专题提升六 探究化学装置的作用
1．[2015·德州]如图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 )
图Z6－10
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
【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极易溶于水。
2．某校化学兴趣小组的同学，对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)，如图所示。
图Z6－11
(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．[2016·泸州]某课外活动小组利用下列装置制取二氧化碳，并探究钠在二氧化碳中的燃烧产物。已知：Na2O和CaO相似，能与水反应。请回答下列问题：
图Z6－12
(1)按图连接装置后，首先进行的操作是__检查装置的气密性__。
(2)A装置用于制取CO2，用到的玻璃仪器有长颈漏斗、导管和__试管__。
(3)实验中下列操作的先后顺序是__cab__。
a．点燃酒精灯，加热硬质玻璃管中的钠
b．等燃烧终止并冷却后，停止通CO2
c．打开A装置中活塞，通入CO2
(4)D装置中观察到的现象有：钠在二氧化碳中燃烧，产生大量白烟和黑色物质。待钠充分燃烧，冷却，将管内生成的固态物质移出，加水溶解，过滤得黑色固体和澄清滤液。实验证明：D中排出的尾气能被NaOH溶液完全吸收。
①黑色固体在O2中灼烧，全部转化为气体，则黑色固体是__碳(或C)__；
②对白色固体有以下猜想：
a．只有Na2O; b．只有Na2CO3；
c．Na2O和Na2CO3的混合物。
若猜想a成立，则Na与CO2反应的化学方程式是__4Na＋CO22Na2O＋C__；若猜想c成立，请设计实验验证产物中存在Na2O：取滤液少许，__加入过量的CaCl2溶液，充分反应后静置，取澄清液滴加1～2滴酚酞试剂，溶液变红__。
(5)反思拓展：你对二氧化碳灭火的范围有什么新的认识？__钠、镁等活泼金属失火不能用二氧化碳灭火__。
专题提升六 探究化学装置的作用
1．[2015·泰安]如图所示，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.[2016·杭州]焦亚硫酸钠(Na2S2O5)是一种常用的食品抗氧化剂，小金模拟化工生产，用如图装置来制取Na2S2O5。
图Z6－2
已知：A中发生的反应为H2SO4(浓)＋Na2SO3===Na2SO4＋SO2↑＋H2O
B中发生的反应为Na2SO3＋SO2===Na2S2O5
(1)图中盛放浓硫酸的仪器名称是__分液漏斗__。
(2)写出C中发生反应的化学方程式__SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O__。
(3)在实验过程中，滴加浓硫酸不宜过快，理由是__防止生成二氧化硫气体过快，来不及与B中的亚硫酸钠进一步反应生成Na2S2O5，提高SO2的利用率__。
(4)该实验开始滴加浓硫酸时，应先除尽装置内的空气，若忘记这一操作，所制取的Na2S2O5产品中会混有Na2SO4杂质，这与O2的__氧化性__有关(填化学性质)。
【解析】 反应过程中产生有害气体二氧化硫，需要进行尾气处理，二氧化硫与二氧化碳性质相似，与氢氧化钠反应生成相应的盐和水；反应的化学方程式为SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O。若滴加浓硫酸过快，则生成二氧化硫气体较快，可能导致二氧化硫气体来不及与B中的亚硫酸钠进一步反应生成Na2S2O5。该实验开始滴加浓硫酸时，应先除尽装置内的空气，是为了防止Na2S2O5被氧化成Na2SO4，这里反映了氧气的氧化性。
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】
猜测1
猜测2
猜测3
只有CO
只有__CO2____
含有CO和CO2
【设计实验】基于猜测3，依据CO和CO2的性质，兴趣小组同学设计了如图所示实验。
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的体积。
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。两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数的差值是__15.7%__。
【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．[2016·连云港]已知Mg能在CO2中燃烧生成碳和一种白色固体物质，某化学兴趣小组用如图所示装置制备CO2并对Mg在CO2中燃烧生成的白色固体物质进行探究。
图Z6－6
实验过程：连接好装置并检查装置的气密性，装入药品，打开活塞，让A中产生的气体依次通过B，C，待气体充满集气瓶后，用坩埚钳夹住8～10cm长的用砂纸打磨干净的镁条，将镁条点燃后迅速插入到正不断通入CO2的集气瓶中，待剧烈反应平息后，关闭活塞，即可看到集气瓶内壁和底部有白色固体和黑色物质出现。
查阅资料：①饱和NaHCO3溶液可以吸收HCl而不吸收CO2；②MgO、Mg(OH)2、MgCO3均为白色固体。
(1)仪器a的名称是__长颈漏斗__。
(2)装置B中发生反应的化学方程式是__NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑__，装置C的作用是__干燥(除去水蒸气)__。
(3)检验D中集气瓶已经充满CO2的方法是__把燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，说明已经收集满__。
(4)白色固体物质是什么？甲同学提出了三种猜想：
猜想Ⅰ：白色固体物质是MgO；
猜想Ⅱ：白色固体物质是Mg(OH)2；
猜想Ⅲ：白色固体物质是MgCO3。
①上述猜想中，你认为不合理的猜想是__Ⅱ__(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)，理由是__反应物中没有氢元素__；
②乙同学取D中的白色固体于试管中，向其中加入足量的稀硫酸，固体溶解，无气泡产生，据此可知猜想__Ⅰ__(选填“Ⅰ”“Ⅱ”或“Ⅲ”)是合理的，则镁在D中发生反应的化学方程式是__2Mg＋CO22MgO＋C__。
6．[2016·扬州]硫酸铜在纺织、印刷等行业有广泛用途。
(1)工业上可用铜屑、空气与稀硫酸在80℃条件下制备硫酸铜。
①如图甲是实验室模拟工业制备硫酸铜的装置。反应的化学方程式为__2Cu＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O__，采用水浴加热的优点是__温度易控，受热均匀__，多孔球泡的作用为__增大气体与溶液的接触面积，使反应充分进行__；
图Z6－7
②工业生产时可用纯氧代替空气。这一措施除能加快反应速率外，还具有的优点是__排除其他气体的干扰__；
③实验室用H2O2溶液和MnO2制备O2，反应的化学方程式为__2H2O22H2O＋O2↑__，在图乙中，应选用的发生装置为__A__(填序号，下同)，收集装置为__D__。
(2)以CuSO4为原料制备碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]的过程如图：
图Z6－8
①“沉淀”时的反应为2CuSO4＋2Na2CO3＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2__Na2SO4__＋CO2↑。实验室进行过滤时需要的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和__漏斗__；
②检验沉淀是否洗涤干净选用的试剂是__HNO3和BaCl2溶液__(填化学式)，烘干时产品中出现少量黑色物质，可能的原因为__碱式碳酸铜受热分解为氧化铜__；
③若所得产品的产率(产率＝×100%)偏高，其可能的原因为__cd__(填序号)；
a．反应物未完全沉淀
b．过滤时滤纸破损
c．Cu2(OH)2CO3未洗涤干净
d．Cu2(OH)2CO3未完全烘干
④“沉淀”时若有少量5Cu(OH)2·2CuCO3生成，则产品中铜元素的质量分数__偏大__(选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(3)T℃时加热32.0g硫酸铜，一段时间后得到15.2g CuO和Cu2O的混合物，计算该混合物中CuO的质量(写出计算过程)。
解： (3)反应前后铜元素的质量相等，设该混合物中CuO的质量为x，则Cu2O的质量15.2g－x，
32g××100%＝x××100%＋(15.2g－x)××100%，x＝8g。
