(新高考)高考化学一轮复习讲义第2章第9讲热点强化4仪器的组合与气体体积的测定(含解析)

热点强化4仪器的组合与气体体积的测定一、仪器的组合与创新应用受条件限制为完成特定的实验目的，在掌握实验仪器常规使用方法的基础上，利用实验原理对仪器进行组合“一器多用”“多器同用”甚至革新显得十分重要。有关试题在综合实验装置判断题中十分常见，解答这类试题时，除了要知道所给仪器或装置的特点，还必须清楚实验的目的、发生反应的原理、生成物的性质、反应发生的条件、实验中有无杂质干扰、如何排除杂质干扰等。应用实例总结如下：1．用途多变的广口瓶回答下列问题：(1)收集气体(如图A)，若用排空气法收集CO2，则应从________口进气；若瓶中装满饱和食盐水，从__________口进气收集Cl2；也可用A装置除去Cl2中的少量HCl，则广口瓶中盛放________，应从________口进气。答案ba饱和食盐水b(2)装置E可用于贮存少量气体，若E中收集了少量H2，排出H2的方法是__________________。答案打开止水夹，向长颈漏斗中注入适量蒸馏水(3)图中可用于测量气体体积的是________(填装置字母，下同)，用作安全瓶的是_________，接在气体连续制备的实验装置中间，用于控制气流平稳的装置是_______________。答案CDB(4)用于监控气体流速(如图F)，广口瓶中盛有液体，从________端通入气体，根据液体中产生气泡的速率来监控通入气体的流速。答案a2．干燥管的“一材多用”装置举例说明盛放固体吸收剂图a可用在装置末端吸收尾气或防止外界水蒸气进入装置，干扰实验。图b可连在装置中间，检验某种气体组装气体发生装置类似启普发生器原理，通过调节活塞，进而使产生的气体调控液面高度而决定反应是否继续3.化学实验安全的创新设计(1)防倒吸装置的创新(以用水吸收氨气为例)防倒吸原理①肚容式：(上图中的发散源及Ⅰ和Ⅱ)由于上部有一容积较大的空间，当水进入该部分时，烧杯(或试管)中液面显著下降而低于漏斗口(或导管口)，由于重力作用，液体又流回烧杯(或试管)中。②接收式(上图中的Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ)使用较大容积的容器将可能倒吸来的液体接收，防止进入前端装置(如气体收集装置等)。它与肚容式的主要区别是液体不再流回原容器。③隔离式(上图中的Ⅵ、Ⅶ)导管末端与液体吸收剂呈隔离状态，导管内压强不会减小，能起到防倒吸作用。(2)防堵塞安全装置(3)防污染安全装置①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。②制取CO时，尾气处理可采用a、c装置。③制取H2时，尾气处理可采用a、c装置。二、气体体积的测定气体体积的测定既可通过测量气体排出的液体体积来确定(二者体积值相等)，也可直接测量收集的气体体积。测量气体体积的常用方法：(1)直接测量法。如图A、B、C、D、E均是直接测量气体体积的装置。A装置测量前可先通过调整左右两管的高度使左管(有刻度)充满液体，且两管液面相平。C装置则是直接将一种反应物置于倒置的漏斗中，另一反应物置于水槽中，二者反应产生的气体可以直接测量。D装置用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的气体的体积。读数时，球形容器和量气管液面相平，量气管内增加的水的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。解答该量气装置读数时的答题模板：①将××××恢复至室温。②调节×××与×××两端液面相平。③视线与×××在同一水平线上。E装置直接测量固液反应产生气体的体积，注意应恢复至室温后，读取注射器中气体的体积(一般适合滴加液体量比较少的气体体积的测量)。(2)间接测量法。如F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。1．已知HCl难溶于CCl4，则如下图所示装置中，不适宜用于HCl气体尾气吸收的是()答案B2．用如图所示装置进行下列实验，能达到实验目的的是()A．瓶中盛有适量浓硫酸，从A口进气来干燥NH3B．从B口进气，用排空气法收集CO2C．瓶中装满水，从B口进气，用排水法收集NO2D．瓶中装满水，A口连接导管并伸入量筒中，从B口进气，用排水法测量生成H2的体积答案D解析A项，不能用浓硫酸干燥NH3；B项，用向上排空气法收集CO2时，应从A口进气；C项，NO2与H2O反应，不能用排水法收集；D项，H2难溶于水，从B口进入H2，能将瓶中水压入量筒中，进入量筒中水的体积即为H2的体积。3．下列用如图装置(加热及夹持仪器已略去)进行的实验，不能达到相应实验目的的是()A．装置①中的a可用于吸收尾气中的Cl2，b可用于吸收气体时防倒吸B．