高考化学总复习课堂练习化学实验仪器的组合应用.docx

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高考化学总复习课堂练习化学实验仪器的组合应用

　化学实验仪器的组合应用

化学是以实验为基础的一门科学，化学知识的形成与考查多数都依托于化学实验，化学实验仪器又是进行化学实验的必备手段。

有关化学实验仪器的组合创新应用是近几年来高考命题的重点和热点，在选择题和综合实验题中都经常出现，另外在工艺流程题中也时有出现；该题型通常考查化学实验仪器的识别、用途、使用以及组合创新的应用等，同时还能够很好地考查学生运用化学实验仪器完成实验的化学实验和探究能力，培养创新意识；其解题的关键是明确实验目的，理解实验原理，掌握实验仪器的常规用途，重点是学会化学实验仪器的迁移应用，该题型通常具有一定的难度，在复习备考中要引起足够的重视。

1．符合启普发生器原理的制气装置

2．可以测量气体体积的装置

3．可作为蒸馏及冷凝的装置

⑤

4．可作为气体干燥或除杂的装置

5．常见的实验安全装置

（1）防倒吸装置

（2）防堵塞装置

（3）防污染装置

例如尾气处理时，SO2、Cl2、NO2等可采用b装置，CO、H2可采用a、c装置，NO可采用c装置。

6．过滤装置的创新——抽滤

由于水流的作用，使图中装置a、b中气体的压强减小，故使过滤速率加快。

（2016·全国卷Ⅰ，26）氮的氧化物（NOx）是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。

某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。

回答下列问题：

（1）氨气的制备

①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：

发生装置→__________（按气流方向，用小写字母表示）。

（2）氨气与二氧化氮的反应

将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2（两端用夹子K1、K2夹好）。

在一定温度下按图示装置进行实验。

操作步骤

实验现象

解释原因

打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中

①Y管中

__________

__________

②反应的化学方程式________________________________________________________________________

将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温

Y管中有

少量水珠

生成的气态水凝聚

打开K2

③________

__________

④__________________________________

________________________________________________________________________

解析　

（1）①在实验室通常是用加热氯化铵和消石灰固体混合物制取氨气，应选用发生装置A，其反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，或选用发生装置B，直接加热浓氨水生成氨气：

NH3·H2O

NH3↑＋H2O；②氨气是碱性气体，可用碱石灰干燥，密度小于空气，应采用向下排空气法收集，氨气极易溶于水，尾气处理时应防止倒吸，则要收集一瓶干燥的氨气，仪器的连接顺序为：

发生装置→d、c→f、e→i。

（2）打开K1，推动注射器活塞将氨气缓慢通入Y管中，在一定温度和催化剂的作用下发生反应：

6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O，随着反应的发生Y管中红棕色气体颜色变浅；反应生成的水蒸气液化后，NO2和NH3反应后气体的物质的量减小，反应容器中的压强减小，打开K2，Z中的溶液倒吸入Y管中。

答案　

（1）①A　2NH4Cl＋Ca（OH）2

CaCl2＋2H2O＋2NH3↑（或B　NH3·H2O

NH3↑＋H2O）　②dcfei

（2）①红棕色气体慢慢变浅　②6NO2＋8NH3

7N2＋12H2O　③Z中NaOH溶液产生倒吸现象　④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压

1．（2019·山东菏泽模拟）实验室用下列装置制备无水AlCl3（183℃升华，遇潮湿空气即产生大量白雾）说法正确的是（　　）

A．该实验过程中e瓶可能产生白雾

B．b、c装置中分别盛装饱和NaHCO3溶液和浓硫酸

C．实验开始时应先点燃d处酒精灯，再点燃a处酒精灯

D．实验后向烧瓶中加入足量硝酸银和稀硝酸，可确定生成的MnCl2的质量

A　[由题意可知，a装置是制取Cl2的发生装置，制得的氯气中含有HCl和水蒸气两种杂质，为了防止对d装置制备AlCl3的干扰，则b装置中应盛装饱和食盐水除去HCl气体，然后在通过装有浓硫酸的c装置除去氯气中的水蒸气，盛有NaOH溶液的f装置是为了除去未反应的氯气以免污染空气。

f装置中的水蒸气通过导管进入e装置使AlCl3发生潮解产生白雾，A正确；由以上分析可知，B错误；实验开始时应先点燃a处的酒精灯，等把整套装置中的空气排出后再点燃d处的酒精灯制备AlCl3，以免空气中的氧气和水蒸气干扰无水AlCl3的制备，C错误；由于MnO2只能与浓盐酸反应，所以等反应结束时烧瓶中还有稀盐酸剩余，故实验后向烧瓶中加入足量的硝酸银和稀硝酸不能确定生成的MnCl2的质量，D错误。

