1、有关装置变化的科学探究 本专题是锻炼学生对化学实验装置的分析能力。实验是化学考试中的重难点，其中装置的考查主要在大实验中出现。主要是应用初中阶段已学的一些实验仪器设计了一套课本中没有出现过的新装置，再结合实验情景进行答题。 【知识点睛】 1 考查整套装置中每个装置的作用 根据实验过程将整套装置分解，分析每部分装置在相应位置起到的作用；装置内添加了何种药品，它的用途是什么？ 了解常见的装置： A 短进长出：收集气体 ， 如排水法收集氧气， 排饱和碳酸氢钠溶液收集二氧化碳。 B 长进短出 ：除去杂质（洗气）、干燥气体，如氢氧化钠溶液 除二氧化碳，浓硫酸除水。 C 长进长出：既能除掉杂质，又能收集气
2、体 D 短进短出：防止倒吸（安全瓶） E 长进短出，用于收集密度大于空气的气体；短进长出，用于收集密度小于空气的气体。 长进短出，也可以用于安全瓶使用。 2 考查装置的连接顺序 根据实验目的，分析实验过程，将 各 部分装置 组 合成一个整体。 初中化学中的实验 装置 组合题一般以氧气、氢气和二氧化碳三大气体的制取和性质实验或迁移应用其原理和性质的实验为主线 。 仪器连接的基本原则： 制取 除杂 （ 检验除杂的效果 ） 性质实验 生成物检验 尾气处理 注：连接装置时需先选择大装置，再连小序号 。 3 考查压强变化 根据装置的设计分析压强的变化，依据压强的变化判断可能观察到的实验现象，如液体移动，
3、气球形状变化、液面变化等。 考察内容： 往往 考查燃烧的条件、二氧化碳的性质、金属的性质和酸碱盐的性质。 【例题精讲】 例 1欲测定大理石样品中 CaCO3的质量分数某同学设计了如图的装置（提示：杂质不与稀盐酸反应） （ 1）在实验中装置 B的作用是 _，装置 C的作用是 _； （ 2） 要测定大理石样品中 CaCO3的质量分数，除了加入足量的稀盐酸，还需要测量的数据是 _（填选项）； 大理石样品的质量 浓硫酸实验前后的质量 氢氧化钠溶液实验前后的质量 稀盐酸的量分数 （ 3） 若 测得 CaCO3的质量分数偏小，原因是 _ 解析 解答本题的关键是理解： 氢氧化钠固体极易吸收水分，氢氧化钠还可
4、以和二氧化碳反应，常用于吸收二氧化碳； = 1 0 0 %碳 酸 钙 质 量大 理 石 中 碳 酸 钙 的 纯 度大 理 石 质 量。 （ 1）装置 B 中浓硫酸是 除去二氧化碳气体中的水分， C 中氢氧化钠溶液是吸收二氧化碳 。（ 2） 要测定大理石中碳酸钙的质量分数， 必须 样品中碳酸钙的质量和样品的质量 。 加入足量盐酸后，可通过测定氢氧化钠溶液增重的质量求出二氧化碳的质量，根据二氧化碳的质量求出碳酸钙的质量，从而求出其质量分数 。 故选 。 （ 3）根据 = 1 0 0 %碳 酸 钙 质 量大 理 石 中 碳 酸 钙 的 纯 度大 理 石 质 量分析，若测得碳酸钙的质量分数偏小往往是因
5、为所测碳酸钙的质量偏小。换言之，是因为所测二氧化碳的质量偏小。观察装置，由于 A、 B装置中 会 残存 CO2，导致 生成的二氧化碳没有全部转移到 C装置中，使二氧化碳质量偏小，从而求出的碳酸钙质量偏小 。 答案： （ 1）除去气体中的水分；吸收产生的二氧化碳气体； （ 2） ； （ 2） A、 B装置中残存的 CO2不能被 C装置中的氢氧化钠充分吸收。 例 2利用下列装置完成用纯净、干燥的一氧化碳还原氧化铁实验，并检验气态产物 【查阅资料】常温下，甲酸（ HCOOH）是无色易挥发的液体，在浓硫酸作用下易分解 甲酸分解的化学方程式为： 2H C O O H C O + H O 加 热 ， 浓
