【步步高】2014届高三化学一轮总复习 第十章 第4讲 实验作图题 新人教版

1 第第 4 4 讲讲 实验作图题实验作图题 热点一 化学实验装置图绘制方法 一 化学实验装置图绘制的基本要求 1 仪器造型科学规范 比例合适 常用仪器造型要科学 画法要形象 规范 整个化学实验装置图中所绘制的各种仪 器大小比例要合适 同一仪器各部分的大小比例亦要合适 2 组合正确 画面整洁 在绘制化学实验装置图时 要能体现所有的各种仪器和连接部件组装正确 布局合 理 使用科学 在同一图形中 各种仪器的绘制线条粗细应一致 画面要洁净 并 能清楚地反映出各种仪器的特征形象 二 图形的基本画法 1 常用仪器图的画法 1 标准画法 实验室中所用的仪器种类众多 大小各异 但平面直视每单个仪器 它们都具有比较统一的比例形体 如果要获得比较标准满意的图形 就必须掌握各 种仪器的体形比例 防止绘画过程中的高矮胖瘦现象 在绘制时往往要借助直尺 圆规等绘图工具 图 1 几种常见玻璃仪器的绘制比例 2 习惯画法 习惯画法的要点是 画中线 点两边 校比例 再连线 很多仪器 是对称结构 因此 首先画出一条辅助中线 然后根据仪器的体形在中线的两边点 出图形的隐视轮廓 再轻笔连接轮廓点 正视图形 校正比例 直至令人满意 再 用实线修饰描成 最后擦去多余的部分 图 2 仪器的习惯画法举例 2 方法要点 仪器 画中线点两边校比例再连线 广口瓶 锥形瓶 3 简笔画法 简笔画法的要点是 直线画 曲线点 成草图 描实线 即把正视 仪器的直线部分直接画出 曲线部分用点 点 的方法画出 轻笔勾画出图形的草 图后再用实线修饰描成 最后擦去多余的部分 图3 仪器的简笔画法举例 方法要点 仪器 直线画曲线点成草图描实线 圆底烧瓶 分液漏斗 2 实验装置图的绘制 许多实验都是由多种仪器组装串连而成的 这类图形较单仪器绘制难度大 但只要 掌握了绘制方法程序 画起来还是得心应手的 实验装置图绘制的方法程序是 一 定位置二绘图 三画连接四修补 1 整体图形的布局 在画图之前 必须对实验装置实物造型心中有数 绘制时 以水平线为基准 画出确定上下左右仪器位置的辅助线 仪器位置直接影响着图形 的美观 各仪器离得太远 图形显得松散 离得太近又显得拥挤 所以定位置是绘 制的关键 2 绘分仪器图 采取上述任意一种画法 画出各仪器的图形 绘制时应注意同一 图面上各仪器间的大小配套与协调统一 3 画连接部分 最基本的连接仪器有带导管的塞子 玻璃导管 乳胶管等 通过 连接使整个装置图浑然一体 4 修饰补正 草图框架轮廓成形后 进行药品填充 现象标明 线条描实等细节 绘制 使整个图形尽量达到完美无缺 3 实验装置图的画法举例 氯气的实验室制法 3 三 画制备气体装置图的易错点 易错点 1 选择试剂不合理 导管位置出错 例 1 某研究性学习小组进行 SO2的制备及性质探究实验 根据反应 Na2SO3 s H2SO4 浓 Na2SO4 SO2 H2O 制 SO2气体 用下列简图 画出制备并收集 SO2 的实验装置 含试剂 示意图 错解 如图甲 收集气体的方法错误 应长导管进 短导管出 二氧化硫在水中溶 解度不是很大 1 40 应用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫 氢氧化钠与二氧化硫反 应较慢 不用防倒吸装置 正解 装置如图乙 易错点 2 气体净化顺序 尾气处理等错误 例 2 设计实验用二氧化锰与浓盐酸制备纯净 干燥的氯气 其他药品和试剂任 选 在下面虚线框中 有分液漏斗和圆底烧瓶组成的气体发生器 请在虚线框内的 发生装置之后完成该反应的实验装置示意图 夹持装置 连接胶管不必画出 需要 加热的仪器下方用 标出 其他可选用的仪器 数量不限 简易表示如下 4 错解 1 如图 A 碳酸氢钠溶液呈碱性 能吸收氯气 没有尾气处理装置 错解 2 如图 B 先干燥 后除氯化氢 收集气体带有水蒸气 集气瓶密闭 空气无 法排出 易发生危险 正解 装置如图 C 典例 2010 大纲全国卷 29 请设计 CO2在高温下与木炭反应生成 CO 的实验 1 在下面方框中 A 表示由长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器 请在 A 后完成 该反应的实验装置示意图 夹持装置 连接胶管及尾气处理部分不必画出 需要加 热的仪器下方用 标出 按气流方向在每件仪器下方标出字母 B C 其他可 选用的仪器 数量不限 简易表示如下 导管 试管 反应管 胶塞 插入导管表示已开孔 5 