第十一章 學案53 實驗作圖題

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1、高中化學學習資料整理總結 學案53　實驗作圖題 [考綱要求]　會畫簡單的實驗裝置圖。 熱點1　實驗裝置圖的繪制 繪制實驗裝置圖，不僅考查繪圖水平、是否做過實驗，即使做過實驗，這些也都是在嚴密的思維中進行的。更重要的是實驗能力尤其是思維能力的培養(yǎng)和提高。 解題策略 1．掌握化學實驗儀器的形狀特征 化學實驗儀器的造型多是由簡單的幾何圖形組成的，而且大都是軸對稱的“旋轉體”，如試管由空心圓柱體和空心半球體組成；圓底燒瓶、平底燒瓶、干燥管、蒸餾燒瓶和三口燒瓶等由空心圓柱體和空心球體組成；漏斗、錐形瓶等由空心圓柱體和空心圓錐體組成的。 2．繪制儀器裝置圖應做到 (1)儀器規(guī)

2、范，圖形正確。儀器規(guī)范是指要顯示出儀器的特征。圖形正確是指：儀器的放置，各件儀器的連接和布局，單件儀器間的距離等都應確切無誤。 (2)示意合理、線條清晰。示意合理指：反應器皿中各種物質(zhì)的量多少等要合乎情理、恰當。線條清晰指：線條要平直、清晰、粗細均勻，實線和虛線的使用要恰當。 (3)布局合理，圖形完整。即一幅實驗裝置圖應表明化學原理、反應條件，同時整個畫面要顯得端正、平穩(wěn)、不能歪斜。 (4)比例適當，畫法統(tǒng)一。比例適當要求單件儀器各部分和整套裝置中各單件儀器大小要協(xié)調(diào)適當、符合比例。畫法統(tǒng)一要求同一個裝置圖的畫面里不能出現(xiàn)兩種或以上的投影畫法。 (5)畫面整潔、沒有污痕。即整套裝置圖要

3、整齊、清潔、美觀、清爽。 3．畫制氣體裝置圖的易錯點 易錯點1　選擇試劑不合理、導管位置出錯 典例導悟1 研究性學習小組進行SO2的制備及性質(zhì)探究實驗。根據(jù)反應Na2SO3(s)＋H2SO4(濃)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O制SO2氣體。用下列簡圖，畫出制備并收集SO2的實驗裝置(含試劑)示意圖。 錯解：如圖甲，收集氣體的方法錯誤，應長導 管進，短導管出；二氧化硫在水中溶解度不是很大(1∶40)，應用氫氧化鈉溶液吸收二氧化硫；氫氧化鈉與二氧化硫反應較慢，不用防倒吸裝置。 正解：　 　 易錯點2　氣體凈化順序、尾氣處理等錯誤 典例導悟2 設計實驗用二氧化錳與

4、濃鹽酸制備純凈、干燥的氯氣，其他藥品和試劑任選。在下面虛線框中，有分液漏斗和圓底燒瓶組成的氣體發(fā)生器，請在虛線框內(nèi)的發(fā)生裝置之后完成該反應的實驗裝置示意圖(夾持裝置、連接膠管不必畫出，需要加熱的儀器下方用△標出)，其他可選用的儀器(數(shù)量不限)簡易表示如下： 錯解1：如圖A碳酸氫鈉溶液呈堿性，能吸收氯氣；沒有尾氣處理裝置。 錯解2：如圖B先干燥，后除氯化氫，收集氣體帶有水蒸氣；集氣瓶密閉，空氣無法排出，易發(fā)生危險。 正解：　 　 　 典例導悟3 (2010·全國理綜Ⅰ，29)請設計CO2在高溫下與木炭反應生成CO的實驗。 (1)在下面方框中，A表示由長頸漏斗

5、和錐形瓶組成的氣體發(fā)生器，請在A后完成該反應的實驗裝置示意圖(夾持裝置，連接膠管及尾氣處理部分不必畫出，需要加熱的儀器下方用△標出)，按氣流方向在每件儀器下方標出字母B、C……；其他可選用的儀器(數(shù)量不限)簡易表示如下： 導管： 試管： 反應管： 膠塞：(插入導管表示已開孔) (2)根據(jù)方框中的裝置圖，填寫下表 儀器標號 儀器中所加物質(zhì) 作用 A 石灰石、稀鹽酸 石灰石與鹽酸作用產(chǎn)生CO2 (3)有人對氣體發(fā)生器作如下改進：在錐形瓶中放入一小試管，將長頸漏斗下端插入小試管中。改進后的優(yōu)點是 _________________________

