器要清洗干燥、歸位。例2 工業(yè)制純堿時(shí),第一步是通過飽食鹽水、氨和二氧化碳反應(yīng),獲得碳酸氫鈉結(jié)晶,它的反應(yīng)原理可以用下面的方程式表示:（1998年高考化學(xué)試測(cè)題）NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl(飽和)=NaHCO3+NH4Cl以上反應(yīng)的總結(jié)果是放熱反應(yīng)。請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),用最簡單的實(shí)驗(yàn)裝置模擬實(shí)現(xiàn)這一過程獲得碳酸氫鈉結(jié)晶。可供選擇的實(shí)驗(yàn)用品有:6mol/LHCl、6mol/LH2SO4、濃氨水、氫氧化鈉、消石灰、大理石、氯化銨、食鹽、蒸餾水和冰,以及中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器。 (1)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖(包括反應(yīng)時(shí)容器中的物質(zhì)),并在圖中玻璃容器旁自左至右分別用A、B、C符號(hào)標(biāo)明(請(qǐng)見題后說明).(2)請(qǐng)寫出在圖上用A、B、C各玻璃容器中盛放物質(zhì)的化學(xué)式或名稱.A: B: C: D: E: (3)利用在本題所提供的實(shí)驗(yàn)用品，如何判斷得到的產(chǎn)品是碳酸氫鈉的結(jié)晶，而不是碳酸氫銨或食鹽結(jié)晶。說明：本題裝置示意圖中的儀器可以用下面的方式表示。 敞口玻璃容器 有塞玻璃容器 玻璃漏斗 分液漏斗 玻璃導(dǎo)管 (但應(yīng)標(biāo)示出在液面上或液面下)鐵架臺(tái),石棉網(wǎng),酒精燈,玻璃導(dǎo)管之間的聯(lián)接膠管等，在示意圖中不必畫出。如需加熱，在需加熱的儀器下方，標(biāo)以“”表示。思路分析：解答本題的關(guān)鍵是理解反應(yīng)中氨的作用。從題中直接得到的信息是：反應(yīng)原理：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 NH4HCO3+NaCl(飽和)=NaHCO3+NH4Cl反應(yīng)的總結(jié)果是放熱反應(yīng)。合并此兩式，得總的反應(yīng)方程式為：NH3+CO2+H2O+NaCl(飽和)=NaHCO3+NH4Cl+Q（熱量）從化學(xué)平衡和弱電解質(zhì)電離平衡的知識(shí)可知，CO2在水中發(fā)生反應(yīng)：CO2+H2O H2CO3 H+HCO3-因?yàn)樘妓崾侨跛?，所以HCO3-在溶液中的濃度很小；但是在通入氨后，氨氣在發(fā)生反應(yīng)：NH3+H2O NH3.H2 NH4+OH-，所得到的少量OH-和前一反應(yīng)中的H+結(jié)合生成極弱的電解質(zhì)H2O，從而使兩個(gè)反應(yīng)的平衡都右動(dòng)，使得溶液中HCO3-的濃度增大。只要在通入CO2的同時(shí)，食鹽飽和溶液中已有足夠的NH3.H2O，就能起到與通入氨氣相同的效果。從題目提供的條件看，可以聯(lián)想到配制用食鹽飽和的濃氨水作為反應(yīng)液，也可以達(dá)到上述結(jié)果。全部裝置的主要部分是制取CO2和生成NaHCO3結(jié)晶。用石灰石和6mol/LHCl反應(yīng)制取CO2，為除去CO2中帶出的酸霧，可使CO2通過裝有水的洗氣瓶再進(jìn)入反應(yīng)器中?？紤]到反應(yīng)是放熱的，在生成NaHCO3結(jié)晶的反應(yīng)器外需要冷卻。最后，因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)的反應(yīng)液中使用了濃氨水，為了減少逸出的氨氣對(duì)環(huán)境的污染，在裝置的最后要有尾氣吸收裝置（用6mol/LH2SO4吸收逸出的氨）。