专题提升六 探究化学装置的作用
1．[2015·德州]如图Z6-11所示为干燥并收集某气体的装置。由实验装置可以推测该气体的有关性质，请你在表中找出相对应的选项 ( C )
序号
气体性质
A
B
C
D
溶于水中所得溶液的pH
>7
<7
>7
<7
其密度(ρ1)与空气密度(ρ2)的比较
ρ1＞ρ2
ρ1＞ρ2
ρ1＜ρ2
ρ1＜ρ2
在水中的溶解性
极易溶
难溶
极易溶
难溶
图Z6-11
【解析】 该气体可用氢氧化钠干燥说明气体不是酸性气体，气体短导管进长导管出说明密度比空气小，尾气用漏斗收集处理说明易溶于水。
2．某校化学兴趣小组的同学，对课本中一氧化碳还原氧化铁的实验做了绿色化改进后制取单质铁(K1，K2是开关)，如图Z6-12所示。
图Z6-12
(1)关闭K1、开启K2，可以验证CO还原Fe2O3的产物。
①这是关于气体的实验，实验前必须对装置进行__气密性检查__；
② CO还原Fe2O3的化学方程式为__3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2__；
③在e处点燃气体的目的是__防止污染空气__。
(2)关闭K2，开启K1，可以将d口出来的气体再从a口通入装置而循环使用。
① c瓶中应装__D__(填序号)；
A．澄清石灰水 B．水
C．石蕊试液 D．浓硫酸
②反应完后(假设b瓶中NaOH全部转化为纯碱)，要从b瓶中的溶液得到纯碱固体，必要的实验操作为转移、__蒸发__、结晶；
③该实验这样改进的主要优点是__减少碳的排放，提高原料利用率__。
【解析】 (2)从c处通入a处的气体应干燥。该实验的优点是气体的循环利用，减少了二氧化碳的排放。
3．[2015·扬州]一定条件下，CO与MgSO4反应会生成三种氧化物。某兴趣小组用如图Z6-13所示装置探究该反应。
已知SO2、CO2均能使澄清石灰水变浑浊。
图Z6-13
(1)仪器a的名称是__酒精灯__。CaC2O4中C的化合价是__＋3__。
(2)装置A中CaC2O4的分解会生成一种气体和一种相对分子质量为100的盐，则A中反应的反应化学方程式为__CaC2O4CaCO3＋CO↑__。
(3)实验时观察到装置C中紫红色褪去，装置E中溶液变浑浊，则在C和E中反应的气体分别是__SO2__﹑__CO2__。
(4)装置B中反应的化学方程式是__MgSO4＋COMgO＋SO2＋CO2__。装置D的作用是__将装置C中的未反应完的SO2与KMnO4完全反应，避免对检验CO2产生干扰__。
(5)该装置的明显不足之处是__未对尾气CO进行处理__。
专题提升六 探究化学装置的作用
1．[2015·泰安]如图Z6-1所示，龙龙同学采用手握试管外壁的方法检査装置的气密性，若装置的气密性良好，则将双手移开一会后，烧杯内导管处的现象(画圈部分)是 ( C )
图Z6-1
选项
A
B
C
D
现象放大图
2．[2014·荆州]煤燃烧后的产物主要是CO2，也含有一定量的SO2，还可能含有CO。小明同学进行环境调查时发现：荆开火力发电厂(以煤为燃料)周围的树木已逐渐枯萎，发电厂排放的废气中也可能含CO。他将收集的废气样品用如图Z6-2所示装置恰当组合后进行检验，已知其中的药品均足量，请回答下列问题。
图Z6-2
(1)你认为发电厂周围树木枯萎的原因可能是__火力发电厂由于燃煤产生的二氧化硫形成了酸雨__。
(2)为确定发电厂排放的废气中是否含CO，请根据拟定的气体流向，确定并填写组合装置中各导管口(用代号表示)的连接顺序：废气→( a )→( b )→( e )→( f )→( d )→( c )→尾气处理。
(3)实验结果证明该发电厂排放的废气中含有CO。则实验过程中与此相关的实验现象有__硬质玻璃管中黑色粉末变成红色，澄清石灰水变浑浊__，上述现象对应的化学反应方程式依次为__CO＋CuOCu＋CO2；CO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O__。
(4)请说明你对该实验尾气的处理方法__用气球收集或点火燃烧掉__。
3．[2015·德州]在浓硫酸的催化作用下，固体草酸(H2C2O4)受热分解生成碳的氧化物和水。某化学课外兴趣小组对生成物中碳的氧化物种类进行了如下实验探究。
