《3年高考2年模拟》2022课标版高中化学一轮复习 微专题11　实验装置的选取与创新应用(2).pptx

1、必备知识 整合 关键能力 突破 微专题微专题1111实验装置的选取与创新应用实验装置的选取与创新应用 必备知识 整合 关键能力 突破 在近几年的高考实验命题中都出现过三颈烧瓶等仪器,这些仪器属于不常用 仪器,同时在试题中也常出现一些仪器的创新使用,在复习时应多加注意。 必备知识 整合 关键能力 突破 典型案例典型案例 例例亚硝酰氯(ClNO)是有机物合成中的重要试剂,其沸点为-5.5 ,易水解。 已知:AgNO2微溶于水,能溶于硝酸,AgNO2+HNO3 AgNO3+HNO2,某学习 小组在实验室用Cl2和NO制备ClNO并测定其纯度,相关实验装置如图所示。 必备知识 整合 关键能力 突破 (

2、1)制备Cl2的发生装置可以选用A(或B) (填字母代号)装置,发生反应的离子 方程式为MnO2+4H+2Cl- Mn2+Cl2+2H2O(或2 Mn+10Cl-+16H+ 2Mn2+5Cl2+8H2O) 。 (2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择合适的装置,其连接顺序为afgcb dehi (按气流方向,用小写字母表示)。 4 O 必备知识 整合 关键能力 突破 (3)实验室可用图示装置制备亚硝酰氯: 实验室也可用B装置制备NO,X装置的优点为随开随用,随关随停 。 检验装置气密性并装入药品,打开K2,然后再打开K3,通入一段时间气体,其 目的是排尽三颈烧瓶中的空气 ,然后进行其他操作,当Z中有一

3、定量液体 生成时,停止实验。 必备知识 整合 关键能力 突破 (4)已知:ClNO与H2O反应生成HNO2和HCl。 设计实验证明HNO2是弱酸:用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,点在红色石蕊试 纸中央,若试纸变蓝,说明HNO2是弱酸 。(仅提供的试剂:1 molL-1盐酸、 1 molL-1HNO2溶液、NaNO2溶液、红色石蕊试纸、蓝色石蕊试纸) 通过以下实验测定ClNO样品的纯度。取Z中所得液体m g溶于水,配制成 250 mL溶液;取出25.00 mL样品溶于锥形瓶中,以K2CrO4溶液为指示剂,用c mol L-1 AgNO3标准溶液滴定至终点,消耗标准溶液的体积为20.00 mL。滴定终

4、点的 现象是滴入最后一滴标准液,生成砖红色沉淀,且半分钟内颜色无变化 , 必备知识 整合 关键能力 突破 亚硝酰氯(ClNO)的质量分数为 % 。已知:Ag2CrO4为砖 红色固体;Ksp(AgCl)=1.5610-10,Ksp(Ag2CrO4)=110-12 1 310c m 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)可以用二氧化锰和浓盐酸在加热条件下制备氯气,发生装置属于固 液加热型装置,反应的离子方程式为MnO2+4H+2Cl- Mn2+Cl2+2H2O (或用KMnO4与浓盐酸常温下制备Cl2,发生装置属于固液不加热型装置,反应 的离子方程式为2Mn+10Cl-+16H+ 2Mn2

5、+5Cl2+8H2O)。(2)制得的氯 气中会混有水蒸气和氯化氢,用饱和食盐水除氯化氢,浓硫酸吸收水蒸气,用 向上排空气法收集氯气,最后进行尾气处理。(4)要证明HNO2是弱酸可证 明HNO2中存在电离平衡或证明NaNO2能发生水解,根据题目提供的试剂,应 证明NaNO2溶液呈碱性,故设计的实验方案为用玻璃棒蘸取NaNO2溶液,点在 红色石蕊试纸中央,若试纸变蓝,说明HNO2是弱酸。以K2CrO4溶液为指示 4 O 必备知识 整合 关键能力 突破 剂,用c molL-1AgNO3标准溶液滴定至终点,滴定终点的现象是滴入最后一滴 标准液,生成砖红色沉淀,且半分钟内颜色无变化;取Z中所得液体m g