6、_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)驗證CO的方法是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 熱點2　化學曲線型繪圖題

7、化學曲線型圖象題，指基于某種化學量隨時間或條件的改變而產(chǎn)生連續(xù)性變化的曲線圖象并依此而設計問題的試題。曲線型圖象試題所基于的化學基礎知識主要有以下幾類：溶解度曲線類、化學反應速率與化學平衡類、反應體系中某種物質(zhì)或某種離子的量的變化類、定量推定化學反應等4類。 解題策略 1．解決此類基于曲線圖形的化學問題必須通過對圖形、圖表的觀察，去粗存精以獲取有用的信息，這能充分考查學生的觀察能力；而基于曲線圖的問題必須進行辨析或將化學信息進行歸納而總結出一定的規(guī)律，并運用此規(guī)律，進行推理或抽象成數(shù)學規(guī)律而解決問題；在解決曲線型試題時常需將試題所給的新信息，與課內(nèi)已學過的有關知識結合起來，從而形成解決問題

8、所需的新的知識或方法；曲線圖也是化學實驗中處理實驗數(shù)據(jù)的一種典型方式，這也考查了實驗能力。 2．解此類圖象題一般需注意以下幾點，第一需清楚每條或每段曲線所代表的物質(zhì)，第二需清楚在指定條件范圍內(nèi)生成物的種類，第三需計算在該條件下各生成物的量或量之比。從定量角度分析化學反應，要打破對化學反應只從定性角度思考的思維定勢，近年來這類圖象題從競賽的?？妥兂闪烁呖嫉某？?。 典例導悟4 超音速飛機在平流層飛行時，尾氣中的NO會破壞臭氧層?？茖W家正在研究利用催化技術將尾氣中的NO和CO轉變成CO2和N2，化學方程式如下： 2NO＋2CO催化劑 2CO2＋N2 為了測定在某種催化劑作用下的

9、反應速率，在某溫度下用氣體傳感器測得不同時間的NO和CO濃度如下表： 請回答下列各題(均不考慮溫度變化對催化劑催化效率的影響)： (1)在上述條件下反應能夠自發(fā)進行，則反應的ΔH____0(填寫“>”、“<”或“＝”)。 (2)前2 s內(nèi)的平均反應速率v(N2)＝____________。 (3)在該溫度下，反應的平衡常數(shù)K＝ ________________________________________________________________________。 (4)假設在密閉容器中發(fā)生上述反應，達到平衡時采取下列措施能提高NO轉化率的是________。 A．選

10、用更有效的催化劑 B．升高反應體系的溫度 C．降低反應體系的溫度 D．縮小容器的體積 (5)研究表明：在使用等質(zhì)量催化劑時，增大催化劑比表面積可提高化學反應速率。為了分別驗證溫度、催化劑比表面積對化學反應速率的影響規(guī)律，某同學設計了三組實驗，部分實驗條件已經(jīng)填在下面實驗設計表中。 實驗編號 T/℃ NO初始濃度/mol·L－1 CO初始濃度/mol·L－1 催化劑的比表面積/m2·g－1 Ⅰ 280 1.20×10－3 5.80×10－3 82 Ⅱ 124 Ⅲ 350 124 ①請在上表空格中填入剩余的實驗條件數(shù)據(jù)。 ②請在給出的坐

11、標圖中，畫出上表中的三個實驗條件下混合氣體中NO濃度隨時間變化的趨勢曲線圖，并標明各條曲線的實驗編號。 1．(2008·天津理綜，28)Ⅰ.化學實驗室制取氯化氫氣體的方法之一是將濃硫酸滴入濃鹽酸中。請從圖中挑選所需儀器，在方框內(nèi)畫出用該方法制備、收集、干燥氯化氫氣體的裝置簡圖，并在圖中標明所用試劑。(儀器可重復使用，固定裝置不必畫出) Ⅱ.實驗室制備少量硫酸亞鐵晶體的實驗步驟如下：取過量潔凈的鐵屑，加入20%～30%的稀硫酸溶液，在50 ℃～80℃水浴中加熱至不再產(chǎn)生氣泡。將溶液趁熱過濾，濾液移至試管中，用橡膠塞塞緊試管口，靜置、冷卻一段時間后收集產(chǎn)品。 (1)寫出該實

12、驗制備硫酸亞鐵的化學方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)硫酸溶液過稀會導致 ________________________________________________________________________。 (3)采用水浴加熱的原因是 _______________________________

