高考化学总复习物质的制备与实验装置.docx

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高考化学总复习物质的制备与实验装置

第五讲、物质的制备与实验装置

【知识要点】

第一部分、有关气体

一．主要线索

（1）装置顺序：

制气装置→净化装置→反应或收集装置→除尾气装置

（2）安装顺序：

由下向上，由左向右

（3）操作顺序：

装配仪器→检验气密性→加入药品

二．气体的产生

1.设计原则：

根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。

2．仪器的选择：

（根据反应物的状态和反应的条件选择）

（1）固体+固体，加热：

铁架台、试管、酒精灯、带导管的橡皮塞等，如：

O2、NH3等。

（2）固体（或液体）+液体，不加热：

容器（试管、锥形瓶、烧瓶、广口瓶等）、漏斗（长颈漏斗、分液漏斗）、双孔橡皮塞、导管等，如：

H2、O2、HCl、NH3、NO、NO2、CO2等。

（3）固体（或液体）+液体，加热：

铁架台、酒精灯、容器（试管、锥形瓶、烧瓶等）、分液漏斗、带导管的双孔橡皮塞等，如：

Cl2、HCl、C2H4等。

（4）特别介绍：

启普发生器。

A．用不溶于水的块状固体与液体在不需加热时反应制备难溶于该液体的气体，如H2、CO2等。

B．装置的特点：

可以达到“随开随用，随关随停”的实验目的。

C．装置图与同功能装置拓展：

附：

装置基本类型：

装置类型

固体反应物（加热）

固液反应物（不加热）

固液反应物（加热）

装置

示意图

主要仪器

典型气体

O2、NH3、CH4等

H2、CO2、H2S等

Cl2、HCl、CH2＝CH2

操作要点

（l）试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在管口冷凝后倒流而引起试管破裂。

（2）铁夹应夹在距试管口l/3处。

（3）胶塞上的导管伸入试管里面不能太长，否则会妨碍气体的导出。

（1）在用简易装置时，如用长颈漏斗，漏斗颈的下口应伸入液面以下，否则起不到液封的作用；

（2）加入的液体反应物（如酸）要适当。

（3）块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体可用启普发生器制备。

（1）先把固体药品加入烧瓶，然后加入液体药品。

（2）要正确使用分液漏斗。

3．装置气密性的检查：

（1）“一口”型：

安装好装置后，把导气管的末端管口放入盛有水的水槽中，用手握（捂）住容器外壁，观察导管口是否有气泡逸出，放开冷却后，导管中是否形成一段水柱。

（2）“二口”型：

想办法先关闭一个出口。

A．若有一个出口为分液漏斗，则先关闭分液漏斗的活塞，其余操作同“一口”型。

B．若有一个出口为长颈漏斗，就要看导管上是否有活塞（或止水夹），若有活塞，则关闭活塞，往长颈漏斗中加水到长颈漏斗中形成一段水柱，观察水柱高度的变化与否；若导管上无活塞，则先往长颈漏斗中加水到漏斗口浸入水中，其余操作同“一口”型。

