【步步高】高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第十一章 實(shí)驗(yàn)探究“儀器改造”與“一器多用”課件 新人教

實(shí)驗(yàn)探究—“儀器改造”與“一器多用”一、“儀器改造”在掌握實(shí)驗(yàn)儀器常規(guī)使用方法的基礎(chǔ)上，能利用實(shí)驗(yàn)原理對儀器進(jìn)行革新，下面的幾種儀器或裝置均進(jìn)行了改造。1.符合啟普發(fā)生器原理的制氣裝置用啟普發(fā)生器制取氣體的好處在于可以隨開隨用，隨關(guān)隨停。在沒有啟普發(fā)生器的情況下，可以設(shè)計(jì)一些簡易裝置代替啟普發(fā)生器使用。實(shí)驗(yàn)裝置圖：(見圖①②③④⑤⑥)以下裝置也能隨開隨用:2.尾氣處理裝置的改造【實(shí)驗(yàn)探究1】實(shí)驗(yàn)室制取H2、CO2、H2S等氣體,往往都用啟普發(fā)生器。它有開后即制氣、關(guān)閉即停止的便利，其不足之處在于體積大，浪費(fèi)藥品，制作工藝水平高，價(jià)格較貴。某課外興趣小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了以下幾種簡易的裝置：

(1)圖①、圖②、圖③裝置是基于什么物理原理設(shè)計(jì)的

。(2)圖④裝置與圖①、圖②、圖③有很大不同。如果用FeS固體與稀硫酸，用圖④裝置來制取H2S，請簡述操作步驟

。（3）如果利用圖⑤裝置制取一定量的H2，其操作過程是

。解析

為達(dá)到四個(gè)“隨”的要求（隨用隨制，隨關(guān)隨停），組裝儀器的關(guān)鍵是要讓固體時(shí)而接觸液體、時(shí)而又和液體分離。仔細(xì)觀察后，發(fā)現(xiàn)圖①、圖②、圖③都與啟普發(fā)生器的功能類似，圖④則換了一種思路，也是利用了實(shí)驗(yàn)的操作方法來實(shí)現(xiàn)隨用隨制,隨關(guān)隨停。答案（1）連通器原理(2)在錐形瓶中注入適量的稀硫酸，把FeS固體裝入多孔袋中，用高強(qiáng)度的化纖扎緊袋口，并系好銅絲，將多孔袋懸空，按圖示裝置放好，打開活塞，塞好橡皮塞，放松銅絲，讓袋浸沒在稀硫酸中，若要停止反應(yīng)，抽提銅絲，便可將裝有FeS的袋子脫離稀硫酸而終止反應(yīng)（3）打開活塞把裝有鋅粒的干燥管浸入裝有稀硫酸的燒杯中二、“一器多用”“一器多用”是根據(jù)同一種儀器或同一套裝置用途的多樣性，從中選擇滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求的某種用途來組裝儀器并完成實(shí)驗(yàn)。學(xué)生掌握“一器多用”在靈活應(yīng)用實(shí)驗(yàn)儀器的過程中提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力，培養(yǎng)創(chuàng)新能力。下面兩個(gè)例子希望能起到拋磚引玉的作用。（一）廣口瓶（如圖1所示）廣口瓶主要有以下幾個(gè)用途，同時(shí)注意不同用途中，導(dǎo)氣管的長短不同。1.若氣氣體長管管進(jìn)短管管出（1）可可作洗氣氣瓶①裝NaOH溶溶液：可除去CO2、SO2、NO2、HCl等酸性性氣體。。②裝濃H2SO4：可除去去水蒸氣氣，起干干燥作用用。（2）可可作氣體體的驗(yàn)證證器如裝品紅紅溶液：：可驗(yàn)證證SO2。（3）作作氣體收收集裝置置不裝任何何試劑：：可作排排空氣法法收集密密度比空空氣大且且不與空氣反應(yīng)的的氣體如：：CO2、SO2、NO2、Cl2、HCl等等。（4）用于于監(jiān)控氣體體通入的速速率例如：給病病人輸氧氣氣時(shí)，可在在廣口瓶中中加入少量水水，從b端端通入氧氣氣，a端接接入呼吸罩，則則可從廣口口瓶中氣泡泡的速率來來監(jiān)控所通氧氧氣的速率率（如圖2）。2.