13、_________________________________________。 (4)反應時鐵屑過量的目的是(用離子方程式表示)________________ ________________________________________________________________________。 (5)溶液趁熱過濾的原因是 ________________________________________________________________________ __________________________________________________

14、______________________。 (6)靜置冷卻一段時間后，在試管中觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 2.(2009·廣東，24)超細氧化鋁是一種重要的功能陶瓷原料。 (1)實驗室常以NH4Al(SO4)2和NH4HCO3為原料，在一定條件下先反應生成沉淀NH4AlO(OH)HCO3，該沉淀高溫分解

15、即得超細Al2O3。NH4AlO(OH)HCO3熱分解的化學反應方程式為________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)NH4Al(SO4)2·12H2O的相對分子質(zhì)量為453。欲配制100 mL pH為2、濃度約為0.1 mol·L－1的NH4Al(SO4)2溶液，配制過程為： ①用托盤天平稱量NH4Al(SO4)2·12H2O固體 _

16、_______________________________________________________________________g； ②將上述固體置于燒杯中， ________________________________________________________________________。 (3)在0.1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液中，鋁各形態(tài)的濃度(以Al3＋計)的對數(shù)(lgc)隨溶液pH變化的關系見下圖： ①用NaOH溶液調(diào)節(jié)(2)中溶液pH至7，該過程中發(fā)生反應的離子方程式有____________________________

17、____________________________________________。 ②請在框圖中，畫出0.01 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液中鋁各形態(tài)的濃度的對數(shù)lgc隨溶液pH變化的關系圖，并進行必要的標注。 1．甲酸(HCOOH)是一種有刺激性臭味的無色液體，有很強的腐蝕性。熔點8.4 ℃，沸點100.7 ℃，能與水、乙醇互溶，加熱至160℃即分解成二氧化碳和氫氣。 (1)實驗室可用甲酸與濃硫酸共熱制備一氧化碳：HCOOHH2O＋CO↑，實驗的部分裝置如下圖所示。制備時先加熱濃硫酸至80 ℃～90 ℃，再逐滴滴入甲酸。 ①從下圖挑選所需的儀器，在方框中

18、畫出Ⅰ中所缺的氣體發(fā)生裝置(添加必要的塞子、玻璃管、膠皮管，固定裝置不用畫)，并標明容器中的試劑。 ②裝置Ⅱ的作用是 ________________________________________________________________________。 (2)實驗室可用甲酸制備甲酸銅。其方法是先用硫酸銅和碳酸氫鈉作用制得堿式碳酸銅，然后再與甲酸制得四水甲酸銅[Cu(HCOO)2·4H2O]晶體。相關的化學方程式是： 2CuSO4＋4NaHCO3===Cu(OH)2·CuCO3↓＋3CO2↑＋2Na2SO4＋H2O Cu(OH)2·CuCO3＋4HCOOH＋5H2O==

19、= 2Cu(HCOO)2·4H2O＋CO2↑ 實驗步驟如下： 堿式碳酸銅的制備： ①步驟ⅰ是將一定量CuSO4·5H2O晶體和NaHCO3固體一起放到研缽中研磨，其目的是________________。 ②步驟ⅱ是在攪拌下將固體混合物分多次緩慢加入熱水中，反應溫度控制在70 ℃～80 ℃，如果看到____________________(填寫實驗現(xiàn)象)，說明溫度過高。 2．(1)某科研小組發(fā)現(xiàn)某不銹鋼材料在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。請從稀硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu中選擇兩種試劑，設計最佳實驗方案，驗證該鋼材易在鹽溶液中被腐蝕。有關化學方程式是 ___

20、_____________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 實驗現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________。 (2)在(1)答案中選擇一個反應設計成原電池。畫出該原電池裝置圖，標出正、負極材料名稱并寫出正極的電極反應式。 正極反應式為： __

21、______________________________________________________________________。 (3)為確認上述原電池反應的氧化產(chǎn)物，取少量反應后的溶液于一支試管中，若出現(xiàn)下列情況通過分析加以說明。 A．若先滴入幾滴KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再滴入幾滴氯水，溶液立即顯紅色，說明 ________________________________________________________________________ ___________________________________________________________

22、_____________。 B．若滴入幾滴KSCN溶液，溶液立即變成紅色，說明 ____________________________________。 C．若先滴入幾滴KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再滴入幾滴氯水，也無明顯現(xiàn)象，說明 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 3．由白色和黑色固體組成的混合物A，可以發(fā)生如圖所示的一系