6、溶于水, 配制成250 mL溶液,取出的25.00 mL中满足:n(ClNO)=n(Cl-)=n(Ag+)=c mol L-10.02 L=0.02c mol,则250 mL溶液中n(ClNO)=0.2c mol,m(ClNO)=nM= 0.2c mol65.5 gmol-1=13.1c g,亚硝酞氯(ClNO)的质量分数为100%= %。 13.1 g g c m 1 310c m 必备知识 整合 关键能力 突破 规律方法规律方法 这类题将化学实验仪器及装置运用组合法、扩充法或替代法等,进行重新组 合或者拆分,来进行实验研究。通过重新组合扩充的方式,考查考生对知识的 系统运用,培养考生的实验

7、创新精神。将传统实验中涉及的实验仪器和用品 进行有效替换,以提高化学实验的效果。 必备知识 整合 关键能力 突破 1.三颈烧瓶 (1)使用方法 三颈烧瓶又称三口烧瓶,是一种常用的化学玻璃仪器,可以同时加入多种反应 物。一般情况下,中口安装搅拌棒,一个边口安装分液漏斗,另一个边口安装 分馏管、冷凝管或温度计等。 (2)使用时注意事项 a.加热时,应放在石棉网上加热,使其受热均匀; 必备知识 整合 关键能力 突破 b.使用时,注意磨砂口的密封; c.注入的体积不超过容积的。 2.恒压滴液漏斗 恒压滴液漏斗是分液漏斗的一种,与其他分液漏斗相比,所具有的优点是保 证内部压强不变,从而起到以下作用:一是

8、防止倒吸,二是使漏斗内液体顺利 流下,三是减小增加的液体对气体压强的影响,从而在测量气体体积时更加 准确。 2 3 必备知识 整合 关键能力 突破 另外,在化学实验装置的设计与连接中,要遵循目的性原则、科学性原则、 安全性原则、可行性原则、直观性原则等。设计实验时注意制备易水解的 物质一定要防止水解,通入加热干燥管的气体一定要干燥,有可燃性气体产 生时,一定要防止爆炸,易燃和有毒气体一定要考虑安全和环境污染问题等。 进行物质性质的实验探究时要排除其他物质的干扰,要注意个别设问具有开 放性答案,要注重从多角度进行思考。 必备知识 整合 关键能力 突破 1.氯苯在染料、医药工业中常用于制造苯酚、硝

9、基氯苯、苯胺、硝基苯酚 等有机中间体。实验室中制备氯苯的装置如图所示(其中夹持仪器已略去)。 必备知识 整合 关键能力 突破 请回答下列问题: (1)仪器a中盛有KMnO4晶体,仪器b中盛有浓盐酸。打开仪器b中的活塞,使浓 盐酸缓缓滴下,可观察到仪器a内的现象是有黄绿色气体生成 ,用离子方程 式表示产生该现象的原因:2Mn+10Cl-+16H+ 2Mn2+5Cl2+8H2O 。 (2)仪器b外侧的细玻璃导管的作用是使浓盐酸能顺利滴下(或平衡仪器a、 b内的压强) 。 (3)仪器d中盛有苯、FeCl3粉末,仪器a中生成的Cl2经过仪器e进入仪器d中。 仪器e盛装的试剂名称是浓硫酸 。 4 O 必

10、备知识 整合 关键能力 突破 仪器d中的反应进行过程中,应保持温度在4060 ,以减少副反应的发 生。仪器d的加热方式最好采用水浴 加热。 (4)仪器c的作用是冷凝回流 。 (5)该方法制备的氯苯中含有很多杂质。在工业生产中,先通过水洗除去 FeCl3、HCl及部分Cl2,然后通过碱洗除去其余Cl2,碱洗后通过分液得到含 氯苯的有机混合物,混合物成分及各成分的沸点如表所示: 有机物苯氯苯邻二氯苯间二氯苯对二氯苯 沸点/80.0132.2180.4172.0173.4 必备知识 整合 关键能力 突破 碱洗前先进行水洗的目的是减少后续碱洗操作时碱的用量,节约成本 。 从该有机混合物中提取氯苯时,采