2 根据方框中的装置图 填写下表 仪器标号仪器中所加物质作用 A 石灰石 稀盐酸 石灰石与盐酸作用 产生 CO2 3 有人对气体发生器作如下改进 在锥形瓶中放入一小试管 将长颈漏斗下端插 入小试管中 改进后的优点是 4 验证 CO 的方法是 解析 1 这里与一般的物质制备思路是一致的 思路是先制备 CO2 再净化除杂 干燥 接着再与 C 在高温下反应制 CO 再除去未反应完的 CO2 本小题中我们只需 要画装置简图即可 2 各个仪器装置中所盛试剂及其作用 B 中 饱和的碳酸氢钠溶液 除去气体中 的氯化氢气体 C 中 浓硫酸 除去二氧化碳中的水蒸气 D 中 干燥的木炭粉 目的是与二氧化碳反应产生 CO E 中 氢氧化钠溶液 除去未反应的二氧化碳 3 将长颈漏斗下端插入一小试管中的优点 一是可以控制反应的快慢 通过控制 加入的酸的量来控制反应产生气体的快慢 二是防止容器内因压力过大造成气体从 长颈漏斗中逸出 4 验证一氧化碳的方法可以利用一氧化碳的可燃性进行 将气体点燃 然后在火 焰上方罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯 若火焰呈蓝色且澄清石灰水变浑浊 证明 产生了一氧化碳 答案 1 如下图所示 2 6 仪器标号仪器中所加物质作用 B 饱和碳酸氢钠溶液除去 CO2中的 HCl 气体 C 浓硫酸除去 CO2中的水蒸气 D 干燥木炭粉与 CO2反应产生 CO E 氢氧化钠溶液吸收未反应的 CO2 3 可以通过控制加酸的量 来控制气体产生的快慢 同时小试管中充满盐酸 可 以起到液封的作用 防止反应激烈时气体经漏斗冲出 4 点燃气体 火焰呈蓝色 再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上 烧杯内壁的石灰水变浑浊 1 2011 天津理综 9 2 某研究性学习小组用下图装置制备CO 制备原理 HCOOH CO H2O 浓H2SO4 若用以上装置制备干燥纯净的 CO 装置中 a 和 b 的作用分别是 c 和 d 中盛装的试剂分别是 若用以上 装置制备 H2 气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是 在虚线框内画出 收集干燥 H2的装置图 答案 恒压 防倒吸 NaOH 溶液 浓 H2SO4 分液漏斗 蒸馏烧瓶 见下图 解析 制备干燥纯净的 CO 时 a 管的作用是保持分液漏斗的压强平衡 使液体能 够顺利流下 装置 b 为安全瓶 防止倒吸 c 瓶盛有 NaOH 溶液 以除去挥发出的 HCOOH d 瓶盛有浓硫酸除去 CO 中的 H2O g 制备 H2时 可在分液漏斗中装有稀 盐酸 在蒸馏烧瓶中装有锌粒 通过控制稀盐酸的滴加速度来控制反应的速率 2 化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中 请从图中挑 7 选所需仪器 在方框内画出用该方法制备 收集 干燥氯化氢气体的装置简图 并 在图中标明所用试剂 仪器可重复使用 固定装置不必画出 实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下 取过量洁净的铁屑 加入 20 30 的稀硫酸溶液 在 50 80 水浴中加热至不再产生气泡 将溶液趁热过 滤 滤液移至试管中 用橡胶塞塞住试管口 静置 冷却一段时间后收集产品 1 写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式 2 硫酸溶液过稀会导致 3 采用水浴加热的原因是 4 反应时铁屑过量的目的是 用离子方程式表示 5 溶液趁热过滤的原因是 6 静置冷却一段时间后 在试管中观察到的现象是 答案 8 1 Fe H2SO4 稀 FeSO4 H2 50 80 2 反应速率慢 不利于晶体析出 3 容易控制温度 4 Fe 2Fe3 3Fe2 5 减少 FeSO4的损失 防止空气进入试管将 Fe2 氧化为 Fe3 6 有浅绿色晶体析出 热点二 化学曲线型绘图题 化学曲线型绘图题 指基于某种化学量随时间或条件的改变而产生连续性变化的曲 线图像并依此而设计问题的试题 解此类图像题一般需注意以下几点 第一需清楚每条或每段曲线所代表的物质 第 二需清楚在指定条件范围内生成物的种类 第三需计算在该条件下各生成物的量或 量之比 从定量角度分析化学反应 要打破只从定性角度思考化学反应的思维定势 近年来这类图像题从竞赛的常客变成了高考的常客 典例 1 