EDCBA答案：（1）見右圖 （2）A：CaCO3，并由漏斗加入6mol/LHCl；B：蒸餾水（或答水）；C：冰水（或答冷水）；D：被氯化鈉飽和的濃氨水；E：6mol/LH2SO4。（3）取少量產(chǎn)品放在試管中，在酒精燈上加熱至不再有氣體放出時(shí)，停止加熱。試管中如有白色剩余物質(zhì)，則得到產(chǎn)品不是碳酸氫銨。試管冷卻后，向其中加入適量鹽酸，反應(yīng)激烈，冒大量氣泡，最后剩余物全部溶解，說明得到的結(jié)晶是碳酸氫鈉。如果加入鹽酸后，晶體全部溶解，但沒有氣泡產(chǎn)生，則得到結(jié)晶可能是食鹽。方法要領(lǐng)：本題考查考生對(duì)實(shí)驗(yàn)原理的理解能力，以及對(duì)不同實(shí)驗(yàn)方案的評(píng)價(jià)能力。解題中不僅要了解裝置中各部件作用，還要正確連接儀器，把設(shè)計(jì)思想通過抽象的示意圖表達(dá)出來。 解題中防止：不知使用飽和的食鹽氨水溶液，將整套裝置復(fù)雜化；未將生成的NaHCO3的反應(yīng)裝置進(jìn)行冷卻；不能正確的檢驗(yàn)產(chǎn)品，或是敘述不準(zhǔn)確。例3 某課外活動(dòng)小組模擬呼吸面具中的原理（過氧化鈉與潮濕二氧化碳反應(yīng)），設(shè)計(jì)用下列儀器來制取氧氣并測(cè)量氧氣的體積。（1997年上海高考題）下圖中量氣裝置E是甲、乙兩根玻璃管組成，它們用橡皮管連通，并裝入適量水。甲管有刻度（050mL），供量氣用；乙管可上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)液面高低。實(shí)驗(yàn)室可供選用的藥品還有：稀硫酸、鹽酸、過氧化鈉、碳酸鈉、大理石、水。試回答：（1）上述裝置的連接順序是（填連接口的編號(hào)，其中連接膠管及夾持裝置均省略）： （2）裝置C中放入的反應(yīng)物是 和 。（3）裝置A的作用是 ；裝置B的作用是 。（4）為了較準(zhǔn)確地測(cè)量氧氣的體積，除了必須檢查整個(gè)裝置的氣密性之外，在讀取反應(yīng)前后甲管中液面的讀數(shù)，求其差值的過程中，應(yīng)注意 和 （填寫字母編號(hào)）a.視線與凹液面最低處相平b.等待片刻，待乙管中液面不再上升時(shí)，立即讀數(shù)c.讀數(shù)時(shí)應(yīng)上下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管液面相平d.讀數(shù)時(shí)不一定使甲、乙兩管液面相平思路分析：明確題目的要求：模擬呼吸面具中的原理（過氧化鈉與潮濕的CO2反應(yīng)），制取氧氣并測(cè)量氧氣的體積。因此必須首先制取CO2，并進(jìn)行必要的提純，與過氧化鈉反應(yīng)后還要提純以保證測(cè)量出的氧氣的體積更準(zhǔn)確。觀察C裝置在U型管的一側(cè)用玻璃纖維隔開，上邊可以放置固體，這顯然是一個(gè)類似于啟普發(fā)生器的裝置，可用于制取二氧化碳，由于碳酸鈉易溶于水，用它制取二氧化碳會(huì)使U型管失去隨時(shí)開關(guān)的作用，因此必須選用大理石和鹽酸（硫酸鈣微溶于水，會(huì)使反應(yīng)速率漸慢），而鹽酸易揮發(fā)可用NaHCO3溶液除去CO2中的HCl，在D中放置過氧化鈉，由于氣體與固體物質(zhì)反應(yīng)是在固體表面進(jìn)行的，CO2不可能充分反應(yīng)，會(huì)與O2一同逸出，可用NaOH溶液除去其中的CO2，然后再測(cè)量O2的體積。要清楚U型管的作用原理，當(dāng)向一端（甲管）充入O2后，由于壓強(qiáng)增大甲管液面下降、乙管液面上升、二管液面的差即說明甲管中O2的相互高度，使液面相平，這時(shí)甲管中的讀數(shù)就是正常壓強(qiáng)條件下較準(zhǔn)確的體積。