]

2．（2018·安徽安庆二模）实验室测定已部分变质的过氧化钠样品纯度的装置如图所示（Q为弹性良好的气球不与药品反应，取定量的样品放入其中）。

按图示安装好仪器，打开分液漏斗的活塞，将稀硫酸滴入气球中。

下列说法中不正确的是（　　）

A．稀硫酸滴入气球中，Q中能生成两种气体

B．准确读取量筒Ⅰ读数后，先关闭K3然后打开K2，再缓缓打开K1，准确读取量筒Ⅱ读数

C．Ⅰ、Ⅱ中测量的气体体积的差值即为CO2的体积（相同状况下）

D．b中的固体试剂可以是碱石灰，也可以是无水氯化钙。

D　[变质的过氧化钠中含有碳酸钠，加入稀硫酸后Q内发生反应：

2Na2O2＋2H2SO4===2Na2SO4＋2H2O＋O2↑；Na2CO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋CO2↑，所以Q中能生成两种气体，A正确；反应生成的CO2、O2使气球变大，将大广口瓶中气体排出，水进入量筒Ⅰ中，所以量筒Ⅰ中水的体积即为生成的CO2、O2的体积；反应停止后，关闭K3，打开K2，再缓缓打开K1，广口瓶内外相通，气球Q会慢慢缩小；混合气体通过碱石灰吸收CO2后，最后量筒Ⅱ中收集的是O2；准确读取量筒Ⅱ读数，B正确；由前面分析知，量筒Ⅰ测量的是CO2、O2的体积，量筒Ⅱ测量的是O2的体积，所以Ⅰ、Ⅱ中测量的气体体积的差值即为CO2的体积（相同状况下），C正确；b中的固体试剂主要是用于吸收CO2，而无水氯化钙不能吸收CO2，所以b中的固体试剂不可以是无水氯化钙，D错误。

]

3．某兴趣小组同学共同设计了如图所示的多功能实验装置。

该装置既可用于制取气体，又可用于验证物质的性质。

（1）现有以下药品：

锌粒、铜片、浓H2SO4、浓HNO3、蒸馏水、NaOH溶液。

打开K1，关闭K2，可制取________气体。

（2）某同学用石灰石、醋酸、硅酸钠溶液等药品设计了另一实验。

他的实验目的是________________________________________________________________________；

打开K2，关闭K1，将A中液体加入B中后，观察到的实验现象为________________________________________________________________________。

解析　

（1）打开K1，关闭K2，相当于用向上排空气法制取密度比空气大的气体，再根据所给试剂知只能制备NO2。

（2）比较CH3COOH、H2CO3、H2SiO3酸性强弱，可用石灰石和醋酸先制备CO2，CO2再与Na2SiO3溶液反应生成H2SiO3沉淀。

答案　

（1）NO2　

（2）比较碳酸、醋酸、硅酸的酸性强弱

B中固体溶解，产生无色气体，C试管中产生白色沉淀

4．亚硝酰氯（ClNO）是有机物合成中的重要试剂，红褐色液体或黄色气体，具有刺鼻恶臭味，遇水反应生成一种氢化物和两种氧化物。

某学习小组在实验室用Cl2和NO制备ClNO并测定其纯度，相关实验（夹持装置略去）如下。

请回答：

（1）制备Cl2发生装置可以________（填大写字母），反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

（2）欲收集一瓶干燥的氯气，选择装置，其连接顺序为：

a→________（按气流方向，用小写字母表示），若用到F，其盛装药品为__________。

（3）实验室可用下图装置制备亚硝酰氯（ClNO）；

①实验室也可用B装置制备NO，X装置的优点为________________________________________________________________。

②检验装置气密性并装入药品，打开K2，然后再打开______（填“K1”或“K3”），通入一段时间气体，（其目的为______________________________________________），然后进行其它操作，当Z有一定量液体生成时，停止实验。

③若无装置Y，则Z中ClNO可能发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。

（4）取Z中所得液体mg溶于水，配制成250mL溶液，取出25.00mL，以K2CrO4溶液为指示剂，用cmol·L－1AgNO3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液的体积为22.50mL。

（已知：

Ag2CrO4为砖红色固体；Ksp（AgCl）＝1.56×10－10，Ksp（Ag2CrO4）＝1×10－12），则亚硝酰氯（ClNO）的质量分数为_________________________________（用代数式表示）。