（3）审题时务必看清检查的是“一整套装置的气密性”还是“局部装置的气密性”。

三．气体的净化：

1．仪器的选择：

（根据除杂试剂的状态）

（1）除杂试剂为固态（如碱石灰、P2O5等）时：

干燥管、U形管。

（2）除杂试剂为液态（如浓硫酸、硫酸铜溶液、饱和NaHCO3溶液等）时：

洗气瓶。

2．试剂的选择：

（根据杂质的性质）

（1）干燥剂（除水蒸气）：

（A）酸性干燥剂有：

浓硫酸、P2O5等。

（B）中性干燥剂有：

CaCl2等。

（C）碱性干燥剂有：

生石灰、烧碱、碱石灰等。

（2）除酸性杂质气体（如：

CO2、SO2、HCl、Cl2等）：

NaOH溶液。

（注意其与石灰水的差别）

（3）除去酸性气体中的一部分（如CO2中的HCl）：

要求是吸收杂质，让被提纯的气体通过。

（4）在有用水溶液进行多步骤除杂时，水蒸气一般都放在最后一步来除，特别是在气体要进入需要加热的水平玻璃管时，一定要先干燥！

四．气体的验证：

（根据气体特有的化学性质）

水蒸气（无水硫酸铜）（最先）、SO2（品红溶液）、CO2（无气味+石灰水）、Cl2（KI淀粉溶液）、H2S（硫酸铜溶液）、O2（带火星的小木条）。

五．气体的收集：

（根据气体的物理性质）

（1）排水法（难溶于水）：

H2、O2、NO、C2H4等

（2）向上排空气法（密度比空气大或式量大于29）：

O2、CO2、Cl2、HCl、NO2、SO2等。

（3）向下排空气法（密度比空气小或式量小于29）：

H2、NH3、CH4等。

六．尾气的吸收处理：

（对有毒有污染性的气体）

1．仪器的选择：

（注意气体的水溶性——防倒吸）

总结：

在各种防倒吸装置（除用CCl4以外）中都是在用一个比较大的空间来容纳可能倒吸的液体。

2．试剂的选择：

（根据尾气的性质要用试剂把它全部吸收）

（1）NaOH溶液可以吸收的所有的酸性气体：

Cl2、CO2、SO2、HCl、H2S等。

（2）CO一般不与溶液发生反应，可以用一个燃着的酒精灯火焰放在导管口处理。

（3）NH3就只要用水就可以了。

七．实验中的安全装置

分类

装置简图

原理及使用实例

防倒吸倒装置

隔离式

导气管末端不插入液体（水）中，导气管与液体呈隔离状态。

可用来吸收易溶于水的气体。

倒置

漏斗式

由于漏斗容积较大，当水进行漏斗内时，烧杯内液面下降而低于漏斗下口，受重力作用，液体又固落到烧杯中。

常用于吸收易溶于水的气体。

容器接收式

使用较大容积的容器接收可能倒吸过来的液体，防止进入气体发生装置或受热的反应容器。

防堵塞装置

液封平

衡管式

插入液面中的长玻璃管与大气连通，流动的气体若在前方受阻，增大的气压会随玻璃管中液面的上升而得到调节。

恒压式

使分液漏斗与烧瓶内气压相同，保证漏斗中液体顺畅流出。

防污染安全装置

吸收式

容器中盛有与有毒气体反应的溶液，将未反应的有毒气体吸收，使其不扩散到空气中，造成污染。

灼烧式

适当时候，点燃尖咀中的有毒可燃气体，充分燃烧后，转化为对环境无污染的产物。

收集式

利用气球或球胆将有毒气体收集后，另作处理，避免其逸散到空气中，污染环境。

八.实验中导管和漏斗的位置的放置方法

1.气体发生装置中的导管；在容器内的部分都只能露出橡皮塞少许或与其平行，不然将不利于排气。

2.用排空气法（包括向上和向下）收集气体时，导管都必领伸到集气瓶或试管的底部附近。

这样利于排尽集气瓶或试管内的空气，而收集到较纯净的气体。

3.用排水法收集气体时，导管只需要伸到集气瓶或试管的口部。

原因是“导管伸入集气瓶和试管的多少都不影响气体的收集”，但两者比较，前者操作方便。

4.进行气体与溶液反应的实验时，导管应伸到所盛溶液容器的中下部。

这样利于两者接触，充分发生反应。

5.点燃H2、CH4等并证明有水生成时，不仅要用大而冷的烧杯，而且导管以伸入烧杯的1/3为宜。

若导管伸入烧杯过多，产生的雾滴则会很快气化，结果观察不到水滴。

6.进行一种气体在另一种气体中燃烧的实验时，被点燃的气体的导管应放在盛有另一种气体的集气瓶的中央。

不然，若与瓶壁相碰或离得太近，燃烧产生的高温会使集气瓶炸裂。

7.用加热方法制得的物质蒸气，在试管中冷凝并收集时，导管口都必须与试管中液体的液面始终保持一定的距离，以防止液体经导管倒吸到反应器中。

8.若需将HCl、NH3等易溶于水的气体直接通入水中溶解，都必须在导管上倒接一漏斗并使漏斗边沿稍许浸入水面，以避免水被吸入反应器而导致实验失败。

