高三化学实验设计

上海大学市北附属中学潘洪芳一、气密性检查二、仪器的组装和接口的连接三、安全问题装置四、实验方案的评价一、装置的气密性的检查2、液差法（启普发生器气密性检查）：关闭导气管上的活塞从球形漏斗注入一定量的水（产生液面差）静止观察液面差是否变化1、微热法习题二、装置连接顺序实验装置的连接排列，一般应遵循：a对洗气装置、洗气瓶的进气管应“长进短出”；b干燥管应大口方向进气，小口出气；气水c量气装置的导管应“短进长出”；d有易挥发液体反应或生成时，要设计冷凝回流装置。气体发生装置除杂干燥主要实验尾气的处理等程序。气在连接导管时:三、安全问题装置通常设计化学实验时，为了保证操作人员的安全，保障实验如期顺利进行，往往要设置安全装置；一般在涉及气体的实验中最为常见。涉及到的安全问题有：防倒吸、防堵塞防爆炸、防污染等安全问题。（1）防倒吸安全装置卤化氢、氨气等溶解度大的气体还有一种装置既可以防倒吸，还可以避免因气体压强过大而造成事故，如：（2）防堵塞安全装置①液封式②恒压式原理是流动的气体若在前方受阻，锥形瓶内液面下降，玻璃管中水柱上升原理是使分液漏斗与烧瓶内气压相同，保证漏斗中液体顺利流出。（3）防污染安全装置①灼烧式②吸收式③收集式制备氯气、二氧化硫、二氧化氮、硫化氢、氨气、一氧化碳（等有毒气体时），要进行针对性的尾气处理。习题科学性安全性可行性简约性设计化学实验时，应遵循四个基本要求：（即实验原理、操作程序和方法必须正确）（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等）（要满足中学现有的实验条件）（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）四、实验方案设计习题回答下面问题：（1）这种制气装置在加入反应物前，怎样检查装置的气密性？塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，漏斗中与试管中的液面差保持不再变化，说明装置不漏气。（2）将I装置的导管口插入水槽的水面下，关闭分液漏斗A的活塞，用酒精灯在A装置的烧瓶底部微热，若D、E、F、I的导管口有气泡产生；撤走酒精灯，各导管里形成一段水柱，说明该装置的气密性良好。。例（05年上海）以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收易溶性气体，而且能防止倒吸的是（）BD例1、下图表示在没有通风橱收集纯净的氯气时设计的装置图，图中A、B是可控制的弹簧铁夹。（1）烧杯中盛放的液体是；其作用是，水槽中应盛放的液体是。（2）简述操作过程：（从氯气已经产生开始）在收集氯气之前，应、当氯气纯度合乎要求时，应；当氯气收集完毕时，应。NaOH溶液吸收废气氯气饱和食盐水关闭A夹，打开B夹。刚产生Cl2时，开B夹，关A夹；开A夹，关B夹；例2、现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样.请从下图中选用适当的实验装置，设计一个最简单的实验，测定过氧化钠试样的纯度（可供选用的反应物只有CaCO3固体,6摩尔/升盐酸和蒸馏水).请填写下列空白:(1)写出实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式.(2)应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号)(3)所选用装置的连接顺序应是(填各接口的字母;连接胶管省略).Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑Na2O+H2O→2NaOH⑤①④G接AB接F例3、铝粉是铝热剂的主要成份之一，常用铝锭制得的铝粉中含有少量的Al2O3和SiO2，用如图所示的装置（甲乙管用橡皮管连接可上下移动）测定铝粉中金属铝的含量，其方法是：用硫酸或氢氧化钠溶液与样品作用，通过产生的气体体积计算样品中金属铝的含量，根据实验原理回答下列问题：（1）如何检验此装置的气密性。（2）从硫酸和氢氧化钠溶液两种试剂中挑选，应选用较好，理由是。向乙中注水，使之与甲产生液面差，记下乙中液面位置，静置，乙中液面不下移，即可。可使样品全部反应，减少误差。NaOH（3）装置中导管a所起的作用是。A.保证实验装置不漏气B.使分液漏斗中的液体顺利滴下C.减少气体体积测定的误差（4）为了较准确测量产生的气体体积，在反应前后读取甲管液面的读数时应注意。A.反应前读取甲管液面数据时应使甲、乙中液面保持水平B.反应后读取甲管液面数据时应使甲、乙中液面保持水平C.反应后读取甲管液面数据时，甲、乙两管液面无须保持水平D.反应后立即读取甲管液面数据，防止液面变动E.反应后静止置一会，待反应器恢复原来温度后再读取数据BAE例4、四氯化钛是无色液体，沸点为136℃，它极易水解，遇空气中水蒸气即产生“白烟”（TiCl4+H2O→TiOCl2+2HCl↑）。四氯化钛可由TiO2与Cl2发生置换反应而制得（TiO2不与HCl反应）。此反应在1000℃高温下进行得很慢，但如果有炭粉存在时，只要650℃—850℃反应便可顺利进行。下面是某同学设计的实验室制备TiCl4装置：请回答（1）A装置中反应的化学方程式是。（2）B装置中的试剂为，其作用是。（3）C装置中的反应方程式为。（4）D装置中冷凝水的方向为进出，该装置的作用为。（5）E装置中NaOH溶液的作用是。（6）请指出装置的缺陷和不妥之处，并进行改进。4HCl+MnO2→Cl2↑+MnCl2+2H2O浓H2SO4吸放Cl2中水蒸气TiO2+2Cl2→TiCl4+O2ab使TiCl4冷凝回流进入D吸收Cl2①E装置无排气孔，应在胶塞上加一支玻璃导管，与大气相通。②D、E间应加干燥装置例5、工业制纯碱时的第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳之间的反应，获得碳酸氢钠晶体，第二步是利用碳酸氢钠制取纯碱。第一步的反应原理可以用以下的两个化学方程式表示，两个反应的总结果是放热反应。NH3+CO2+H2ONH4HCO3NH4HCO3+NaCl（饱和）NH4Cl+NaHCO3某校学生化学活动小组欲在实验室中模拟制纯碱的第一步过程，以获得碳酸氢钠晶体。可供选择的试剂有：6mol/l盐酸、6mol/l的硫酸、氢氧化钠、石灰石、含氨的氯化钠饱和溶液、蒸馏水、饱和的NaHCO3溶液。该小组学生设计的最简单的实验装置如图：（1）图中空中A处所用装置是（从装置I、II中选择）。（2）请写出图中A、B、C、D处各仪器中盛放试剂的名称：A，B，C，D。（3）装置D的作用是。（4）辅导教师指出要获得较多量的碳酸氢钠晶体，此套装置还有不足之处，请说明其原因并加以改进。II石灰石、6mol/L盐酸（由漏斗加入）含氨的氯化钠饱和溶液6mol/L硫酸吸收从C中浓氨水逸出的NH3，减少对环境的污染。由于反应的总结果是放热的，要提高NaHCO3的产量在装置C处加水（或冰水）冷却装置。饱和的NaHCO3溶液