若氣體體短管進(jìn)長長管出（1）作氣氣體收集裝裝置①裝水：可可作排水法法收集難溶溶于水的氣氣體，如H2、CH4、CO、N2、NO、C2H4、O2；②裝飽和食食鹽水可收收集Cl2;③不裝任何何試劑：可可作排空氣氣法收集密密度比空氣氣小且不與空氣反反應(yīng)的氣體體，如H2、CH4、NH3。（2）用作作防倒吸裝裝置（3）用作作量氣裝置置瓶內(nèi)盛滿水水（也可不不盛滿）：：如圖3所示，氣體體從a端進(jìn)進(jìn)，水從b端出。用用量筒測排出出水的體積積，則為該該溫度、壓強(qiáng)下所產(chǎn)產(chǎn)生的氣體體體積。若若氣體能溶于水，可可在瓶內(nèi)水水面上加一一層油。【實(shí)驗(yàn)探究究2】利用下圖所所示裝置收收集或干燥燥以下三種種氣體。（圖圖中燒瓶的的位置不得得變化）①Cl2②NH3③NO(答答案均填序序號)（1）若燒燒瓶是干燥燥的，則由由B口進(jìn)氣可收集的的氣體有。（2）若燒燒瓶是干燥燥的，則由由A口進(jìn)氣氣可收集的氣氣體有。（3）若燒燒瓶充滿水水，可收集集的氣體有有；此時(shí)氣體體由口進(jìn)入。（4）若燒燒瓶內(nèi)裝入入濃硫酸進(jìn)進(jìn)行氣體干干燥，可用用此裝置干燥的氣體體是，這時(shí)氣體體由口進(jìn)入。解析排空氣法收收集的氣體體不能與空空氣反應(yīng)；；由B進(jìn)氣氣收集氣體體密度小于于空氣的，，由A進(jìn)氣氣收集氣體體密度大于于空氣的；；排水法收收集的氣體體不能與水水反應(yīng);干干燥氣體時(shí)時(shí)氣體必須須經(jīng)過干燥燥劑，且不不與干燥劑劑反應(yīng)。答案(1)②(2)（二）干燥燥管干燥管最常常規(guī)用途———干燥、、除雜、定定性。當(dāng)然然干燥管除除了了起起定定性性、、干干燥燥、、除除雜雜的的作作用用外，，還還有有定定量量分分析析之之用干燥管在吸收氣體前后的質(zhì)量，可計(jì)算出氣體的質(zhì)量，從而進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。1.尾氣吸收裝置——防倒吸裝置，如圖4所示用水吸收HCl或NH3。2.組組裝裝簡簡易易啟啟普普發(fā)發(fā)生生器器如在在沒沒有有現(xiàn)現(xiàn)成成的的CO2氣體體發(fā)發(fā)生生器器的的情情況況下下，，請請選選用用以以下部部分分儀儀器器，，裝裝配配成成一一個(gè)個(gè)簡簡易易、、能能隨隨開開隨隨用用、、隨隨關(guān)關(guān)隨隨停的的CO2氣體體發(fā)發(fā)生生裝裝置置。。應(yīng)應(yīng)選選用用的的儀儀器器是是。分析析題目目要要求求裝裝配配成成一一個(gè)個(gè)能能隨隨開開隨隨用用、、隨隨關(guān)關(guān)隨隨停停的的裝裝置置，，自自然然想想到到啟啟普普發(fā)發(fā)生生器器符符合合該該要要求求。。再再分分析析啟啟普普發(fā)發(fā)生生器的的三三個(gè)個(gè)組組成成部部分分是是球球形形漏漏斗斗、、容容器器和和導(dǎo)導(dǎo)氣氣管管(隨隨開開關(guān)關(guān))。。啟啟普普發(fā)發(fā)生生器器隨隨關(guān)關(guān)隨隨停停的的原原理理：：關(guān)關(guān)閉活活塞塞后后反反應(yīng)應(yīng)生生成成的的氣氣體體把把反反應(yīng)應(yīng)液壓壓出出球球形形漏漏斗斗，，使使兩兩反反應(yīng)應(yīng)物物脫脫離接觸從而停停止反應(yīng)。因因此可從題給儀器中選選擇c、d、、e組裝成與與啟普發(fā)生器具具有相同原理理的裝置如圖5所示，再再用鐵架臺(tái)、、鐵夾把e固固定即可。3.用干燥管管進(jìn)行氫氣的的爆鳴實(shí)驗(yàn)。。如圖6所示示用大頭針將將一綠豆大小的的金屬鈉固定定在橡膠塞上上，然后塞入入干燥管的大口，將將干燥管放入入水中收集H2，并進(jìn)行爆鳴鳴實(shí)驗(yàn)。4.利用干燥燥管收集乙酸酸乙酯，并把把干燥管當(dāng)作使用，如圖7所示。

