高中化学实验装置

1、 （四）高中化学的实验装置中学化学的实验装置大部分与气体有关。常见装置（组件）按其用途分大体有供气装置、安全装置、气体净化装置、气体性质验证反应或其它反应装置、量气装置、尾气处理装置等。 一、供气装置的理解和设计1气源类型及装置 实验时，气体的流向通常是从左到右。所以供气装置一般在最左端。常见的供气形式有制气（气体发生装置）、贮气释放（贮气装置）和鼓入空气（鼓气及缓冲装置）。 （1）气体发生装置。根据制气反应的反应物状态和反应要否加热，基本的气体发生装置有三类：固体加热类如图2-4-1；固-液（或液-液）常温类如图2-4-2；固-液（或液-液）加热类如图2-4-4。 对比装置： （ ）启普发生

2、器原理及类似反应器 图2-4-3装置是图2-4-2装置的变形，分液漏斗用长颈漏斗替代，当广口瓶中不能形成液层时（如电石与水反应，需缓慢加水，控制反应速率）加小试管，加液时试管中首先充满液体，起“液封”作用，防止气体从漏斗逸出。图2-4-5是启普发生器。启普发生器属于固-液常温类发生装置。它的优点是能随时控制反应的发生或停止，使用的范围除了“固液、常温”外，还有附加条件如固体必须是块状且不易溶于水，生成的气体溶解度不大，反应放热不能过快，生成物要易溶。（2）贮气装置图2-4-1 图2-4-2图2-4-3 图2-4-4 图2-4-5实验所需气体事先制取好，存于贮气装置中，在实验时用适当的方法使气体

3、按一定的流速释放出来。贮气装置的形式有多种，图2-4-6是实验室常用的贮气瓶，使用时由漏斗进水把气体压出。图2-4-7所示贮气装置的优点是贮气量大，使用时只要打开活塞，在“钟罩”自重的作用下，气体可自动流出。通常适用于贮气装置的气体应是难溶于水的气体。图2-4-10图2-4-11图2-4-12图2-4-13图2-4-6 图2-4-7图2-4-83）鼓空气装置 图2-4-8中左边是用于鼓气的橡皮囊，广口瓶起缓冲气流的作用。2供气目的制取或通入气体的目的常见有三种（1）制取一种气体并试验其性质；（2）制取或导入一种气体，以此为一种反应物与另外一种物质反应来制取其它物质；（3）利用这种气体的气流把装

4、置中的空气或其它气体排出或者防止气体倒流。常见情况有：实验开始阶段气源提供的气体，如果不能发生（或因温度等条件不够暂时不能发生）反应，则提供此气体的目的一般是排尽装置中的空气。如氢气还原氧化铜，在加热前要先通一会儿氢气。在整个实验过程中持续提供一种非反应必需的气体，则往往是为了利用它的气流把装置中反应生成的气体“赶”入后面的仪器中与吸收剂反应。主要反应停止后继续通入或产生气体，一般是为了防止在冷却过程中空气或溶液被倒吸进入装置。例：磷化氢是一种无色剧毒的气体（沸点为-89.7 oC）。PH3可由碘化磷（PH4I）与强碱反应来制取，其原理类似于实验室制取氨气，用图2-4-9所示装置进行PH3的制

5、取和性质实验。实验开始时先从分液漏斗往盛有碘化磷的烧瓶中加入适量乙醚乙醚为无色液体，沸点是34.5 oC，微溶于水，与Fe2(SO4)3溶液不反应，微热数分钟后，再从分液漏斗往烧瓶中加入一定量浓烧碱溶液，继续加热。在B处用电加热器控制硬质玻璃管温度在300 oC左右。实验中可观察到：冷凝管C中有白色蜡状固体生成；D试管中Fe2(SO4)3溶液由黄褐色变成淡绿，同时也有白色蜡状固体生成；E处点燃气体，火焰呈淡蓝色。图2-4-9（1）E处导出的气体点燃的原因是 （2）实验开始时，先往烧瓶A中加入适量乙醚并微热，其目的是 解析：本实验烧瓶A先后产生两种气体，开始产生乙醚蒸气是为排出装置中的空气以免P