[提出问题]生成物中有哪几种碳的氧化物？
[猜测]
猜想1
猜想2
猜想3
只有CO
只有__CO2____
含有CO和CO2
[设计实验]基于猜想3，依据CO和CO2的性质，兴趣小组同学设计了如图Z6-3所示实验。
图Z6-3
[实验探究]
(1)观察到__A__装置(填序号)中的澄清石灰水变浑浊，证明草酸分解有CO2气体生成。
(2)有两种实验现象都能分别证明草酸分解的气体中含有CO：
①C装置中澄清石灰水不变浑浊，F装置中__澄清石灰水变浑浊__；
②E装置中出现__黑色粉末变红色__的现象。
[实验结论]通过实验探究证明：猜测3成立。
(3)草酸分解的化学方程式是__H2C2O4__CO2↑＋CO↑＋H2O__。
[问题讨论]
(4)B装置的作用是__除去生成的二氧化碳气体__；D装置的作用是__干燥气体__。
(5)装置末端酒精灯的作用是__将一氧化碳点燃生成二氧化碳，防止造成空气污染(尾气处理)__。
4．[2015·成都]某小组在学习“二氧化碳制取的研究”课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法。
[查阅资料]
通常状况下，1 体积水约能溶解1 体积二氧化碳，所得溶液pH 约为5.6。
[提出问题]
二氧化碳能不能用排水法收集？
[实验设计与操作]
实验一：在通常状况下，测定二氧化碳溶于水所得溶液的pH，判断二氧化碳在水中溶解度的大小。
图Z6-4
(1)甲装置中反应的化学方程式是__CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑__。
(2)实验时，需先将甲装置中的空气排尽。其操作是：开启弹簧夹__K1__、关闭弹簧夹__K2、K3__，打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽。检验空气已排尽的方法是__将燃着的木条放在K1导管口处，若木条熄灭则空气已经排尽__。
(3)关闭K1，打开K2，K3。待丙装置中收集半瓶气体时，关闭活塞K2 和K3，充分振荡丙装置。然后用pH 计测得如下数据：
物质
丁装置中溶液
丙装置中溶液
pH
6.50
5.60
分析可知，在丙和丁装置中所溶解二氧化碳的体积__小于__(选填“大于”“小于”或“等于”)丙和丁装置中溶液的总体积。
(4)实验中，乙装置的作用是__吸收二氧化碳中的HCl气体__。若没有乙装置，则测出的溶液pH 会__偏小__。
实验二：在通常状况下分别测定排空气法和排水法收集的气体中氧气的体积分数，从而得到二氧化碳的体积分数。
图Z6-5
(5)用氧气测量仪测得收集的气体中氧气体积分数随时间的变化关系如图Z6-5所示(起始时氧气的体积分数都以21%计)，则最终两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数较大的是__排水__(选填“排空气”或“排水”)法。
[结论与反思]
(6)由实验一、二分析，你认为二氧化碳__能__(选填“能”或“不能”)用排水法收集，能减少二氧化碳在水中溶解度的措施是__升温或加酸或事先制成二氧化碳的饱和溶液__(写一条即可)。
5．[2014·潍坊]某化学小组查阅资料得知：在不同温度下，甲烷(CH4)可将氧化铁(Fe2O3)还原为Fe、Fe3O4中的一种或两种。他们为探究甲烷与氧化铁反应后产物(黑色粉末)的成分，进行了如下实验。
图Z6-6
(1)按如图Z6-6装置连接好仪器，检查装置的气密性后，往装置中添加药品。
①往黑色粉末中滴加稀硫酸，观察到有气泡产生，则黑色粉末中含有__Fe__，产生气泡的化学方程式是__Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑__；
②导管b的作用是__使仪器a、c内压强相等__。
(2)按Z6-7所示装置连接好仪器(图中夹持设备已略去)。检查装置的气密性，往装置中添加药品，打开止水夹K通入含有少量二氧化碳的一氧化碳，持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯。
图Z6-7
