化學(xué)實(shí)驗(yàn)題及解題思路

1、化學(xué)實(shí)驗(yàn)題的解題思路 高考題中連續(xù)出現(xiàn)了一類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)題，要求考生聯(lián)系所學(xué)過的實(shí)驗(yàn)知識和技能，進(jìn)行知識類比、遷移和重組，全面、周密地思考才能設(shè)計(jì)出正確的實(shí)驗(yàn)方案和回答提出的問題。一、 解題思路及方法1、思考問題的順序（1）圍繞主要問題思考：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。（2）思考有關(guān)物質(zhì)的制備、凈化、吸收和存放等有關(guān)問題：如制取在空氣中易水解的物質(zhì)（如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等）及易受潮的物質(zhì)時(shí)，往往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。（3）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。（如涉及

2、到氣體的制取和處理，對這類實(shí)驗(yàn)的操作程序及裝置的連接順序大體可概括為：發(fā)生 除雜質(zhì) 干燥 主體實(shí)驗(yàn) 尾氣處理。2、儀器連接的順序（1）所用儀器是否恰當(dāng)，所該儀器是全用還是選用；（2）儀器是否齊全，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；（3）安裝順序是否合理，如是否遵循“自上而下，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；（4）儀器間連接順序是否正確。如洗氣時(shí)“長進(jìn)短出”，干燥管除雜質(zhì)時(shí)“大進(jìn)小出”，排水量氣時(shí)“短進(jìn)氣，長出水”等。3、實(shí)驗(yàn)操作的順序（1）連接儀器，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，注意事?xiàng)，安全問題等，按氣體流動(dòng)順序連接好實(shí)驗(yàn)儀器；（2）檢查氣密性，在整套儀器連接

3、完畢后，應(yīng)先檢查裝置的氣密性，然后裝入藥品。檢查裝置氣密性的方法要依裝置而定；如16的產(chǎn)氣裝置：（3）裝藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作。二、解題時(shí)，應(yīng)全方位思考的問題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等）的裝置前，必須檢查氣體的純度。例如用H2、CO等氣體還原金屬氧化物時(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)先通入氣體，將裝置內(nèi)的空氣排干凈后，檢查氣體是否純凈（驗(yàn)純），待氣體純凈后，再點(diǎn)燃酒精燈加熱金屬氧化物。2、加熱操作先后順序選擇。若氣體產(chǎn)生需加熱，應(yīng)先用酒精燈加熱產(chǎn)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。例如用濃硫

4、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Fe2O3的酒精燈，而熄滅酒精燈的順序則相反，原因是：在還原性氣體中冷卻Fe可防止灼熱的Fe再被空氣中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。3、冷凝回流的問題。有的易揮發(fā)的液體反應(yīng)物，為了避免反應(yīng)物損耗和充分利用原料，要在發(fā)生裝置設(shè)計(jì)冷凝回流裝置。如在發(fā)生裝置安裝長玻璃管等。4、冷卻問題。有的實(shí)驗(yàn)為防止氣體冷凝不充分而損失，需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝氣體（物質(zhì)蒸氣），使物質(zhì)蒸氣冷凝為液態(tài)便于收集。5、防止倒吸問題。在某些實(shí)驗(yàn)中，由于吸收液的倒吸，會(huì)對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生不良的影響，如玻璃儀器的炸裂，反

5、應(yīng)試劑的污染等，因此，在有關(guān)實(shí)驗(yàn)中必須采取一定的措施防止吸收液的倒吸。防止倒吸一般采用下列措施：（1）切斷裝置：將有可能產(chǎn)生液體倒吸的密閉裝置系統(tǒng)切斷，以防止液體倒吸，如實(shí)驗(yàn)室中制取氧氣、甲烷時(shí)，通常用排水法收集氣體，當(dāng)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，必須先從水槽中將導(dǎo)管拿出來，然后熄滅酒精燈。（2）設(shè)置防護(hù)裝置倒立漏斗式：如圖（2）甲所示，這種裝置可以增大氣體與吸收液的接觸面積，有利于吸收液對氣體的吸收。當(dāng)易溶性氣體被吸收液吸收時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)壓強(qiáng)減少，吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容積較大，導(dǎo)致燒杯中液面下降，使漏斗口脫離液面，漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回?zé)績?nèi)，從而防止吸收液的倒吸。肚容式：如圖（2）乙所示

