【步步高】高三化学一轮复习 第十一章 实验探究“仪器改造”与“一器多用”课件 新人教

实验探究—“仪器改造”与“一器多用”一、“仪器改造”在掌握实验仪器常规使用方法的基础上，能利用实验原理对仪器进行革新，下面的几种仪器或装置均进行了改造。1.符合启普发生器原理的制气装置用启普发生器制取气体的好处在于可以随开随用，随关随停。在没有启普发生器的情况下，可以设计一些简易装置代替启普发生器使用。实验装置图：(见图①②③④⑤⑥)以下装置也能随开随用:2.尾气处理装置的改造【实验探究1】实验室制取H2、CO2、H2S等气体,往往都用启普发生器。它有开后即制气、关闭即停止的便利，其不足之处在于体积大，浪费药品，制作工艺水平高，价格较贵。某课外兴趣小组的同学设计了以下几种简易的装置：

(1)图①、图②、图③装置是基于什么物理原理设计的

。(2)图④装置与图①、图②、图③有很大不同。如果用FeS固体与稀硫酸，用图④装置来制取H2S，请简述操作步骤

。（3）如果利用图⑤装置制取一定量的H2，其操作过程是

。解析

为达到四个“随”的要求（随用随制，随关随停），组装仪器的关键是要让固体时而接触液体、时而又和液体分离。仔细观察后，发现图①、图②、图③都与启普发生器的功能类似，图④则换了一种思路，也是利用了实验的操作方法来实现随用随制,随关随停。答案（1）连通器原理(2)在锥形瓶中注入适量的稀硫酸，把FeS固体装入多孔袋中，用高强度的化纤扎紧袋口，并系好铜丝，将多孔袋悬空，按图示装置放好，打开活塞，塞好橡皮塞，放松铜丝，让袋浸没在稀硫酸中，若要停止反应，抽提铜丝，便可将装有FeS的袋子脱离稀硫酸而终止反应（3）打开活塞把装有锌粒的干燥管浸入装有稀硫酸的烧杯中二、“一器多用”“一器多用”是根据同一种仪器或同一套装置用途的多样性，从中选择满足实验设计要求的某种用途来组装仪器并完成实验。学生掌握“一器多用”在灵活应用实验仪器的过程中提高学生的实践动手能力，培养创新能力。下面两个例子希望能起到抛砖引玉的作用。（一）广口瓶（如图1所示）广口瓶主要有以下几个用途，同时注意不同用途中，导气管的长短不同。1.若气气体长管管进短管管出（1）可可作洗气气瓶①装NaOH溶溶液：可除去CO2、SO2、NO2、HCl等酸性性气体。。②装浓H2SO4：可除去去水蒸气气，起干干燥作用用。（2）可可作气体体的验证证器如装品红红溶液：：可验证证SO2。（3）作作气体收收集装置置不装任何何试剂：：可作排排空气法法收集密密度比空空气大且且不与空气反应的的气体如：：CO2、SO2、NO2、Cl2、HCl等等。（4）用于于监控气体体通入的速速率例如：给病病人输氧气气时，可在在广口瓶中中加入少量水水，从b端端通入氧气气，a端接接入呼吸罩，则则可从广口口瓶中气泡泡的速率来来监控所通氧氧气的速率率（如图2）。2.若气体体短管进长长管出（1）作气气体收集装装置①装水：可可作排水法法收集难溶溶于水的气气体，如H2、CH4、CO、N2、NO、C2H4、O2；②装饱和食食盐水可收收集Cl2;③不装任何何试剂：可可作排空气气法收集密密度比空气气小且不与空气反反应的气体体，如H2、CH4、NH3。（2）用作作防倒吸装装置（3）用作作量气装置置瓶内盛满水水（也可不不盛满）：：如图3所示，气体体从a端进进，水从b端出。用用量筒测排出出水的体积积，则为该该温度、压强下所产产生的气体体体积。若若气体能溶于水，可可在瓶内水水面上加一一层油。【实验探究究2】利用下图所所示装置收收集或干燥燥以下三种种气体。（图图中烧瓶的的位置不得得变化）①Cl2②NH3③NO(答答案均填序序号)（1）若烧烧瓶是干燥燥的，则由由B口进气可收集的的气体有。（2）若烧烧瓶是干燥燥的，则由由A口进气气可收集的气气体有。（3）若烧烧瓶充满水水，可收集集的气体有有；此时气体体由口进入。（4）若烧烧瓶内装入入浓硫酸进进行气体干干燥，可用用此装置干燥的气体体是，这时气体体由口进入。解析排空气法收收集的气体体不能与空空气反应；；由B进气气收集气体体密度小于于空气的，，由A进气气收集气体体密度大于于空气的；；排水法收收集的气体体不能与水水反应;干干燥气体时时气体必须须经过干燥燥剂，且不不与干燥剂剂反应。答案(1)②(2)（二）干燥燥管干燥管最常常规用途———干燥、、除杂、定定性。当然然干燥管除除了了起起定定性性、、干干燥燥、、除除杂杂的的作作用用外，，还还有有定定量量分分析析之之用干燥管在吸收气体前后的质量，可计算出气体的质量，从而进行有关计算。1.尾气吸收装置——防倒吸装置，如图4所示用水吸收HCl或NH3。2.组组装装简简易易启启普普发发生生器器如在在没没有有现现成成的的CO2气体体发发生生器器的的情情况况下下，，请请选选用用以以下部部分分仪仪器器，，装装配配成成一一个个简简易易、、能能随随开开随随用用、、随随关关随随停的的CO2气体体发发生生装装置置。。应应选选用用的的仪仪器器是是。分析析题目目要要求求装装配配成成一一个个能能随随开开随随用用、、随随关关随随停停的的装装置置，，自自然然想想到到启启普普发发生生器器符符合合该该要要求求。。再再分分析析启启普普发发生生器的的三三个个组组成成部部分分是是球球形形漏漏斗斗、、容容器器和和导导气气管管(随随开开关关)。。启启普普发发生生器器随随关关随随停停的的原原理理：：关关闭活活塞塞后后反反应应生生成成的的气气体体把把反反应应液压压出出球球形形漏漏斗斗，，使使两两反反应应物物脱脱离接触从而停停止反应。因因此可从题给仪器中选选择c、d、、e组装成与与启普发生器具具有相同原理理的装置如图5所示，再再用铁架台、、铁夹把e固固定即可。3.用干燥管管进行氢气的的爆鸣实验。。如图6所示示用大头针将将一绿豆大小的的金属钠固定定在橡胶塞上上，然后塞入入干燥管的大口，将将干燥管放入入水中收集H2，并进行爆鸣鸣实验。4.利用干燥燥管收集乙酸酸乙酯，并把把干燥管当作使用，如图7所示。