①装置A中反应的化学方程式为__2NaOH＋CO2===Na2CO3＋H2O__，装置B中浓硫酸的作用是__除去气体中的水蒸气__；
②持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯的原因是__防止CO与空气混合加热时发生爆炸__，D装置的作用是__防止E中的石灰水被倒吸进玻璃管__；
③实验中观察到装置E中石灰水变浑浊，则黑色粉末中含有__Fe3O4__。尾气处理方法为__将尾气点燃__。
【解析】 (1)①加入稀硫酸，产生气泡，在黑色粉末中只有铁粉和硫酸能够反应得到氢气气体，则黑色粉末中含有铁。②导管b的作用是使容器a、c内压强相等。(2)①二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水；浓硫酸具有吸水性，装置B中浓硫酸的作用是除去气体中的水蒸气。②一氧化碳点燃时易发生爆炸，点燃前要排尽装置内的空气，所以持续一段时间后再点燃装置C处的酒精喷灯的原因是防止一氧化碳与空气混合加热时发生爆炸；D装置的作用是防止E中的石灰水被倒吸进玻璃管。③装置E中石灰水变浑浊，说明有二氧化碳生成，只有四氧化三铁和一氧化碳反应生成二氧化碳，则黑色粉末中含有Fe3O4；一氧化碳有毒，为防止污染空气，应将尾气点燃。
6．[2015?武汉]有些晶体按比例带有一定量的结晶水，带有结晶水的晶体在一定温度下会脱去结晶水。草酸晶体(H2C2O4?xH2O)在常温下是一种无色透明晶体。草酸晶体受热时分解的化学方程式为：H2C2O4·xH2O(x＋1)H2O＋CO2↑＋CO↑。
某化学兴趣小组的同学利用该信息以及所学的知识设计并开展实验，测定草酸晶体中结晶水的质量分数。(图中固定装置已略去，装置气密性良好，装置A、B中的试剂足量，注射器量程足够)
图Z6-8
Ⅰ.测量装置A、B的质量，排尽注射器中的空气，连接装置；
Ⅱ.取质量为m的草酸晶体，加热至完全分解，将产物全部通入以上装置；
Ⅲ.测量并记录装置A增加的质量为a，装置B增加的质量为b，装置C读数为c；
Ⅳ.甲、乙、丙三位同学分别利用装置A、B、C所得数据计算该草酸晶体中结晶水的质量分数。
请回答下列问题：
(1)装置A中盛放的液体是__浓硫酸__；装置B的作用是__吸收生成的二氧化碳气体__；装置C的作用之一是测量__一氧化碳__的体积。
(2)甲同学依据装置A测量结果计算结晶水的质量分数为__×100%__(用代数式表示)。
解： H2C2O4?xH2O(x＋1)H2O＋CO2↑＋CO↑
90＋18x 18(x＋1)
m a
则：＝，x＝，
则结晶水的质量分数为＝×100%＝×100%。
课件35张PPT。专题提升六 探究化学装置的作用1．气体发生装置(理解)
(1)作用：产生气体
(2)类型：①加热固体型；②固体、液体反应型。
2．贮气装置(理解)
作用：收集气体或尾气处理。
3．洗气装置(理解)
(1)吸收气体
①吸收水蒸气：用浓硫酸或硫酸铜或碱石灰；
②吸收CO2：用氢氧化钠溶液或碱石灰；
③吸收HCl：用氢氧化钠溶液或浓碳酸氢钠溶液；
④吸收CO2中的HCl：用浓碳酸氢钠溶液。 (2)检验气体
①检验水蒸气：用硫酸铜；
②检验CO2：用澄清石灰水；
③检验HCl：用硝酸银溶液。
4．还原装置(掌握)
(1)还原作用：还原金属氧化物。
(2)吸收作用：吸收氢气、一氧化碳等气体。
(3)检验氢气：金属氧化物被还原，同时生成水。
(4)检验一氧化碳：还原前吸收二氧化碳，金属氧化物被还原，生成能使澄清石灰水变浑浊的气体。【注意】
还原装置中减少的质量是金属氧化物中氧元素的质量。类型之一 理解气体发生和贮气装置
[2015·安徽]为比较相同浓度的FeCl3溶液和CuSO4溶液对H2O2分解的催化效果，某研究小组进行了如下探究。图Z6-1 (1)请写出H2O2分解的化学方程式：______________________ ______。
[定性研究]
(2)如图Z6-1图甲所示，可通过观察______________________ _____来定性比较两者的催化效果。
[定量研究]
