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1、高三化学实验设计本讲稿第一页，共二十二页实验考题中的几个热点一、气密性检查二、仪器的组装和接口的连接三、安全问题装置四、实验方案的评价本讲稿第二页，共二十二页一、装置的气密性的检查一、装置的气密性的检查2 2、液差法（启普发生器气密性检查）：、液差法（启普发生器气密性检查）：关闭关闭导气管上的导气管上的活塞活塞 从球形漏斗从球形漏斗注注入一定量的入一定量的水水（产生液面差）（产生液面差）静止观察静止观察液面差液面差是否变化是否变化1、微热法、微热法习题习题本讲稿第三页，共二十二页二、装置连接顺序二、装置连接顺序 实验装置的连接排列，一般应遵循：实验装置的连接排列，一般应遵循：a a 对洗气装置
2、、洗气瓶的进气管应对洗气装置、洗气瓶的进气管应“长进短出长进短出”；b b 干燥管应干燥管应大口大口方向方向进气进气，小口出气小口出气 ；气气水水 c c 量气装置的导管应量气装置的导管应“短进长出短进长出”；d d 有易挥发液体反应或生成时，要设计有易挥发液体反应或生成时，要设计冷凝回流冷凝回流装置。装置。气体发生装置气体发生装置除杂除杂干燥干燥主要实验主要实验尾气的处理等程序尾气的处理等程序。气气在连接导管时在连接导管时:本讲稿第四页，共二十二页三、安全问题装置三、安全问题装置通常设计化学实验时，为了保证操作人员的安全，保通常设计化学实验时，为了保证操作人员的安全，保障实验如期顺利进行，往
3、往要设置安全装置；一般在涉及气障实验如期顺利进行，往往要设置安全装置；一般在涉及气体的实验中最为常见。体的实验中最为常见。涉及到的安全问题有：涉及到的安全问题有：防倒吸、防堵塞防倒吸、防堵塞 防爆炸、防污染等安全问题。防爆炸、防污染等安全问题。本讲稿第五页，共二十二页（1 1）防倒吸安全装置）防倒吸安全装置卤化氢、氨气等卤化氢、氨气等溶解度大的气体溶解度大的气体还有一种装置既可以还有一种装置既可以防倒吸，还可以避免防倒吸，还可以避免因气体压强过大而造因气体压强过大而造成事故，如：成事故，如：本讲稿第六页，共二十二页（2 2）防堵塞安全装置）防堵塞安全装置液封式液封式 恒压式恒压式 原理是流动的
4、气体若在前方受阻，锥形瓶内液面下降，玻璃管中水柱上升原理是使分液漏斗与烧瓶内气压相同，保证漏斗中液体顺利流出。本讲稿第七页，共二十二页（3 3）防污染安全装置）防污染安全装置灼烧式灼烧式 吸收式吸收式 收集式收集式 制备氯气、二氧化硫、制备氯气、二氧化硫、二氧化氮、硫化氢、氨二氧化氮、硫化氢、氨气、一氧化碳（等有毒气、一氧化碳（等有毒气体时），要进行针对气体时），要进行针对性的尾气处理。性的尾气处理。习题习题本讲稿第八页，共二十二页科学性科学性 安全性安全性可行性可行性简约性简约性设计化学实验时，应遵循四个基本要求：设计化学实验时，应遵循四个基本要求：（即实验原理、操作程序和方法必须正确）（即
5、实验原理、操作程序和方法必须正确）（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等）（即用药及操作要注意安全，注意环境保护等）（要满足中学现有的实验条件）（要满足中学现有的实验条件）（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等（装置简单、步骤少、药品用量少、时间短等）四、实验方案设计四、实验方案设计习题习题本讲稿第九页，共二十二页回答下面问题：回答下面问题：（1 1）这种制气装置在加入反应）这种制气装置在加入反应物前，怎样检查装置的气密性？物前，怎样检查装置的气密性？塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内一定量的水，使漏斗内的水面高于试
6、管内的水面，停止加水后，漏斗中与试管中的的水面，停止加水后，漏斗中与试管中的液面差保持不再变化，说明装置不漏气。液面差保持不再变化，说明装置不漏气。本讲稿第十页，共二十二页（2）将）将I装置的导管口插入水槽的水面下，关闭分液漏斗装置的导管口插入水槽的水面下，关闭分液漏斗A的活塞，用酒精灯在的活塞，用酒精灯在A装置的烧瓶底部微热，若装置的烧瓶底部微热，若D、E、F、I的导管口有气泡产生；撤走酒精灯，各导管里形成一段水柱，的导管口有气泡产生；撤走酒精灯，各导管里形成一段水柱，说明该装置的气密性良好。说明该装置的气密性良好。本讲稿第十一页，共二十二页例（例（0505年上海）年上海）以下各种尾气吸收装