23、列變化： (1)寫出反應③的化學方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在操作②中需要用到的玻璃儀器的名稱是 ________________________________________________________________________ ______________。 (3)下列實驗裝置中可用

24、于實驗室制取氣體G的發(fā)生裝置的是____(填序號)。 為了得到純凈干燥的氣體G，可將氣體通過a和b裝置，a、b兩廣口瓶中所裝入的溶液依次是____________________________。顯然，c、d裝置不完整，請在圖中補充完整。 (4)寫出d中發(fā)生反應的離子方程式： ________________________________________________________________________ ________________；實驗室吸收氣體J，可以采用下列哪些裝置__________(填序號)。 學案53　實驗作圖題 【熱點探究區(qū)】 典

25、例導悟 1．正解：裝置如圖乙 2．正解：裝置如圖C。 3．(1)如下圖所示 (2) 儀器標號 儀器中所加物質(zhì) 作用 B 飽和碳酸氫鈉溶液 除去CO2中的HCl氣體 C 濃硫酸 除去CO2中的水蒸氣 D 干燥木炭粉 與CO2反應產(chǎn)生CO E 氫氧化鈉溶液 吸收未反應的CO2 (3)可以通過控制加酸的量，來控制氣體產(chǎn)生的快慢；同時小試管中充滿鹽酸，可以起到液封的作用，防止反應激烈時氣體經(jīng)漏斗沖出 (4)點燃氣體，火焰呈藍色，再用一個內(nèi)壁附著有澄清石灰水的燒杯罩在火焰上，燒杯內(nèi)壁的石灰水變渾濁 解析　(1)這里與一般的物質(zhì)制備思路是一致的，思路

26、是先制備CO2，再凈化除雜，干燥，接著再與C在高溫下反應制CO，再除去未反應完的CO2，我們這里只需要畫裝置簡圖即可。 (2)各個儀器裝置中所盛試劑及其作用：B中：飽和的碳酸氫鈉溶液，除去氣體中的氯化氫氣體；C中：濃硫酸，除去二氧化碳中的水蒸氣；D中：干燥的木炭粉，目的是與二氧化碳反應產(chǎn)生CO；E中為氫氧化鈉溶液，除去未反應的二氧化碳。 (3)將長頸漏斗下端插入一小試管中的優(yōu)點：一是可以控制反應的快慢，通過控制加入的酸的用量來控制反應產(chǎn)生的氣體的快慢；二是防止容器內(nèi)因壓力過大造成氣體從長頸漏斗中逸出。 (4)驗證一氧化碳的方法可以利用一氧化碳的可燃性進行，將氣體點燃，然后在火焰上方罩一內(nèi)

27、壁涂有澄清石灰水的燒杯，若火焰呈藍色且澄清石灰水變渾濁，證明產(chǎn)生了一氧化碳。 4．(1)<　(2)1.88×10－4 mol·L－1·s－1 (3)5.00×103 (4)CD (5)①Ⅱ.280　1.20×10－3　5.80×10－3 Ⅲ.1.20×10－3　5.80×10－3 ② 解析　(1)該反應的ΔS<0，由ΔH－TΔS<0反應自發(fā)進行推知，ΔH<0。 (2)2 s內(nèi)的v(N2)＝v(NO) ＝× ＝1.88×10－4 mol·L－1·s－1。 (4)A使用催化劑，平衡不移動，NO轉化率不變；升溫，平衡向左移動，NO轉化率降低，B錯，C正確；D縮小容器體

28、積，平衡向右移動，NO轉化率提高。 (5)①本實驗的目的是驗證溫度、催化劑的比表面積對化學反應速率的影響，Ⅰ、Ⅱ組內(nèi)題中信息的比表面積不同，則溫度、反應物初始濃度一定相同，Ⅱ、Ⅲ組中，比表面積相同，溫度不同，其他則一定相同。 ②據(jù)三段式可分別計算出不同條件下平衡時NO的濃度，從而畫圖。 【熱點集訓區(qū)】 高考集訓 1．Ⅰ. Ⅱ.(1)Fe＋H2SO4(稀)FeSO4＋H2↑ (2)反應速率慢，不利于晶體析出 (3)容易控制溫度 (4)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ (5)減少FeSO4的損失；防止空氣進入試管將Fe2＋氧化為Fe3＋　(6)有淺綠色晶體析出 2．(1)