11、用蒸馏方法,收集132.2 左右的馏分。 (6)实际工业生产中,苯的流失量如下表所示: 损失项目蒸气挥发二氯苯其他合计 苯流失量/(kgt-1)20.811.756.789.2 某一次投产,加入13 t苯,则制得的氯苯为17.1 t(保留一位小数)。 必备知识 整合 关键能力 突破 解析解析(1)仪器a内发生的反应是KMnO4在酸性条件下氧化Cl-生成Cl2的 反应。 (2)仪器b外侧的细玻璃导管能使仪器a与仪器b中的压强保持相同,从而使浓 盐酸能顺利滴下。 (3)仪器a中制备的Cl2中含有水蒸气和HCl杂质,而后续氯苯的制备中也产 生HCl,故HCl对氯苯的制备无影响,因此洗气瓶中应盛有浓硫

12、酸,对气体进行 干燥;制备氯苯的反应需要温度低于100 ,故最好采用平缓易控的水浴 加热方式。 (4)仪器c为球形冷凝管,起冷凝回流的作用。 必备知识 整合 关键能力 突破 (6)由苯制取氯苯的反应中n(C6H6) n(C6H5Cl)=1 1,又M(C6H6)=78 gmol-1, M(C6H5Cl)=112.5 gmol-1,故最终制得氯苯的质量=13 t 17.1 t。 1 00089.2 1 000 112.5 78 必备知识 整合 关键能力 突破 2.ClO2是一种优良的消毒剂,常用于自来水的消毒,其沸点为9.9 ,可溶于水, 有毒,浓度较高时易发生爆炸。某学习小组在实验室通过反应30

13、NaClO3+ 20H2SO4(浓)+7CH3OH 30ClO2+6HCOOH+10Na3H(SO4)2+CO2+23H2O 制备ClO2,并将其转化为便于运输和贮存的NaClO2固体,实验装置如下图所 示。请回答下列问题: 必备知识 整合 关键能力 突破 (1)试剂X的名称为浓硫酸 ;盛放该试剂的仪器的名称为分液漏斗 。 (2)实验过程中需持续通入一定量的CO2,其目的是使ClO2中混有一定量的 CO2,防止ClO2浓度过高发生爆炸 ;反应结束后需再通入一定量的CO2,其目 的是将装置中残留的ClO2吹入装置C中参与反应,提高原料的利用率 。 (3)装置C中生成NaClO2的离子方程式为2O

14、H-+2ClO2+H2O2 2Cl+O2+2H2O 。 (4)设计实验证明NaClO2溶液具有氧化性:向FeCl2和KSCN的混合溶液中加 入NaClO2溶液,如果溶液变红,证明NaClO2溶液具有氧化性 (可供选择的试 剂:稀HNO3、稀H2SO4、K2SO3溶液、BaCl2溶液、FeCl2溶液、KSCN溶液)。 2 O 必备知识 整合 关键能力 突破 (5)上述装置存在一处明显的缺陷,其改进措施为接一个装有NaOH溶液的 洗气瓶进行尾气处理 。 (6)某同学欲测定经ClO2消毒过的自来水中ClO2残留量,他进行了如下实验: .在锥形瓶中加入足量的碘化钾,用50 mL水溶解后,再加入3 mL稀硫酸; .向锥形瓶中加入20.00 mL自来水; .用0.100 0 molL-1 Na2S2O3溶液测定锥形瓶中生成I2的量(I2+2S2 2I-+ S4),共用去a mL Na2S2O3溶液。 水样中ClO2的含量为0.067 5a g/L。 2 3 O 2 6 O