【實(shí)驗(yàn)探究3】（1）某學(xué)生用實(shí)驗(yàn)室常見的酸、堿、鹽和金屬作為反應(yīng)物，并利用一個(gè)底部有小孔的試管和一個(gè)廣口瓶組裝成如圖1所示的氣體簡易發(fā)生器，該裝置中裝有銅絲網(wǎng)隔板，利用該裝置可制取的氣體（寫兩種）

。（2）若將銅銅絲隔板改為為鐵絲隔板，，則該裝置可可用于制

。(3)用如圖圖2所示（夾夾持儀器省略略）的裝置進(jìn)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將將液體A逐滴加加入到固體B中，回答下下列問題：①圖2中D裝裝置在實(shí)驗(yàn)中中的作用是；②若A為濃鹽鹽酸，B為KMnO4，C為淀粉-KI溶液，，旋開E后，C中的的現(xiàn)象為，反應(yīng)的化學(xué)學(xué)方程式是；③若A為濃硫硫酸（70%），B為Na2SO3,C為酸性KMnO4溶液，旋開E后后，C中的現(xiàn)現(xiàn)象為，反應(yīng)的化學(xué)方方程式是。④若A為30%H2旋開E后，C中的現(xiàn)象為

，反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。⑤若A為稀鹽酸，B為大理石，C為Na2SiO3溶液，旋開E后，C中的現(xiàn)象為

，反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。⑥圖2所示裝置有多種用途，請舉例（除題中之外）：A為

，B為

，C中盛

，旋開E后，C中的現(xiàn)象為

，反應(yīng)的化學(xué)方程式是

。解析（1））因?yàn)闉殂~絲絲不與與稀鹽鹽酸、、稀H2SO4等非氧氧化性性酸反應(yīng)應(yīng)，所所以該該裝置置相當(dāng)（2）把銅絲改成鐵絲，就不能使用酸液，因?yàn)樗釙?huì)與鐵絲反應(yīng)，應(yīng)選用堿液來制取氣體，該氣體為H2。反應(yīng)的離子方程式為2Al+2OH-+2H2O2AlO+3H2↑。（3）①防止溶液倒吸。②溶液先變藍(lán)后褪色，2KI+Cl22KCl+I2、5Cl2+I2+6H2O2HIO3+10HCl。③高錳酸鉀溶液的紫紅色褪去，5SO2+2H2O+2KMnO4

K2SO4+2MnSO4+2H2SO4。④溶液中產(chǎn)生淡黃色固體，O2+2H2S2S↓+2H2O。⑤產(chǎn)生白色膠狀沉淀，CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓。⑥⑥若A為濃濃氨水水，B為生生石灰灰，C中盛盛硝酸酸銀溶溶液和和葡萄萄糖溶溶液，，C中中的現(xiàn)現(xiàn)象是是試管管壁上上出現(xiàn)現(xiàn)銀鏡鏡，反反應(yīng)的的化學(xué)學(xué)方程程式為：：CH2OH（（CHOH）4CHO+2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓↓+3NH3+H2O。水浴答案（1））H2、H2S、CO2（任選選兩種種）（2））H22Al+2OH-（3）①防止溶液倒吸②溶液先變藍(lán)后褪色2KI+Cl22KCl+I2、5Cl2+I2+6H2O2HIO3+10HCl（也可以只答溶液變藍(lán)色，只寫第一個(gè)方程式）③高錳酸鉀溶液的紫紅色褪去5SO2+2H2O+2KMnO4

