内容正文:
热点专攻15 化学仪器的创新应用
和气体体积的测定
第10章 化学实验基础和综合探究
长进短出
短进长出
短进长出
长进短出
HCl、Cl2、SO2
HCl、NH3
水蒸气
CO2、水蒸气等
发散源及 Ⅰ 和 Ⅱ
Ⅲ 、Ⅳ、Ⅴ
Ⅵ、Ⅶ
充满液体
内外液面相平
被反应管吸收后剩余气体
D
D
AD
C
C
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1.广口瓶的创新应用
装置图示
装置分析
集气装置
收集密度比空气大的气体,如二氧化碳、氯气、氯化氢等。气体要“________”
盛满水,气体要“________”可收集不溶于水且不与水反应的气体,如CO、NO等
收集密度比空气小的气体,如氢气、氨气等,气体要“________”
装置图示
装置分析
洗气装置
用于除去气体中的杂质气体或用于干燥气体,气体要“________”
安全装置
左右导管均短且等长,或进气管短,出气管长。用于防止液体倒吸或减小气体的压强,防止出现安全事故
2.球形干燥管的创新应用
装置图示
装置分析
①可用于一般尾气的吸收,如内盛碱石灰,可吸收_______________________等(如图a);
②可用于防倒吸装置,如吸收极易溶于水的_______________等(如图b)
装置图示
装置分析
气体检验装置:如干燥管中盛装无水硫酸铜时,可用于______的检验
在测定装置后,需接一个干燥管,目的是防止空气中的_______________对定量测定产生干扰
装置图示
装置分析
简易发生装置:类似启普发生器原理,通过调节活塞,进而利用产生的气体调控液面的高度而控制反应的发生与结束
3.防倒吸装置的创新应用(以用水吸收氨气为例)
(1)肚容式:(上图中的_______________________)
由于上部有一容积较大的空间,当水进入该部分时,烧杯中液面显著下降而离开漏斗口(或导管口),由于重力作用,液体又流回到烧杯中。
(2)接收式(上图中的________________________)
使用较大容积的容器将可能倒吸来的液体接收,防止进入前端装置(如气体收集装置等)。它与肚容式的主要区别是液体不再流回到原容器。
(3)隔离式(上图中的____________)
导管末端与液体吸收剂呈隔离状态,导管内压强不会减小,能起到防倒吸作用。
4.实验室测定气体体积的方法
(1)直接量气法
装置A可通过调整右管的高度使左管(有刻度)________,然后通入气体、再调整右管高度使两管液面相平,最后读数。
装置B应先使量筒充满液体,再通入气体,然后调整量筒的高度使其____________后再读数。
装置C用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的气体的体积。读数时调整量气管的高度使球形容器和量气管内的液面相平,则量气管内增加的水的体积等于______________________的体积。
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(2)间接量气法
通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积,如图所示。
1.(2023·全国乙卷)下列装置可以用于相应实验的是( )
A.制备CO2
B.分离乙醇和乙酸
C.验证SO2酸性
D.测量O2体积
解析:Na2CO3固体比较稳定,受热不易分解,所以不能采用加热碳酸钠的方式制备二氧化碳,A错误;乙醇和乙酸是互溶的,不能采用分液的方式分离,应采用蒸馏法来分离,B错误;二氧化硫通入品红溶液中,可以验证其漂白性,不能验证酸性,C错误;测量氧气体积时,装置选择量气管,测量时要恢复到室温,两边液面高度相等,D正确。
2.(2024·重庆卷)某小组用下图中甲作为气体发生装置,其他装置根据实验需求选用(加热及夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A.若制取NH3,则a为浓氨水,b可为氧化钙
B.若制取Cl2,则乙可盛饱和食盐水以除去HCl
C.若制取Cl2,则丙可作气体收集装置
D.若制取NH3,则丁可盛水用作尾气处理装置
解析:氧化钙和水反应放出大量热,促使浓氨水中一水合氨分解释放出氨气,A正确; 饱和食盐水能抑制氯气溶解,且能吸收HCl,则制取Cl2时,乙可盛饱和食盐水以除去HCl,B正确;氯气密度大于空气,则丙中气体长进短出,可作氯气收集装置,C正确;氨气极易溶于水,容易发生倒吸,丁没有防倒吸装置,D错误。
3.(双选)利用下列装置模拟“侯氏制碱法”,通过制备NH3和CO2,与饱和食盐水反应制备NaHCO3。下列说法正确的是( )
A.实验时装置 Ⅱ 产生的气体应先通入装置Ⅳ 中
B.装置 Ⅲ 中的试剂为浓硫酸