6、硫 酸 若各步均反应完全 ， 装置的连接顺序为 _尾气处理 （ 填序号 ） 装置乙的作用是 _ 实验时先点燃甲中的酒精灯，一段时间后再点燃丁中的酒精喷灯，目的是 _； 装置丁中观察到的现象是 _，反应的化学方程式是 _ 解析 解题关键是掌握 仪器连接的基本原则：制取 除杂 （检验除杂的效果） 性质实验 生成物检验 尾气处理 。 连接装置时需先选择大装置，再连小序号 。 根据甲酸（ HCOOH）是无色易挥发的液体，制取的一氧化碳中 除了含有水，还 可能含有甲酸 。先 利用氢氧化钠溶液（装置乙） 除去 混合气体中的 甲酸，再 利用浓硫酸（装置 戊 ）干燥 气体 。 将干燥纯净的一氧化碳通入 反应装
7、置丁， 利用澄清石灰水 （戊丙） 检测产物 二氧化碳再进行尾气处理 ； 所以装置的连接顺序为 ： 甲 乙 戊 丁 丙 。 实验时先点燃甲中的酒精灯，一段时间后再点燃丁中的酒精喷灯， 目的是排尽玻璃管内的空气，防止加热时玻璃管内的一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸 。 装置丁中观察到的现象：红色的氧化铁粉末逐渐变为黑色；反应的化学方程式为：2 3 23 C O + F e O 2 F e + 3 C O 高 温 答案 ： （ 1） 甲 乙 戊 丁 丙 ； 除去气体中的甲酸 排尽玻璃管内的空气，防止加热时玻璃管内的一氧化碳与空气的混合气体发生爆炸 。 红色的氧化铁粉末逐渐变为黑色 ； 2 3 23
8、C O + F e O 2 F e + 3 C O 高 温 例 3 某实验小组根据如图所示装置（图中固定装置省略）探究燃烧的条件和酸、碱、盐的性质，其中装置甲的试管中盛有固体粉末 B，分液漏斗中盛有足量溶液 A，装置乙中盛有足量液体请回答问题： （ 1）关闭 K1，打开 K2，若装置乙中水下有少量白磷（此时水温 35）， 实验时将足量 A（ H2O2溶液 ） 滴加到 B（ MnO2） 中后，关闭分液漏斗活塞，则乙中有气泡冒出，白磷不燃烧，说明燃烧还需要 _；若迅速关闭 K2，待反应一段时间后打开 K1，可能出现的现象是 _，且白磷燃烧 （ 2）关闭 K1，打开 K2，装置乙中有石灰水实验时将
9、A（盐酸）滴加到 B（白色固体）中后，关闭分液漏斗活塞，看到乙的溶液中有气泡冒出，变浑浊，那么乙中反应的化学方程式是 _；当甲中不再产生气泡后，在不改变装置的情况下，进行以下操作 _，能使乙中液体流入甲中 解析 （ 1）足量 A（ H2O2溶液）滴加到 B（ MnO2）中后，关闭分液漏斗活塞，则乙中有气泡冒出，说明 装置甲中 有 O2生成 ， 并且与乙中的白磷接触 ， 但水温 35不能达到白磷的着火点 ， 所以不能燃烧；若迅速关闭 K2， O2无法逸出 ， 会 聚集在装置甲中液体上方， 压强变大。 一段时间后打开 K1，可能出现的现象是甲中液体流入乙 中。根据白磷燃烧这一现象，说明 H2O2分
10、解的过程中产生了热量。 （ 2） 实验时将 A（盐酸）滴加到 B（白色固体）中后，关闭分液漏斗活塞，看到乙的溶液中有气泡冒出，变浑浊。 说明乙中的液体是 澄清 石灰水， A中生成的气体是 CO2，所以乙中的反应的化学方程式是 2 3 22C O + C a O H C a C O + H O= ；要使乙中液体流入甲中，就要使甲中的压强变小，所以我们可以 利用氢氧化钠溶液吸收甲中的 CO2。具体操作是： 关闭 K2，向 A中加入氢氧化钠浓溶液，将其滴入甲中，打开 K1或 K2 答案： （ 1）温度达到可燃物着火点；甲中液体流入乙； （ 2） 2 3 22C O + C a O H C a C O
11、 + H O= ；关闭 K2，向 A中加入氢氧化钠浓溶液，将其滴入甲中，打开 K1或 K2。 例 4 化学小组用下图所示装置研究酸碱盐的性质（夹持仪器已省略） （ 1）关闭 K2，打开 K1和分液漏斗玻璃塞、活塞，向 B装置中加入稀盐酸，使其浸没大理石后关闭分液漏斗活塞 A 中反应的化学方程式为 _， B 中发生反应的化学方程式为 _ （ 2）当 B 中的物质仍在反应时，关闭 K1，打开 K2一段时间后 C 中的现象为_ ； 充 分 反 应 后 ， C 中 一 定 含 有 溶 质 NaCl 的 原 因 是_ 解析 （ 1） A 中发生的反应是 2 3 22Ca O H + CO Ca CO +
