实验探究“仪器改造”与“一器多用.ppt

1,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 ),2,3,以下装置也能随开随用:,4,2.尾气处理装置的改造,5,【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：,6,(1)图、图、图装置是基于什么物理原理设计 的 。,7,(2)图装置与图、图、图有很大不同。如果用 FeS固体与稀硫酸，用图装置来制取H2S，请简述操 作步骤： 。,8,（3）如果利用图装置制取一定量的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、图、图 都与启普发生器的功能类似，图则换了一种思路， 也是利用了实验的操作方法来实现随用随制,随关随停。,9,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,10,二、“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。,11,1.若气体长管进短管出 （1）可作洗气瓶 装NaOH溶液： 可除去CO2、SO2、NO2、HCl等酸性气体。 装浓H2SO4：可除去水蒸气，起干燥作用。 （2）可作气体的验证器 如装品红溶液：可验证SO2。 （3）作气体收集装置 不装任何试剂：可作排空气法收集密度比空气大且不与 空气反应的气体如：CO2、SO2、NO2、Cl2、HCl等。,12,（4）用于监控气体通入的速率 例如：给病人输氧气时，可在广口瓶中 加入少量水，从b端通入氧气，a端接入 呼吸罩，则可从广口瓶中气泡的速率来 监控所通氧气的速率（如图2）。,13,2.若气体短管进长管出 （1）作气体收集装置 装水：可作排水法收集难溶于水的气体，如H2、 CH4、CO、N2、NO、C2H4、O2； 装饱和食盐水可收集Cl2; 不装任何试剂：可作排空气法收集密度比空气小且 不与空气反应的气体，如H2、CH4、NH3。 （2）用作防倒吸装置,14,（3）用作量气装置 瓶内盛满水（也可不盛满）：如图3 所示，气体从a端进，水从b端出。用 量筒测排出水的体积，则为该温度、 压强下所产生的气体体积。若气体能 溶于水，可在瓶内水面上加一层油。,15,【实验探究2】利用下图所示装置收集或干燥以下三种 气体。（图中烧瓶的位置不得变化） Cl2 NH3 NO(答案均填序号) （1）若烧瓶是干燥的，则由B口进 气可收集的气体有 。 （2）若烧瓶是干燥的，则由A口进气 可收集的气体有 。 （3）若烧瓶充满水，可收集的气体有 ；此时气体由 口进入。 （4）若烧瓶内装入浓硫酸进行气体干燥，可用此装置 干燥的气体是 ，这时气体由 口进入。,16,解析 排空气法收集的气体不能与空气反应；由B进气收集气体密度小于空气的，由A进气收集气体密度大于空气的；排水法收集的气体不能与水反应;干燥气体时气体必须经过干燥剂，且不与干燥剂反应。 答案 (1) (2) (3) B (4) A,17,（二）干燥管 干燥管最常规用途干燥、除杂、定性。当然干燥 管除了起定性、干燥、除杂的作用 外，还有定量分析之用，通过称量 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。,18,2.组装简易启普发生器 如在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请选用以 下部分仪器，装配成一个简易、能随开随用、随关随 停的CO2气体发生装置。应选用的仪器是 。,19,分析 题目要求装配成一个能随开随用、随关随停的装置，自然想到启普发生器符合该要求。再分析启普发生 器的三个组成部分是球形漏斗、容器和导气管(随开关)。启普发生器随关随停的原理：关 闭活塞后反应生成的气体把反应 液压出球形漏斗，使两反应物脱 离接触从而停止反应。因此可从 题给仪器中选择c、d、e组装成与 启普发生器具有相同原理的装置如 图5所示，再用铁架台、铁夹把e固 定即可。,20,3.用干燥管进行氢气的爆鸣实验。如图6所示用大头针将 一绿豆大小的金属钠固定在橡胶塞上，然后塞入干燥 管的大口，将干燥管放入水中收集H2，并进行爆鸣实 验。,21,4.