解析　

（1）实验室制备氯气可用二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯气，满足固、液加热制备气体的条件，因此A装置符合；或用高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气，符合固、液不加热反应制备气体的条件，因此B装置符合，反应的离子方程式：

MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O；或2MnO

＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。

（2）氯气中含有氯化氢和水蒸气，要通过饱和食盐水装置，吸收氯化氢，通过浓硫酸装置，吸收水蒸气，得到干燥的氯气，用向上排空气法收集，尾气用碱石灰吸收；所以装置的连接顺序为f→g→c→b→d→e→j→h；F装置用来除去氯化氢，其盛装药品为饱和食盐水。

（3）①实验室用铜和稀硝酸反应制备NO，NO不溶于水，但是能够与氧气反应；选用X装置作为发生装置的优点为排除装置内空气的干扰；可以随开随用，随关随停。

②检验装置气密性并装入药品，打开K2，K3，通入一段时间氯气，排尽三颈烧瓶中的空气，防止NO和ClNO变质；正确答案：

K3；排尽三颈烧瓶中的空气，防止NO和ClNO变质。

③根据题意可知：

亚硝酰氯（ClNO）遇水反应生成一种氢化物和两种氧化物，若无装置Y，就会有水蒸气进入发生装置，会造成ClNO与水反应，化学方程式为2ClNO＋H2O===2HCl＋NO↑＋NO2↑。

（4）由Ksp（AgCl）＝1.56×10－10，Ksp（Ag2CrO4）＝1×10－12可知，ClNO与水反应后生成盐酸，Ag＋先与溶液中Cl－反应生成氯化银沉淀，然后Ag＋与溶液中指示剂CrO

反应生成砖红色沉淀，这时表示达到滴定终点，氯离子反应完全，根据Ag＋与Cl－的反应关系可知：

n（Cl－）＝n（ClNO）＝22.50×c×10－3×250/25，亚硝酰氯（ClNO）的质量分数为

/m×100%＝

×100%；正确答案：

×100%或写成

×100%。

答案　

（1）A　MnO2＋4H＋＋2Cl－

Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O（或B　2MnO

＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O）　

（2）f→g→c→b→d→e→j→h　饱和食盐水

（3）①排除装置内空气的干扰；可以随开随用，随关随停

②K3　排尽三颈烧瓶中的空气，防止NO和ClNO变质

③2ClNO＋H2O===2HCl＋NO↑＋NO2↑

（4）

×100%或写成

×100%

课时作业（四十）　化学实验仪器的组合应用

1．（2019·江苏四市调研）实验室制取氨气、收集、验证其还原性并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取氨气

B．用装置乙收集氨气时气体应该从a口进b口出

C．装置丙中黑色固体变成红色时还原产物一定为铜

D．可以用装置丁吸收氨气，进行尾气处理

B　[氯化铵受热分解生成氨气和氯化氢，冷却后又重新化合生成氯化铵，不能用装置甲制取氨气，A错误；氯气密度小于空气，可以用向下排空气法收集，即用装置乙收集氯气时气体应该从a口进b口出，B正确；装置丙中黑色固体变成红色时还原产物不一定为铜，因为氧化亚铜也是红色的，C错误；氨气极易溶于水，不能用水直接吸收，D错误。

]

2．（2019·江西临川检测）已知饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合加热可制备氮气。

利用如下装置制取氮气，并用氮气制备Ca3N2，Ca3N2遇水发生水解反应。

下列说法错误的是（　　）

A．①中发生的化学反应为NaNO2＋NH4Cl

NaCl＋N2↑＋2H2O

B．④、⑥中依次盛装的试剂可以是浓H2SO4、碱石灰

C．③中盛放的试剂是NaOH溶液

D．实验结束，取⑤中的少量产物于试管中，加适量蒸馏水，可以使试管口湿润的红色石蕊试纸变蓝

C　[根据题干可知，装置①为制备氮气的装置，饱和氯化铵溶液与亚硝酸钠晶体混合生成氮气、氯化钠和水，所以反应方程式为NaNO2＋NH4Cl

NaCl＋N2↑＋2H2O，A正确；Ca3N2遇水发生水解，所以产生的氮气需要干燥才能进入玻璃管中反应，装置④应为干燥装置，可选用浓硫酸作干燥剂；装置⑥中也应装有干燥剂，防止空气中的水蒸气进入，装置⑥中可盛放碱石灰，B正确。