6、，當(dāng)易溶于吸收液的氣體由干燥管末端進(jìn)入吸收液被吸收后，導(dǎo)氣管內(nèi)壓強(qiáng)減少，使吸收液倒吸進(jìn)入干燥管的吸收液本身質(zhì)量大于干燥管內(nèi)外壓強(qiáng)差，吸收液受自身重量的作用又流回?zé)瓋?nèi)，從而防止吸收液的倒吸。這種裝置與倒置漏斗很類似。蓄液式：如圖（2）丙所示，當(dāng)吸收液發(fā)生倒吸時(shí)，倒吸進(jìn)來的吸收液被預(yù)先設(shè)置的蓄液裝置貯存起來，以防止吸收液進(jìn)入受熱儀器或反應(yīng)容器。這種裝置又稱安全瓶。平衡壓強(qiáng)式：如圖（2）丁所示，為防止反應(yīng)體系中壓強(qiáng)減少，引起吸收液的倒吸，可以在密閉裝置系統(tǒng)中連接一個(gè)能與外界相通的裝置，起著自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)內(nèi)外壓強(qiáng)差的作用，防止溶液的倒吸。（6）具有特殊作用的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)裝置。防堵塞安全裝置：如圖（3）所示

7、，為防止分液漏斗中的液體不能順利流出，用橡皮管連接成連通裝置（見恒壓式）；為防止粉末或糊狀物堵塞導(dǎo)氣管，可將棉花團(tuán)置于導(dǎo)管口處（見防阻式（I、II）。液封裝置：如圖（3）所示，為防止氣體從長頸漏斗中逸出，可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套住一只小試管（見液封式）防污染安全裝置：如圖（4）所示，灼燒式可用于除尾氣CO；吸收式可用于除Cl2、H2S等；收集式可用于防止有毒氣體進(jìn)入空氣中。（7）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)考慮停止加熱或通氣的順序，如對有尾氣吸收裝置的實(shí)驗(yàn)，必須將尾氣導(dǎo)管提出液面后才能熄滅酒精燈，以免造成溶液倒吸；用氫氣還原

8、氧化銅的實(shí)驗(yàn)應(yīng)先熄滅加熱氧化銅的酒精燈，同時(shí)繼續(xù)通氫氣，待加熱區(qū)冷卻后才能停止通氫氣，這是為了避免空氣倒吸入加熱區(qū)使銅氧化，或形成可爆氣；拆卸用排水法收集需加熱制取氣體的裝置時(shí)，需先把導(dǎo)氣管從水槽中取出，才能熄滅酒精燈，以防止水倒吸；拆卸后的儀器要清洗、干燥、歸位。例題分析例1水蒸氣通過灼熱的煤所產(chǎn)生的混和氣,其主要成份是CO、H2還含有CO2和水蒸氣.請用下列裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),以確認(rèn)上述混和氣中含有CO和H2.(1) 連接上述裝置的正確順序是:(填各接口的代碼字母)混和氣( )( )接( )( )接( )( )接( )( )接( )( ).(2)確認(rèn)混和氣中含有H2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 ;其理由是

9、.例2根據(jù)右上圖實(shí)驗(yàn),填空和回答問題:(1)燒瓶中所發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ,裝置()的燒杯中冷水所起的作用是 ,裝置()的燒杯中液體的作用是 .(2)進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)時(shí),燒瓶內(nèi)的橡皮塞最好用錫箔包住,用橡皮管連接的兩玻璃管口要相互緊靠,這是因?yàn)?.(3)裝置()燒杯中使用倒置漏斗可防止液體倒吸,試簡述其原因.例3.現(xiàn)有一定量含有Na2O雜質(zhì)的Na2O2試樣.請從下圖中選用適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)裝置,設(shè)計(jì)一個(gè)最簡單的實(shí)驗(yàn),測定Na2O2試樣的純度(可供選用的反應(yīng)物只有CaCO3固體,6mol/L鹽酸和蒸餾水)請?zhí)顚懴铝锌瞻?(1)寫出實(shí)驗(yàn)中Na2O2和Na2O分別發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式. (2)應(yīng)選用的裝置

10、是(只要求寫出圖中裝置的標(biāo)號) (3)所選用裝置的連接順序應(yīng)是(填各接口的字母;連接膠管省略). 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6摩/升鹽酸,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).填寫下列空白:(1)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管A中應(yīng)加入的試劑是 ;燒瓶B的作用是 ;燒瓶C的

11、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H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)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 .(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) .例5實(shí)驗(yàn)室可用氯氣與金屬鐵反應(yīng)制備無水三氯化鐵,該化合物是棕紅色、易潮解，100左右時(shí)升華。下圖是兩個(gè)學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置、左邊的反應(yīng)裝置相同，而右邊的產(chǎn)品收集裝置則不同，分別如（I）和（II）所示。試回答：(1)B中反應(yīng)的化學(xué)方程式為：_