12、 H O ； B 中 发生 的反应是 ：3 2 2 2C a C O + 2 H C l C a C l + H O + C O 。 （ 2）当 B装置中的物质仍在反应时，关闭止水夹 K1，二氧化碳无法排出，打开止水夹 K2，则 B中压强增大，会将 B中液体压入到 C中， HCl、 CaCl2进入 C中， HCl和 CaCl2分别和C中碳酸钠反应 ，注意这里盐酸优先反应。 2 3 2 2N a C O + 2 H C l 2 N a C l + H O + C O 2 2 3 3C a C l + N a C O C a C O + 2 N a C l 分别 产生二氧化碳气体和碳酸钙沉淀，因此
13、观察到 C中液面升高，先有气泡冒出，后产生白色沉淀 。 溶液中一定含有氯化钠，是因为 B中的 CaCl2和 HCl分别与 C中 Na2CO3反应生成NaCl。 答案： （ 1） 2 3 22Ca O H + CO Ca CO + H O ； 3 2 2 2C a C O + 2 H C l C a C l + H O + C O （ 2） C中液面升高，先有气泡冒出，后产生白色沉淀； 例 5 用如图装置进行实验时，打开止水夹，丙中水流入丁中，乙中有气泡冒出若甲中盛有溶液 A，乙中盛有含酚酞的 氢氧化钠 溶液，实验时观察到乙中溶液变为无色，则溶液 A为 _充分反应后乙中溶质的可能组成为 _ 解析
14、 浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢气体进入氢氧化钠溶液中时，能和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，同时放出大量的热，因此甲中的浓盐酸挥发出的氯化氢气体进入氢氧化钠溶液中时，能和氢氧化钠反应生成氯化钠和水，同时放热，温度升高，导致试管中的气体压强增大，从而导致丙中水流入丁中，因此溶液 F 是浓盐酸； 充分反应后乙中溶质的可能组成为酚酞和反应生成的氯化钠，或酚酞和反应生成的氯化钠、过量的氯化氢 答案： 浓盐酸；酚酞、 NaCl；或酚酞、 NaCl、 HCl。 【练习】 1如图所示装置，有洗气、储气等用途医院在给病人输氧气时也利用了类似装置，以下说法不正确的是（ ） A h导管口连接病人呼吸氧气的胶管 B h
15、导管连接供给氧气的钢瓶 C该装置可用来观察输出氧气的速度 D该装置可用来监测是否有氧气输出 2某兴趣小组在实验室中模拟炼铁化学原理的实验，用一氧化碳还原纯净的氧化铁粉末，实验装置如图 （ 1）实验装置图中采用装置乙的作用有 _； A收集一氧化碳 B吸收二氧化碳 C检验二氧化碳 （ 2）点燃酒精灯后，实验过程中观察到的现象有_； （ 3）请用理化知识解释装置乙中产生上述观察到的现象的原因 _ 3某化学活动小组为探究碳与氧气反应的生成物，利用下列装置进行了如下实验（图中固定试管的仪器已略去）回答： （ 1） B装置的作用是 _ （ 2）实验中观察到 C装置中澄清石灰水变浑浊， D装置中黑色粉末变成
16、红色粉末；由上述现象可得出的结论是： _ （ 3）此装置有明显的不足，应如何改进： _ 4如图是实验室制备气体和性质实验的部分仪器试根据题目要求，回答下列问题：（提示：盐酸中常挥发出少量的 HCl 气体；假定每个装置内都恰好完全反应且不考虑外界空气的影响） （ 1）制取气体时， A装置中的液体反应物不是一次性加入到锥形瓶中，而是通过分液漏斗逐滴加入，这样做的优点是 _ （ 2）实验进行时，若要制取并收集一瓶 干燥纯净 的二氧化碳气体（气体从左向右流动） 则这套装置的连接顺序应是（填仪器接口字母）： _ 实验中， C装置的作用是 _ 实验室制取二氧化碳后的剩余废液中，常含有剩余的少量盐酸为消除酸