装置中含有氧气，可利用装置③除去装置中的氧气，NaOH溶液不能除氧气，可改成酸性氯化亚铁溶液，C错误；实验结束后，装置⑤中有生成的Ca3N2，Ca3N2遇水发生水解反应生成NH3和Ca（OH）2，NH3可以使湿润的红色石蕊试纸变蓝，D正确。

]

3．（2019·山西太原模拟）实验室按如下装置测定纯碱（含少量NaCl）的纯度。

下列说法错误的是（　　）

A．实验前，应进行气密性检查

B．必须在装置②、③间添加吸收HCl气体的装置

C．装置④的作用是防止空气中的CO2进入装置③与Ba（OH）2溶液反应

D．反应结束时，应再通入空气将装置②中产生的气体完全转移到装置③中

B　[涉及气体参加的实验都要进行气密性检查，A正确；该装置不是必须添加的，通过控制盐酸的加入量，可以与纯碱完全反应，就不会有HCl气体逸出，B错误；为了准确测定纯碱产生的CO2的量，要防止空气中CO2进入装置③中，C正确；为了使纯碱产生的CO2全部被装置③吸收，所以要继续通入空气一段时间，D正确。

]

4．（2019·安徽亳州质检）利用下图所示装置模拟工业NaClO3与Na2SO3在浓H2SO4存在下制备ClO2，并以ClO2为原料制备NaClO2（已知：

高于60℃时，NaClO2分解生成NaClO3和NaCl）。

下列说法不正确的是（　　）

A．逐滴加入浓硫酸可提高ClO2的利用率

B．装置④中所得产物中可能含有Na2SO4杂质

C．从装置④反应后的溶液中获得晶体，可采用常压蒸发结晶

D．制备NaClO2结束时，应关闭分液漏斗活塞，打开K1，关闭K2

C　[逐滴加入浓硫酸可以控制生成ClO2的速率，使ClO2与氢氧化钠、双氧水充分反应，提高ClO2的利用率，A正确；装置②中能生成少量的SO2，SO2与氢氧化钠、双氧水反应生成Na2SO4，B正确；高于60℃时，NaClO2分解生成NaClO3和NaCl，若采用常压蒸发结晶，NaClO2易发生分解反应，C错误；制备NaClO2结束时，应关闭分液漏斗活塞，打开K1，关闭K2，用①中氢氧化钠溶液吸收尾气，D正确。

]

5．（2018·吉林长春二模）草酸亚铁晶体（FeC2O4·2H2O）是一种淡黄色粉末，某课外小组利用下列装置检验草酸亚铁晶体受热分解的部分产物。

下列说法正确的是（　　）

A．若③和⑤中分别盛放足量NaOH溶液和CuO，可检验生成的CO

B．实验时只需要在装置①中反应结束后再通入N2

C．若将④中的无水CaCl2换成无水硫酸铜可检验分解生成的水蒸气

D．实验结束后，①中淡黄色粉末完全变成黑色，则产物一定为铁

A　[利用②、③除去CO2，④中的无水氯化钙将气体干燥后，如果⑤中CuO固体转变成红色，则反应一定生成CO，A正确；实验开始后，装置中的空气对分解及检验都有干扰，所以必须先通入N2除去装置中的空气，B错误；由于从②、③溶液中导出的气体会带出水蒸气，因此④中放置无水硫酸铜无法检验分解生成的水蒸气，C错误；草酸亚铁晶体分解剩余的固体为FeO，如果没有完全变为黑色，也有可能是由于晶体没有完全分解，D错误。

]

6．（2019·山西大同模拟）氮化铝（AlN）是一种性能优异的新型材料，在许多领域有广泛应用，前景广阔。

某化学小组模拟工业制氮化铝原理，欲在实验室制备氮化铝并检验其纯度。

查阅资料：

①实验室用饱和NaNO2与NH4Cl溶液共热制N2：

NaNO2＋NH4Cl

NaCl＋N2↑＋2H2O。

②工业制氮化铝：

Al2O3＋3C＋N2

2AlN＋3CO，氮化铝在高温下能水解。

③AlN与NaOH饱和溶液反应：

AlN＋NaOH＋H2O===NaAlO2＋NH3↑。

Ⅰ.氮化铝的制备

（1）实验中使用的装置如图所示，请按照氮气气流方向将各个仪器接口连接完整：

e→c→d__________（根据实验需要，上述装置可使用多次）。

（2）B装置内的X液体可能是__________；E装置内氯化钯溶液的作用可能是________________________________________________________________________。