6、H3在装置中燃烧，其后产生的PH3为实验要制取及试验其性质的气体。E处点燃是为了防止挥发的乙醚和可能的少量磷化氢对环境的污染。3供气装置的设计 针对某种实验目的，通过对常用仪器的改进或组装，完成合乎题意的创新设计。这类问题需要认真分析领会实验要求，特别要理解原型装置的原理，然后才能做到新仪器的替代或新装置的“创意”。例如，启普发生器使用很方便，其实质是应用了“连通器”原理。在理解原理的基础上，可以设计有类似功能的简易装置如二、安全装置的分类和常见形式（也叫安全瓶）1防倒吸的安全装置 气体易溶于水或易被某特定的溶液吸收时，容易产生倒吸现象。图2-4-10是利用漏斗有较大的容积，溶液被吸入时，烧杯

7、中液面将显著下降，使漏斗口露出液面而使溶液重新流出，防止溶液吸入导管。根据此原理，可以用其它有较大容积的仪器替代漏斗，如底部有漏洞的试管、烧瓶等，图2-4-13利用干燥管即为一例。图2-4-11的导管露在溶液面之上防止倒吸。图2-4-12是在吸收气体的装置前放一空的容器（进气管不要伸入容器底部），防止偶尔产生倒吸的溶液进入发生装置。图2-4-23 图2-4-24 图2-4-25 2压强控制装置 （液封装置）图2-4-15图2-4-14中锥形瓶b的作用是防止装置内压强过大而造成事故。气体要能依次通过c、图2-4-14d、e，所以必须维持相当的压强，b瓶的玻璃管中便有一段水柱，观察水柱的高低可以了

8、解装置内的气压情况。一旦右边诸导管有某处堵塞，装置内气压会骤然增大，这时b中的水通过瓶中的导管迅速被压出，便可防止出现事故。掌握原理后，利用其它仪器设计具有相同功能的安全装置并不困难。图2-4-15中分液漏斗顶和烧瓶颈间连接的橡皮管起平衡气压的作用，防止当烧瓶内气压大于漏斗中液柱压强时放液不顺畅。同样的原理，在做分液实验时，如果塞紧漏斗上口，则漏斗中液体的流出会受阻。这时应打开漏斗上口，或使漏斗颈上的小孔与塞子上的小槽对准，让漏斗内外气压平衡。 图2-4-29 图2-4-30 图2-4-31 图2-4-32 设计实验装置的时候必须注意，仪器中如有气体进入，就必须有气体的出口或者有容积可变的贮气

9、设备接纳残留的气体。图2-4-16中把气体通入广口瓶反应，因气体没有出口，进气就困难，或者会造成压强增大而产生事故。可根据生成物的具体情况改成图2-4-17或其它有气体出口的装置。 3.防堵塞安全装置 三、气体净化、干燥装置 气体的净化、干燥根据用液体吸收或固体吸收而装置不同。图2-4-18 图2-4-19 图2-4-20 图2-4-21 图2-4-22图2-4-19是合成氨原料气在化合前经过的一个装置，该装置的作用有三：干燥气体；使气体充分混合；观察气泡生成速率以便控制气流速度。图2-4-22管中的玻璃纤维的作用是固定固体，防止粉末被气流带走。 四、量气装置图2-4-23是通过测定被气体从广

10、口瓶中压出来的水的体积来测得气体的体积的。图 2-4-25是量气管，使生成的气体直接通入原本装满水的甲管中，甲管中的水被排向乙管，从甲管的刻度可读出气体的体积。以上两种装置在读取气体体积时都应使两边的水面保持同一水平面。 五、尾气处理装置图2-4-16 图2-4-17 尾气如果有污染性、可燃性等，应该处理。处理尾气的常见方法有吸收法、点燃法和收集法。分别如图2-4-26,图2-4-27、图2-4-28所示。 图 2-4-26、 图2-4-27、 图 2-4-26的变形 图2-4-28六、其它装置除以上几类装置外，实验中常用的装置部件还有如用来检验气体或验证气体性质的反应装置、气体的收集装置、冷