29、2NH4AlO(OH)HCO3Al2O3＋2NH3↑＋3H2O＋2CO2↑ (2)①4.5?、诜Q量→溶解→移液→洗滌→定容 (3)①NH＋OH－ NH3·H2O；Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ ② 解析　(1)根據(jù)NH4AlO(OH)HCO3的組成聯(lián)系到碳酸氫銨鹽的分解可知：2NH4AlO(OH)HCO3Al2O3＋3H2O＋2CO2↑＋2NH3↑。 (2)由物質(zhì)的量濃度的定義公式可計算： m[NH4Al(SO4)2·12H2O]＝n·M[NH4Al(SO4)2·12H2O]＝c·V·M[NH4Al(SO4)2·12H2O] ＝0.1 mol·L－1×

30、100 mL×10－3 L·mL－1×453 g·mol－1＝4.53 g，由于托盤天平的精確度為0.1 g，故為4.5 g。 (3)①由圖象可知，開始階段c(Al3＋)沒變化；而后c(Al3＋)降低，生成Al(OH)3沉淀；當pH＞8時，Al(OH)3沉淀開始溶解。調(diào)節(jié)pH至7，OH－先跟NH反應，然后與Al3＋反應生成Al(OH)3沉淀。 熱點集訓 1．(1)①如右圖所示?、诜乐顾壑? 的水因倒吸流入蒸餾燒瓶中　(2)①研細并混合均勻?、诔霈F(xiàn)黑色固體 2．(1)CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O、Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)析出　(2

31、)原電池裝置如圖所示(電極材料名稱、正負極符號未標或標錯不給分。其他合理答 案均給分)　Cu2＋＋2e－===Cu　(3)A.鋼鐵的氧化產(chǎn)物是Fe2＋ B．溶液中部分Fe2＋被空氣氧化成Fe3＋　C．氯水久置失效 解析　(1)可設計的實驗為鐵置換硫酸銅溶液中的銅，而硫酸銅溶液可由氧化銅與硫酸反應得到，故化學方程式為CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，F(xiàn)e＋CuSO4===FeSO4＋Cu；由于銅析出附在不銹鋼表面，所以觀察到有紫紅色的物質(zhì)析出。(2)把Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu設計成原電池裝置，鐵應為負極，碳棒為正極，電解質(zhì)溶液可用硫酸銅溶液，此時正極的電極反應為

32、Cu2＋＋2e－===Cu。(3)A.先滴入幾滴KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，說明不存在Fe3＋；再滴入幾滴氯水，溶液顯紅色，說明此時溶液中存在Fe3＋，所以鋼鐵的氧化產(chǎn)物是Fe2＋。B.若滴入幾滴KSCN溶液，溶液立即變成紅色，說明溶液中部分Fe2＋被空氣氧化成Fe3＋。C.先滴入幾滴KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，說明不存在Fe3＋；再滴入幾滴氯水，溶液仍不顯紅色，說明氯水久置失效。 3．(1)MnO2＋4HCl(濃)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)玻璃棒、燒杯、漏斗 (3)Ⅱ　飽和食鹽水、濃硫酸 (4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O f、h、i 解析　本題可采

33、用逆推法，黃綠色氣體只有氯氣(G)，密度最小的氣體為氫氣(H)，氯氣與氫氣化合生成氯化氫(J)，可聯(lián)系實驗室制氯氣的反應物為二氧化錳和濃鹽酸。因A為黑色固體與白色固體組成的混合物，根據(jù)焰色反應現(xiàn)象知，溶液Ⅰ中含有K＋，所以A由二氧化錳和氯酸鉀組成。(2)分離二氧化錳和氯化鉀組成的混合物，要得到氯化鉀溶液，必須過濾，過濾操作所用的玻璃儀器有玻璃棒、燒杯、漏斗。(3)實驗室制氯氣，要加熱，應選裝置Ⅱ。為得到純凈干燥的氯氣，要先除去氯氣中的氯化氫，后干燥；用飽和食鹽水除去氯化氫，可降低氯氣在水中的溶解度。氯氣的密度比空氣大，采用向上排空氣法收集氯氣。氯氣與氫氧化鈉反應較慢，不會引起倒吸，可以將氯氣直接通入氫氧化鈉溶液中。(4)氯化氫極易溶于水，吸收氯化氫氣體的裝置要防倒吸。e裝置中導管插入水中易發(fā)生倒吸；f裝置能防倒吸，當液體進入雙球洗氣管時，導管口已脫離液面；g裝置不能防倒吸，倒立漏斗應放在液面上，不能插到液面下；h裝置能防倒吸；i裝置中導管口直接伸入到四氯化碳層中，氯化氫擴散到水中時被水吸收，它不溶于四氯化碳，且四氯化碳密度大，不會引起倒吸。