【实验探究3】（1）某学生用实验室常见的酸、碱、盐和金属作为反应物，并利用一个底部有小孔的试管和一个广口瓶组装成如图1所示的气体简易发生器，该装置中装有铜丝网隔板，利用该装置可制取的气体（写两种）

。（2）若将铜铜丝隔板改为为铁丝隔板，，则该装置可可用于制

。(3)用如图图2所示（夹夹持仪器省略略）的装置进进行实验，将将液体A逐滴加加入到固体B中，回答下下列问题：①图2中D装装置在实验中中的作用是；②若A为浓盐盐酸，B为KMnO4，C为淀粉-KI溶液，，旋开E后，C中的的现象为，反应的化学学方程式是；③若A为浓硫硫酸（70%），B为Na2SO3,C为酸性KMnO4溶液，旋开E后后，C中的现现象为，反应的化学方方程式是。④若A为30%H2旋开E后，C中的现象为

，反应的化学方程式是

。⑤若A为稀盐酸，B为大理石，C为Na2SiO3溶液，旋开E后，C中的现象为

，反应的化学方程式是

。⑥图2所示装置有多种用途，请举例（除题中之外）：A为

，B为

，C中盛

，旋开E后，C中的现象为

，反应的化学方程式是

。解析（1））因为为铜丝丝不与与稀盐盐酸、、稀H2SO4等非氧氧化性性酸反应应，所所以该该装置置相当（2）把铜丝改成铁丝，就不能使用酸液，因为酸会与铁丝反应，应选用碱液来制取气体，该气体为H2。反应的离子方程式为2Al+2OH-+2H2O2AlO+3H2↑。（3）①防止溶液倒吸。②溶液先变蓝后褪色，2KI+Cl22KCl+I2、5Cl2+I2+6H2O2HIO3+10HCl。③高锰酸钾溶液的紫红色褪去，5SO2+2H2O+2KMnO4