12、;(2)D中的反應(yīng)開始前，需排除裝置中的空氣，應(yīng)采取的方法是：_。(3)D中反應(yīng)化學(xué)方程式為：_ _。(4)裝置（）的主要缺點(diǎn)是：_ _ 。(5)裝置（）的主要缺點(diǎn)是：_ _。如果選用此裝置來完成實(shí)驗(yàn)，則必須采取的改進(jìn)措施是：_。例6測定一定質(zhì)量的鋁鋅合金與強(qiáng)酸溶液反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣的體積，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、800毫升燒杯、100毫升量筒、短頸玻璃漏斗、銅網(wǎng)、鋁鋅合金樣品、濃鹽酸（密度1.19克/毫升）、水。按圖示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，回答下列問題。（設(shè)合金樣品完全反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體體積不超過100毫升）（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

13、鐵夾的安裝可省略）： 將稱量后的合金樣品用銅網(wǎng)小心包裹好，放在800毫升燒杯底部，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：例71,2 - 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2.18 g·cm-3,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)室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中裝有液溴(表面覆蓋少量水).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)反應(yīng)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

14、請寫出發(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)生在做此實(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,比正常情況下超過許多.如果裝置的氣密性沒有問題,試分析其可能的原因._ _。例8.實(shí)驗(yàn)室用氨氣還原氧化銅的方法測定銅的近似相對原子質(zhì)量,反應(yīng)的化學(xué)方程式為:42NH3+3CuO N2+3Cu+3H2O試回答:(1)如果選用測定反應(yīng)物CuO和生成物H2O的質(zhì)量(mCuO、mH2O)時(shí)，請用下列儀器設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)。儀器連接的順序(用字母編號表示,儀器可重復(fù)使用) ;d中濃硫酸的作用是 , ;實(shí)驗(yàn)完畢時(shí)觀察到a中的現(xiàn)象是 ;列出計(jì)算C

15、u的相對原子質(zhì)量的表達(dá)式 ;下列情況將使測定結(jié)果偏大的是 .(以下選擇填空不限1個(gè)正確答案,均用字母編號填寫)(a)CuO未全部還原為Cu(b)CuO受潮 (c)CuO中混有Cu(2)如果仍采用上述儀器裝置,其他方案可選用測定的物理量有 例9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）。 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）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

16、，則裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 鞏固練習(xí)1工業(yè)制純堿時(shí)，第一步是通過飽和食鹽水、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：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?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?？晒┻x擇的實(shí)驗(yàn)用品有：6 mol·L-1鹽酸，6mol·L-1硫酸，濃氨水，氫氧化鈉、消石灰、石灰石、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。 畫出實(shí)驗(yàn)裝置示意圖（包括反應(yīng)時(shí)容器中的物質(zhì)），并用圖中玻璃容器旁自基至

17、右分別用A、B、C符號標(biāo)明（請見題后說明） 請寫出在圖上用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： 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。 答：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。 2有下列實(shí)驗(yàn)裝置示意圖中A是簡易的氫氣發(fā)生器，B是大小適宜的圓底燒瓶，C是裝有干燥劑的U形管，a是旋轉(zhuǎn)活塞，D是

18、裝有還原鐵粉的反應(yīng)管，E是裝有酚酞試液的試管。 實(shí)驗(yàn)前先檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先關(guān)閉活塞a，并取下燒瓶B；向A中加入一定量濃度適當(dāng)?shù)柠}酸，發(fā)生氫氣，經(jīng)必要的“操作”見問題（2）后，在導(dǎo)管的出口處點(diǎn)燃?xì)錃?，然后如圖所示套上燒瓶B，塞緊瓶塞，氫氣在燒瓶中繼續(xù)燃燒。用酒精燈加熱反應(yīng)管D中的還原鐵粉，待B中氫氣的火焰熄滅后，打開活塞a，氣體通過反應(yīng)管D進(jìn)入試管E中，使酚酞試液呈紅色。請回答下列問題。實(shí)驗(yàn)前如何檢查裝置的氣密性？ 點(diǎn)燃?xì)錃忾W必須進(jìn)行 操作，進(jìn)行該操作的方法是 。寫出B、D中分別發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：B中： D中： C中所盛干燥劑的名稱是 ；該干燥劑的作用是 。3某課外活動(dòng)小組加熱炭粉（過量）和氧化銅的混合物，再用下圖裝