(3)如图乙所示，实验前检查该装置气密性的方法是________ _______________________________________________________________________________________________________。要定量比较两者的催化效果，可测量生成等体积气体所需的__________。两试管中产生气泡的快关闭分时间慢液漏斗的活塞，将注射器活塞向外拉出一段，松开手一会后，若活塞又回到原位，则气密性良好(其他合理答案均可) [深入探究]
(4)在FeCl3溶液中，究竟是哪种粒子起催化作用呢？
猜想1：铁离子(Fe3＋)起催化作用；
猜想2：_______________起催化作用；
猜想3：_______________________________起催化作用；
……
请设计实验，验证猜想1。氯离子(Cl－)水分子(H2O)(其他合理答案均可) 【解析】 (1)过氧化氢溶液是实验室制取氧气的重要药品，分解得到氧气。(2)催化剂的效果，就是看加入催化剂后反应的快慢。(3)实验装置气密性的检查主要利用气压原理，要产生压强差，先要关闭分液漏斗的活塞，由于注射器活塞是可以移动的，不太适合采用加热法，可以将注射器活塞向外拉出一段，产生压强差，观察松开手一会后活塞是否能回到原位。(4)FeCl3溶液中的成分有Fe3＋、Cl－、H2O，设计实验时保持其他条件相同，只要控制有无Fe3＋来验证猜想1。 【点悟】 了解H2O2分解反应实验，知道实验装置气密性的检查及化学反应快慢的比较方法，解答此类题要充分利用题目给出的信息，按照操作步骤进行实验。在进行实验对比时，要注意实验的控制变量，以确保实验结果的准确性。 [2014·通辽]化学是以实验为基础的自然科学，如图Z6-2所示为实验室常用的实验装置。图Z6-2 (1)实验室若用A装置制取氧气，写出反应的化学方程式为________________________________。
(2)实验室通常用石灰石和稀盐酸反应制取CO2，所需要的装置组合是_________ (填装置序号)；也可以用碳酸氢钠(NaHCO3)固体加热分解(产物为碳酸钠、二氧化碳和水)来制取，该反应的化学方程式为_________________________ _________________________。
(3)F装置可用来测量生成的CO2气体的体积，其中在水面上放一层植物油的目的是________________________。
(4)实验室检验CO2应选择装置________，其反应的化学方程式为______________________________________。
BD防止二氧化碳溶于水GCO2＋Ca(OH)2===CaCO3↓＋H2O 【解析】 (1)A装置是加热固体制取气体，由于试管口没放棉花团，所以只能用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气。(2)石灰石(主要成分是CaCO3)和稀盐酸(主要成分HCl)，二者接触即可发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳。由于反应不需要加热，故发生装置为B，由于二氧化碳能溶于水且密度比空气大，所以只能用向上排空气法收集；碳酸氢钠(NaHCO3)固体加热分解，产物为碳酸钠、二氧化碳和水。(3)当F装置通入二氧化碳后，随着瓶内气体的增多，压强增大，瓶中的水会被压入量筒中，通过量筒内水的体积确定二氧化碳的体积，水面上放一层植物油可防止二氧化碳溶于水中(二氧化碳能溶于水)。(4)实验室检验二氧化碳用澄清石灰水。 【点悟】 选择发生装置需考虑反应物的特征及反应原理，收集装置应考虑气体的性质。有污染性的气体应在封闭的装置系统中进行，并收集尾气，以免污染空气。类型之二 掌握还原装置的作用
[2015·宜宾]Mg与NH4Cl溶液反应，除生成一种盐外，还有气泡产生。为确定气体的成分，进行下列实验探究。
[假设与猜想]气体可能是HCl、NH3、H2中的一种或几种。
[查阅资料]
① NH3＋HCl===NH4Cl
② 2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4
[实验探究]
(1)为确定是否含有HCl，将气体通入酸化的___________溶液中，无沉淀产生，则该气体中无HCl。硝酸银 (2)为了探究其他气体是否存在，又设计了如图Z6-3所示实验装置。
