2021届一轮复习（人教版）常规仪器的创新应用学案

2021届一轮复习（人教版）常规仪器的创新应用学案

常规仪器的创新应用 科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的科学实践活动。装置的“一材多用”体现对仪器的创新,符合大纲创新能力的要求。‎ ‎1.广口瓶(或锥形瓶)的创新应用 装置图 装置解读 洗气 装置 用于除去气体中的杂质气体,气体应“长进短出”‎ 集气 装置 利用向上排空气法“长进短出”收集密度比空气大的气体 利用向下排空气法“短进长出”收集密度比空气小的气体 盛满水后,可以利用排水法“短进长出”收集不溶于水且不与水反应的气体 量气 装置 气体从短管进入广口瓶,将液体压入量筒中,从而测量气体体积。读数前应先调整广口瓶内液面与量筒内液面相平,平视量筒内凹液面最低点读数 缓冲 装置 进出导管均使用短管(或“短进长出”)用于防倒吸,作安全瓶 储气 装置 广口瓶内注入液体,“短进长出”可以暂时存储气体。如使用饱和食盐水可以存储少量Cl2‎ 反应 装置 两长管进,短管出,可用于两种气体的反应,如H2S与SO2的反应 ‎2.球形干燥管的创新应用 装置图 装置解读 吸收 装置 ‎①内装固体干燥剂,可用于干燥气体 ‎②内装无水CuSO4固体,可用于检验水蒸气 ‎③内装吸收剂,可用于定量测定气体质量 ‎④放于整套装置最后,可防止空气中的水蒸气、CO2等进入 防倒吸 装置 用于避免极易溶于水的气体(如NH3、HCl等)发生倒吸 气体 制备 装置 构成简易启普发生装置,实现块状固体和液体的反应,利用活塞“随开随用,随关随停”‎ 过滤 装置 构成简易过滤器,可用于水的净化等较简单的过滤 ‎【典例】(2018·全国卷Ⅰ节选) 醋酸亚铬[Cr·2H2O]为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题:‎ ‎(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是__________________。仪器a的名称是________。 ‎ ‎(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸馏水,按图连接好装置。打开K1、K2,关闭K3。‎ c中有气体产生,该气体的作用是________。 ‎ ‎(3)打开K3,关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d,其原因是___________; ‎ d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是________、________、洗涤、干燥。 ‎ ‎(4)指出装置d可能存在的缺点_________________。 ‎ ‎【审题流程】准确提取实质性内容,整合已有知识,重组新知识模块。‎ ‎【解析】(1)因醋酸亚铬[Cr·2H2O]在气体分析中用作氧气吸收剂,故其很容易吸收氧气而发生反应,所以蒸馏水经煮沸后迅速冷却的目的就是去除水中溶解的氧气;仪器a的名称是分液漏斗。‎ ‎(2)c中产生的气体是锌粒与盐酸反应产生的氢气,其作用是排除c中的空气,防止二价铬再被氧化。‎ ‎(3)打开K3,关闭K1和K2‎ ‎,由于c中仍然产生氢气,产生的氢气导致c中的压强变大,将c中的液体压入d中,与d中的醋酸钠溶液反应生成醋酸亚铬。根据醋酸亚铬的性质,其难溶于冷水,所以可以将得到的溶液冷却,降低醋酸亚铬的溶解度,使醋酸亚铬以沉淀的形式析出,然后过滤、洗涤将其分离出来。‎ ‎(4)由于醋酸亚铬很容易吸收空气中的氧气,d装置是一个敞开体系,与空气接触,可能导致醋酸亚铬被氧化。‎ 答案:(1)去除水中溶解的氧气　分液漏斗 ‎(2)排除c中空气 ‎(3)c中产生H2使压强大于大气压　(冰浴)冷却 过滤 ‎(4)d装置为敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触 ‎1.干燥管在不同情况下常具有多种功能。下列两种不同图示就分别代表了干燥管的不同应用。