答案：（1）（可顛倒） （2）大理石、鹽酸 （3）吸收氧氣中未反應(yīng)的CO2，吸收CO2中混有的HCl （4）a、c方法要領(lǐng)：本題考查的主要知識(shí)有：制氣、凈化、量氣、融物理的壓強(qiáng)問題和化學(xué)問題于一體，考查綜合分析能力。根據(jù)題意要求，模擬呼吸面具的原理，制取氧氣并測(cè)量體積，其思路是：制取CO2、凈化CO2、CO2與Na2O2反應(yīng)、除去未反應(yīng)的CO2、測(cè)量O2體積。應(yīng)注意的問題有：CaSO4微溶、不能用大理石和H2SO4制CO2；量氣時(shí)要清楚U型管的作用，當(dāng)向甲管充入氧氣后，由于壓強(qiáng)增大，甲管液面下降、乙管液面上升，二管液面的差說明甲管中氧氣壓強(qiáng)較大，此時(shí)測(cè)出的O2體積偏小，應(yīng)調(diào)節(jié)使兩液面高度，使液面相平，此時(shí)甲管中的讀數(shù)就是正常壓強(qiáng)條件下較準(zhǔn)確的讀數(shù)。例4 在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng)，可以得到鐵的氧化物。該氧化物又可以經(jīng)過此反應(yīng)的逆反應(yīng)，生成顆粒很細(xì)的鐵粉。這種鐵粉具有很高的反應(yīng)活性，在空氣中受撞擊或受熱時(shí)會(huì)燃燒，所以俗稱“引火鐵”。請(qǐng)分別用下圖中示意的兩套儀器裝置，制取上述鐵的氧化物和“引火鐵”。實(shí)驗(yàn)中必須使用普通鐵粉和6mol/L鹽酸，其他試劑自選（裝置中必要的鐵架臺(tái)、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖中均已略去）。（1996年全國高考題）填寫下列空白：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)試管A中應(yīng)加入的試劑是 ；燒瓶B的作用是 ；燒瓶C的作用是 ；在試管D中收集得到的是 。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，U型管G中應(yīng)加入的試劑是 ；長頸漏斗中應(yīng)加入 。（3）兩套裝置中，在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要加熱的儀器是（填該儀器對(duì)應(yīng)的字母） 。（4）燒瓶I中發(fā)生的反應(yīng)有時(shí)要加入少量硫酸銅溶液，其目的是 。（5）試管E中發(fā)生的化學(xué)方程式為 。（6）為了安全，在E管中的反應(yīng)發(fā)生前，在F出口處必須 ；E管中的反應(yīng)開始后，在F出口處應(yīng) 。思路分析：雖然本題設(shè)置了制取“引火鐵”的新情境及十一處設(shè)問，但所涉及的反應(yīng)原理并無新的內(nèi)容，不外是鐵與鐵的氧化物的相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)。因此，本題不屬于“原理型信息給予題”，而屬于“背景型信息給予題”。解答這類問題，只要能明確此題提供的背景涉及哪些已有知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能，經(jīng)過將提取的有關(guān)知識(shí)、技能用于實(shí)際情境，進(jìn)行冷靜思維，準(zhǔn)確地分析判斷，解答本題應(yīng)有相當(dāng)?shù)陌盐?。?yīng)該指出的是，當(dāng)明確每套裝置對(duì)應(yīng)的主要反應(yīng)以后，解答的重、難點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)知識(shí)、技能的恰當(dāng)應(yīng)用。