高考化学一轮复习精品导学案专题103 化学实验仪器的连接与创新使用解析版.docx
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高考化学一轮复习精品导学案专题103化学实验仪器的连接与创新使用解析版
相关化学实验仪器的连接与创新使用是近几年来高考化学实验的重要命题角度，该类试题能够很好地考查学生分析、解决问题的水平和创新应用水平，提升实验技能。
题目所涉及的仪器及装置一般都源于教材又不同于教材，其考查形式一般是根据实验目的或具体实验情景，一是选择需要的实验仪器，并对仪器实行改进和创新，如“一器多用”，“多器一用”等；二是对所给实验仪器或装置实行连接组装；三是对实验仪器或装置的作用实行分析和评价。
其解题关键是明确实验目的，理解实验原理，了解仪器的结构和用途，根据实验步骤选择、改进和连接实验装置。
相关该方面的考查在选择题和综合实验题中都有所涉及。
一、实验仪器的“一器多用”
1．球形干燥管的创新使用：
（1）A装置为尾气吸收装置，原理类似于倒置在水中的漏斗。
（2）B装置为简易的过滤器，可净化天然水。
如果去掉上边两层，可用于活性炭对液体中色素的吸附实验。
（3）C装置为一简易的启普发生器，可用于H2、CO2的制取，也可用于铜与硝酸的反应。
2．集气瓶的创新使用：
集气瓶除用于收集气体外（如图D）、还可用作测量气体体积（如图E）、洗气瓶（如图F）等。
二、实验仪器的“多器一用”
1．常见的防倒吸装置
2．符合启普发生器原理的制气装置
3．能够测量气体体积的装置
4．可作为冷凝或冷却的装置
5．可作为气体干燥或除杂的装置
考点一、实验仪器的“一器多用”
【例1】根据如图所示仪器（若有必要，装置可多次使用），回答下列问题。
（1）洗气：
除去CO2中的水蒸气，装置内应盛的物质是______，气体应从________端通入。
若要除去Cl2中混有的水蒸气和HCl气体，应用如图所示的装置，其操作方法是：
__________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）检验：
证明CO中含有CO2，装置内应盛________，要除去CO2并得到干燥CO的方法是_________________________。
（3）贮气：
排空气法收集H2时，气体从________端通入；排水法收集O2时，瓶内应先装满水，气体从________端通入；若要用水将装置中的O2排出，水应从________端通入。
（4）量气：
要测量气体体积，还需要用到的一种仪器是________，测量时瓶内先装满水，气体从________端通入，该法适用于测量________气体的体积。
【答案】
（1）浓硫酸A用两个如图所示的装置，以A—B—A—B的顺序连接，在第一个装置中盛饱和食盐水，第二个装置中盛浓硫酸，气体从第一个装置的A端进入，从第二个装置的B端排出
（2）澄清石灰水让气体连续通过度别盛有浓NaOH溶液和浓硫酸的洗气瓶
（3）BBA
（4）量筒B难溶于水且不与水反应的
【解析】
考点二、实验仪器的“多器一用”
【例2】某课外探究活动小组使用常用仪器，使用实验室制备氢气的原理，巧妙设计了如图所示的简单实验装置。
（1）甲同学设计了如图甲所示装置：
①检查该装置气密性的方法是_____________________________________________________。
②实验时若液面不能与锌粒接触，又无酸液可加，且该装置已固定，则使反应发生的操作是____________________________________________________________________________。
（2）乙同学把试管底部钻一小洞，并和广口瓶组装成如图乙所示具有启普发生器功能的装置，若该装置中的隔板是用铁丝制成的，则在不腐蚀铁丝的情况下________（填“能”或“不能”）制备氢气。
写出反应的离子方程式：
________________（如不能，此空不填）。
（3）丙同学设计了如图丙所示装置，即用橡皮塞代替铁架台来固定试管，则丙同学的做法________（填“可行”或“不可行”），理由是____________________________________________________________。
【答案】
（1）①关闭活塞，从长颈漏斗向U形管中加水，若长颈漏斗中形成一段稳定的水柱，说明装置气密性良好②从长颈漏斗加入少量蒸馏水使溶液与锌粒接触
（2）能2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO
＋3H2↑
（3）不可行广口瓶被橡皮塞密封后，瓶内的气压会随液体的加入而增大，使试管中的液体不能在关闭阀门时排入广口瓶中，因而不能使反应随时停止，甚至会因为容器中气压过高而发生危险
【解析】检查装置气密性的关键是使装置内外的气体形成压强差，通常采用的方法有“微热法”和“液差法”。
根据装置甲的特点，可选用“液差法”来检验其气密性。
