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热点专攻5 仪器的组装和气体体积的测定
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1.广口瓶的创新应用
类型 装置图示 装置分析
集气
装置
广口瓶 收集密度比空气大的气体,如二氧化碳、氯气、氯化氢等,操作关键是“长进短出”
盛满水,“b进a出”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H2、NH3等,操作关键是“短进长出”
洗气
装置
用于除去气体中的杂质气体或干燥气体,操作关键是“长进短出”
安全
装置
左右导管均短且等长或进气管短而出气管长。用于防止液体倒吸,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HCl、Cl2、SO2等(如图a);
②可用于防倒吸装置,如极易溶于水的HCl、NH3等(如图b)
如干燥管中盛无水CuSO4时,可用于水蒸气的检验,如图c
在测定装置后接一个干燥管,可防止空气中的CO2、水蒸气对定量测定结果产生干扰,如图d
类似启普发生器原理,通过调节弹簧夹,进而使产生的气体调控液面高度而决定反应是否继续,如图e
3.仪器的连接顺序
(1)实验装置连接的一般思维模型
(2)仪器接口的连接
接口的连接:总体做到“自下而上,从左到右”。
净化装置应“长”进“短”出;
量气装置应“短”进“长”出;
干燥管应“粗”进“细”出。
4.气体体积的测定
(1)直接量气法
测量前,A装置可先通过调整左右两管的高度使左管(有刻度)充满液体,且两管液面相平。
C装置则是直接将一种反应物置于倒置的量筒中,另一反应物置于水槽中,二者反应产生的气体可以直接测量。
D装置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,球形容器与量气管液面相平,量气管内增加的液体的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。
(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。
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题组1 常用仪器的组装及创新使用
1.(2025·重庆南开中学质检)CaH2是重要的供氢剂,遇水或酸能引起燃烧。利用下列装置制备氢化钙固体(提供的实验仪器不得重复使用)。下列说法正确的是( )
A.装置①在加入试剂前无需检查装置的气密性
B.仪器接口的连接顺序为a→b→c→f→g→d→e
C.加热装置④之前必须检查气体的纯度
D.装置③的主要作用是防止空气中的CO2、H2O(g)进入装置④中
C
解析:①是氢气的发生装置,③是氢气的干燥装置,同时可以除去挥发的氯化氢气体,②为除水装置,防止空气中水进入④使得CaH2燃烧,④为CaH2的制备装置。装置①为启普发生器,在加入试剂前应先检查装置气密性,A错误;装置①制取氢气,由于盐酸具有挥发性,故氢气中混有HCl和水蒸气,氢气由导管a口通入装置③中除去HCl和水蒸气,再将纯净、干燥的H2通入装置④中与Ca在加热时反应产生CaH2,为防止空气中的H2O(g)等进入装置④中,最后要通过盛浓硫酸的洗气瓶,故装置接口连接顺序为a→d→e→f(或g)→g(或f)→b→c,B错误;为防止Ca与空气中的物质反应,加热前需先通入氢气排尽装置中的空气,H2是可燃性气体,为防止H2、O2的混合气体在受热时爆炸,加热装置④之前必须检查气体的纯度确认空气是否排尽,C正确;装置③的主要作用是除去氢气中混有的HCl和水蒸气,D错误。
2.(2024·浙江1月选考卷节选)H2S可用于合成光电材料。某兴趣小组用CaS与MgCl2反应制备液态H2S,实验装置如图,反应方程式为CaS+MgCl2+2H2O══CaCl2+Mg(OH)2+H2S↑。
已知:①H2S的沸点是61 ℃,有毒;
②装置A内产生的H2S气体中含有酸性气体杂质。
请回答:
(1)仪器X的名称是____________________。
(2)完善虚框内的装置排序:A→B→( )→( )→( )→F+G
(3)下列干燥剂,可用于装置C中的是__________。
A.氢氧化钾 B.五氧化二磷
C.氯化钙 D.碱石灰
(4)装置G中汞的两个作用是:①平衡气压;②____________。
圆底烧瓶
E
C
D
BC
液封
题组2 气体体积的测定
3.(2026·山西名校联盟期初调研)Na2SO3在空气中易被氧化为Na2SO4。实验小组利用如图所示装置测定SO2气体的体积,进而确定久置的Na2SO3试样的纯度。下列有关改进措施和误差分析的说法错误的是( )
A.将排水法测体积改为排饱和亚硫酸氢钠溶液
B.将装置中稀硫酸替换为浓度为70%的硫酸
C.读数前,通N2将Y形管中残余的SO2排入量气管中
D.液面如图所示时便读数,可能会导致纯度测定值偏低
C
解析:SO2易溶于H2O,难溶于饱和NaHSO3溶液,因此利用排饱和NaHSO3溶液测SO2的体积更准确,A正确;使用浓度为70%的硫酸可以保证反应速率较快,也可减少SO2因溶解而造成的损失,B正确;残余在Y形管中的SO2不能排入量气管中,因为已经有等体积的空气代替SO2排液,C错误;图中量气管中的液面低于水准管,因此SO2的压强较大,体积较小,最终可能导致纯度测定值偏低,D正确。
4.(2025·重庆九龙坡区模拟)氮化铝(AlN)是一种性能优异的新型材料,在许多领域有广泛应用。某化学小组模拟工业制氮化铝的原理,欲在实验室制备氮化铝并检验其纯度。查阅资料:
①实验室用饱和NaNO2溶液与NH4Cl溶液共热制N2:NaNO2+NH4Cl NaCl+N2↑+2H2O。
②工业制氮化铝:Al2O3+3C+N2 2AlN+3CO,氮化铝在高温下能水解。
③AlN与NaOH饱和溶液反应:AlN+NaOH+3H2O══Na[Al(OH)4]+NH3↑。
Ⅰ.氮化铝的制备
(1)实验中使用的装置如图所示,请按照氮气气流方向将各仪器接口连接:e→c→d→________→i。
(2)B装置内的X液体可能是________________;E装置内氯化钯溶液的作用可能是________________ 。
a→b→f
浓硫酸
吸收CO防污染
Ⅱ.氮化铝纯度的测定:甲同学用如图装置测定AlN的纯度(部分夹持装置已略去)。
(3)在分液漏斗和导气管之间连接导管A的目的是__________________。
(4)为了准确测定生成气体的体积,量气装置(虚线框内)中的Y液体可以是________(填字母)。
a.CCl4 b.H2O c.饱和食盐水 d.植物油
平衡压强,使分液漏斗内液体能顺利滴下,防止因液体滴入使所测气体体积偏大
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