高考化学二轮复习(新高考版) 第1部分讲义 专题9 大题题空逐空突破(十五) 仪器连接、操作先后顺序

1．三氯化硼(BCl3)是一种重要的化工原料。

实验室制备BCl3的原理:B2O3＋3C＋3Cl2 ===2BCl3＋3CO,某实验小组利用干燥的氯气和下列装置(装置可重复使用)制备BCl3并验证反应中有CO生成。

(已知:BCl3的熔点为－107.3 ℃,沸点为12.5 ℃;硝基苯的密度比水大)请回答下列问题:
(1)该实验装置中合理的连接顺序为G→______→______→________→________→F→D→I;其中装置E的作用是______________________________________________。

(2)BCl3接触潮湿空气时会形成白雾,请写出该反应的化学方程式:__________________
________________________________________________________________________。

(3)能证明反应中有CO生成的现象是______________________________________________ __________________________。

答案(1)E H J H将BCl3冷凝为液态分离出来
(2)BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl
(3)F中黑色固体变成红色且澄清石灰水变浑浊
解析(1)干燥的氯气、B2O3、C反应生成BCl3和CO,BCl3的熔点为－107.3 ℃,沸点为12.5 ℃,收集三氯化硼要用冰水冷却,未反应的氯气用氢氧化钠溶液吸收,三氯化硼易水解,为防止氢氧化钠溶液中的水进入装置E,在E和J之间添加H装置,用于吸水,生成的CO经干燥后再通过F 装置还原氧化铜,再将生成的气体通过澄清石灰水检验,可以证明原反应中有CO生成,多余的CO不能排放到空气中,用排水法收集。

则该实验装置中合理的连接顺序为G→E→H→J→H→F→D→I;其中装置E的作用是将BCl3冷凝为液态分离出来。

(2)BCl3接触潮湿空气时会形成白雾,是三氯化硼水解生成HCl,HCl溶于空气中的水形成盐酸小液滴,则三氯化硼水解的化学方程式为BCl3＋3H2O===H3BO3＋3HCl。

(3)CO能还原氧化铜,把黑色的氧化铜还原成红色的铜单质,CO自身被氧化成二氧化碳,能使澄清石灰水变浑浊,则能证明反应中有CO生成的现象是F中黑色固体变成红色且澄清石灰水变
浑浊。

2．氯化氨基汞[Hg(NH 2)Cl]是祛斑霜中常用的添加剂,可由反应:Hg ＋2NH 3＋Cl 2===Hg(NH 2)Cl ↓＋NH 4Cl 制备,某学习小组在实验室中利用下列装置制备氯化氨基汞,回答下列问题。

(1)A 中发生反应的离子方程式为__________________________________________________。

(2)F 中发生反应的化学方程式为__________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)盛装碱石灰的仪器名称为________,其作用为_____________________________
________________________________________________________________________。

(4)整个装置的仪器连接顺序为A →_______________________________________________ _______________________________________________________________________________ (装置不能重复使用)。

该实验的不足之处是___________________________________________ ________________________________________________________________________。

(5)E 中短导管a 通入的气体是____________,导管ab 采用长短不同的原因是______________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)MnO 2＋4H ＋＋2Cl －=====△Mn 2＋
＋2H 2O ＋Cl 2↑
(2)NH 3·H 2O ＋CaO=====△NH 3↑＋Ca(OH)2
(3)U 形管 干燥氨气
(4)D →B →E ←C ←F 无尾气处理装置
(5)氯气 氯气的密度大于空气,氨气的密度小于空气,采用逆流原理,使氯气、氨气、汞充分混合
解析 (4)整个装置分成两部分,一部分是由A 装置中的氯气经除杂并干燥后得到干燥的氯气,
一部分是由F 装置生成的氨气经干燥后得到干燥的氨气,最后将干燥的氯气和氨气一起通入E 中制得Hg(NH 2)Cl,则整个装置的仪器连接顺序为A →D →B →E ←C ←F,该实验的不足之处是没有尾气处理装置。

3．拟用如下装置设计实验来探究纯净、干燥的氯气与氨气的反应。

(1)A 中所发生反应的化学方程式为___________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)上图中的装置连接顺序为A →____→____←____←____←B(用大写字母表示)。

若按照正确顺序连接实验装置后,则整套实验装置还存在的主要缺点是__________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)2NH 4Cl ＋Ca(OH)2=====△
CaCl 2＋2NH 3↑＋2H 2O
(2)D F C E 无尾气处理装置
4．三氯化硼(BCl 3),主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂,还用于高纯硼或有机硼的制取。

某兴趣小组用氯气和硼为原料,采用下列装置(部分装置可重复使用)制备BCl 3。

已知:①BCl 3的沸点为12.5 ℃,熔点为－107.3 ℃;遇水剧烈反应生成硼酸和盐酸;②2B ＋6HCl=====△
2BCl 3＋3H 2;③硼与铝的性质相似,也能与氢氧化钠溶液反应。