①A中观察到 ______________________，证明有NH3；
②B中玻璃管内观察到________________________________ __________________，证明有H2；图Z6-3酚酞试液变红色黑色粉末变为红色，在玻璃管内壁有水雾出现 ③浓硫酸的作用是_____________________________。
[实验结论]Mg与NH4Cl溶液反应生成盐、NH3和H2。写出化学方程式： _____________________________________。
[实验反思]综合以上信息和实验结论，有同学认为不需要单独检验HCl，就能证明HCl不存在。请评价这种说法是否合理_____ (选填“是”或“否”)，理由是____________________ ____________。吸收多余氨气并干燥气体是氨气和氯化氢气体反应产生白烟 [2014·金华]天然气作为燃料已进入千家万户。小聪在帮助父母烧菜时想到：天然气燃烧的产物是什么呢？带着这一问题，小聪和同学一起进行了如下探究。
(1)设计与实验：同学们设计了如图Z6-4甲图所示装置(固定装置未画出)，将天然气在氧气中点燃后得到的混合气体通过该装置进行实验。开始时应_____________(选填“先通气体”或“先加热”)；加热过程中发现黑色CuO固体变红，澄清石灰水变浑浊。先通气体
图Z6-4 写出CuO固体变红的化学方程式：_____________________ ___________。仅根据甲图装置出现的现象，写出混合气体所有的可能组成___________________________。
(2)评价与改进：小聪认为上述实验方案有缺陷，通过讨论，增加了如乙图所示的3个装置(固定装置未画出)，对方案作了改进并进行实验。将混合气体先通过乙图中连接的装置后，再通入甲图装置。实验中部分现象如下：A装置质量增加，B装置中溶液不变浑浊，甲图装置中实验现象与(1)相同。
请你写出改进方案的装置连接顺序(装置不重复使用)：混合气体→_______________→甲图装置(填装置编号)。①CO，②CO和CO2C→A→B (3)交流与讨论：通过对改进实验的现象分析，同学们得出了正确的结论。
【解析】 甲烷不完全燃烧生成一氧化碳，一氧化碳属于可燃性气体，不纯加热可能会发生爆炸，所以开始时应先通气体；一氧化碳具有还原性，能和氧化铜反应生成铜和二氧化碳，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊。澄清石灰水变浑浊，说明有二氧化碳气体，所以混合气体所有的可能组成是一氧化碳或一氧化碳和二氧化碳的混合气体。水能使无水硫酸铜变蓝，二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊；二氧化碳和氢氧化钠溶液反应生成碳酸钠和水，故氢氧化钠溶液用于吸收二氧化碳气体，所以先通过无水硫酸铜检验水的存在，再通过氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，再通过澄清石灰水检验二氧化碳是否吸收完全，所以改进方案的装置连接顺序(装置不重复使用)，混合气体→C→A→B→甲图装置。 【点悟】 组合装置的解题需要分析每个装置的作用，每个装置的作用并不一定是唯一的。回答问题时需要综合分析各装置的反应。实验现象是判断反应是否进行的依据之一。类型之三 掌握洗气装置的作用
[2014·南京]某兴趣小组对物质的性质和成分进行相关探究。
(1)常见金属活动性顺序如下，填写相应的元素符号：
某同学用硫酸铜溶液把“铁刀变成铜刀”，其反应的化学方程式为_____________________________，该反应的基本反应类型为_______________。图Z6-5Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4置换反应 (2)兴趣小组同学用氧化铜与足量的炭粉利用图Z6-6所示的装置进行实验，对生成气体的成分进行探究。
[提出问题]生成的气体中是否含有一氧化碳？
[实验与讨论]
①打开K，缓缓通入干燥的氮气一段时间。图Z6-6 ②关闭K，加热至一定温度使之反应，用气囊收集气体样品。
