2023版高考化学一轮总复习第一章从实验学化学专题讲座各类仪器在实验中的创新应用

PAGEPAGE2专题讲座各类仪器在实验中的创新应用高考试题中常出现仪器的创新应用，一般表达在三个方面：①一个装置的多种用途；②同一用途的多种装置；③一种仪器的多种用法。一、变换思维角度——广口瓶的“一材多用〞要注意在广口瓶的不同用途中，导气管的长短不同。1．A装置可作集气瓶和洗气瓶。例如，利用A装置收集或枯燥以下三种气体：①Cl2②NH3③NOⅠ.假设集气瓶是枯燥的，那么由b口进气可收集的气体有②。Ⅱ.假设集气瓶是枯燥的，那么由a口进气可收集的气体有①。Ⅲ.假设集气瓶充满水，可收集的气体有③，此时气体由b口进入。Ⅳ.假设集气瓶内装入浓硫酸进行气体枯燥，可用此装置枯燥的气体是①③，这时气体由a口进入。2．A装置用于监控气体流速。例如：给病人输氧气时，可在广口瓶中参加少量水，从a端通入氧气，b端接入呼吸罩，那么可从广口瓶中产生气泡的速率来监控所通氧气的速率(如下列图)。3．B装置用于测量气体的体积。长导管与另一弯管连接伸入量筒底部，广口瓶中盛满水，气体“短进长出〞，将广口瓶中的水排到量筒中来测量难溶于水的气体的体积。4．平安防倒吸装置。(1)C装置中长导管与另一导管连接伸入溶液中，气体“短进长出〞。(2)D装置中，两短导管间加一长直玻璃管，气体从两短导管其中一个进，另一个出。二、球形枯燥管——“多变的角色〞A装置可作枯燥、吸收及检验装置。(1)枯燥管内盛无水硫酸铜时，可用于水的检验。(2)可用于有毒气体的尾气吸收，如内盛碱石灰时可吸收HCl、Cl2、SO2等。(3)可用于定量测定气体的质量。定量测定时，有时需要考虑空气中的成分对测定的影响，所以吸收气体的装置后还要另接一个枯燥管，目的是防止空气中的水或二氧化碳等对定量测定产生干扰。B装置为尾气吸收装置，原理类似于倒置在水中的漏斗。C装置为简易启普发生器，可用于H2、CO2的制取，也可用于铜与硝酸的反响。三、“多器一用〞1．测量气体体积。2．冷凝装置。3．气体枯燥装置。4．气体控制装置(随开随用，随关随停)。四、其他装置的创新及应用1．过滤装置的创新——抽滤。由于水流的作用，使装置a、b中气体的压强减小，故使过滤速率加快。2．蒸馏装置的创新。图1图2①图1，由于冷凝管竖立，使液体混合物能冷凝回流，假设以此容器作反响容器，可使反响物能循环利用，提高了反响物的转化率。②图2，由于Br2的沸点低，且有毒性和强腐蚀性，因此设计了用冰冷却回收液溴的C装置，并用NaOH溶液进行尾气吸收，热水浴可以使液体受热均匀且易于控制温度。装置中使用了双温度计，其中温度计a用于测量水温，温度计b用于测量馏分的温度。3．洗气装置的创新——双耳球吸收法。由于双耳球上端球形容器的容积较大，能有效地防止倒吸。故该装置既能除去气体中的气态杂质，又能防止倒吸。【例】(2022·沈阳质量检测)氮化铝(AlN)是一种新型无机非金属材料。：AlN＋NaOH＋H2O=NaAlO2＋NH3↑。某AlN样品仅含有Al2O3杂质，为测定AlN的含量，设计如下两种实验方案。[方案1]取一定量的样品，用以下装置测定样品中AlN的纯度(夹持仪器已略去)。(1)如图C装置中球形枯燥管的作用是__________________________________________________________________________。(2)完成以下实验步骤：组装好实验装置，首先进行的操作是____________________________，再参加实验药品，翻开K1、K2，通一段时间氮气后，称量C装置的质量。接下来的实验操作是____________________________________，再翻开分液漏斗活塞，参加NaOH浓溶液至不再产生气体。然后翻开K1，通入氮气一段时间，测定C装置反响后的质量。反响结束后通人氮气的目的是______________________________________________________________。(3)由于装置存在缺陷，导致测定结果偏高，请提出改良意见：____________________________________________________________________________________________________________。[方案2]用如图装置测定mg样品中AlN的纯度(局部夹持装置已略去)。(4)为测定生成气体的体积，量气装置中的X液体可以是________(填字母)。A．CCl4 B．H2OC．NH4Cl溶液 D.解析：(1)由题中装置图知，浓硫酸用于吸收极易溶于水的氨气，故球形枯燥管是用于防倒吸的。(2)装置组装好后，首先应检查装置气密性；再根据前后实验操作，可知通完N2后应先关闭K1；根据定量型实验的特点，为保证实验过程中生成的氨气完全被吸收减少实验误差，实验结束后应继续通一段时间的氮气使氨气全部被C装置吸收。(3)浓硫酸是用于吸收反响生成的氨气，因此为防止空气中的水蒸气进入C装置，应在C装置后再安装一个枯燥装置。(4)所选用的液体应为不能溶解氨气的液体，应选择A、D。答案：(1)防止发生倒吸(2)检查装置气密性关闭K1把装置中生成的氨气全部赶入C装置中(3)在C装置出口处连接一个枯燥装置(4)AD1．如下图装置是化学实验中常见的仪器，它除用于洗气外，还有其他用途：(1)医院里给病人输氧时，往往在氧气钢瓶与病人呼吸面具之间安装盛有水的该装置，用于观察产生气泡的快慢，以便调节供氧速率，此时氧气应从________(填标号)管口导入。(2)实验室用MnO2与浓盐酸反响制Cl2，写出反响的化学方程式：______________________________________________________。收集完Cl2后，将多余的Cl2通入NaOH溶液之前，为防止NaOH溶液倒流入反响器，应先将Cl2从该装置________(填标号)管口导进，从________(填标号)管口导出。(3)如果用此装置收集NO时，应采取的主要操作步骤是________(选取正确的编号)。A．直接将气体由a管口进B．直接将气体由b管口进C．将广口瓶盛满水，气体由a管口进D．将广口瓶盛满水，气体由b管口进解析：(1)为了观察产生气泡的快慢，以便调节供氧速率，那么进气管应是长导管，即a管为进气管；(2)为防止吸收多余的Cl2时NaOH溶液倒流入反响器，那么将Cl2从装置短管导进，即由b进，a出；(3)假设用此装置收集NO，由于NO与氧气反响，那么需将装置中的空气排尽，利用排液体法收集。故应将广口瓶盛满水，NO气体由短管口b进入。答案：(1)a(2)MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())MnCl2＋Cl2↑＋2H2Oba(3)D2．普通漏斗是中学化学实验室中常用仪器之一。我们对它的用途并不陌生。(1)请举两例说明普通漏斗在化学实验中的应用：____________________________________________________________________________________________________________。(2)你是否探讨过在化学实验中创新地使用普通漏斗？请参与到下面的讨论中：图1图2①图1是某同学实验室制备H2并检验H2具有可燃性装置的一局部，请说出他这样做的优点____________________________________________________________________。②某同学用苯萃取碘水中的碘时，找不到分液漏斗。他灵机一动，先在试管中将混合液充分振荡后静置，然后再用普通漏斗与其他常见实验仪器和用品组装成一个简易分液器进行分液(图2)，解了燃眉之急。试分析该设计的缺乏之处_________________________________________________________________________________________