首先應(yīng)理出每套裝置中氣體的發(fā)生裝置和氣體流向。左圖為：B（水蒸氣發(fā)生裝置）ACD；右圖為：H、I（H2發(fā)生裝置）GE（自F排出尾氣）。然后，要分析在A和E中發(fā)生的反應(yīng)及反應(yīng)產(chǎn)物，明確附屬設(shè)備的功能。左圖中D為排水法收集鐵與水蒸氣反應(yīng)副產(chǎn)物氫氣。鑒于裝置較復(fù)雜和反應(yīng)速率較難控制，用C為安全瓶防止水倒吸至A（此處要加熱），確保實(shí)驗(yàn)安全、順利進(jìn)行，十分必要；右圖中E處用氫氣還原四氧化三鐵，此反應(yīng)需加熱，為確保安全，必須在F處收集H2，事先檢驗(yàn)H2的純度，反應(yīng)發(fā)生后，應(yīng)在F處點(diǎn)燃未反應(yīng)的H2。G則是干燥氫氣的裝置（若含水蒸氣，生成鐵會(huì)部分氧化）。此外，由于裝置圖上未標(biāo)出應(yīng)加熱裝置處的熱源，給解答造成一些干擾與困難，可在B、A、E等處注明加熱，使反應(yīng)條件明朗化，會(huì)有助于問題的解答。 答案：（1）普通鐵粉（或鐵粉）；用于產(chǎn)生水蒸氣；防止水倒吸；氫氣 （2）固體NaOH（或堿石灰、CaO等固體干燥劑）；6mol/L的HCl （3）A、B、E （4）加快產(chǎn)生氫氣的速度 （5）Fe3O4+4H23Fe+4H2O (6)檢驗(yàn)氫氣的純度；點(diǎn)燃?xì)錃夥椒ㄒI(lǐng)：本題結(jié)合“引火鐵”的新情境，綜合考查利用鐵的還原性和四氧化三鐵被還原的反應(yīng)原理，以及有關(guān)儀器裝置解決無機(jī)物制備實(shí)際問題的能力。比較兩套裝置和有序地讀題可以判定，左圖是鐵與水蒸氣的反應(yīng)裝置，右圖則是用制得的氫氣還原四氧化三鐵的裝置。由此實(shí)破，可推知B應(yīng)為加熱水產(chǎn)生水蒸氣的裝置，A為鐵與水蒸氣反應(yīng)的裝置；H與I組合起來用于制氫氣，E則用于氫氣還原四氧化三鐵。其余的儀器則為附屬設(shè)備，例如，D用于收集產(chǎn)生的氫氣，G用于凈化所制的氫氣。當(dāng)兩套裝置的功能及每套裝置中各儀器的作用都分析清楚后，解答本題各個(gè)問題就不困難了。說明：我們也可以從提問中找到解題的線索如（4）問是我們常見的利用原電池的原理加快產(chǎn)生氫氣的速率，從中悟出右圖是用H2制“引火鐵”的裝置。又如題中強(qiáng)調(diào)必須使用6mol/L鹽酸，而長頸漏斗正是盛裝鹽酸最合適的儀器即H、I是制H2的裝置?？梢?，審題必須要仔細(xì)，一條線索的獲得，也許就成為打開題目迷宮的鑰匙。例5 測(cè)量一定質(zhì)量的鋁鋅合金與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)生成的氫氣的體積，可以求得合金中鋁和鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)?，F(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)用品：中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)常用儀器、800mL燒杯、100mL量筒、短頸玻璃漏斗、銅網(wǎng)、鋁鋅合金樣品、濃鹽酸（密度1.19g/cm3）、水。按圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，回答下列問題。（設(shè)合金樣品全部反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體不超過100ml）（1）補(bǔ)充下列實(shí)驗(yàn)步驟，直到反應(yīng)開始進(jìn)行（鐵架臺(tái)和鐵夾的安裝可省略）：將稱量后的合金樣品用銅網(wǎng)小心地包裹好，放在800mL燒杯底部，把短頸漏斗倒扣在樣品上面。 （2）合金樣品用銅網(wǎng)包裹的目的是 。思路分析：這個(gè)實(shí)驗(yàn)其實(shí)是很簡單的，根據(jù)鋁和鋅都能與鹽酸反應(yīng)。由合金質(zhì)量與生成的氫氣的體積，解方程組可以求出鋁和鋅的物質(zhì)的量和質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵是必須用量筒收集到全部氫氣并且不能混有空氣。如果燒杯內(nèi)水面沒有沒過漏斗，則在將量筒倒扣時(shí)，必然將空氣帶入量筒內(nèi)。燒杯中水面到杯口要有100mL空間，這是為了防止氫氣將酸液排出杯外，流到桌上。一定要先把水加入和將漏斗倒插后才能加入濃鹽酸，如果一開始就加入鹽酸，立即與鋁、鋅反應(yīng)，來不及收集產(chǎn)生的全部氫氣，定量實(shí)驗(yàn)就是失敗的。銅與鹽酸不反應(yīng)，但銅的密度較大，可以將樣品沉在燒杯底部，避免被氫氣泡帶出到漏斗外導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。答案：（1）在燒杯內(nèi)注入水，直到水面沒過漏斗；在100mL量筒中裝滿水，倒置在盛水的燒杯中（量筒中不應(yīng)留有氣泡），使漏斗頸伸入量筒中，燒杯中水面到杯口至少保留100mL空間；將長頸漏斗（或玻璃棒）插入燒杯并接近燒杯底部，通過它慢慢加入濃鹽酸，直到有氣體產(chǎn)生。（2）使樣品在反應(yīng)時(shí)能保持在燒杯底適當(dāng)?shù)奈恢?。方法要領(lǐng)：該題以混合物均與酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的計(jì)算為背景，以常用儀器燒杯、漏斗、量筒組成實(shí)驗(yàn)裝置圖為信息，將制取氫氣和收集氣體在同一燒杯中進(jìn)行，新穎獨(dú)特，富有創(chuàng)造性。并通過對(duì)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)的考查來強(qiáng)化對(duì)實(shí)驗(yàn)基本操作的考查。解題關(guān)鍵要把握：氣體裝置的密封性，即在酸與金屬反應(yīng)前漏斗應(yīng)液封起來，故先加水至水面沒過漏斗頸；排水法收集氣體時(shí)量筒中水倒扣時(shí)應(yīng)無氣泡；產(chǎn)生氣體時(shí)，量筒中水會(huì)排出，應(yīng)預(yù)留空間；因用漏斗收集氣體，為防止氣體逸出，合金的位置應(yīng)相對(duì)固定，防止反應(yīng)時(shí)因產(chǎn)生氣體而游動(dòng)。例6 1,2-二溴乙烷可作汽油抗爆劑的添加劑,常溫下它是無色液體，密度是2.18g/cm3，沸點(diǎn)131.4,熔點(diǎn)9.79，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有機(jī)溶劑。在實(shí)驗(yàn)中可以用下圖所示裝置制備1,2-二溴乙烷。其中分液漏斗和燒瓶a中裝有乙醇和濃硫酸的混合液，試管d中裝有濃溴(表面覆蓋少量水)。（1997年全國高考題）填寫下列空白: (1)寫出本題中制備1,2-二溴乙烷的兩個(gè)化學(xué)方程式 、 (2)安全瓶b可以防止倒吸,并可以檢查實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管d是否發(fā)生堵塞。請(qǐng)寫出發(fā)生堵塞時(shí)瓶b中的現(xiàn)象。(3)容器c中NaOH溶液的作用是: (4)某學(xué)生做此實(shí)驗(yàn)時(shí),使用一定量的液溴,當(dāng)溴全部褪色時(shí),所消耗乙醇和濃硫酸混合液的量,比正常情況下超出許多,如果裝置的氣密性沒有問題,試分析其可能的原因。