请回答有关问题:‎ ‎(1)图甲所示的干燥管可作为气体干燥装置,下列组合中a和R均正确的是________。 ‎ 选项 A B C D 气体a NH3‎ SO2‎ C2H4‎ Cl2‎ 固体R 碱石灰 浓硫酸 高锰酸钾 碱石灰 ‎(2)甲装置还可以作为特殊情况下的气体发生装置。例如,在常温下可用此装置来制备空气中的某种单质气体,此时气体a为________,固体R为________。 ‎ ‎(3)若按图乙来安装,可用NaOH浓溶液吸收Cl2,制“84”消毒液,此时干燥管的作用是 　　　　　　　　　　　　　　　　　　__。 ‎ ‎【解析】(1)碱石灰可干燥氨气,A正确;浓硫酸是液体干燥剂,不能装进干燥管,B错误;高锰酸钾可与乙烯反应,不能实现干燥,C错误;碱石灰可与氯气反应,D错误。‎ ‎(2)空气中的氧气可由过氧化钠和二氧化碳反应制得。‎ ‎(3)干燥管可利用重力作用,组成防倒吸装置。‎ 答案:(1)A　(2)CO2　Na2O2　(3)防止倒吸 ‎2.氯元素的单质及其化合物用途广泛。某兴趣小组拟制备氯气并验证其一系列性质。 ‎ Ⅰ.【查阅资料】‎ ‎①当溴水浓度较小时,溶液颜色与氯水相似也呈黄色 ‎②硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液在工业上可作为脱氯剂 Ⅱ.【性质验证】‎ 实验装置如图1所示(省略夹持装置)‎ ‎(1)装置A中盛放固体试剂的仪器是________;若分别用KMnO4、Ca(ClO)2、KClO3固体与足量的浓盐酸反应,则产生等量氯气转移的电子数之比为________。 ‎ ‎(2)装置C中Ⅱ处所加的试剂可以是________(填下列字母编号)。 ‎ A.碱石灰　　B.浓硫酸　　C.硅酸　　D.无水氯化钙 ‎(3)装置B的作用有除去氯气中的氯化氢、________、________。 ‎ ‎(4)不考虑Br2的挥发,检验F溶液中Cl-需要的试剂有________。 ‎ Ⅲ.【探究和反思】‎ 图1中设计装置D、E的目的是比较氯、溴、碘的非金属性,有同学认为该设计不能达到实验目的。该组的同学思考后将上述D、E、F装置改为图2装置,实验操作步骤如下:‎ ‎①打开止水夹,缓缓通入氯气;②当a和b中的溶液都变为黄色时,夹紧止水夹;‎ ‎③当a中溶液由黄色变为棕色时,停止通氯气;④…‎ ‎(5)设计步骤③的目的是________。 ‎ ‎(6)还能作为氯、溴、碘非金属性递变规律判断依据的是________(填下列字母编号)。 ‎ A.Cl2、Br2、I2的熔点 B.HCl、HBr、HI的酸性 C.HCl、HBr、HI的热稳定性 D.HCl、HBr、HI的还原性 ‎【解析】(1)根据仪器的构造可知,装置A中盛放固体试剂的仪器是蒸馏烧瓶;若分别用KMnO4、Ca(ClO)2、KClO3固体与足量的浓盐酸反应,反应的离子方程式分别为2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O、ClO-+2H++Cl-Cl2↑+H2O、Cl ‎+6H++5Cl-3Cl2↑+3H2O,则产生等量氯气(假设均是1 mol)转移的电子数之比为2∶1∶=6∶3∶5;‎ ‎(2)装置C中Ⅱ处所加的试剂用于干燥氯气,且为固体,不能是碱性干燥剂,否则会吸收氯气,故可以是硅酸或无水氯化钙,答案选CD;‎ ‎(3)生成的氯气中混有氯化氢,则装置B的作用有除去氯气中的氯化氢并作安全瓶,观察气泡调节气流等作用;‎ ‎(4)不考虑Br2的挥发,检验F溶液中Cl-,必须先用足量Ba(NO3)2将硫酸根离子沉淀,再用稀硝酸酸化,再用硝酸银检验氯离子,故需要的试剂有稀硝酸、Ba(NO3)2、AgNO3;‎ ‎(5)设计步骤③的目的是对比实验思想,即目的是对比证明b中Cl2未过量;‎ ‎(6)A.Cl2、Br2、I2的熔点与分子间作用力有关,与非金属性无关,选项A错误;B.酸性为HI>HBr>HCl,但非金属性Cl2>Br2>I2,不是非金属的最高价氧化物的水化物,不能根据HCl、HBr、HI的酸性判断非金属性,选项B错误;C.氢化物的稳定性越强,则非金属性越强,可以根据HCl、HBr、HI的热稳定性判断非金属性,选项C正确;D.