装置②可实现制取CO2实验中的“即关即止，即开即用”的作用C．利用装置③制取SO2，并验证其还原性D．利用装置④验证KHCO3和K2CO3的热稳定性，X中应放的物质是K2CO3答案D解析①中碱石灰可吸收Cl2，b常用于防倒吸，A项能达到实验目的；②关闭止水夹时，产生的CO2将盐酸压入左侧，大理石与盐酸分离，反应停止，打开止水夹时，CO2气体排出，压强减小，盐酸又流回右侧与大理石反应产生CO2，B项能达到实验目的；③中大试管中Cu与浓硫酸反应生成SO2气体，若小试管中酸性KMnO4溶液褪色，则证明SO2具有还原性，C项能达到实验目的；④中KHCO3受热不稳定，X中应放的物质是KHCO3，D项不能达到实验目的。4．ClO2作为一种广谱型的消毒剂，将逐渐用来取代Cl2成为自来水的消毒剂。已知ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体，实验室制备ClO2的原理是用亚氯酸钠固体与氯气反应：2NaClO2＋Cl2=2ClO2＋2NaCl。下图是实验室用于制备和收集一定量较纯净的ClO2的装置(某些夹持装置和垫持用品省略)。其中F中盛有CCl4液体(用于除去ClO2中未反应的Cl2)。解答下列有关仪器名称、连接、装置作用等相关问题：(1)装置A中导管a的作用是______________________________________________________。(2)装置B可用于暂时储存多余的氯气，实验完毕后，关闭活塞K，B中观察到的现象是_______________________________________________________________________________。(3)装置C的作用是_______________________________，C中所盛试剂是________________。(4)D、F都是洗气瓶，其中D的作用是___________________________________________。(5)G为ClO2收集装置，应选用的装置是________(填序号)，其中与F装置导管相连的导管口是________(填字母)。(6)装置H的作用是________________。答案(1)平衡气压，便于液体顺利滴下(2)集气瓶中液面下降，长颈漏斗b中液面上升，瓶中气体呈黄绿色(3)除去Cl2中混有的HCl，平衡气压，防止气压过大饱和食盐水(4)干燥Cl2(5)②q(6)防倒吸5．欲测定金属镁的相对原子质量，请利用下图给定的仪器组成一套实验装置(每个仪器只能使用一次，假设气体的体积可看作标准状况下的体积)。填写下列各项(气流从左到右)：(1)各种仪器连接的先后顺序是______接______、________接______、______接______、________接________(用小写字母表示)。(2)连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后顺序是___________________(填序号)。①待仪器B中的温度恢复至室温时，测得量筒C中水的体积为VamL；②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为mg，并将其投入试管B中的带孔隔板上；③检查装置的气密性；④旋开装置A上分液漏斗的活塞，使其中的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时A中共放入水VbmL。(3)根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为_____________________。(4)若试管B的温度未冷却至室温，就读出量筒C中水的体积，这将会使所测定镁的相对原子质量数据________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(5)仔细分析上述实验装置后，经讨论认为结果会有误差，于是又设计了如下图所示的实验装置。①装置中导管a的作用是_________________________________________________________。②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL。则产生氢气的体积为________mL。答案(1)ahgbcfed(2)③②④①(3)eq\f(22.4×1000m,Va－Vb)(4)偏小(5)①平衡气压，使稀硫酸能顺利滴下；可以消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差②V1－V2解析(1)根据实验目的及各装置的特点分析可知：利用装置A中的水压