文档介绍：“气体实验装置”设计题的解题思路
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高考题中连续出现了一类实验设计题,要求考生联系所学过的实验知识和技能,进行知识类比、迁移和重组,全面、周密地思考才能设计出正确的实验方案和回答提出的问题。
解题思路及方法
1、思考问题的顺序
(1)围绕主要问题思考:如选择适当的实验路线、方法;所用药品、仪器简单易得;实验过程快速、安全;实验现象明显。
(2)思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题:如制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时,往往在装置末端再接一个干燥装置,以防止空气中水蒸气进入。
(3)思考实验的种类及如何合理地组装仪器,并将实验与课本实验比较、联靠。(如涉及到气体的制取和处理,对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为:
发生除杂质干燥主体实验尾气处理。
2、仪器连接的顺序
(1)所用仪器是否恰当,所该仪器是全用还是选用;
(2)仪器是否齐全,如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置;
(3)安装顺序是否合理,如是否遵循“自上而下,从左到右”;气体净化装置中不应先经干燥,后又经过水溶液洗气;
(4)仪器间连接顺序是否正确。如洗气时“长进短出”,干燥管除杂质时“大进小出”,排水量气时“短进气,长出水”等。
3、实验操作的顺序
(1)连接仪器,根据实验目的,注意事项,安全问题等,按气体流动顺序连接好实验仪器;
(2)检查气密性,在整套仪器连接完毕后,应先检查装置的气密性,然后装入药品。检查装置气密性的方法要依装置而定;如1~6的产气装置:
(3)装药品进行实验操作。
二、解题时,应全方位思考的问题
1、检查气体的纯度。点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等)的装置前,必须检查气体的纯度。例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时,需要加热金属氧化物,在操作中,不能先加热,后通气,应当先通入气体,将装置内的空气排干净后,检查气体是否纯净(验纯),待气体纯净后,再点燃酒精灯加热金属氧化物。
2、加热操作先后顺序选择。若气体产生需加热,应先用酒精灯加热产生气体的装置,等产生气体后,再给实验需要加热的固体物质加热。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO,再用CO还原Fe2O3,实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯,生成的CO赶走空气后,再点燃Fe2O3的酒精灯,而熄灭酒精灯的顺序则相反,原因是:在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化,并防止石灰水倒吸。
3、冷凝回流的问题。有的易挥发的液体反应物,为了避免反应物损耗和充分利用原料,要在发生装置设计冷凝回流装置。如在发生装置安装长玻璃管等。
4、冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而损失,需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体(物质蒸气),使物质蒸气冷凝为液态便于收集。
5、防止倒吸问题。在某些实验中,由于吸收液的倒吸,会对实验产生不良的影响,如玻璃仪器的炸裂,反应试剂的污染等,因此,在有关实验中必须采取一定的措施防止吸收液的倒吸。防止倒吸一般采用下列措施:
(1)切断装置:将有可能产生液体倒吸的密闭装置系统切断,以防止液体倒吸,如实验室中制取氧气、甲烷时,通常用排水法收集气体,当实验结束时,必须先从水槽中将导管拿出来,然后熄灭酒精灯。
(2)设置防护装置
①倒立漏斗式:如图(2)甲所示,这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积,有利于吸收液对气体的吸收。当易溶性气体被吸收液吸收时,导管内压强减少,吸收液上升到漏斗中,由于漏斗容积较大,导致烧杯中液面下降,使漏斗口脱离液面,漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧瓶内,从而防止吸收液的倒吸。
②肚容式:如图(2)乙所示,当易溶于吸收液的气体由干燥管末端进入吸收液被吸收后,导气管内压强减少,使吸收液倒吸进入干燥管的吸收液本身质量大于干燥管内外压强差,吸收液受自身重量的作用又流回烧杯内,从而防止吸收液的倒吸。这种装置与倒置漏斗很类似。
③蓄液式:如图(2)丙所示,当吸收液发生倒吸时,倒吸进来的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来,以防止吸收液进入受热仪器或反应容器。这种装置又称安全瓶。
④平衡压强式:如图(2)丁所示,为防止反应体系中压强减少,引起吸收液的倒吸,可以在密闭装置系统中连接一个能与外界相通的装置,起着自动调节系统内外压强差的作用,防止溶液的倒吸。
(6)具有特殊作用的实验改进装置。
①防堵塞安全装置:如图(3)所示,为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出,用橡皮管连接