K2SO4+2MnSO4+2H2SO4。④溶液中产生淡黄色固体，O2+2H2S2S↓+2H2O。⑤产生白色胶状沉淀，CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓。⑥⑥若A为浓浓氨水水，B为生生石灰灰，C中盛盛硝酸酸银溶溶液和和葡萄萄糖溶溶液，，C中中的现现象是是试管管壁上上出现现银镜镜，反反应的的化学学方程程式为：：CH2OH（（CHOH）4CHO+2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓↓+3NH3+H2O。水浴答案（1））H2、H2S、CO2（任选选两种种）（2））H22Al+2OH-（3）①防止溶液倒吸②溶液先变蓝后褪色2KI+Cl22KCl+I2、5Cl2+I2+6H2O2HIO3+10HCl（也可以只答溶液变蓝色，只写第一个方程式）③高锰酸钾溶液的紫红色褪去5SO2+2H2O+2KMnO4

K2SO4+2MnSO4+2H2SO4④溶液中产生淡黄色固体O2+2H2S2S↓+2H2O⑤产生白色胶状沉淀CO2+H2O+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3↓⑥浓氨氨水生生石石灰硝硝酸酸银溶溶液和和葡萄萄糖溶溶液试管壁壁上出出现银银镜CH2OH(CHOH)4CHO+2Ag(NH3)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag↓↓+3NH3+H2O水浴迁移应应用1.以下气气体发发生装装置中中，不不易控控制反反应产产生气气体的的量的的是()解析C、D三项项中装装置类类似于于启普普发生生器，，可通通过活活塞的开开关调调节反反应器器的压压强，，控制制反应应与否否，来来控制制产生气气体的的量。。B2.某兴趣趣小组组同学学共同同设置置了如如下图图所示示的实实验装装置，，既可用于于制取取气体体，又又可用用于验验证物物质的的性质质。请回答答下列列问题题：（1））利用用装置置Ⅰ制制取气气体条件是