物质 t BuNO 2在正庚烷溶剂中发生如下反应 t BuNO 2 2 t BuNO 通过比色分析得到 30 时 t BuNO 2浓度随时间的变化曲线如下图所示 请在同 一图中绘出t BuNO 浓度随时间的变化曲线 解析 在图中绘出t BuNO 浓度随时间的变化曲线 先从图中 30 时 t BuNO 2浓 度随时间的变化关系曲线上 分别查得 1 min 3 min 4 5 min 8 min 等时刻时 t BuNO 2的浓度 然后按 t BuNO 2 2 t BuNO 9 c0 0 05 0 c转 x 2x c某时刻 0 05 x 2x 求出 1 min 3 min 4 5 min 8 min 等时 t BuNO 的浓度 最后在图上找出相应 的点 连成平滑曲线即可 答案 典例 2 若含有 1 mol Mg2 和 1 mol Al3 的混合溶液 现按横坐标依次加入 NaOH 溶液 盐酸 通入 CO2气体 纵坐标为混合沉淀物的物质的量 请画出沉淀的量随 反应的变化曲线 并写出各步反应的离子方程式 解析 加入 NaOH 溶液必然产生混合沉淀 当 NaOH 溶液过量时 混合沉淀中 Al OH 3 又溶解了 继续加入 NaOH 溶液时沉淀量不变 加入盐酸时 和 NaOH 先反应 若通 入 CO2 必然产生 Al OH 3沉淀 答案 图像如图 反应的离子方程式分阶段书写为 OA段 Mg2 2OH Mg OH 2 Al3 3OH Al OH 3 AB段 Al OH 3 OH AlO 2H2O 2 CD段 H OH H2O 10 DE段 2AlO CO2 3H2O 2Al OH 3 CO 22 3 EF段 CO CO2 H2O 2HCO 2 3 3 1 2011 天津理综 7 5 改编 向含 4 mol 的 HNO3稀溶液中 逐 渐加入铁粉至过量 假设生成的气体只有一种 请在坐标系 中画出n Fe2 随n Fe 变化的示意图 并标出n Fe2 的 最大值 答案 解析 硝酸具有强氧化性 若将铁粉逐渐加入一定量的硝酸中 先生成 Fe3 后 转化为 Fe2 反应过程如下 Fe 4HNO3 Fe NO3 3 NO 2H2O Fe 2Fe NO3 3 3Fe NO3 2 4 mol 硝酸消耗 1 mol 铁时没有亚铁离子生成 继续加铁 0 5 mol 时 1 mol 硝酸铁完全转化为 1 5 mol 硝酸亚铁 此时亚铁离子达到最大值 1 不能从本质上认识反应过程 搞不清 Fe 与稀硝酸反应各物质之间量的关系 2 过去题目大多都是 通过图像分析反应过程 此题是 画出有关化学反应的图 像 思维方式的转变也是正确解答此题的障碍 2 2011 大纲全国卷 28 反应aA g bB g 催化剂 cC g H v A v A 3 B 19 或 0 19 4 正反应方向 从反应体系中移出产物 C 5 此反应为放热反应 降低温度 平衡向正反应方向移动 6 注 只要曲线表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可 解析 1 由各物质浓度变化曲线可知 反应进行到 20 0 min 时达到平衡状态 A B C 的浓度变化值分别为 1 00 mol L 1 3 00 mol L 1和 2 00 mol L 1 12 则有a b c c A c B c C 1 00 mol L 1 3 00 mol L 1 2 00 mol L 1 1 3 2 2 v A 2 00 1 00 mol L 1 20 0 min 0 05 mol L 1 min 1 v A 1 00 0 62 mol L 1 15 0 min 0 025 mol L 1 min 1 v A 0 012 mol L 1 min 1 故v A v A 0 62 0 50 mol L 1 10 0 min v A 3 I B 100 50 3 00 mol L 1 6 0 mol L 1 B 100 38 3 00 1 86 mol L 1 3 00 mol L 1 B 100 19 故有 B B B 1 86 1 50 mol L 1 1 86 mol L 1 4 由浓度变化曲线可知第一次平衡到第二次平衡时 A B 的浓度减小 C 的浓度 增大 说明平衡向正反应方向移动 由于 C 的浓度由 2 00 mol L 1变为 0 故采 取的措施应为分离出产物 C 5 第 阶段到第 阶段时 A 和 B 的浓度减小 C 的浓度增大 平衡向正反应方向 移动 由于 阶段容器容积不变 且反应的 HT3 6 容器的体积扩大一倍时 