7、置中，适合于吸收以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收易溶性气体，而且能防止倒吸的是（易溶性气体，而且能防止倒吸的是（）BD本讲稿第十二页，共二十二页例例1 1、下图表示在没有通风橱收集纯净的氯气时设计的装、下图表示在没有通风橱收集纯净的氯气时设计的装置图，图中置图，图中A A、B B是可控制的弹簧铁夹。是可控制的弹簧铁夹。（1 1）烧杯中盛放的液体是）烧杯中盛放的液体是 ；其作用是；其作用是 ，水，水槽中应盛放的液体是槽中应盛放的液体是 。（2 2）简述操作过程：（从氯气已经产生开始）在收集氯气之前，）简述操作过程：（从氯气已经产生开始）在收集氯气之前，应应 、当当氯氯气气纯纯度度合合乎乎要要求
8、求时时，应应 ；当氯气收集完毕时，应；当氯气收集完毕时，应 。NaOHNaOH溶液溶液吸收废气吸收废气氯气氯气饱和食盐水饱和食盐水关闭关闭A A夹，打开夹，打开B B夹。夹。刚产生刚产生ClCl2 2时，开时，开B B夹，关夹，关A A夹；夹；开开A A夹，关夹，关B B夹；夹；本讲稿第十三页，共二十二页例例2 2、现现有有一一定定量量含含有有NaNa2 2O O杂杂质质的的NaNa2 2O O2 2试试样样.请请从从下下图图中中选选用用适适当当的的实实验验装装置置，设设计计一一个个最最简简单单的的实实验验，测测定定过过氧氧化化钠钠试试样样的的纯纯度度（可可供供选选用用的的反反应应物物只只有有
9、CaCOCaCO3 3固固体体,6,6摩摩尔尔/升升盐盐酸酸和和蒸馏水蒸馏水).).本讲稿第十四页，共二十二页请填写下列空白请填写下列空白:(1)(1)写出实验中写出实验中NaNa2 2O O2 2和和NaNa2 2O O分别发生反应的化学方程式分别发生反应的化学方程式.(2)(2)应选用的装置是应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号只要求写出图中装置的标号)(3)(3)所所选选用用装装置置的的连连接接顺顺序序应应是是(填填各各接接口口的的字字母母;连连接接胶胶管管省省略略).).NaNa2 2O O2 2+2H+2H2 2O4NaOH+OO4NaOH+O2 2 Na Na2 2O+HO+H
10、2 2O 2NaOHO 2NaOHG G接接ABAB接接F F本讲稿第十五页，共二十二页例例3 3、铝粉是铝热剂的主要成份之一，常用铝锭制得的铝粉中含有少量的、铝粉是铝热剂的主要成份之一，常用铝锭制得的铝粉中含有少量的AlAl2 2O O3 3和和SiOSiO2 2，用如图所示的装置（甲乙管用橡皮管连接可上下移动），用如图所示的装置（甲乙管用橡皮管连接可上下移动）测定铝粉中金属铝的含量，其方法是：用硫酸或氢氧化钠溶液与样品测定铝粉中金属铝的含量，其方法是：用硫酸或氢氧化钠溶液与样品作用，通过产生的气体体积计算样品中金属铝的含量，根据实验原理作用，通过产生的气体体积计算样品中金属铝的含量，根据实
11、验原理回答下列问题：回答下列问题：（1 1）如何检验此装置的气密性）如何检验此装置的气密性 。（2 2）从硫酸和氢氧化钠溶液两种试剂中挑选，应选用）从硫酸和氢氧化钠溶液两种试剂中挑选，应选用 较较好，理由是好，理由是 。向乙中注水，使之与甲产生液面差，向乙中注水，使之与甲产生液面差，记下乙中液面位置，静置，乙中液面记下乙中液面位置，静置，乙中液面不下移，即可不下移，即可。可使样品全部反应，减少误差。可使样品全部反应，减少误差。NaOHNaOH本讲稿第十六页，共二十二页（3 3）装置中导管）装置中导管a a所起的作用是所起的作用是 。A.A.保证实验装置不漏气保证实验装置不漏气 B.B.使分液漏
12、斗中的液体顺利滴下使分液漏斗中的液体顺利滴下 C.C.减少气体体积测定的误差减少气体体积测定的误差（4 4）为了较准确测量产生的气体体积，在反应前后读取甲管液面的读数时应注意）为了较准确测量产生的气体体积，在反应前后读取甲管液面的读数时应注意 。A.A.反应前读取甲管液面数据时应使甲、乙中液面保持水平反应前读取甲管液面数据时应使甲、乙中液面保持水平B.B.反应后读取甲管液面数据时应使甲、乙中液面保持水平反应后读取甲管液面数据时应使甲、乙中液面保持水平C.C.反应后读取甲管液面数据时，甲、乙两管液面无须保持水平反应后读取甲管液面数据时，甲、乙两管液面无须保持水平D.D.反应后立即读取甲管液面数据
