仪器改造与一器多用.ppt

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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),以下装置也能随开随用:,2.尾气处理装置的改造,【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：,(

2、1)图、图、图装置是基于什么物理原理设计的。,(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：。,（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。,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

3、，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,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。,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

4、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。,（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）。,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

5、气反应的气体，如H2、CH4、NH3。（2）用作防倒吸装置,（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。,【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

6、入。,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,（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。,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

7、停的CO2气体发生装置。应选用的仪器是。,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。,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。,4.利用干燥管收集乙酸乙酯，并把干燥

8、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）。,（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。,(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K

9、MnO4溶液，旋开E后，C中的现象为，反应的化学方程式是。,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。,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

10、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,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)2OHCH2OH(CHOH)4COONH4

11、+2Ag+3NH3+H2O。,水浴,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+Na2SiO3Na2CO3+H2SiO3,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)4

12、CHO+2Ag(NH3)2OH CH2OH(CHOH)4COONH4+2Ag+3NH3+H2O,水浴,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,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。,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；,乙同学认为：

13、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。,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

14、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。,（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,3.为了测定已部分变质的过氧化钠样

15、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。,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。,（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

16、已折算成标准状况）。,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+Na2CO3Na2SO4+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，

17、此时气球渐瘪，气体通过分液漏斗再经干燥管b进,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）,。,4.关于下列各装置图的叙述中，不正确的是（）,A.装置:验证HCl气体在水中的溶解性B.装置可用于收

18、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,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

19、,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（图中衬 垫、夹持和固定仪器均已略去）。所用到的试剂有：密度为1.19 g/cm3的浓盐酸；密度为1.84 g/cm3质量分数为98.3%的浓硫酸（98.3%的浓硫酸沸点是338）;发烟硫酸；无水氯化钙；水；碱石灰。,试填空：（1）对应仪器中应盛入的试剂或药品（填序号）：A中的a为；B中为，C中为。（2）

20、A中的分液漏斗下端接有的毛细管的作用是；将毛细管插入液面并接近烧瓶底部这是为了；若不用毛细管直接用分液漏斗注入a中液体，可能发生的现象是。,(3)写出实验室制备氯磺酸的化学方程式；反应到一定程度时需用酒精灯在C装置下加热的作用是：。（4）F装置中加入的试剂是（填序号，限在本题给定的试剂中选择），其作用是。,解析 结合实验叙述和装置图可知，A为制取HCl装置，B为净化装置，C为主体反应装置，D、E为分离接收装置，F为尾气处理装置，且防止空气中的水蒸气进入E装置而与HSO3Cl反应。结合各装置的作用可推知装置内的试剂a为浓盐酸，B中为98.3%的浓H2SO4，C中为发烟硫酸，F中为碱石灰。在加入试剂时分液漏斗下端连接有毛细管，能使浓盐酸进入到浓H2SO4内部，否则滴落到浓H2SO4表面，浓硫酸放出的热量会使液滴飞溅。,答案（1）（2）控制浓盐酸流量 使密度较小的盐酸进入浓硫酸中 液滴飞溅（3）SO3+HCl HSO3Cl 蒸馏出沸点比浓H2SO4低的氯磺酸（4）吸收HCl和空气中的水蒸气,