c A c B c C 分别变为 0 25 mol L 1 0 75 mol L 1和 0 50 mol L 1 容器的体积扩大时 平衡向逆反应方向移动 根据可 逆反应的特点画出各物质浓度的变化曲线 画图时 容器扩大一倍 开始时 A B C 的浓度都应为原平衡时的一半 到达新平 衡时 A B 的浓度值应比原平衡的小 规范答题 想原理 审装置 按要求 规范解答 14 分 某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应 其中 A F 分别为氨气和 氯气的发生装置 C 为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置 13 请回答下列问题 1 装置 F 中发生反应的离子方程式为 2 装置 A 的烧瓶中可装试剂 3 B 装置的名称是 E 装置的作用 4 通入 C 装置的两根导管左边较长 右边较短 目的是 5 装置 C 内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结 另一生成物是空气的主要成分之 一 请写出反应的化学方程式 当有a mol 氯气参加反应时 转移的电子总数为b个 则阿伏加德罗常数为 用含 a b的代数式表示 6 从装置 C 的 G 处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体 画出处理装置图 学生案例 失分原因 1 漏写加热符号扣 1 分 14 2 指代不明不得分 3 名称错误不得分 除杂笼统不得分 4 答案不全面扣 1 分 6 没有画出装置中的试剂扣 2 分 正确答案 1 MnO2 4H 2Cl Mn2 Cl2 2H2O 2 分 2 生石灰或固体氢氧化钠或碱石灰 2 分 3 干燥管 除去 Cl2中的 HCl 每空 1 分 4 使密度大的氯气与密度小的氨气较快地均匀混合 2 分 5 3Cl2 8NH3 N2 6NH4Cl 2 分 mol 1 2 分 b 2a 6 4 分 1 已知 室温下存在反应 3HNO2 HNO3 2NO H2O 在酸性溶液中 NO可将 MnO 2 还原为 Mn2 且无气体生成 某化学兴趣小组设计了如下探究实验 4 请回答下列问题 1 装置 A 的试管中发生反应的化学方程式是 2 B 瓶中可以观察到的现象是 C 瓶出来的气体是 3 实验时观察到 D 管内固体颜色逐渐变为白色 据此甲同学认为 D 管中生成物是 NaNO3 而乙同学则认为 D 管中生成的是 NaNO2 如何证明乙同学的观点正确 实验方法实验现象反应的离子方程式 4 E 装置的作用是 5 同学们经讨论认为上述装置仍有缺陷 为了避免 D 管中生成 NaOH 你认为应该 进行的改进是 15 并画出装置图 答案 1 C 4HNO3 浓 CO2 4NO2 2H2O 2 产生无色气体 溶液逐渐变蓝 NO 3 方案 将生成物置于试管中 加入稀硫酸 产生无色气体并在液面上方变为 红棕色 3NO 2H NO 2NO H2O 2 3 方案 将生成物置于试管中 加入酸性 KMnO4溶液 溶液紫色褪去 5NO 2MnO 6H 5NO 2Mn2 3H2O 2 4 3 4 吸收 D 中未反应完的 NO 以免污染空气 5 在 C D 之间增加一个盛浓硫酸的洗气瓶 或装无水 CaCl2的干燥管 解析 1 C 和浓 HNO3反应需要加热 2 由于 NO2和 H2O 反应生成 HNO3 Cu 和 HNO3反应生成 NO 和 Cu NO3 2 所以 现象是产生无色气体且溶液变蓝 3 证明是否是 NaNO2 应利用其还原性 5 画装置图时 要注意注明药品或试剂名称 2 氨是氮循环过程中的重要物质 氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法 1 根据下图提供的信息 写出该反应的热化学方程式 在图中曲线 填 a 或 b 表示加入铁触媒的能量变化曲线 2 在恒容容器中 下列描述中能说明上述反应已达平衡的是 A 3v H2 正 2v NH3 逆 B 单位时间内生成n mol N2的同时生成 2n mol NH3 C 混合气体的密度不再改变 D 容器内压强不随时间的变化而变化 3 一定温度下 向 2 L 密闭容器中充入 1 mol N2和 3 mol H2 保持体积不变 0 5 min 后达到平衡 测得容器中有 0 4 mol NH3 则反应速率v N2 该温度下的平衡常数K 若升高温度 K值变化 填 增大 16 减小 