C.导管口的连接顺序为a-e-f-d-c-b
D.实验过程中,装置 Ⅳ 内会出现浑浊现象
解析:实验时装置 Ⅱ 产生的气体为氨气,侯氏制碱法中,氨气先通入饱和食盐水、然后通入二氧化碳,才能生成高浓度的HCO eq \o\al(\s\up1(-),\s\do1(3)),A正确;装置 Ⅲ 中的试剂不可能是浓硫酸,应为饱和碳酸氢钠溶液,目的是除去二氧化碳气体中混有的氯化氢气体,B错误;由于氨气极易溶于水,且要对生成的二氧化碳气体除杂,则装置的连接顺序为a-d-c -e-f-b,C错误;实验过程中,装置Ⅳ内会产生大量NaHCO3,NaHCO3在水中溶解度小,会有晶体析出,装置Ⅳ内会出现浑浊现象,D正确。
4.为测定过氧化钠样品(只含Na2CO3杂质)的纯度,设计了如图所示的实验装置,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,(气体体积已换算成标准状况下)下列说法正确的是( )
A.Q中发生反应的离子方程式为CO eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(3))+2H+===H2O+CO2↑,2O eq \o\al(\s\up1(2-),\s\do1(2))+4H+===2H2O+O2↑
B.先关闭K1、K2,打开K3,用量筒 Ⅰ 测量气体体积;再缓缓打开K1,用量筒 Ⅱ 测量气体体积(残留的CO2忽略不计)
C.没有导管a稀硫酸不易滴下来,而且会导致测量气体的体积偏大
D.若操作正确,量筒 Ⅰ 中收集x mL水,量筒 Ⅱ 中收集y mL水,Na2O2的质量分数为 eq \f(x,x+y)×100%
解析:离子方程式中Na2O2不应该拆,正确反应的离子方程式为2Na2O2+4H+===4Na++2H2O+O2↑,A错误;为保证Q灵活伸缩,量筒 Ⅰ 测量后,需与大气相通,打开K1前,应先打开K2关闭K3,B错误;若没有导管a,由于气压不相通,稀硫酸不易滴落,而且滴落的稀硫酸也计为气体体积,导致测量气体的体积偏大,C正确;未考虑气体与物质的量比例关系,也未考虑物质的摩尔质量,正确结果应是
eq \f(78 g/mol×2×\f(y×10-3 L,22.4 L/mol),106 g/mol×\f((x-y)×10-3 L,22.4 L/mol)+78 g/mol×2×\f(y×10-3 L,22.4 L/mol))×100%= eq \f(78y,53x+25y)×100%,D错误。
5.氮化铝(AlN)是一种新型无机材料。某学习小组为测定m g氮化铝(仅含有Al2O3杂质)样品中AlN的纯度,设计如图实验装置,下列说法不正确的是( )
已知:AlN+NaOH+3H2O===Na[Al(OH)4]+NH3↑,NH3易溶于水不溶苯。
A.读数时量气装置两侧液面一定要保持相平
B.为测定生成气体的体积,装置中的X可以是苯
C.如果撤去导管a,测得样品的纯度偏低
D.完全反应后,测得标准状况下气体的体积为V mL,则氮化铝的纯度为 eq \f(41V,22 400m)×100%
解析:左侧装置中产生氨气,利用排液法可测定产生氨气的量,氨气不能溶于试剂X。为了减小压强对测量结果的影响,读数时量气装置两侧液面一定要保持相平,A正确;氨气极易溶于水,利用排水法测定氨气体积时,可以用苯或四氯化碳,B正确;如果撤去导管a,分液漏斗中的液体也会排出一部分气体,测定的氨气体积偏大,从而导致测得样品的纯度偏高,C错误;若m g样品完全反应,测得生成气体的体积为V mL(已转换为标准状况),设氮化铝纯度为x,
x= eq \f(41V×10-3,22.4m)×100%= eq \f(41V,22 400m)×100%,D正确。
6.现有下列仪器或装置,回答下列问题:
(1)用上图仪器组装成气体发生装置:用KClO3和MnO2制取O2应选的装置是____________(填标号,下同);用H2O2与MnO2制O2,并控制产生O2的速率,应选的装置是________________。
(2)若用装置X进行排空气法收集制取的O2,氧气应从_________(填“b”或“c”,下同)端通入。若瓶中装满水,用排水法收集氧气,氧气应从________________________端通入。
答案:(1)AE BD (2)c b
解析:(1)KClO3和MnO2制取O2属于“固+固 eq \o(——→,\s\up16(△))气体”,因而要选用装置E为气体发生装置;H2O2与MnO2制取O2属于“固+液―→气体”且要控制产生气体的速率,只能用分液漏斗控制加入H2O2的量。
(2)使用装置X收集氧气时,用排空气法,由于O2的密度比空气的大,应从长管进气;用排水法收集氧气,应从短管进气。
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