13、，防止液面变动反应后立即读取甲管液面数据，防止液面变动E.E.反应后静止置一会，待反应器恢复原来温度后再读取数据反应后静止置一会，待反应器恢复原来温度后再读取数据BAE本讲稿第十七页，共二十二页例例4 4、四四氯氯化化钛钛是是无无色色液液体体，沸沸点点为为136136，它它极极易易水水解解，遇遇空空气气中中水水蒸蒸气气即即产产生生“白白烟烟”（TiClTiCl4 4+H+H2 2O O TiOClTiOCl2 2+2HCl+2HCl ）。四四氯氯化化钛钛可可由由TiOTiO2 2与与ClCl2 2发发生生置置换换反反应应而而制制得得（TiOTiO2 2不不与与HClHCl反反应应）。此此反反应
14、应在在10001000高高温温下下进进行行得得很很慢慢，但但如如果果有有炭炭粉粉存存在在时时，只只要要650650850850反应便可顺利进行。下面是某同学设计的实验室制备反应便可顺利进行。下面是某同学设计的实验室制备TiClTiCl4 4装置：装置：本讲稿第十八页，共二十二页请回答请回答（1 1）A A装置中反应的化学方程式是装置中反应的化学方程式是 。（2 2）B B装置中的试剂为装置中的试剂为 ，其作用是，其作用是 。（3 3）C C装置中的反应方程式为装置中的反应方程式为 。（4 4）D D装置中冷凝水的方向为装置中冷凝水的方向为 进进 出，该装置的作用为出，该装置的作用为 。（5 5
15、）E E装置中装置中NaOHNaOH溶液的作用是溶液的作用是 。（6 6）请指出装置的缺陷和不妥之处，并进行改进。）请指出装置的缺陷和不妥之处，并进行改进。4HCl+MnO2Cl2+MnCl2+2H2O浓浓H H2 2SOSO4 4 吸放吸放ClCl2 2中水蒸气中水蒸气TiO2+2Cl2TiCl4+O2ab使使TiClTiCl4 4冷凝回流进入冷凝回流进入D D 吸收吸收ClCl2 2 E E装置无排气孔，应在胶塞上加一支玻璃导管，与大气相通。装置无排气孔，应在胶塞上加一支玻璃导管，与大气相通。D D、E E间应加干燥装置间应加干燥装置本讲稿第十九页，共二十二页例例5 5、工业制纯碱时的第一
16、步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳之间的、工业制纯碱时的第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳之间的反应，获得碳酸氢钠晶体，第二步是利用碳酸氢钠制取纯碱。第一步反应，获得碳酸氢钠晶体，第二步是利用碳酸氢钠制取纯碱。第一步的反应原理可以用以下的两个化学方程式表示，两个反应的总结果是的反应原理可以用以下的两个化学方程式表示，两个反应的总结果是放热反应。放热反应。NH3+CO2+H2ONH4HCO3NH4HCO3+NaCl（饱和）（饱和）NH4Cl+NaHCO3某校学生化学活动小组欲在实验室中模拟制纯碱的第一步过程，以获某校学生化学活动小组欲在实验室中模拟制纯碱的第一步过程，以获得碳酸氢钠晶体。可供选择
17、的试剂有：得碳酸氢钠晶体。可供选择的试剂有：6mol/l6mol/l盐酸、盐酸、6mol/l6mol/l的硫酸、氢的硫酸、氢氧化钠、石灰石、含氨的氯化钠饱和溶液氧化钠、石灰石、含氨的氯化钠饱和溶液、蒸馏水、饱和的、蒸馏水、饱和的NaHCONaHCO3 3溶液。溶液。该小组学生设计的最简单的实验装置如图：该小组学生设计的最简单的实验装置如图：本讲稿第二十页，共二十二页（1 1）图中空中）图中空中A A处所用装置是（从装置处所用装置是（从装置I I、IIII中选择）中选择）。（2 2）请写出图中）请写出图中A A、B B、C C、D D处各仪器中盛放试剂的名称：处各仪器中盛放试剂的名称：A A ，
18、B B ，C C ，D D 。（3 3）装置）装置D D的作用是的作用是 。（4 4）辅导教师指出要获得较多量的碳酸氢钠晶体，此套装置）辅导教师指出要获得较多量的碳酸氢钠晶体，此套装置还有不足之处，请说明其原因并加以改进。还有不足之处，请说明其原因并加以改进。II石灰石、石灰石、6 mol/L6 mol/L盐酸盐酸（由漏斗加入）（由漏斗加入）含氨的氯化钠含氨的氯化钠饱和溶液饱和溶液6mol/L硫硫酸酸吸收从吸收从C C中浓氨水逸出的中浓氨水逸出的NHNH3 3，减少对环境的污染。减少对环境的污染。由于反应的总结果是放热的，要提高由于反应的总结果是放热的，要提高NaHCONaHCO3 3的产量的产量在装置在装置C处处加水（或冰水）冷却装置。加水（或冰水）冷却装置。饱和的饱和的NaHCONaHCO3 3溶液溶液本讲稿第二十一页，共二十二页再见！本讲稿第二十二页，共二十二页