锌粒必须与酸接触才能产生氢气，在没有酸的情况下可加入蒸馏水使液面上升与锌粒接触。
【变式探究】为了测定已部分变质的过氧化钠样品的纯度，设计如图所示的实验装置，图中Q为弹性良好的气球，称取一定量的样品放入其中，打开分液漏斗的活塞，将稀硫酸滴入气球中。
请回答下列问题：
（1）Q内发生反应生成________种气体，其中的反应有________个氧化还原反应。
（2）为测定反应时生成气体的总体积，滴稀H2SO4前必须关闭________（填“K1”、“K2”或“K3”，下同），打开__________________________________________________________________。
（3）当上述反应停止时，将K3关闭，然后先打开K2，再缓缓打开K1，这时可观察到的现象是____________________________________________________________________。
（4）b中装的固体试剂是__________，缓缓打开K1的目的是____________________________________________________________________。
（5）实验结束时，量筒Ⅰ中有xmL水，量筒Ⅱ中收集到ymL气体，则过氧化钠的纯度是________（用含x、y的式子表示，上述体积均已折算成标准状况）。
【答案】
（1）21
（2）K1、K2K3（3）气球Q慢慢变小，气体进入量筒Ⅱ中（4）碱石灰控制气体的流速，使CO2被充分吸收（5）
×100%
【解析】
考点三、仪器的组装与连接
【例3】氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。
某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。
请回答下列问题：
（1）请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为________（填仪器接口的字母编号）。
（2）根据完整的实验装置实行实验，实验步骤如下：
检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞；________（请按准确的顺序填入下列步骤的标号）。
A．加热反应一段时间
B．收集气体并检验其纯度
C．关闭分液漏斗活塞
D．停止加热，充分冷却
（3）实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚酞后显红色，该同学据此判断，上述实验确有CaH2生成。
①写出CaH2与水反应的化学方程式____________________________________________；
②该同学的判断不准确，原因是__________________________________________。
（4）请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象__________________________
________________________________________________________________________。
（5）登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是_________________________________________。
【答案】
（1）i→e，f→d，c→j，k（或k，j）→a
（2）B、A、D、C
（3）①CaH2＋2H2O===Ca（OH）2＋2H2↑
②金属钙与水反应也有类似现象
（4）取适量样品，在加热条件下与干燥氧气反应，将反应气体产物通过装有无水硫酸铜的干燥管，观察到固体由白色变为蓝色，则为氢化钙；若观察不到白色变为蓝色，则为钙
（5）氢化钙是固体，携带方便
【解析】
（3）氢化钙与水反应生成氢氧化钙和氢气，化学方程式为CaH2＋2H2O===Ca（OH）2＋2H2↑，金属钙与水反应也生成氢氧化钙和氢气。
（4）区别金属钙和氢化钙，可根据氢化钙中含有氢元素，让其燃烧生成水，并用无水硫酸铜来检验。
【变式探究】两个学习小组用如图装置（固定装置及橡胶管略去）探究乙二酸（HOOC—COOH）受热分解的部分产物。
（1）甲组：
①按接口顺序：
a－b－c－d－e－f－g－h连接装置实行实验。
B中溶液变浑浊，证明分解产物有________；装置C的作用是________；E中溶液变浑浊，D中的现象是________，证明分解产物有________。
②乙二酸受热分解的化学方程式为__________________________________________。
（2）乙组：
①将接口a与j连接实行实验，观察到F中生成的气体可使带火星的木条复燃，则F中反应的化学方程式为_______________________________________________________________________。