单质的氧化性越强,则非金属性越强,其氢化物的还原性越弱,可以根据HCl、HBr、HI的还原性来判断非金属性,选项D正确;答案选CD。‎ 答案:(1)蒸馏烧瓶　6∶3∶5　(2)CD　(3)安全瓶 观察气泡调节气流　(4)稀硝酸、Ba(NO3)2、AgNO3‎ ‎(5)对比证明b中Cl2未过量　(6)CD ‎【加固训练】‎ ‎1.工业上常用水蒸气蒸馏的方法(蒸馏装置如图)从植物组织中获取挥发性成分。这些挥发性成分的混合物统称精油,‎ 大都具有令人愉快的香味。从柠檬、橙子和柚子等水果的果皮中提取的精油90%以上是柠檬烯(键线式　)。提取柠檬烯的实验操作步骤如下:‎ ‎①将1～ 2个橙子皮剪成细碎的碎片,投入乙装置中,加入约30 mL水;‎ ‎②松开活塞K。加热水蒸气发生器至水沸腾,活塞K的支管口有大量水蒸气冒出时旋紧,打开冷凝水,水蒸气蒸馏即开始进行,可观察到在馏出液的水面上有一层很薄的油层。‎ 下列说法不正确的是 (　　)‎ A.当馏出液无明显油珠,澄清透明时,说明蒸馏完成 B.蒸馏结束后,先把乙中的导气管从溶液中移出,再停止加热 C.为完成实验目的,应将甲中的长导管换成温度计 D.要得到纯精油,还需要用到以下分离提纯方法:分液、蒸馏 ‎【解析】选C。柠檬烯不溶于水,密度比水的密度小,则当馏出液无明显油珠,澄清透明时,说明蒸馏完成,故A正确;蒸馏结束后,为防止倒吸,先把乙中的导气管从溶液中移出,再停止加热,故B正确;长导管可作安全管,平衡气压,防止由于导管堵塞引起爆炸,而温度计在甲装置中不能代替长导管,故C错误;精油中90%以上是柠檬烯,含有其他成分,萃取后还需要用到以下分离提纯方法:分液、蒸馏,故D正确。‎ ‎2.回答下列问题:‎ ‎(1)收集气体(如图A),若用排空气法收集CO2,则应从________口进气;若瓶中装满饱和食盐水,从__________口进气,收集Cl2;也可用A装置除去Cl2中的少量HCl,则广口瓶中盛放________,应从__________口进气。 ‎ ‎(2)装置E可用于贮存少量气体,若E中收集了少量H2,怎样排出H2?_________ _____________。 ‎ ‎(3)图中可用于测量气体体积的是________(填装置字母,下同),用作安全瓶的是________,接在气体连续制备的实验装置中间,用于控制气流平稳的装置是________。 ‎ ‎(4)用于监控气体流速(如图F),广口瓶中盛有液体,从________端通入气体,根据液体中产生气泡的速率来监控通入气体的流速。 ‎ 提示:(1)b　a　饱和食盐水　b ‎(2)打开止水夹,向长颈漏斗中注入适量蒸馏水 ‎(3)C　D　B　(4)a ‎3.实验室使用量气法测定碳酸钠和碳酸氢钠混合物中碳酸钠的质量分数w(Na2CO3),称取此混合物5.0 g,溶于水中,配成250 mL溶液。‎ 量取10.00 mL配制好的溶液与足量稀硫酸反应,测定生成气体在通常状况(约 ‎20 ℃,1.01×105 Pa)的体积,由此计算混合物中w(Na2CO3)。‎ ‎(1)装置中导管a的作用是_________________。 ‎ ‎(2)反应结束后,为了准确地测量气体体积,量气管在读数时应注意:‎ ‎①___________________________________________________________, ‎ ‎②___________________________________________________________, ‎ ‎③眼睛视线与液面最低处相平。‎ ‎(3)实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL。则产生CO2的体积为________mL。 ‎ ‎【解析】(1)导管a将广口瓶和分液漏斗中空气相连,可以平衡压强,且能消除液体滴加过程中的气体体积误差,使读数更准确。‎ ‎(2)读数时应恢复至室温,且液面相平,平视读数。‎ ‎(3)使用滴定管组成量气装置,刻度上小下大。‎ 答案:(1)平衡压强、使液体顺利滴下,消除加入稀硫酸引起的气体体积误差　‎ ‎(2)待冷却至室温才开始读数　读数前左右液面相平　(3)(V1-V2)‎