17、对水环境的污染，在不用指示剂的条件下，欲将含有盐酸的氯化钙溶液由酸性变为中性，请从澄清石灰水、生石灰粉末、石灰石粉末四种药品中选用一种药品 _（填名称）进行实验，并简述操作方法 _（操作、现象、结论） 5 某实验小组利用下图所示装置进行实验 已知：二氧化碳在饱和碳酸氢钠溶液中的溶解度非常小 （ 1）制取二氧化碳：进行此实验时，将 C 装置 _两端分别与 B、 E 装置连接 A中液体为澄清石灰水， B 中固体为大理石， C 中液体为饱和碳酸氢钠溶液，打开 K1， 关闭K2，将分液漏斗中的稀盐酸滴入 B中，关闭分液漏斗的活塞 B中发生反应的化 学方程式为_ ；当 A 中 出 现 大 量 浑 浊 时
18、 ， 后 续 操 作 为_，可在 C中收集到二氧化碳 （ 2）研究 CO2与水反应：进行此实验时，将 D装置 c、 d两端分别与 B、 E装置连接 A中液体为紫色石蕊溶液， B中固体为碳酸钠， D中液体为浓硫酸， E中放一朵干燥的紫色石蕊小花将分液漏斗中的稀硫酸滴入 B中 A中发生反应的化学方程式为 _；观察到 _，说明使紫色石蕊变色的是碳酸、不是 CO2 6 实验室用下图装置进行 CO 与 CO2的分离和对比实验其中甲瓶盛足量的 NaOH 溶液，乙瓶盛有澄清石灰水，分液漏斗（丙）盛稀硫酸 （ 1）关闭 B，打开 A时，甲中发生反应的化学 方程式是 _；当乙中的现象是 _时，则证明 CO2已被
19、完全吸收，且 CO也已收集满 （ 2）关闭 A，按乙瓶起始的状态再更换另一个广口瓶，当观察到乙中出现浑浊现象时，说明已进行的实验操作是 _，甲中发生反应的化学方程式是_ 7某实验小组根据如图所示装置（图中部分固定装置省略）测定大理石中碳酸钙含量，同学们设计如下实验，请回答相关问题：（注：鼓风球的旋钮拧紧时，气体能从鼓风球流入抽滤瓶，而不能从抽滤机流入鼓风球） （ 1）向多孔塑料瓶内放入一定量大理石，再向抽滤瓶内注入稀盐酸，装好装置，并连接好A、 B、 C装置，关闭气体连通管上方的活塞，并拧紧鼓风球的旋钮，挤压鼓风球，空气被压入抽滤瓶，可以观察到的现象是_ （ 2）当 A装置中的反应结束时，打开
20、气体连通管的活塞，看到的现象是_；之后不断挤压鼓风球，使空气源源不断地进入抽滤瓶，这样操作的目的是 _；再准确称量装置C的质量，此时装置 C内发生的化学反应方程式为 _ 8科学家设想利用太阳能加热器 “ 捕捉 CO2”、 “释放 CO2”， 实现碳循环 （ 如图 1所示 ） 化学小组的同学对此非常感兴趣，在老师的指导下，设计如图 2装置探究上述设想的反应原理是否可行 （ 1） 证明装置 A 能 “释放 CO2”的现象是_， “释放 CO2”的化学方程式为_ （ 2 ）装置 B 在该设计中的作用是_ （ 3）上述实验后，小组同学还需进行的实验操作是 _ （ 4）其中证明能捕捉到二氧化碳的现象是
21、_ （ 5） 对该 “捕捉 ”、 “释放 ”CO2的过程 ， 你还想继续探究的问题是 _ 9 某化学小组同学利用图示装置进行实验（图中固定装置 省略），其中装置甲的试管中盛有固体粉末 A，分液漏斗中盛有足量溶液 B若装置乙中水下有少量白磷，实验时将 B滴加到 A中后，关闭分液漏斗活塞，打开止水夹，则乙中有气泡冒出，白磷不燃烧；关闭止水夹，则乙中的现象是_，且白磷燃烧关闭止水夹前后，白磷产生现象差异的原因是 _ 10某化学小组同学利用图示装置进行实验 （ 图中固定装置省略 ）， 若装置 中加入大理石和过量的稀盐酸 ， 装置 中加入滴有无色酚酞的氢氧化钠溶液 打开 a， 关闭b， 中发生的反应方程