或 不变 4 为了寻找合成 NH3的温度和压强的适宜条件 某同学设计了三组实验 部分实 验条件已经填在下面实验设计表中 实验编号 T n N2 n H2 p MPa 4501 31 10 48010 A 请在上表空格中填入剩余的实验条件数据 B 根据反应 N2 3H2 2NH3的特点 在给出的坐标图中 画出其在 1 MPa 和 10 MPa 条件下 H2的转化率随温度变化的趋势曲线示意图 并标明各条曲线的压强 答案 1 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 92 kJ mol 1 b 2 BD 3 0 2 mol L 1 min 1 0 058 减小 4 实验编号 T n N2 n H2 4501 3 1 3 解析 1 该反应为放热反应 H应为负值 2 A 项 系数比错误 C 项 因为体积不变 密度始终不变 均不能作为平衡标志 3 v N2 v NH3 0 2 mol L 1 min 1 c N2 0 4 1 2 0 4 mol 2 L 0 5 min 1 2 mol L 1 c NH3 0 2 mol L 1 c H2 1 2 mol L 1 K 17 0 058 该反应为放热反应 升温 平衡左移 c2 NH3 c3 H2 c N2 0 22 1 23 0 4 K减小 4 应控制一个条件改变 5 温度不变 加压 平衡右移 H2的转化率增大 压强不变 升温 平衡左移 H2的转化率减小 3 在一固定容积为 2 L 的密闭容器内加入 0 2 mol N2和 0 6 mol H2 一定条件下发 生反应 N2 g 3H2 g 2NH3 g H 3 BD 4 解析 1 据图计算从反应开始到平衡时 v NH3 0 025 0 10 mol L 1 4 min 18 mol L 1 min 1 2 由于该反应为放热反应 温度越高 其平衡常数越小 故反应在 450 时的平 衡常数大于 500 时的平衡常数 3 A 项当 2v正 H2 3v逆 NH3 才能确定反应达到平衡 B 项容器中气体的平均相 对分子质量在没有达到平衡时为变量 当其不随时间的变化而变化时 满足 变量 不变 的特点 C 项容器中气体的密度在没有达到平衡时不随时间而变化 不满足 变量不变 的特点 D 项容器中气体的分子总数在没有达到平衡时为变量 当其 不随时间的变化而变化时 满足 变量不变 的特点 4 先在图上标 2 个点 第一个点 第 5 min 时将容器的体积缩小一半后 NH3的 浓度突变为 0 20 mol L 1 第二个点 在第 8 min 时达到新的平衡 此时 NH3的 浓度约为 0 25 mol L 1 然后在第 5 8 min 之间用光滑的曲线相连 图见答案 4 硫酸盐有着广泛的应用 1 以下是 CuSO4 5H2O 的实验室制备流程图 根据题意完成下列填空 理论上 为了制得纯净的 CuSO4 5H2O 晶体 需要消耗稀硫酸 稀硝酸溶质物质 的量之比为 发生反应的离子方程式为 实际生产过程中对所加稀硝酸的浓度控制要求比较高 通常用标准氢氧化钠溶液 来滴定 滴定过程中若用酚酞作指示剂 终点现象是 请在下图中画出滴定过程中溶液的 pH 随所滴加氢氧化钠溶液体积的变化的曲线图 要求过 A 点 用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液 通电一段时间后 向所得的溶液中加入 0 1 mol Cu2 OH 2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和 pH 不考虑 CO2的溶解 则电 解过程中共转移电子的物质的量为 2 为测定混合肥料 K2SO4 NH4 2SO4中钾的含量 完善下列步骤 19 称取钾氮肥试样并溶于水 加入足量 溶液 产生白色沉淀 依次填写实验操作名称 冷却 称重 若试样为m g 沉淀的物质的量为n mol 则试样中 K2SO4的物质的量为 mol 用含m n的代数式表示 3 PbSO4难溶于水却可溶于醋酸 你认为可能的原因是 醋酸铅可溶于水 醋酸铅是弱电解质 醋酸铅在水中形成电离平衡时的 c Pb2 小于 PbSO4的溶解平衡的c Pb2 因醋酸是弱酸 故反应可进行 答案 1 3 2 3Cu 8H 2NO 3Cu2 2NO 4H2O 3 溶液由无色变成红色 或浅红色 且半分钟内不褪色 0 6 mol 2 BaCl2 或 Ba OH 2 过滤 洗涤 干燥 或烘干 m 132n 42 3 解析 1 在酸性条件下 硝酸盐