K2SO4+2MnSO4+2H2SO4④溶液中產(chǎn)生淡黃色固體O2+2H2S2S↓+2H2O⑤產(chǎn)生白色膠狀沉淀CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓⑥濃氨氨水生生石石灰硝硝酸酸銀溶溶液和和葡萄萄糖溶溶液試管壁壁上出出現(xiàn)銀銀鏡CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓↓+3NH3+H2O水浴遷移應(yīng)應(yīng)用1.以下氣氣體發(fā)發(fā)生裝裝置中中，不不易控控制反反應(yīng)產(chǎn)產(chǎn)生氣氣體的的量的的是()解析C、D三項(xiàng)項(xiàng)中裝裝置類類似于于啟普普發(fā)生生器，，可通通過活活塞的開開關(guān)調(diào)調(diào)節(jié)反反應(yīng)器器的壓壓強(qiáng)，，控制制反應(yīng)應(yīng)與否否，來來控制制產(chǎn)生氣氣體的的量。。B2.某興趣趣小組組同學(xué)學(xué)共同同設(shè)置置了如如下圖圖所示示的實(shí)實(shí)驗(yàn)裝裝置，，既可用于于制取取氣體體，又又可用用于驗(yàn)驗(yàn)證物物質(zhì)的的性質(zhì)質(zhì)。請回答答下列列問題題：（1））利用用裝置置Ⅰ制制取氣氣體條件是

；（2）利用裝置Ⅰ、Ⅱ制取氣體（K2關(guān)閉，K1打開）。甲同學(xué)認(rèn)為：利用裝置Ⅱ可以收集H2、NH3等氣體，但不能收集O2和NO等氣體，其理由是

；乙同學(xué)學(xué)認(rèn)為為：對對裝置置Ⅱ做做簡易易改進(jìn)進(jìn)（不不改變變儀器器裝置置），，也可收收集O2和NO等，，但不不能收收集NO2，改進(jìn)進(jìn)的方方法

，對裝置Ⅱ再做簡易改進(jìn)（不改變儀器裝置），也可收集NO2，改進(jìn)的方法是

；（3）利用裝置Ⅰ、Ⅲ驗(yàn)證物質(zhì)的性質(zhì)（K2打開，K1關(guān)閉）。如果設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明氧化性：KMnO4>Cl2>Br2，則可在A中加濃鹽酸，B中加