思路分析：本題要求掌握乙烯的實(shí)驗(yàn)室制法以及乙烯與溴水的反應(yīng)，另外還涉及物理中壓強(qiáng)知識(shí)以及安全問題等內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生靈活綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)以及分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出正確結(jié)論的觀察能力、分析能力和逆向思維能力。同時(shí)訓(xùn)練學(xué)生在較為生疏的實(shí)驗(yàn)裝置面前，保持穩(wěn)定心態(tài)。由題中信息可知，1，2-二溴乙烷的熔點(diǎn)為9.79，必須要注意試管d外的冷卻水溫度，如果低于此熔點(diǎn)，就會(huì)使得1，2-二溴乙烷在試管d中凝固，發(fā)生堵塞現(xiàn)象，使試管d和容器c和b中以及a中由于乙烯排不出去而導(dǎo)致壓強(qiáng)增大，將安全裝置b內(nèi)的水壓入玻璃管里，使玻璃管的水柱上升，甚至溢出，與此同時(shí)b瓶內(nèi)的液面應(yīng)當(dāng)略有下降。在反應(yīng)中，濃硫酸是脫水劑和催化劑，它還是一種副反應(yīng)的強(qiáng)氧化劑，即濃硫酸與乙醇發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因而有SO2、CO2等酸性氣體生成，用瓶c內(nèi)NaOH溶液除去。濃H2SO4170本實(shí)驗(yàn)中乙烯與溴的反應(yīng)是氣體和液體之間的反應(yīng)，如果乙烯產(chǎn)生得過快，將會(huì)來不及充分反應(yīng)，使乙烯白白逸出，導(dǎo)致原料消耗增大，所發(fā)生的副反應(yīng)也使原料消耗增大。答案：（1）CH3CH2OH CH2=CH2+H2O CH2=CH2+BrCH2BrCHBr2；（2）b中水面會(huì)下降,玻璃管中的水面會(huì)上升,甚至溢出 （3）除去乙烯中帶出的酸性氣體（或答二氧化碳、二氧化硫） （4）乙烯發(fā)生(或通過液溴)速度過快 實(shí)驗(yàn)過程中,乙烯和濃硫酸的混合液沒有迅速達(dá)到170(或?qū)憽翱販夭划?dāng)”也可以)方法要領(lǐng)：本題考查的主要內(nèi)容有：對(duì)新實(shí)驗(yàn)化學(xué)原理和裝置作用的理解；反常實(shí)驗(yàn)的預(yù)測(cè)能力和分析推斷能力。根據(jù)實(shí)驗(yàn)原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置和給出實(shí)驗(yàn)裝置從原理上作出解釋與說明，這兩類問題實(shí)質(zhì)相同，但考查的側(cè)重點(diǎn)有所不同。本題重點(diǎn)在于對(duì)裝置的功能與原理做出解釋，因此，深入細(xì)致地研究和把握涉及的原理是關(guān)鍵。要解答整套裝置中某一裝置的原理，應(yīng)該明確它在整套裝置中的地位，特別是有關(guān)的裝置中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和有關(guān)反應(yīng)物、生成物的性質(zhì)。例如，c中盛有NaOH溶液，c在a、d之間，它應(yīng)為凈化a中產(chǎn)生的乙烯以供d中液溴跟乙烯加成之用。鑒于有要機(jī)反應(yīng)常伴有副反應(yīng)，乙醇跟濃硫酸共熱生成乙烯，副反應(yīng)包括乙醚的生成、有機(jī)物脫水碳化，以及碳跟濃硫酸的氧化還原反應(yīng)等。生成乙醚的副反應(yīng)，將使消耗乙醇與濃硫酸的量增多。此外，還應(yīng)考慮物理因素對(duì)裝置的影響。例如，若試管d堵塞，ac中氣體壓強(qiáng)增大，瓶b中的水柱被壓入玻璃管，甚至溢出。又如，試管