11、凝装置等，这些装置在具体实验中一般都比较容易理解其作用。图2-4-29是检验浓硫酸与木炭反应所得气体中含有CO2 和SO2的实验装置图。第一个试管中的品红作用是检验SO2，高锰酸钾溶液的作用是吸收SO2，第二个试管中的品红是检验SO2有否被吸收完全，防止它干扰CO2 的检验。石灰水的作用是检验CO2 。图2-4-31和图2-4-32是不同形式的冷却或冷凝装置。图2-4-30常用于有机物加热反应，例如用生石灰吸收工业酒精中的水分，加热反应时酒精会挥发，用冷凝管既保持烧瓶内压强为一个大气压，又可起冷凝回流作用，防止酒精挥发。有机物加热反应时，反应容器口的橡皮塞上经常有一根长导管，其作用也是使反应物

12、的蒸气冷凝回流，防止挥发散逸。 2. 喷泉实验装置的设计模拟演练一、选择题1图2-4-33所示的装置（烧瓶口朝向不变，烧瓶里可加适当物质）在 下列实验中的作用正确的组合是干燥氢气；除二氧化碳中的杂质氯化氢；向上排空气法收集二氧化氮；向下排空气法收集氨气；排水法收集一氧化氮；作防止溶液倒吸的安全瓶；配以量筒用作量气装置；用以验证二氧化硫气体。A B. C.除以外 D.全部图2-4-33图2-4-342图2-4-34装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集（不考虑尾气处理）气体。该装置可用于A 锌和盐酸发生氢气B 二氧化锰和浓盐酸生成氯气C 碳酸钙和盐酸生成二氧化碳D 氯化钠和浓硫酸生成氯化氢3图2-4

13、-35是一种试验某气体化学性质的实验装置，图中B为 开关。如先打开B，在A处通入干燥氯气，C中红色布条颜色 无变化；当关闭B时，C处红色布条颜色褪去。则D瓶中盛有的溶液是图2-4-35A 浓H2SO4 B 饱和NaCl溶液C 浓NaOH溶液 D 浓NaBr溶液4双球洗气管是一种多用途仪器,常用于去除杂质、气体干燥、气体吸收(能防止倒吸)等实验操作.如图2-4-36所示是用水吸收下列气体时的情形,根据气体的溶解度判断由左方进入的被吸收气体是A. Cl2 B.HCl 图2-4-37图2-4-36C.H2S D.CO2 二、填空题：5拟用图2-4-37装置制取表中的四种干燥、纯净的气体(图中铁架台、

14、铁夹、加热及气体收集装置均已略去；必要时可以加热；a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。(1)上述方法中可以得到干燥、纯净的气体是 。气体 a b c d C2H4乙醇浓H2SO4NaOH溶液浓H2SO4 Cl2 浓盐酸MnO2NaOH溶液浓H2SO4NH3饱和NH4Cl溶液消石灰H2O固体NaOHNO稀HNO3铜屑H2OP2O5(2)指出不能用上述方法制取的气体，并说明理由(可以不填满)气体 ，理由是 气体 ，理由是 图2-4-38气体 ，理由是 气体 ，理由是 6图2-4-38装置是气体NO的发生装置和收集装置（必要时可加热）（A）所选药品a是 b是 ，装置B的作用是 （B）在反应刚开

15、始A中的主要现象是 （C）开关M的作用 7如图2-4-39所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验时先向A中加入铁屑，B中图2-4-39加入较浓NaOH溶液，打开活塞E，再从分液漏斗中加入少量6mol·L-1H2SO4，等一段时间后，继续加硫酸浸没F导管的下端。(1)A中反应离子方程式为 (2)实验开始时加入少量6mol·L-1H2SO4等待一段时间的目的是_(3)关闭E，在A装置中可观察到的现象是 _；在B装置中可观察到的现象是_；(4)C装置的作用是_；(5)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关的化学方程式_。 图2-4-408（97

16、全国）1，2-二溴乙烷可做汽油抗爆剂的添加剂，常温下它是无色液体，密度是2.18g/cm3，沸点131.4。熔点979，不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂、在实验中可以用图2-4-40所示装置制备1，2二溴乙烷，其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液，试管d中装有浓溴(表面覆盖少量水)。 填写下列空白。 (1)写出本题中制备1，2-二溴乙烷的两个化学反应方程式。 (2)安全瓶b可以防止倒吸，并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞、请写出发生堵塞时瓶b中的现象 (3)容器c中NaOH溶液的作用是 (4)某学生做此实验时，使用一定量的液溴，当溴全部褪色时，所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量比

