高考化学实验试题中的创新设计

高考化学实验试题中的创新设计

一、启普发生器原理式反应器的设计：

启普发生器的操作原理是利用气压知识使固、液接触或脱离，控制对气体反应随即产生或停止，使之控制反应的发生。若无启普发生器，可根据启普发生器反应原理设计多种简易的启普发生器。如：

装置(I)～(V)：若打开活塞，则酸液与块状固体接触，发生反应，产生的气体由支管导口出；若关闭活塞，则酸液与块状固体脱离接触，反应自行停止。需要时，再打开活塞，又可以产生气体。

装置(Ⅵ)：依靠铜丝向上向下提取，使固、液接触或脱离，控制反应产发生或停止。实现对反应的控制。

二、防止液体倒吸发生装置的设计：

在某些实验中，由于吸收液的倒吸，会对实验产生不良影响，如玻璃仪器炸裂，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：隔离式装置(I)、(Ⅱ)；

2.设置源头化解装置：在接近液面的导气管一端连一个具有容积较大，蓄液能力强的仪器(如漏斗、球形干燥管等)，让其接触液面。如：(Ⅲ)、(Ⅳ)；

3.设计蓄液装置：当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液被预先设计的蓄液装置贮存起来，以防止吸收液进入受热仪器或反应器。这种装置又称为安全瓶。如：(Ⅴ)；

4.设置平衡压强装置：为防止反应体系中压强减小，引起吸收液倒吸，可以在密闭装置系统中连接一个能与外界相通的装置，起到自动调节系统内外压强差的作用，防止溶液的倒吸。如：(Ⅵ)。

三、测量气体的体积装置的设计：

利用气体不溶于某些液体的性质(如：H2不溶于水，Cl2不溶于饱和食盐水)，可用排液法粗略测量气体的体积。根据给出的仪器和实验目的的不同，可设计如下多种量气装置

实验操作水平的高低决定了测量误差的大小。为减少量气误差，应注意：

装置(I)：反应后应恢复到室温再读数，实验前广口瓶中应充满水。气体体积即量筒中水的体积；

装置(Ⅱ)：读数时应上下移动乙管，使甲、乙管液面相平。读取反应前后甲管中液面体积读数的差值即为气体体积；

装置(Ⅲ)：测量收集到气体体积，应先使气体冷却至室温，再慢慢将量筒下移，使量筒内外液面高度相同，再读取读数；

装置(Ⅳ)：实验中水面要浸没过漏斗颈，量筒中装满水，反应在漏斗中进行，生成气体的体积即为量筒内气体的体积；

装置(Ⅴ)：用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的体积分数。读数时，球形容器和量气管液面相平，量气管内增加的水的体积等于不被反应管吸收的气体的体积。

四、喷泉实验装置的设计：

喷泉实验的本质是形成压强差而引发液体上喷。为此可设计多种不同的装置和采用不同的操作(如使气体溶于水、热敷或冷敷、生成气体、发生气体体积减小的反应等)来使喷泉产生。

装置(Ⅱ)：改变了胶头滴管的位置。胶头滴管挤入少量水于试剂瓶中，即可使少量溶

液沿导管进入烧瓶中，导致大量的氨溶解，烧瓶内形成负压而产生喷泉。

装置(Ⅲ)：隐去了胶头滴管。打开止水夹，用手(或热毛巾等)捂热烧瓶，氨气受热膨胀，赶出玻璃导管内的空气，使氨气与水接触，即发生喷泉。(开放性问题，或用浸冰水的毛巾“冷敷”烧瓶，使水进入烧瓶，瓶内氨溶于水)。

装置(Ⅳ)：在锥形瓶中加入能产生气体的物质。使锥形瓶内气体压强明显增大，将液体压入烧瓶而产生喷泉。

装置(Ⅴ)：在水槽中加入能使水温升高的物质，致使锥形瓶内酒精因升温而挥发，锥形瓶内气体压强增大而产生喷泉。

装置(Ⅵ)：在导管中通入一定量的H2S和SO2，现象如有淡黄色粉末状物质生成，瓶内壁附有水珠，NaOH溶液便会喷到烧瓶内。

装置(Ⅶ)：打开①处止水夹并向烧瓶中缓慢通入等体积的氯化氢气体后关闭止水夹，待充分反应后再打开②处的止水夹。观察到先有白烟产生，后产生喷泉。

装置(Ⅷ)：先挤压胶头滴管，再打开a、c活塞，然后打开b活塞，可产生双喷泉现象。

五、具有特殊作用的实验改进装置的设计：

1.防堵塞安全装置：为了防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置[见恒压式(I)]；为防止粉末或糊状物堵塞导气管，可将棉花团置于导管口处[见防阻式(Ⅱ)、(Ⅲ)]。

2.液封装置：为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管[见液封式(Ⅳ)]。

3.防污染安全装置：灼烧式可用于除尾气CO；吸收式可用于除Cl2、H2S等；切断式、漏斗式适用于吸收易溶于水的气体(NH3、HCl、HBr等)；收集式可用于收集有毒气体，防止有毒气体进入空气中而造成环境污染。

六、F e(O H)2的制备操作装置的设计：

F e(O H)2是一种白色沉淀，在空气中或在含有氧气的水溶液中很容易被氧化而变色，难以观察到它的本来颜色。对此实验可设计如下四种装置，其中(Ⅲ)、(Ⅳ)因反应中生成的H2充满装置中，即能驱赶溶解在溶液中的O2，且外界空气不易进入装置中，而使生成的F e(O H)2沉淀能较长时间保持白色。

装置(Ⅱ)：苯(或汽油)的作用是防止空气中的O2进入亚铁盐溶液中。

装置(Ⅲ)：打开止水夹使产生的H2充满C管(赶走试管溶液中O2)中，再关闭止水夹，使FeSO4溶液压入NaOH溶液中，再打开止水夹。

装置(Ⅳ)：阳极反应：Fe-2e-==Fe2+，阴极反应：2H++2e-==H2↑。溶液中水电离产生的OH-与Fe2+结合：Fe2++2OH-==FeOH2↓，产生的H2有利于排去溶液中的O2，液面上的苯层使溶液与空气隔绝。