利用干燥管收集乙酸乙酯，并把干燥管当作分液漏斗 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） 。,22,（2）若将铜丝隔板改为铁丝隔板，则该装置可用于制 取何种气体？ ，写出反应的离子方程式 。,23,(3)用如图2所示（夹持仪器省略）的装置进行实验，将 液体A逐滴加入到固体B中，回答下列问题： 图2中D装置在实验中的作用是 ； 若A为浓盐酸，B为KMnO4，C为淀粉-KI溶液，旋开 E后，C中的现象为 ，反应的化学方程式是 ； 若A为浓硫酸（70%），B为Na2SO3,C为酸性KMnO4溶 液，旋开E后，C中的现象为 ， 反应的化学方程式是 。,24,若A为30% H2O2溶液，B为MnO2,C为H2S饱和溶液， 旋开E后，C中的现象为 ， 反应的化学方程式是 。 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 。 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 。,25,解析 （1）因为铜丝不与稀盐酸、稀H2SO4等非氧化性 酸反应，所以该装置相当于启普发生器，可用来制取H2、H2S、CO2等。 （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-+2H2O 2AlO +3H2。 （3）防止溶液倒吸。溶液先变蓝后褪色，2KI+ Cl2 2KCl+I2、5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl。 高锰酸钾溶液的紫红色褪去，5SO2+2H2O+2KMnO4 K2SO4+2MnSO4+2H2SO4。溶液中产生淡黄色 固体，O2+2H2S 2S+2H2O。产生白色胶状沉,26,淀，CO2+H2O+Na2SiO3 Na2CO3+H2SiO3。若 A为浓氨水，B为生石灰，C中盛硝酸银溶液和葡萄糖溶液，C中的现象是试管壁上出现银镜，反应的化学方程 式为：CH2OH（CHOH）4CHO+2Ag(NH3)2OH CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag+3NH3+H2O。,水浴,27,答案 （1）H2、H2S、CO2（任选两种） （2）H2 2Al+2OH-+2H2O 2AlO +3H2 （3）防止溶液倒吸 溶液先变蓝后褪色 2KI+Cl2 2KCl+I2、5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl（也可以只答溶液变蓝色，只写第一个方程式） 高锰酸钾溶液的紫红色褪去 5SO2+2H2O+2KMnO4 K2SO4+2MnSO4+2H2SO4 溶液中产生淡黄色固体 O2+2H2S 2S+2H2O 产生白色胶状沉淀 CO2+H2O+Na2SiO3 Na2CO3+H2SiO3,28,浓氨水 生石灰 硝酸银溶液和葡萄糖溶液 试管壁上出现银镜 CH2OH(CHOH)4CHO+ 2Ag(NH3)2OH CH2OH(CHOH)4COONH4+ 2Ag+3NH3+H2O,水浴,29,迁移应用 1. 以下气体发生装置中，不易控制反应产生气体的量的 是 ( ),解析 C、D三项中装置类似于启普发生器，可通过活 塞的开关调节反应器的压强，控制反应与否，来控制 产生气体的量。,B,30,2. 某兴趣小组同学共同设置了如下图所示的实验装置，既 可用于制取气体，又可用于验证物质的性质。,31,请回答下列问题： （1）利用装置制取气体，生成气体的反应应具备的 条件是 ； （2）利用装置、制取气体（K2关闭，K1打开）。 甲同学认为：利用装置可以收集H2、NH3等气体， 但不能收集O2和NO等气体，其理由是 ；,32,乙同学认为：对装置做简易改进（不改变仪器装置）， 也可收集O2和NO等，但不能收集NO2，改进的方法是 ， 对装置再做简易改进（不改变仪器装置），也可收集 NO2，改进的方法是 ； （3）利用装置、验证物质的性质（K2打开，K1关 闭）。如果设计实验证明氧化性：KMnO4Cl2Br2，则 可在A中加浓盐酸，B中加 ，C中加 ， 观察到C中的现象是 。,33,解析 （1）装置是一个固-液或液-液混合不加热制备 气体的装置。 （2）这套装置是利用排空气法来收集气体的，由于是短 管进气，故可用于收集密度比空气小的气体，如H2、NH3 等，而O2密度比空气大，NO密度与空气接近且又易与空 气中的O2反应，故不能用它来收集。 只要在装置中加满水，利用排水法就可以收集O2、NO 等气体，而由于NO2可以和水反应，故不可以用它来收集。 如果在装置中加满CCl4等有机溶剂，就可以用排有机溶 剂法收集NO2。,34,（3）要验证氧化性KMnO4Cl2Br2，可利用氧化剂的 氧化性大于氧化产物的氧化性的原理，在A中放浓盐酸， B中加入KMnO4，二者反应产生Cl2,在C中加入NaBr溶 液，可观察到C中溶液由无色变橙色。 答案 （1）固+液反应或液+液反应，反应不需要加热 （2）O2的密度大于空气的密度，NO密度与空气接近且 能与空气中的O2反应生成NO2 在装置中加满水 在装置中加满CCl4等有机溶剂（3）KMnO4固体 NaBr溶液溶液变橙色,35,3. 为了测定已部分变质的过氧化钠样品的纯度，设计如 下图所示的实验装置，图中Q为弹性良好的气球，称 取一定量的样品放入其中，按图安装好仪器，打开漏 斗的活塞，将稀硫酸滴入气球中。,36,请填空： （1）Q内发生反应生成 种气体，其中的反应有 个氧化还原反应。 （2）为测出反应时生成气体的总体积，滴稀H2SO4前必 须关闭 （填“K1”、“K2”或“K3”，下同），打开 。 （3）当上述反应停止时，将K1、K2、K3处于关闭状态， 然后先打开K2，再缓缓打开K1，这时可观察到的现象是 。 （4）导管a的作用是 。,37,（5）b中装的固体试剂是 ，为何要缓缓打开K1？ 。 （6）实验结束时，量筒中有x mL水，量筒中收集到 y mL气体，则过氧化钠的纯度是 （上 述体积均已折算成标准状况）。,38,解析 变质的Na2O2中可能含有碳酸钠，当样品与稀硫 酸接触后发生如下反应：2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2、H2SO4+2NaOH Na2SO4+2H2O、H2SO4+Na2CO3 Na2SO4+CO2+H2O,因而Q内产生O2与CO2两种气体， 其中有一个反应属于氧化还原反应。测定Na2O2的纯度， 可通过直接测定CO2和O2的体积换算求出，问题的焦点 在于如何测定CO2和O2的体积。当把H2SO4加入气球前， 关闭K1和K2，打开K3，反应结束时气球膨胀的体积与量 筒中所接收的水的体积相等，此为CO2与O2的体积之 和；待气球中反应完全，关闭K3，打开K2，再缓缓打开 K1，此时气球渐瘪，气体通过分液漏斗再经干燥管b进,39,入量筒，CO2被干燥管中的吸收剂吸收，量筒中排 出水的体积即为O2的体积，由题意可知，CO2和O2的体 积为x mL，O2的体积为y mL，故CO2的体积为(x-y) mL， 可知Na2O2与Na2CO3的物质的量之比为2y(x-y),Na2O2的 纯度为w (Na2O2)= 答案 （1）2 1 （2）K1、K2 K3 （3）气球Q慢慢变小，气体进入量筒中 （4）平衡分液漏斗上、下的压强，使 稀H2SO4能顺利滴下（5）碱石灰 控制气体的流速，使CO2 被充分吸收 （6）,。,40,4.关于下列各装置图的叙述中，不正确的是 （ ）,41,A.装置:验证HCl气体在水中的溶解性 B.装置可用于收集H2、NH3、Cl2、HCl、NO2、NO等 C.装置中X为四氯化碳，可用于吸收氨气或氯化氢 D.装置可用于干燥、收集氨气，并吸收多余的氨气,42,解析 装置中HCl极易溶于水，滴入水后气球膨胀，A选 项正确；装置中，左边导管进气，可收集比空气重的气 体，如Cl2、HCl、NO2等,右边导管进气，可用于收集比空 气轻的气体，如H2、NH3等，NO不能用排空气法收集， B选项不正确；四氯化碳的密度比水大，四氯化碳在水的 下层，氨气或氯化氢不溶于四氯化碳，可用于吸收氨气或 氯化氢，以防止倒吸，C选项正确；氨气密度比空气小， 可用碱石灰干燥，且多余的氨气可通过倒扣的小漏斗用水 吸收（NH3极易溶于水），D选项正确。 答案 B,43,5. 氯磺酸（HSO3Cl）是无色液体，密度为1.79 g/cm3， 其沸点约为152；氯磺酸有强腐蚀性，遇潮湿空气 生成浓烈的白雾，它属于危险品。制取氯磺酸是在常 温下将干燥的氯化氢气体通入溶有三氧化硫的硫酸 （发烟硫酸）中，氯化氢与三氧化硫化合即得氯磺酸。 在实验室里制取氯磺酸可用下图所示的装置（