17、正常情况下超出许多，如果装置的气密性没有问题，试分析其可能的原因。图2-4-419氯磺酸(HSO3C1)是无色液体，密度为1.79g ·cm-3，其沸点约152；氯磺酸有强腐蚀性，遇潮湿空气生成浓烈的白雾，它属于危险品。制取氯磺酸是在常温下将干燥的氯化氢气体通入溶有三氧化硫的硫酸(发烟硫酸)中，氯化氢与三氧化硫化合即得氯磺酸。在实验室里制取氯磺酸可用下图所示的装置(图中衬垫、夹持和固定仪器均已略去)。所用到的试剂有：密度为1.19 g·cm-3的浓盐酸；密度为l.84 g·cm-3质量分数为98.3的浓硫酸(98.3的浓硫酸沸点是338)；发烟硫酸；无水氯化钙；水

18、；碱石灰。试填空：(1)对应仪器中应盛入的试剂或药品(填序号)：A中的a为 ，B中为 ， C中为 (2)A中的分液漏斗下端接有的毛细管的作用是 将毛细管插入液面并接近烧瓶底部这是为了 若不用毛细管直接用分液漏斗注入a中液体，可能发生的现象是 (3)写出实验室制备氯磺酸的化学方程式 一定程度时需用酒精灯在C装置下加热的作用是： (4)F装置中加入的试剂是 (填序号，限在本题给定的试剂中选择)，其作用是 10图2-4-42是某同学设计的NH3催化氧化并检验生成的酸性物质的微型装置(图中必要的铁架台、铁夹、微型酒精灯等均已略去) 。图2-4-42实验中所用试剂不超出下列范围(1)NH4Cl和Ca(O

19、H)2的混合物；(2)氨水；(3)NaOH固体；(4)KClO3和MnO2的混合物；(5)蒸馏水；(6)NH4HCO3固体；(7) 6.0 mol/LNaOH溶液；(8)0.5 mol/L NaOH溶液；(9)酚酞溶液；(10)碱石灰；(11)浓H2SO4；(12)CuO。试回答下列问题：（1）微型叉形管中液体物质A是_固体物B是_（2）C处发生反应的化学方程式是_（3）为了检验酸性物质的生成，在D放入某混合物，该混合物组成是_,实验过程中的现象是_（4）F处的棉花蘸取的物质如果是为了吸收尾气防止污染，则该物质是_， 其反应的化学方程式是_.11喀麦隆的尼奥斯湖附近曾经有1800多居民于198

20、6年在一夜之间神秘死亡，后经科学家考察发现，湖底有火山口，喷发出大量的CO2 和SO2等气体，使湖底200m深处的每立方米湖水中竟溶解了8m3的有毒气体。一旦气候等变化引起湖水对流，湖底水泛到表层，立即释放出大量气体就可能出现悲剧。为验证湖水中气体的成分，可把湖水中释放出的气体收集后通过下列装置。（1）请说明试管14的实验作用。 图2-4-43（2）为了测定从湖底抽出的有毒气体中CO2 的含量，需要将其转化为沉淀，然后测沉淀质量，求算CO2 含量。现有6个装置，分别是：A贮气瓶、B盛有NaHCO3溶液的洗气瓶、C盛有NaOH溶液的洗气瓶、D和E两个盛有酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶、F盛有Ba(OH

21、)2溶液的洗气瓶。从中选择必要的装置连接成完整的装置以将全部CO2 都变为沉淀。装置的连接顺序是（填序号） 。要用2个酸性高锰酸钾洗气瓶的目的是 ， 。转化为沉淀后，为了测沉淀的质量，还应进行的操作有 。 参考答案及提示：一选择题1 D 该装置应用广泛，可用于洗气（干燥、除杂）、集气（向上、向下排气法及排水法）、量气（测量排出水的体积）、气体反应及安全瓶等。2 A 从气体的收集方法入手判断可以快速排除。3 B 潮湿的氯气可使红色布条褪色。4B 溶解度很大的气体容易出现溶解速率大于气体进入洗气管速率的情况。二、 填空题5 提示：考虑发生器是否合适，气体能否与C、D中的物质反应。答案(2)C2H4