请回答下列问题:
(1)A 装置可用氯酸钾固体与浓盐酸反应制取氯气,反应的化学方程式为____________。

(2)装置从左到右的接口连接顺序为a→___________________________________→j。

(3)装置E中的试剂为______________,如果拆去E装置,可能的后果是__________________ ________________________________________________________________________。

(4)D装置中发生反应前先通入一段时间的氯气,排尽装置中的空气。

若缺少此步骤,则造成的结果是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案(1)KClO3＋6HCl(浓)===KCl＋3Cl2↑＋3H2O
(2)ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de
(3)饱和食盐水硼粉与HCl气体反应生成H2,加热H2与Cl2的混合气体易发生爆炸(4)会生成B2O3,使产品不纯
解析(2)根据分析,A制备氯气,E中饱和食盐水吸收挥发出的HCl气体,C中浓硫酸吸水干燥,为保证除杂充分,导气管均长进短出,干燥纯净的氯气与硼粉在D中发生反应,用B中冰水冷凝产物BCl3并收集,F中NaOH吸收尾气,防止污染空气,为防止F中的水蒸气进入B装置,在B 和F之间连接一个C干燥装置,故连接顺序为:a→ih→de→fg(或gf)→bc(或cb)→de→j。

5．探究草酸的不稳定性。

已知:草酸晶体(H2C2O4·2H2O)无色,易溶于水,熔点为101 ℃,受热易脱水、升华,170 ℃以上分解产生H2O、CO和CO2。

草酸的酸性比碳酸强,其钙盐难溶于水。

(1)请选取以上的装置证明草酸晶体分解的产物(可重复使用,加热装置和连接装置已略去)。

仪器装置连接顺序为:A→________→_______→_______→________→E→B→G→________。

(2)若实验结束后测得B管质量减轻4.8 g,则至少需分解草酸晶体的质量为________g(已知草酸晶体的M＝126 g·mol－1)。

答案(1)C D G F J(2)37.8
解析(1)为证明草酸受热分解的产物中含有H2O、CO2和CO,首先将混合气体通入盛有无水硫酸铜的干燥管检验水蒸气,如果变蓝说明有水蒸气产生;再通入盛有冰水的洗气瓶除去草酸蒸气,防止草酸干扰二氧化碳的检验;接着通入盛有澄清石灰水的洗气瓶检验二氧化碳,如果澄清石灰水变浑浊,则证明含有二氧化碳气体;再用盛有足量氢氧化钠溶液的洗气瓶吸收二氧化碳,防止二氧化碳干扰一氧化碳的检验;然后再将洗气后的气体进行干燥,再将气体通入黑色的氧化铜装置,一氧化碳和黑色的氧化铜反应生成红色的铜和二氧化碳,再用澄清石灰水检验二
氧化碳是否存在,如果澄清石灰水变浑浊,则证明该混合气体中含有一氧化碳;为防止有毒的一氧化碳污染环境,用排水集气法收集一氧化碳,连接顺序为A →C →D →G →F →E →B →G →J 。

(2)由化学方程式CuO ＋CO=====高温Cu ＋CO 2可知A 管减轻的质量为氧原子的质量,则n (CO)∶m (O)＝1∶16＝n (CO)∶4.8 g,解得n (CO)为0.3 mol,H 2C 2O 4·2H 2O 受热分解的方程式为H 2C 2O 4·2H 2O=====△
3H 2O ＋CO ↑＋CO 2↑,由化学方程式可知分解的草酸晶体为0.3 mol,所以质量为0.3 mol ×126 g·mol －1＝37.8 g 。

6．制备无水氯化铁。

(1)仪器X 的名称为________。

(2)装置的连接顺序为a →________→j,k →________(按气流方向,用小写字母表示)。

(3)实验结束后,取少量F 中的固体加水溶解,经检测发现溶液中含有Fe 2＋
,其原因为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

答案 (1)圆底烧瓶 (2)h,i →d,e g,f →b
(3)未升华出来的FeCl 3与未反应的铁粉在水溶液中反应生成Fe 2＋
解析 (2)首先制取氯气,然后除杂、干燥,导管应长进短出,所以a 连接h,i 接d;在F 中与铁粉反应,为防止FeCl 3堵塞导管,出气导管应用粗导管,则e 接j,冷凝法收集升华出的FeCl 3,所以k 接g;最后连接盛有碱石灰的干燥管,吸收未反应的氯气,所以f 接b,则装置的连接顺序为a →h,i →d,e →j,k →g,f →b 。

7．硫是一种自然界分布较广的元素,在很多化合物中都含有该元素,回答下列问题:
(1)装置A中反应的化学方程式为__________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(2)使分液漏斗中液体顺利流下的操作是____________________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)选用上面的装置和药品探究亚硫酸与次氯酸的酸性强弱:
①甲同学认为按照A→C→F的顺序连接装置即可证明,乙同学认为该方案不合理,其理由是________________________________________________________________________。

②丙同学设计的合理实验方案为A→C→________→________→D→F,其中装置C的作用是________________________________________________________________________,
证明亚硫酸的酸性强于次氯酸的实验现象是______________________________________
________________________________________________________________________。