Ⅱ.氮化铝纯度的测定

甲同学用如图装置测定AlN的纯度（部分夹持装置已略去）。

（3）为准确测定生成气体的体积，量气装置（虚线框内）中的X液体可以是________（填序号，下同）

a．CCl4　　b．H2O　　c．NH4Cl饱和溶液　　d．植物油

（4）若装置中分液漏斗与导气管之间没有导管A连通，对所测AlN纯度的影响是________（填“偏大”“偏小”或“不变”）。

（5）用下列仪器也能组装一套量气装置，其中必选的仪器有________。

a．单孔塞　b．双孔塞　c．广口瓶　d．容量瓶　e．量筒　f．烧杯

解析　

（1）根据资料①②和C装置、D装置的结构特点可知，C装置是制取氮气的装置，D装置是制取氮化铝的装置，由于氯化铵溶液在加热过程中会逸出氨气和氯化氢，氧化铝可与盐酸反应，再由资料②可知，氮化铝在高温下能水解，所以B装置中的溶液为浓硫酸，可除去氮气中的氨气和水蒸气，A装置可除去氮气中的氯化氢，所以氮气在进入D装置之前要先依次通过B、A装置，为防止E装置中的水蒸气进入D装置，所以在D和E之间加装B（或A）装置，由于D装置中产生了一氧化碳气体，所以E装置是尾气吸收装置，故按照氮气的气流方向各装置的连接顺序为e→c→d→a→b→f（g）→g（f）→a（c）→b（d）→i。

（2）由上述分析可知，A装置是为了除去氮气中的氯化氢气体，B装置是为了除去氮气中的氨气和水蒸气；D装置中反应产生了一氧化碳气体，一氧化碳会污染环境，所以E装置中氯化钯溶液的作用为吸收CO，防止污染。

（3）由资料③可知，氮化铝与氢氧化钠饱和溶液反应生成氨气，要准确测定氨气的体积，则氨气不能溶于量气装置中的液体，氨气极易溶于水，氯化铵饱和溶液中也含有水，所以X溶液不能是水和氯化铵饱和溶液，氨气不溶于四氯化碳和植物油，所以X可以是四氯化碳或植物油，a、d符合题意。

（4）若装置中分液漏斗与导气管之间没有导管A相通，则滴入的氢氧化钠溶液的体积会导致反应装置内的压强增大，从而使排出的气体体积增大，使所测氨气的体积增大，所测氮化铝的纯度偏大。

（5）根据题中的量气装置，可用广口瓶、双孔塞和量筒组装一套量气装置，如图所示。

答案　

（1）a→b→f（g）→g（f）→a（c）→b（d）→i　

（2）浓硫酸

吸收CO，防止污染　（3）ad　（4）偏大　（5）bce

7．（2018·东北育才三模）POCl3常用作半导体掺杂剂及光导纤维原料，实验室制备POCl3并测定产品含量的实验过程如下：

I．实验室制备POCl3。

采用氧气氧化液态PCl3法制取POCl3，实验装置（加热及夹持仪器略）如图：

资料：

①Ag＋SCN－===AgSCN↓：

Ksp（AgCl）>Ksp（AgSCN）；

②PCl3和POCl3的相关信息如下表：

物质

熔点/℃

沸点/℃

相对分

子质量

其他

PCl3

－112.0

76.0

137.5

两者互溶，均为无色液体，遇水均剧烈反应生成含氧酸和氯化氢

POCl3

2.0

106.0

153.5

（1）B中所盛的试剂是________，装置B的作用除干燥氧气外，还有________________________________________________________________________。

（2）POCl3遇水反应的化学方程式为________________________________________。

（3）干燥管的作用是___________________________________________________。

（4）反应温度要控制在60～65℃，原因是：

_________________________________________。

（5）POCl3也可以用PCl3、氯气和水为原料，采用氯化水解法制备，写出该制备过程的方程式____________________________________________________，与氯化水解法比较，题中所给方法的优点是______________________________________________________。

Ⅱ.测定POCl3产品的含量。

实验步骤：

制备POCl3实验结束后，待三颈瓶中的液体冷却至室温，准确称取30.7g产品，置于盛有60.00mL蒸馏水的水解瓶中摇动至完全水解，将水解液配成100.00mL溶液。

②取10.00mL溶液于锥形瓶中，加入10.00mL3.2mol/LAgNO3标准溶液。

③加入少许硝基苯用力摇动，使沉淀表面被有机物覆盖。

④以X为指示剂，用0.20mol/LKSCN溶液滴定过量的AgNO3溶液，达到滴定终点时共用去10.00mLKSCN溶液。

（6）步骤③若不加入硝基苯，还可能发生的反应的离子方程式为________________________________________________