22、 装置中没有温度计，无法控制反应温度 Cl2 反应生成的Cl2被c中的NaOH溶液吸收了 NH3 反应生成的NH3被c中的H2O吸收了 6提示：用铜和稀硝酸制一氧化氮气体。收集NO前必须把装置A、B中的空气排尽。答：（A）稀硝酸、铜；防止空气进入C。 （B）生成气体。瓶内气体由无色变为红棕色。溶液呈绿色。 （C）实验开始前，打开M使与大气相通，便于检查装置气密性；A中反应开始后，利用M排出装置中的空气；空气排尽后关闭M并开启导管开关，可使NO进入烧瓶。7提示：Fe(OH)2易被空气中氧气氧化。要观察到白色的Fe(OH)2需防止空气进入溶液。并尽可能把溶解氧驱出。另外要从压强变化理解气体和液体的

23、流动方向。答案：（1）Fe+2H+=Fe2+H2 （2）使硫酸充分与铁反应,生成足够浓度的FeSO4,并使溶液的酸性减弱，同时利用生成的H2排尽B瓶中的空气。 （3）A装置中的导管内液面上升；溶液中在导管口生成大量絮状白色沉淀。 （4）防止空气进入B瓶。 （5）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)38提示：实验原理是先制取乙烯，再使乙烯通入溴水发生加成反应。 答案：（1）CH3CH2OH CH2=CH2+H2O，CH2=CH2+Br2 CH2Br-CH2Br（2）b中水面会下降，玻璃管中的水面会上升，甚至溢出（3）除去乙烯中带出的酸性气体或答二氧化碳、二氧化硫（4）乙烯发生（或通

24、过液溴）速度过快，实验过程中，乙烯和浓硫酸的混合液没有迅速达到170oC（或写“控温不当”也可以）。9提示：先制得氯化氢气体，经干燥后与发烟硫酸反应。答案：（1）浓盐酸、浓硫酸、发烟硫酸（2）控制浓盐酸的加入速度，使产生的氯化氢气流速度适当而稳定；伸入底部是为了使密度较小的加入液（浓盐酸）能加入浓硫酸底部与硫酸充分接触、及时传热。盐酸沸腾液滴飞溅。（3）HCl+SO3=HSO3Cl，使温度升高，沸点较低的氯磺酸迅速气化而被及时蒸馏分离出来。（4）碱石灰，吸收HCl，防止逸出污染环境，同时防止空气中的水蒸气进入与氯磺酸接触。10提示：实验目的是使氨催化氧化并检验生成的酸性物质。所以要制NH3和O

25、2。生成的酸性物质是NO2溶于水生成HNO3。答：（1）氨水；KClO3和MnO2的混合物 （2）4NH3+5O2 4NO+6H2O （3）0.5 mol/L NaOH溶液和酚酞溶液；红色逐渐褪去 （4）6.0 mol/L NaOH溶液；NO+NO2+2NaOH=2NaNO2+H2O11提示：SO2遇石灰水也能形成沉淀，对CO2的检验造成干扰，所以通入石灰水前要把SO2除净。答：（1）品红褪色验证SO2的存在；高锰酸钾用以氧化除去SO2；3中的品红为检验SO2有否被除尽；石灰水验证CO2（2）A-D-E-F；使SO2能被充分吸收；过滤、洗涤、干燥、称量等。模拟演练详解1 该装置应用广泛，可用于

26、洗气（干燥、除杂）、集气（向上、向下排气法及排水法）、量气（测量排出水的体积）、气体反应及安全瓶等。干燥氢气时，瓶中加浓硫酸，B进A出；除CO2 中的HCl，瓶中装饱和NaHCO3溶液，B进A出；向上排空气法收集NO2，B进A出；向下排空气法收集NH3，A进B出；排水法收集NO，瓶中装满水，A进B出；作安全瓶，气体流向A进B出；量气，瓶中装满水，A进气B出水，用量筒量排出水的体积；瓶中装少量品红溶液，气体B进A出，溶液褪色说明是二氧化硫气体。2B、C、D三选项要制取的气体的密度都比空气大，不能使用向下排空气法收集。而且，制取Cl2、HCl需要加热。A项制取H2适合此装置。3当B开关打开时，干燥