9.洗气瓶中供进气的导管务必插到所盛溶液的中下部，以利杂质气体与溶液充分反应而除尽。

供出气的导管则又务必与塞子齐平或稍长一点，以利排气。

10.制H2、CO2、H2S和C2H2等气体时，为方便添加酸液或水，可在容器的塞子上装一长颈漏斗，且务必使漏斗颈插到液面以下，以免漏气。

11.制Cl2、HCl、C2H4气体时，为方便添加酸液，也可以在反应器的塞子上装一漏斗。

但由于这些反应都需要加热，所以漏斗颈都必须置于反应液之上，因而都选用分液漏斗。

第二部分、有关答题

一．实验题的几个答题要点：

1．必须弄明白实验的目的，如：

设计实验证明……。

2．仪器名称的描述和使用仪器的有关操作要规范。

对概念、规律的描述要有条理，要科学，要严谨，切忌随意；对化学用语、化学专用名词的描述和书写要规范。

对于简答题，答案不但要准确，还应层次分明，条理清楚，逻辑严谨。

答案宜简洁，要紧扣题中的基本观点和要求，并用规范的化学术语进行答题。

对开放性试题可以大胆用多种方法解答，但应使用规范性语言。

如：

试管夹（夹子）、坩埚钳（钳子）、烧杯（玻璃杯）等。

用拇指（大拇指）堵住试管口……、把导管放入装有水的水槽（水槽）中……等。

3．尾气的处理：

要指出要吸收的主要成分的名称，并加上“防止污染空气”。

4．验证性的简答题要包含三个方面的内容：

A．有关实验的操作B、可能出现的现象C、由该现象得出的结论

【例题分析】

[例题1]化学实验设计和操作中必须十分重视安全问题和环境保护问题。

下列实验问题处理方法不正确的是（）

①制氧气时排水法收集氧气后出现倒吸现象，立即松开试管上的橡皮塞

②在气体发生装置上直接点燃一氧化碳气体时，必需要先检验一氧化碳气体的纯度。

最简单的方法是用排空气的方法先收集一试管气体，点燃气体，听爆鸣声。

③实验结束后将所有的废液倒入下水道排出实验室，以免污染实验室

④给试管中的液体加热时不时移动试管或加入碎瓷片，以免暴沸伤人

⑤不慎将酸溅到眼中，应立即用水冲洗，边洗边眨眼睛

⑥配制浓硫酸时，可先在烧杯中加一定体积的水，再边搅拌边加入浓硫酸

A．①②　　B．③⑤　C．②③　D．②⑥

[例题2]有下列三种含杂质的气体（括号内为杂质）：

①CO2（HCl）②H2（HCl）③NH3（水蒸气）。

某学生欲除去以上气体中的杂质依次选用了三种试剂，该学生选用的试剂均正确的是

ANaHCO3溶液、NaOH溶液、碱石灰BNa2CO3溶液、浓硫酸、碱石灰

CNaHCO3溶液、NaOH溶液、浓硫酸DNaOH溶液、浓硫酸、碱石灰

[例题3]利用下列各组中的物质制备并收集少量相应的气体，能采用下图装置的是

A.大理石和稀盐酸制CO

B.电石和水制C

H

C.乙醇和浓硫酸制C

H

D.锌粒和稀硫酸制H

[例题4]用下图装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m（H）:

m（O）>1:

8.下列导致这一结果的原因的分析，一定错误的是

[例题5]青藏铁路于2006年7月1日全线通车，为防止旅客出现高原反应，列车上特备有氧气罐，青藏高原上水烧开的温度低于1000C。

如右图所示，夹子开始处于关闭状态，试管①内盛有960C的水，①内的空气处于标准大气压。

将液体A滴入试管②与气体B充分反应，打开夹子，可发现试管①内的水立刻沸腾了。

则液体A与气体B的组合不可能是下列中的

A．氢氧化钠溶液、二氧化碳B．硝酸钾溶液、氯化氢

C．水、氧气D．水、二氧化氮

[例题6]如图是课外活动小组的同学设计的4个喷泉实验方案。

下列有关操作不可能引发喷泉现象的是（）

A.挤压装置①的胶头滴管使CCl4全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹

B.挤压装置②的胶头滴管使NaOH溶液全部进入烧瓶，片刻后打开止水夹

C.用鼓气装置从装置③的a处鼓入空气并打开止水夹

D.向装置④的水槽中慢慢加入足量浓硫酸并打开止水夹

[例题7]右图是气体制取装置，下列能用此装置制取气体能“随开随用、随关随停”的是

A．大理石和稀盐酸制取二氧化碳

B．锌粒和稀硫酸制氢气

C．浓盐酸和二氧化锰制取氯气

D．电石和电制取乙炔

[例题8]下图所示为常见气体制备、分离、干燥和性质验证的部分仪器装置（加热设备及夹持固定装置均略去），请