②从A－F中选用装置实行实验，证明甲组通入D的气体能否与Na2O2反应。
最简单的装置接口连接顺序是_________________________________________________；
实验后用F中的固体实行验证的方法是_____________________________________________
________________________________________________________________________（可另选试剂）。
【答案】
（1）①CO2充分除去CO2溶液褪色（或变浅）CO②HOOC—COOH
CO2↑＋CO↑＋H2O
（2）①2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O22Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑
②a－d－e－j取F中的固体，滴加稀硫酸，将生成的气体通入澄清石灰水，若变浑浊，则发生了反应；若不变浑浊，则未发生反应
【解析】
乙组：
通入F中的气体有水蒸气和CO2，能够和Na2O2发生氧化还原反应生成O2，要确认CO能否与Na2O2反应，可用NaOH溶液除去混合气体中的CO2，排除干扰，然后再向F固体中滴加少量酸看是否有CO2产生，即可证明CO与Na2O2是否反应。
1．按右图装置通入X气体，并在管口P处点燃，实验结果是澄清石灰水变浑浊，则X、Y可能是（）。
A．H2和Fe2O3B．CO和CuO
C．H2和Na2CO3D．CO和Na2CO3
【答案】B
【解析】澄清石灰水变浑浊，说明X气体与Y反应后的产物之一为二氧化碳，结合示意图分析得出B项符合题意。
2．下列能达到实验目的的是（）。
【答案】C
【解析】
3．下图所示装置若用于实验室制备CO2，可起到随时使反应发生，也能够随时使反应停止效果的是（）
【答案】BD
【解析】装置A中液体不能与固体完全分离，C中的导管口在液面以下，无法收集到CO2气体。
4．化学实验装置的准确连接是实验成功的关键，下图是中学化学中常见的实验装置。
（1）用上述装置制备气体：
①若B中盛放浓硫酸，则A、B、C组合后能制取并收集的气体是________。
a．H2b．H2S
c．CO2d．C2H2
②要快速制取并得到干燥的NH3，准确的仪器组合是____（按制气装置顺序填仪器的编号字母），制气所选用的固体药品是__________。
③若用H2O2和MnO2来制取和收集干燥的O2，则应选择的仪器准确组合是__________（按制气装置顺序填仪器的编号字母），检验气体收集满的方法是________________。
（2）甲同学用A、B组合来验证盐酸、碳酸、次氯酸的酸性强弱时，盐酸应装入__________（填仪器名称）中，B装置中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。
【答案】
（1）①c②AFE固体氢氧化钠（或生石灰）③ABC将带火星的木条靠近集气瓶口，若木条复燃，则说明氧气收集满了
（2）分液漏斗Ca2＋＋2ClO－＋CO2＋H2O===CaCO3↓＋2HClO
【解析】
5．某实验小组欲探究碳与浓硝酸反应的情况。
甲同学设计了图1装置，认为若有红棕色气体产生就说明碳与浓硝酸发生了反应。
（1）乙同学认为甲同学的结论是错误的，他的理由是____________________________（用化学方程式表示），所以他认为应该检验________（填化学式）的产生来证明碳与浓硝酸发生了反应。
为此乙同学查阅相关资料得知“0℃时四氧化二氮为液体”，从而改进了实验装置如图2所示。
（2）为了减少干扰，对于A装置有下面4种操作方案，其中最合理的是（填写数字序号）________。
①将炭与浓硝酸一同放在装置中加热；
②先加热浓硝酸，然后将炭投入其中；
③先加热炭，再加入冷浓硝酸；
④先加热炭，再将炭投入冷浓硝酸中。
（3）请用平衡移动原理解释B装置的作用__________________________________
______________________________________________________________________。
（4）C装置中出现的现象是______________，经检测C的溶液中还含有少量氮元素，只以NO
形式存有，写出生成该离子的化学方程式___________________________________。
【答案】
（1）4HNO3
4NO2↑＋O2↑＋2H2OCO2
（2）④
（3）因存有平衡体系：
2NO2N2O4，降低温度N2O4液化，使平衡右移，从而除去混合气体中的NO2
（4）溶液变浑浊（或产生白色沉淀）4NO2＋O2＋2Ba（OH）2===2Ba（NO3）2＋2H2O
【解析】
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