高三化学攻关三十六法之――实验装置的连接

实验装置的连接，多为考查学生的创新思维，若实验中学生未见，则难度陡升。

●难点磁场

请试做下列题目，然后自我界定学习本篇是否需要。

为探究乙炔与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：先取一定量工业用电石与水反应，将生成的气体通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙炔与溴水发生了加成反应。

乙同学发现在甲同学的实验中，褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊，推测在制得的乙炔中还可能含有少量还原性的杂质气体，由此他提出必须先除去之，再与溴水反应，请你回答下列问题：

(1)写出甲同学实验中两个主要的化学方程式_____________________________，______________________________。

(2)甲同学设计的实验________(填“能”或“不能”)验证乙炔与溴发生加成反应，其理由是____________(多选扣分)。

(a)使溴水褪色的反应，未必是加成反应

(b)使溴水褪色的反应，就是加成反应

(c)使溴水褪色的物质，未必是乙炔

(d)使溴水褪色的物质，就是乙炔

(3)乙同学推测此乙炔中必定含有的一种杂质气体是________，它与溴水反应的化学方程式是________________________________；在验证过程中必须全部除去。

(4)请你选用下列四个装置(可重复使用)来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框，并写出装置内所放的化学药品。

图45―1?

(5)为验证这一反应是加成而不是取代，丙同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是                                  。

●案例探究

[例题]将Cl₂用导管通入较浓的NaOH和H₂O₂的混合溶液中，在导管口与混合液的接触处有闪烁的红光出现。这是因为通入Cl₂后混合液中产生的ClO^－被H₂O₂还原，发生激烈反应，产生能量较多的氧分子，它立即转变为普通分子，将多余的能量以红光放出。

进行此实验，所用的仪器及导管如图45―2。

图45―2

根据要求填写下列空白：

(1)组装氯气发生器时，应选用的仪器及导管(填写图中编号)是________。

(2)实验进行中，按气流方向从左到右的顺序，气体流经的各仪器及导管的编号依次是________。

(3)仪器①的橡皮塞上应有________个孔，原因是__________________________。

(4)实验时，仪器①中除观察到红光外还有________现象。

(5)实验需用约10%H₂O₂溶液100 mL，现用市售30%(密度近似为1.0 g?cm^－3)H₂O₂来配制，其具体配制方法是______________________________________________________。

(6)实验时仪器①中ClO^－与H₂O₂反应的离子方程式是____________________________。

命题意图：在给出新信息的前提下，要求组装实验仪器，配制指定溶质质量分数的溶液，根据题目给出的实验主要现象与关键产物，推断其他实验现象，书写离子方程式等。以此考查考生接受和处理新信息的能力，推理、想象能力，以及对某些基本知识和基本实验技能的掌握情况。

知识依托：Cl₂、H₂O₂的性质，化学实验的基本知识。

错解分析：未吃透题给信息，连错实验装置；忽视O₂是气体，或受“红光”干扰，答错实验现象；搞不准ClO^－氧化H₂O₂时本身被还原为Cl₂、还是Cl^－，写错离子方程式。

解题思路：在中学化学教学中，氯气的实验室制法是固液加热的反应，因此组装发生器时应选②③及导管。导管选④还是⑤要考虑整个实验，注意图中明确指出④和⑤都仅有一个，而在整个实验装置中，④要插入①，所以在组装发生器时只能选导管⑤。在回答问题(2)时不要忽略两个导管要用橡皮管连接，因此正确的回答是②⑤⑥④①。问题(3)要注意对于有气体参加或生成的反应的实验装置，一方面要考虑不漏气，检查气密性(包括气体的发生，直到气体参加化学反应之前的装置部分都不应漏气)；另一方面也要考虑装置的最后(指气体发生化学反应之后的装置部分)，要与大气相通，使多余的气体或反应产生的气体能排出(即放空)，否则由于这些气体不能排出，使得装置内压力不断增大会发生爆炸。因此①中橡皮塞上应有2个(或2个以上)孔，以使瓶内外压强相等。由题可知，H₂O₂作还原剂时其氧化产物为O₂。尽管高能的O₂转变成普通O₂，多余能量以光(红光)形式放出，但O₂还是气体，因而实验时仪器①中除观察到红光外还可观察到冒气泡的现象。问题(5)中溶液配制是中学化学实验中最基本操作之一。要注意题目要求具体配制方法，即要说清所取浓溶液的量，用什么量器量取，放入什么容器中，加入多少水稀释和搅拌均匀等配制的全过程。问题(6)Cl₂与NaOH(aq)的反应是中学生所熟悉的，又由试题给的信息可知，H₂O₂与ClO^－的反应中产物是O₂，由此可推断出强碱介质中H₂O₂与ClO^－反应，H₂O₂是还原剂，ClO^－是氧化剂，其产物只能是Cl^－，若为Cl₂则仍能与碱反应产生ClO^－，直至全部变为Cl^－。

答案：(1)③②⑤

(2)②⑤⑥④①

(3)2，使瓶内外压强相等(写出其他合理的与大气相通的方法，如多孔也算对)