22、式为 _ 一段时间后 ， 关闭 a， 打开 b， 装置 中最终得到无色溶液且产生白色混浊 ， 则 中无色溶液的溶质可能为 _（写出所有可能情况） 11为了研究反应中压强的变化情况，利用如图进行实验 （ 1）检查装置气密性：打开 a，关闭 b，在 A中加入水_，则装置的气密性良好用同样原理可以检查装置另一侧的气密性 （ 2）在 A、 B中分别加入澄清石灰水，在集 气瓶内放入一定量的大理石，将 a、 b都打开，用注射器加入足量稀盐酸直至液面浸没下端管口，保持注射器活塞不动此时，可观察到的现象是 _. （ 3）关闭 b，集气瓶中持续产生气体， A中的现象是 _判断 A中是否发生化学反应： _（ 若没
23、有反应，写出理由；若发生反应，写出化学方程式） 12甲、乙两个实验小组利用下图装置（夹持装置已略去），做了一个兴趣实验，证明了二氧化碳与氢氧化钠的反应产物中有碳酸钠生成他们的实验步骤如下： 在玻璃管中加入一定量碳酸钙，关闭 K1、 K3，打开 K4，从分液漏斗放入稀盐酸并收集二氧化碳 ； 打开 K1，使玻璃管中的液体流入烧杯，并用清水冲洗 ； 关闭 K1，从分液漏斗向玻璃管中加入氢氧化钠溶液 ； 使二氧化碳与氢氧化钠充分反应 ； 关闭 K3，打开 K4，从分液漏斗放入稀盐酸 ； 打开 K1，使玻璃管中的液体流入烧杯 。 回答下列问题：（ 1）步骤 中发生反应的化学方程式为 _ （ 2）步骤 的
24、具体操作是 _ （ 3）整个过程中注射器的作用是 _ （ 4）在步骤 中，甲乙两组观察到了不同的现象甲组发现烧杯中液体变浑浊；乙组发现烧杯中产生了大量气泡 两组产生不同现象的原因是 _ 答案： 1.B 2.（ 1） AB； （ 2）甲中红色固体逐渐变为黑色，乙中左侧导管口有气泡且液面逐渐下降，液体沿右侧导管进入丙中，丙中有液体进入且液面逐渐上升； （ 3）点燃酒精灯后 CO与 Fe2O3反应生成 CO2， CO2与 NaOH反应生成可溶于水的 Na2CO3，但未参加反应 的 CO难溶于水 ，不与 NaOH反应 ， 使装置乙中气体增多，气压增大，大于外界大气压，在压强差作用下，液体从乙中右侧导管
25、口溢出 。 3 （ 1） 防止反应后冷却到室温时， C装置中的液体倒吸； （ 2） 碳与氧气反应生成了一氧化碳和二氧化碳 （ 3） 缺少一氧化碳的尾气处理，可以使用酒精灯点燃 4（ 1） 可以控制反应的速度 ；（ 2） a g h c d i（ 3） 吸水干燥作用 ； 石灰石粉末；向废液中加入足量的石灰石粉末，发现有大量的气泡冒出，等到气泡不再冒出时，证明溶液由酸性变为中性； 5. （ 1） ba； CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2； 打开 K2， 关闭 K1； （ 2） CO2+H2OH2CO3； A中紫色石蕊溶液变红 ， E中干燥紫色石蕊小花不变红 6. （ 1）澄清石灰水未
26、变浑浊，且石灰水已完全被排至烧杯中；（ 2）打开 B；Na2CO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+CO2； 7. （ 1）液体连通管内液体上升，稀盐酸与大理石接触产生大量气泡； （ 2）液体连通管内液体下降，反应停止；使产生的二氧化碳气体完全进入吸收装置；2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O。 8.（ 1） C中澄清石灰水变浑浊， 32C a C O C a O + C O 高 温 ； （ 2）防止 C中 液体 倒吸 ， 炸裂玻璃管 （ 3）取 适量 D中反应后固体于试管中，滴加稀盐酸； （ 4）有气泡产生 （ 5）该捕捉过程中二氧化碳的捕捉效率是多少 9. 液面上升；液体被压入乙中，过氧化氢分解反应放热，使乙中温度升高，达到白磷着火点 . 10. CO2+2NaOHNa2CO3+H2O； NaCl、 酚酞或 NaCl、 CaCl2、 酚酞 。 【 解析 】 装置 中加入大理石和过量的稀盐酸 ， 装置 中加入滴有无色酚酞的氢氧化钠溶液 ，