；（2）利用装置Ⅰ、Ⅱ制取气体（K2关闭，K1打开）。甲同学认为：利用装置Ⅱ可以收集H2、NH3等气体，但不能收集O2和NO等气体，其理由是

；乙同学学认为为：对对装置置Ⅱ做做简易易改进进（不不改变变仪器器装置置），，也可收收集O2和NO等，，但不不能收收集NO2，改进进的方方法

，对装置Ⅱ再做简易改进（不改变仪器装置），也可收集NO2，改进的方法是

；（3）利用装置Ⅰ、Ⅲ验证物质的性质（K2打开，K1关闭）。如果设计实验证明氧化性：KMnO4>Cl2>Br2，则可在A中加浓盐酸，B中加

，C中加

，观察到C中的现象是

。解析（1））装置置Ⅰ是是一个个固-液或或液-液混混合不不加热热制备备气体的的装置置。（2））这套套装置置是利利用排排空气气法来来收集集气体体的，，由于于是短短管进气气，故故可用用于收收集密密度比比空气气小的的气体体，如如H2、NH3等，而而O2密度比比空气气大，，NO密度度与空空气接接近且且又易易与空空气中的的O2反应，，故不不能用用它来来收集集。只要在装置置Ⅱ中加满满水，利用用排水法就就可以收集集O2、NO等气体，而而由于NO2可以和水反反应，故不不可以用它它来收集。。如果在装置置Ⅱ中加满满CCl4等有机溶剂剂，就可以以用排有机机溶剂法收集NO2。（3）要验验证氧化性性KMnO4>Cl2>Br2，可利用氧氧化剂的氧化性大于于氧化产物物的氧化性性的原理，，在A中放放浓盐酸，，B中加入KMnO4，二者反应应产生Cl2,在C中加加入NaBr溶液，可观察察到C中溶溶液由无色色变橙色。。答案（1）固+液反应或或液+液反反应，反应应不需要加加热（2）O2的密度大于于空气的密密度，N能与空气中的O2反应生成NO2在装置Ⅱ中加满水在装置Ⅱ中加满CCl4等有机溶剂（3）KMnO4固体NaBr溶液溶液变橙色3.为了了测定已部部分变质的的过氧化钠钠样品的纯纯度，设计计如下图所示的的实验装置置，图中Q为弹性良良好的气球球，称取一定量量的样品品放入其其中，按按图安装装好仪器器，打开开漏斗的活塞塞，将稀稀硫酸滴滴入气球球中。请填空：：（1）Q内发生生反应生生成种气体，，其中的的反应有有个氧化还还原反应应。（2）为为测出反反应时生生成气体体的总体体积，滴滴稀H2SO4前必须关闭（填“K1”、“K2”或“K3”，下同同），打打开。（3）当当上述反反应停止止时，将将K1、K2、K3处于关闭闭状态，，然后先打打开K2，再缓缓缓打开K1，这时可可观察到到的现象象是。（4）导导管a的的作用是是。（5）b中装的的固体试试剂是，为何要要缓缓打打开K1？。（6）实实验结束束时，量量筒Ⅰ中中有xmL水，，量筒ⅡⅡ中收集集到ymL气体体，则过过氧化钠钠的纯度度是（上述体积均均已折算算成标准准状况））。解析变质的Na2O2中可能含含有碳酸酸钠，当当样品与与稀硫酸接触后后发生如如下反应应：2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑、H2SO4+2NaOHNa2SO4+2H2O、H2SO4+Na2CO3Na2SO4+CO2↑+H2O,因而而Q内产产生O2与CO2两种气体体，其中有一一个反应应属于氧氧化还原原反应。。测定Na2O2的纯度，，可通过直直接测定定CO2和O2的体积换换算求出出，问题题的焦点点在于如何何测定CO2和O2的体积。。当把H2SO4加入气球球前，关闭K1和K2，打开K3，反应结结束时气气球膨胀胀的体积积与量筒Ⅰ中所所接收的的水的体体积相等等，此为为CO2与O2的体积之之和；待气气球中反反应完全全，关闭闭K3，打开K2，再缓缓缓打开K1，此时气气球渐瘪瘪，气体体通过分分液漏斗斗再经干干燥管b进入量筒ⅡⅡ，CO2被干燥管管中的吸吸收剂吸吸收，量量筒Ⅱ中中排出水的体体积即为为O2的体积，，由题意意可知，，CO2和O2的体积为xmL，，O2的体积为为ymL，故故CO2的体积为为(x-y)mL，可知Na2O2与Na2CO3的物质的的量之比比为2y∶(x-y),Na2O2的纯度为w(Na2O2)=答案（1）21（（2）K1、K2K3（3）气气球Q慢慢慢变小小，气体进入入量筒ⅡⅡ中（（4）平平衡分液液漏斗上上、下的的压强，，使稀H2SO4能顺利滴滴下（5）碱石石灰控控制气气体的流流速，使使CO2被充分吸吸收（（6））。4.关于于下列各各装置图图的叙述述中，不不正确的的是（（））A.装置置①:验验证HCl气体体在水中中的溶解解性B.装置②可可用于收集H2、NH3、Cl2、HCl、NO2、NO等C.装置③中中X为四氯化化碳，可用于于吸收氨气或或氯化氢D.装置④可可用于干燥、、收集氨气，，并吸收多余余的氨气解析装置①中HCl极易溶于于水，滴入水水后气球膨胀胀，A选项正确；装置置②中，左边边导管进气，，可收集比空空气重的气体，如Cl2、HCl、NO2等,右边导管管进气，可用用于收集比空空气轻的气体，，如H2、NH3等，NO不能能用排空气法法收集，B选项不正确确；四氯化碳碳的密度比水水大，四氯化化碳在水的下层，氨气或或氯化氢不溶溶于四氯化碳碳，可用于吸吸收氨气或氯化氢，以防防止倒吸，C选项正确；；氨气密度比比空气小，可用碱石灰干干燥，且多余余的氨气可通通过倒扣的小小漏斗用水吸收（NH3极易溶于水）），D选项正正确。答案B5.氯磺酸（HSO3Cl）是无色色液体，密度度为1.79g/cm3，其沸点约为152℃；氯氯磺酸有强腐腐蚀性，遇潮潮湿空气生成浓烈的白白雾，它