答案(1)CaSO3＋2HCl===CaCl2＋SO2↑＋H2O
(2)拔下分液漏斗顶部的塞子(或使分液漏斗瓶塞上的凹槽对准瓶颈的小孔),然后再旋转下部活塞(3)①SO2通入次氯酸钙溶液发生氧化还原反应,不能证明强酸制备弱酸的原理②B E除去HCl气体D中品红不褪色,F中出现白色沉淀
解析(3)①次氯酸具有强氧化性、二氧化硫具有还原性,两者可发生氧化还原反应;②A装置制备二氧化硫,由于盐酸易挥发,制备的二氧化硫中混有HCl,用饱和的亚硫酸氢钠除去HCl,再通过碳酸氢钠溶液,可以验证亚硫酸的酸性比碳酸强,用酸性高锰酸钾溶液氧化除去二氧化碳中的二氧化硫,用品红溶液检验二氧化碳中二氧化硫是否除尽,再通入F中,则:装置连接顺序为A→C→B→E→D→F,其中装置C的作用是除去HCl气体,D中品红不褪色,F中出现白色沉淀,可证明亚硫酸的酸性强于次氯酸。

8．某化学兴趣小组的同学进行三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O分解的实验探究。

经小组讨论,他们设计了如下装置进行实验。

烧瓶B中盛有饱和NH4Cl和饱和NaNO2混合液(常用于实验室制N2),干燥管C1中装有碱石灰。

(1)B中发生反应的化学方程式为_________________________________________。

(2)C2的作用是_________________________________________________________,C3中盛装
的试剂是_______________________________________________________________________。

(3)若实验中观察到E 1、E 4中的澄清石灰水均变浑浊,则E 3中的现象是______________
________________________________________________________________________,证明气体产物是____________________________________________________。

(4)实验装置中有2个酒精灯,先点燃A 1,一段时间后,熄灭A 1,关闭止水夹a,再点燃A 2,待D 中的样品充分反应后,再次打开止水夹a,点燃A 1,则第二次点燃A 1的理由是
________________________________________________________________________。

答案 (1)NH 4Cl ＋NaNO 2=====△N 2↑＋NaCl ＋2H 2O (2)检验水蒸气 P 2O 5或CaCl 2 (3)固体由黑色变红色
CO 2和 CO (4)第二次点燃A 1,是利用生成的氮气将装置中残余的气体吹到后续装置,使其充分吸收
9．制备碳酸亚铁的装置如图所示。

(1)仪器B 的名称是____________。

(2)实验操作如下:关闭活塞2,打开活塞1、3,加入适量稀硫酸反应一段时间,其目的是:________________________________________________________________________,然后关闭活塞1,接下来的操作是:________________________________________。

C 中发生反应的离子方程式为________________________________________。

答案 (1)蒸馏烧瓶 (2)排尽装置内的空气,防止二价铁被氧化 关闭活塞3,打开活塞2 Fe 2＋＋2HCO －
3===FeCO 3↓＋CO 2↑＋H 2O
10．如图装置,经过一系列操作完成抽滤和洗涤。

请选择合适的编号,按正确的操作顺序补充完整(洗涤操作只需考虑一次):
开抽气泵→a →b →d →______→c →关抽气泵。

a ．转移固液混合物;b.关活塞A;c.开活塞A;d.确认抽干;e.加洗涤剂洗涤
抽滤和普通过滤相比,优点是______________________________________________。

答案 c →e →b →d 加快过滤速度(其他合理答案也可)
11．为探究(NH 4)2Cr 2O 7(摩尔质量为252 g·mol －
1)的分解产物,按下图连接好装置,在A 中加入5.040 g 样品进行实验。

(1)仪器C 的名称是________。

(2)连接好装置,点燃酒精灯之前,需进行的必要操作是________________________________ ________________________________________________________________________。

(3)反应结束后,依然要通一段时间的氮气的原因是__________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)加热A 至恒重,观察到D 中溶液不变色,同时测得A 中残留物为Cr 2O 3、B 中质量的变化为
1.44 g,写出重铬酸铵加热分解反应的化学方程式:_________________________________。

答案 (1)(球形)干燥管 (2)检查装置的气密性后通入氮气一段时间将装置内空气排尽 (3)将A 中分解产生的气体全部赶入B 中,防止产生实验误差
(4)(NH 4)2Cr 2O 7=====△Cr 2O 3＋N 2↑＋4H 2O 解析 (4)根据产物和水的质量计算,(NH 4)2Cr 2O 7 (摩尔质量为252 g·mol －1),5.040 g 样品的物质
的量为 5.040 g 252 g·mol －1＝0.02 mol,分解产生的水的物质的量为: 1.44 g 18 g·mol －1
＝0.08 mol,观察到D 中溶液不变色,则可得出反应生成了氮气,同时测得A 中残留物为Cr 2O 3,故反应方程式为(NH 4)2Cr 2O 7=====△Cr 2O 3＋N 2↑＋4H 2O 。