，C中加

，觀察到C中的現(xiàn)象是

。解析（1））裝置置Ⅰ是是一個(gè)個(gè)固-液或或液-液混混合不不加熱熱制備備氣體的的裝置置。（2））這套套裝置置是利利用排排空氣氣法來來收集集氣體體的，，由于于是短短管進(jìn)氣氣，故故可用用于收收集密密度比比空氣氣小的的氣體體，如如H2、NH3等，而而O2密度比比空氣氣大，，NO密度度與空空氣接接近且且又易易與空空氣中的的O2反應(yīng)，，故不不能用用它來來收集集。只要在裝置置Ⅱ中加滿滿水，利用用排水法就就可以收集集O2、NO等氣體，而而由于NO2可以和水反反應(yīng)，故不不可以用它它來收集。。如果在裝置置Ⅱ中加滿滿CCl4等有機(jī)溶劑劑，就可以以用排有機(jī)機(jī)溶劑法收集NO2。（3）要驗(yàn)驗(yàn)證氧化性性KMnO4>Cl2>Br2，可利用氧氧化劑的氧化性大于于氧化產(chǎn)物物的氧化性性的原理，，在A中放放濃鹽酸，，B中加入KMnO4，二者反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)生Cl2,在C中加加入NaBr溶液，可觀察察到C中溶溶液由無色色變橙色。。答案（1）固+液反應(yīng)或或液+液反反應(yīng)，反應(yīng)應(yīng)不需要加加熱（2）O2的密度大于于空氣的密密度，N能與空氣中的O2反應(yīng)生成NO2在裝置Ⅱ中加滿水在裝置Ⅱ中加滿CCl4等有機(jī)溶劑（3）KMnO4固體NaBr溶液溶液變橙色3.為了了測定已部部分變質(zhì)的的過氧化鈉鈉樣品的純純度，設(shè)計(jì)計(jì)如下圖所示的的實(shí)驗(yàn)裝置置，圖中Q為彈性良良好的氣球球，稱取一定量量的樣品品放入其其中，按按圖安裝裝好儀器器，打開開漏斗的活塞塞，將稀稀硫酸滴滴入氣球球中。請?zhí)羁眨海海?）Q內(nèi)發(fā)生生反應(yīng)生生成種氣體，，其中的的反應(yīng)有有個(gè)氧化還還原反應(yīng)應(yīng)。（2）為為測出反反應(yīng)時(shí)生生成氣體體的總體體積，滴滴稀H2SO4前必須關(guān)閉（填“K1”、“K2”或“K3”，下同同），打打開。（3）當(dāng)當(dāng)上述反反應(yīng)停止止時(shí)，將將K1、K2、K3處于關(guān)閉閉狀態(tài)，，然后先打打開K2，再緩緩緩打開K1，這時(shí)可可觀察到到的現(xiàn)象象是。（4）導(dǎo)導(dǎo)管a的的作用是是。（5）b中裝的的固體試試劑是，為何要要緩緩打打開K1？。（6）實(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束束時(shí)，量量筒Ⅰ中中有xmL水，，量筒ⅡⅡ中收集集到y(tǒng)mL氣體體，則過過氧化鈉鈉的純度度是（上述體積均均已折算算成標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)狀況））。解析變質(zhì)的Na2O2中可能含含有碳酸酸鈉，當(dāng)當(dāng)樣品與與稀硫酸接觸后后發(fā)生如如下反應(yīng)應(yīng)：2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑、H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O、H2SO4+Na2CO3Na2SO4+CO2↑+H2O,因而而Q內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生O2與CO2兩種氣體體，其中有一一個(gè)反應(yīng)應(yīng)屬于氧氧化還原原反應(yīng)。。測定Na2O2的純度，，可通過直直接測定定CO2和O2的體積換換算求出出，問題題的焦點(diǎn)點(diǎn)在于如何何測定CO2和O2的體積。。當(dāng)把H2SO4加入氣球球前，關(guān)閉K1和K2，打開K3，反應(yīng)結(jié)結(jié)束時(shí)氣氣球膨脹脹的體積積與量筒Ⅰ中所所接收的的水的體體積相等等，此為為CO2與O2的體積之之和；待氣氣球中反反應(yīng)完全全，關(guān)閉閉K3，打開K2，再緩緩緩打開K1，此時(shí)氣氣球漸癟癟，氣體體通過分分液漏斗斗再經(jīng)干干燥管b進(jìn)入量筒ⅡⅡ，CO2被干燥管管中的吸吸收劑吸吸收，量量筒Ⅱ中中排出水的體體積即為為O2的體積，，由題意意可知，，CO2和O2的體積為xmL，，O2的體積為為ymL，故故CO2的體積為為(x-y)mL，可知Na2O2與Na2CO3的物質(zhì)的的量之比比為2y∶(x-y),Na2O2的純度為w(Na2O2)=答案（1）21（（2）K1、K2K3（3）氣氣球Q慢慢慢變小小，氣體進(jìn)入入量筒ⅡⅡ中（（4）平平衡分液液漏斗上上、下的的壓強(qiáng)，，使稀H2SO4能順利滴滴下（5）堿石石灰控控制氣氣體的流流速，使使CO2被充分吸吸收（（6））。4.關(guān)于于下列各各裝置圖圖的敘述述中，不不正確的的是（（））A.裝置置①:驗(yàn)驗(yàn)證HCl氣體體在水中中的溶解解性B.裝置②可可用于收集H2、NH3、Cl2、HCl、NO2、NO等C.裝置③中中X為四氯化化碳，可用于于吸收氨氣或或氯化氫D.裝置④可可用于干燥、、收集氨氣，，并吸收多余余的氨氣解析裝置①中HCl極易溶于于水，滴入水水后氣球膨脹脹，A選項(xiàng)正確；裝置置②中，左邊邊導(dǎo)管進(jìn)氣，，可收集比空空氣重的氣體，如Cl2、HCl、NO2等,右邊導(dǎo)管管進(jìn)氣，可用用于收集比空空氣輕的氣體，，如H2、NH3等，NO不能能用排空氣法法收集，B選項(xiàng)不正確確；四氯化碳碳的密度比水水大，四氯化化碳在水的下層，氨氣或或氯化氫不溶溶于四氯化碳碳，可用于吸吸收氨氣或氯化氫，以防防止倒吸，C選項(xiàng)正確；；氨氣密度比比空氣小，可用堿石灰干干燥，且多余余的氨氣可通通過倒扣的小小漏斗用水吸收（NH3極易溶于水）），D選項(xiàng)正正確。答案B5.氯磺酸（HSO3Cl）是無色色液體，密度度為1.79g/cm3，其沸點(diǎn)約為152℃；氯氯磺酸有強(qiáng)腐腐蝕性，遇潮潮濕空氣生成濃烈的白白霧，它