27、Cl2直接进入C试管，布条不褪色；当B开关关闭时，Cl2先进入D瓶，由于C、D选项中的物质都可以和Cl2反应，Cl2不会进入C试管；A选项进入C试管的依然是干燥的Cl2，布条不能褪色；饱和NaCl溶液不能和Cl2反应，而Cl2会带出溶液中的水，潮湿的Cl2使布条褪色。4解析：由四种气体的溶解度表可以看出，HCl溶解度最大，溶解的速率大于气体进入洗气管的速率，导致左侧洗气管气压降低，出现如图所示情形。5解析：由于所给制备装置中，没有温度计无法控制反应温度，不能确定是否有C2H4产生，也就不可能得到干燥纯净的C2H4；所给装置虽然加热时可以产生Cl2，但在c装置中用NaOH溶液除HCl的同时，Cl

28、2也被吸收，最后不能得到Cl2；饱和NH4C1溶液与Ca(OH)2作用产生NH3，在NH3通过c装置时被水吸收，最后也不能收集到气体；Cu屑与稀HNO3作用产生NO气体，部分被装置中的氧气氧化，在通过c中的水时，因发生反应3NO2+H2O=2HNO3+NO又得到NO， 经P2O5干燥可得到纯净的NO。6铜和稀硝酸反应生成NO，所以（A）所选药品是铜和硝酸；因为装置A中原有的空气要排尽才能收集到纯净的NO，装置B上有可通大气的玻璃导管，反应开始后，生成的NO可把空气从导管中排出装置。开始收集NO后，万一A中出现负压，装置B可防止D中的水（经过C）进入A。（B）A中的现象即铜与硝酸反应的现象。反应

29、生成NO是无色的，遇瓶中空气而氧化成红棕色的NO2，空气耗尽后，继续生成的NO将把红棕色的气体逐渐排出而使气体恢复无色，所以刚开始时的现象是气体变红棕色，同时溶液因生成铜盐而呈绿色。（C）实验开始前，打开M使与大气相通，便于检查装置气密性；A中反应开始后，利用M排出装置中的空气；空气排尽后关闭M并开启导管开关，可使NO进入烧瓶。7本实验实计别具匠心。利用铁与稀硫酸反应生成Fe2+，同时开始阶段让氢气通过开关E进入B瓶，利用生成的氢气排尽B中的空气，有利于其后生成的Fe(OH)2保持白色而不被迅速氧化；在后阶段关闭E，利用生成的氢气在密闭容器中产生的压强把溶液压入导管，并沿导管进入B瓶，使Fe2

30、+与NaOH溶液接触反应以生成Fe(OH)2。答案为（1）Fe+2H+=Fe2+H2 （2）使硫酸充分与铁反应,生成足够浓度的FeSO4,并使溶液的酸性减弱，同时利用生成的H2排尽B瓶中的空气。 （3）A装置中的导管内液面上升；B装置伸入溶液的导管口生成大量白色絮状沉淀。 （4）防止空气进入B瓶。 （5）4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4 Fe(OH)38由于1，2-二溴乙烷的熔点为9.79 oC，要注意试管d外面的冷却水温度，如果温度低于此熔点，1，2-二溴乙烷就会在试管d中凝固而发生堵塞。使容器c和它前面的容器a和b中由于乙烯排不出去而压强增大，会使安全瓶b内的水压入长玻璃管里，使玻璃管内的水面上升甚至溢出，当然与此同时瓶b内的水面会略有下降。在由乙醇制乙烯的反应中，浓硫酸是脱水剂和催化剂，同时浓硫酸还是一种强氧化剂，作为副反应，它还跟乙醇发生氧化还原反应，因而有SO2、CO2等副产物（酸性气体）生成，它们混入乙烯中，这就是瓶c内用氢氧化钠溶液洗涤乙烯气体的原因。由乙醇和浓硫酸制乙烯，要求将温度迅速升至170 oC，如果不能迅速升温，停在140oC左右的时间过