(4)冒气泡

(5)用量筒取33(或34) mL 30% H₂O₂溶液加入烧杯中，再加入67(或66)mL水(或加水稀释至100 mL)，搅拌均匀

(6)ClO^－＋H₂O₂====Cl^－＋O₂↑＋H₂O

●锦囊妙计

仪器的组装可按下列顺序而连接：

气体发生装置除杂装置收集装置(或性质验证装置) 尾气吸收装置。

●歼灭难点训练

1.(★★★)为了测定乙醇的结构式，有人设计了用无水酒精与钠反应的实验装置和测定氢气体积的装置进行实验。可供选用的实验仪器如图45―3所示。

图45―3

(1)现有纯度为99.5%的乙醇，欲除去其中的水分，得纯净乙醇，下列措施合理的是________

A.蒸馏，收集第一馏分

B.加CuSO₄与H₂O结合，过滤，收集滤液

C.加CaO与H₂O反应，过滤，收集滤液

D.加CaO与H₂O反应，蒸馏，收集馏分

(2)预测反应过程中可生成380 mL H₂，则合适的装置连接顺序是：________。

2.(★★★)请用下列装置设计一个实验，以测定SO₂转化为SO₃的转化率：

图45―4

(1)这些装置的连接顺序(按气体从左到右的方向)是________(填各接口的编号)。

(2)实验时甲仪器的作用与原理是                                           。

3.(★★★★)某种碱式碳酸铜是绿色固体粉末，其组成可表示为Cu₂(OH)₂CO₃?xH₂O。在加热的条件下，它在失去结晶水的同时发生分解，反应方程式是：

Cu₂(OH)₂CO₃?xH₂O====2CuO＋CO₂↑＋(x＋1)H₂O

现取一定量该固体样品，不准确称量其质量，用两套仪器装置，先后进行两个实验

实验(Ⅰ)：测定该碱式碳酸铜粉末组成结晶水x的值；

实验(Ⅱ)：用实验(Ⅰ)结束后的残留固体与乙醇蒸气反应，并检验反应产物。

图45―5

试回答下列问题

(1)现已装配好如图45―5所示一套仪器装置(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、酒精灯、石棉网在图中均已略去)，这套装置是用来完成上述的实验________的(填标号)。

(2)用图45―6所示的仪器(必要的铁架台、铁夹、酒精灯均在图中略去)组装完成另一个实验的实验装置。组装时仪器按气流方向从左到右连接顺序是______________?________________。

在这套实验装置中，干燥管H的作用是________。

图45―6

4.(★★★★★)请从图45―7中选用必要的装置进行电解饱和食盐水的实验，要求测定产生的氢气的体积(大于25 mL)，并检验氯气的氧化性。

图45―7

(1)A极发生的电极反应式是____________________，B极发生的电极反应式是______________________。

(2)电源、电流表，与A、B两极的正确连接顺序为：L (   )  (   )  (   ) (   ) M

(3)设计上述气体实验装置时，各接口的正确连接顺序是：

(   )接(   )、(   )接A、B接(   )、(   )接(   )

难点磁场

(1)CaC₂＋2H₂OCa(OH)₂＋H₂↑、CH≡CH＋Br₂CHBr=CHBr(或CH≡CH＋2Br₂CHBr₂―CHBr₂)

(2)不能  a、c

(3)H₂S    H₂S＋Br₂====2HBr＋S↓

(4)c(电石、水)b[CuSO₄(aq)] b[CuSO₄(aq)] b(溴水)

(5)若发生取代反应，必定生成HBr，溶液酸性将会明显增强，故可用pH试纸验证。

歼灭难点训练

1.提示：(1)CuSO₄、CaO、Ca(OH)₂都能溶于乙醇(相似相溶原理)，不能过滤除净。

(2)由于生成气体体积大，所以选用D、E可造成较大误差，不合适。

答案：(1)D    (2)AB

2.提示：Ⅰ中流出SO₂、O₂和少量H₂O(g)，先进入Ⅴ中除去H₂O(g)，再进入Ⅱ中合成SO₃，然后进入Ⅳ冷凝SO₃，多余的气体(含SO₂和O₂)进入Ⅲ吸收尾气。

答案：(1)ahibcfgd(e)

(2)使分液漏斗内气体的压强不小于烧瓶内气体的压强，便于浓H₂SO₄顺利滴入烧瓶中

3.提示：确定x，应收集CO₂、H₂O(g)，并测定其质量，可由E、F、G、H装置完成实验(Ⅰ)。(Ⅰ)实验残留固体为CuO，与C₂H₅OH作用可产生CH₃CHO、H₂O，(Ⅱ)实验生成物CH₃CHO和H₂O，可被冷凝在D中。

答案：(1)(Ⅱ)              (2)F        G     E     H     吸收空气中的水和二氧化碳

4.提示：(1)根据电解池电极的不同，可知A极(Fe)为正极，电子流入，产生H₂；阳极产生Cl₂

(2)

(3)A前反接(收集产生的H₂)、B后顺接(检验生成的Cl₂，并吸收尾气)。

答案：(1)2H^＋＋2e^－====H₂↑     2Cl^－－2e^－====Cl₂↑

(2)A              B     J      K(或J     K     A     B)

(3)H              F     G     D     E     C