③除去气体样品中的二氧化碳，并将剩余气体收集在集气瓶中，下列装置中最为合理的是______。
c图Z6-7 [实验求证]
将除尽二氧化碳后的气体样品干燥，仍然用图Z6-6所示的装置进行实验，A中的固体应选用____________________，B中溶液为澄清石灰水，若A中黑色固体出现了红色，B中澄清石灰水____________，可说明气体样品中含有一氧化碳。
[实验反思]
炭粉还原氧化铜的实验中，若生成的气体中含有一氧化碳，则反应时消耗碳、氧元素的质量比_________(选填“大于”“等于”或“小于”)3∶8。
【点悟】 组合装置类问题应在实验情境中综合分析每个装置的作用，装置连接后应注意避免各个装置对实验的干扰。氧化铜(或CuO)变浑浊大于
不理解装置连接顺序对实验的干扰致错
将过量的Na2CO3溶液滴入到一定量CuSO4溶液中得到蓝色固体。某研究性学习小组对蓝色固体的成分进行了如下探究。
(一)猜想与假设：
猜想一：固体为CuCO3，理由：_________________________
_______________________________(用化学反应方程式表示)。
猜想二：固体为Cu(OH)2，理由：Na2CO3溶液呈________(选填“酸”或“碱”)性。
猜想三：固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物。(二)资料查阅：
①Cu(OH)2和CuCO3晶体均不带结晶水；
②Cu(OH)2、CuCO3受热易分解，各生成对应的两种氧化物。
(三)设计与实验：
Ⅰ.固体的获取：
(1)将反应后的固、液混合物经________、洗涤、低温烘干得蓝色固体。
(2)判断固体已洗净的方法及现象：________________________
____________________________________________________。Ⅱ.用如图Z6-8所示装置，定性探究固体的成分。
(3)若用装置A、B组合进行实验，B中无现象，则猜想________正确；
(4)若用装置A、C组合进行实验，C中无现象，则猜想________正确；图Z6-8(5)小组同学将装置按 A、__________、__________(选填“B”或“C”)的顺序组合进行实验，验证出猜想三是正确的，实验中：B中的现象为__________________________________，C中的现象为________________________________。结论：固体为Cu(OH)2和CuCO3的混合物。
【错解】 (2)再次过滤，溶液中无固体 (5)按A、B、C顺序组合装置。
【错因分析】 (2)不理解洗净固体的含义，洗净固体是指所得固体中不含反应中过量的碳酸钠，即鉴别是否有碳酸钠。(5)若先检验加热产物是否有二氧化碳，则会对水的检验产生干扰。【正解】 猜想一：Na2CO3＋CuSO4===CuCO3↓＋Na2SO4 猜想二：碱
Ⅰ.(1)过滤 (2)取最后洗涤液少量，滴加适量的稀盐酸(硝酸、硫酸)，无气泡产生；或滴加BaCl2[或Ba(OH)2、Ba(NO3)2]或CaCl2[或Ca(OH)2、Ca(NO3)2]溶液，无沉淀产生。(其他合理答案均可)
Ⅱ.(3)二 (4)一 (5)C B 澄清石灰水变浑浊 白色固体变蓝
[2015·佛山]如图Z6-9所示为实验室常用来制取气体的装置。
(1)仪器a的名称是_____________。
(2)能用装置D收集的气体必须满足的条件是_____________ ______________________________。图Z6-9长颈漏斗密度比空气小，且不与空气中的物质反应 (3)某实验小组为了获得较多气流平稳且干燥的氢气进行实验探究，制取氢气时发生装置应选______(填字母，下同)，干燥装置应选______，干燥装置中的试剂是___________。
(4)如图Z6-10所示为探究CO2与NaOH是否反应的部分原理装置图。请在方框内画出需完善的装置图，并进行必要的标注。
可供选用的仪器及药品：试管、直角导管、干燥CO2、NaOH溶液、BaCl2溶液。BF浓硫酸
图Z6-10 【答案】 如答图所示。
