高三化学022.doc

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期数： 0510 HXG3 022
学科：化学 年级：高三 编稿老师：张晓娟
审稿老师：曲宝琦

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复 习 篇

第六单元 化学实验方案的设计（三）
《实验装置气密性检查》
复习篇
【教材阅读提示】
装置气密性检查是化学实验的基本操作之一。涉及气体的制备、气体的收集、气体反应，有毒气体的外逸等，都要先进行气密性的检查，这是实验成败的关键。

【学习方法导航】
装置气密性的检验，不外乎以下几种情形：
1.制O2装置：要注意将导管末端浸入水中。
2.制H2装置：要注意关闭弹簧夹。
3.制Cl2装置：要注意关闭分液漏斗。
4.复合装置：可拆分为几种不同装置。

【基础知识精讲】
（一）实验装置气密性检查的原理
使气体发生器与附设的液体构成一个密封体系，依据改变体系内压强（加热或注入液体）时产生的现象（如有气泡生成，水柱形成，液面的升降等）来判断装置的气密性。
（二）检查方法
1、微热法（基本法）
如图：

（1）把导管b的下端浸入水中（如有分液漏斗还要关闭分液漏斗的活塞）
（2）用手捂热烧瓶a（或试管等反应容器）如装置较大或复杂，体温达不到产生气泡，可用酒精灯微热至导管口有气泡冒出。
（3）松开手或撤离酒精灯后，导管b形成一段水柱。则证明气密性良好，否则漏气。
※以上三步缺一不可，如只有（1）、（2）二步，只能说明当体系中气压增大时体积膨胀，只有装置不漏气，在冷却后才能在导管中形成水柱。
2、液差法
（1）启普发生器气密性检查
如图：

关闭导管，向球形漏斗中加水，使漏斗中的液面高于容器的液面，静置片刻，如液面不变化，说明启普发生器气密性良好。
（2）简易启普发生器装置气密性检查
如图：

关闭活塞或自由夹K，从长颈漏斗中加入水到浸没长颈漏斗下端管口且漏斗颈水柱液面高于试管中液面高度，静置片刻，水柱稳定不下落，则证明装置不漏气。
（3）可定量测量气体的装置气密性检查
如图：

连接好仪器，向乙管中注入适量水，并使乙管液面高于甲管液面。静置片刻，若液面保持不变，证明装置不漏气。
注意：在实验中一定要先检查装置的气密性，只有当装置气密性良好时才开始装入药品进行实验，因此不能装入药品检查气密性。

【典型例题解析】
[例1]用图所示的装置制取氢气，在塑料隔板上放粗锌粒，漏斗和带支管的试管中装有稀硫酸，若打开弹簧夹，则酸液由漏斗流下，试管中液面上升与锌粒接触，发生反应，产生的氢气由支管导出，若关闭弹簧夹，则试管内液面下降，漏斗内液面上升，酸液与锌粒脱离接触，反应自行停止。需要时再打开弹簧夹，又可以使氢气产生。这是一种仅适用于室温下随制随停的气体发生装置。

回答下列问题：
（1） 为什么关闭弹簧夹时试管中液面会下降：
________________________ _。
（2） 这种制气装置在加入反应物以前，怎样检查装置的气密性：
___________ _ 。
（3） 从下面三个反应中选择一个可以用这种随制随停的制气装置制取的气体，填写表中空白：①大理石与盐酸反应制取二氧化碳；②硫化亚铁与盐酸反应制取硫化氢；③用二氧化锰催化分解过氧化氢制取氧气。
气体名称
收集方法
检验方法

（4） 实验室制取乙炔不能用这种装置随制随停。试说明理由：____________________。
解题思路：(1)刚刚关闭弹簧夹时，试管内的反应仍在进行，这时产生的气体，使试管内气压增大，只要试管内的压强大于外面的大气压，试管内的液面就会下降，直至固体和液体脱离接触，反应停止，内外气压平衡为止。
(2)要检验装置的气密性，首先要夹紧弹簧夹，然后由长颈漏斗加水，水面没过长颈漏斗下端的管口后，由于重力的作用，漏斗中的水仍要流入试管中，但试管中的气体却逸不出来，这样，若装置的气密性完好，则试管中的气体因体积减小而压强增大，从而可支持长颈漏斗内的液面高于试管内的液面。若装置气密性不好，则漏斗内的液面与试管内的液面最终保持水平。
同样，回答本题，只需说明装置不漏气即可，可不对装置漏气的现象和结论予以回答。
(3)只要是块状固体和液体发生反应制取气体，且反应不需要加热，就可使用此气体发生装置。
硫化亚铁与盐酸制取硫化氢的反应，其反应方程式为：
FeS＋2HCl====FeCl2＋H2S↑
二氧化锰为粉末状的，可从有孔塑料板漏到试管底部，不能使反应随制随停。
(4)电石与水反应生成的氢氧化钙多为粉末状的，也可从有孔塑料板漏到试管底部，而且反应放热、反应速率太快，不适合这种装置。
答案：(1)关闭弹簧夹，反应产生的气体使试管内液面上的压力增加，所以液面下降。
(2)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。
(3)
气体名称
收集方法
检验方法
二氧化碳
向上排空气法
通入澄清石灰水中使石灰水变浑浊
硫化氢
向上排空气法
有臭鸡蛋味(其他合理答案也可以)

(4)因为：电石与水反应生成的氢氧化钙多为粉末状的，可从有孔塑料板漏到试管低部，不能使反应随制随停。
错解分析：不知道简易制H2装置气密性的检验方法，不了解用题给装置制气对反应物特别是固体反应物的条件限制，都会造成错解。
[例2]由图所示的实验装置进行实验：

(1) 如何检验装置的气密性：
_______ 。
(2) 若用手捂热现象不明显，该怎样检验该装置的气密性：
________ 。
答案：1.(1)关闭分液漏斗的活塞，将干燥管末端的管口放入水中，用手捂热分液漏斗，有气泡从水中冒出；放开手冷却后，且有少量水进入干燥管，表明装置不漏气。
(2)关闭分液漏斗活塞，将干燥管末端放入水中，用小火加热烧瓶，有气泡从水中冒出，停止加热冷却后，干燥管内水面回升，表明装置不漏气。
[例3]用示意图中的简易装置可以进行气体的发生和收集。

(1)实验前应如何检查该装置的气密性：
答： 。
(2)拔开试管a的橡皮塞，加入10 mL 6.0 mol·L－1稀硝酸和1.0 g薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。反应开始时速率缓慢，逐渐加快。请写出在试管a中所发生的所有反应的化学方程式。
答：________________________________。
答案2.(1)把导管b的下端浸入水中，用手紧握捂热试管a，导管口会有气泡冒出；松开手后，水又回升到导管b中。
(2)①3Cu＋8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
②2NO＋O2====2NO2
③2NO2N2O4
[例4]某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应，测定氧气的摩尔质量。实验步骤如下：

①把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀，放入干燥的试管中，准确称量，质量为a g。②装好实验装置。③检查装置气密性。④加热，开始反应，直到产生一定量的气体。⑤停止加热(如图，导管出口高于液面)。⑥测量收集到的气体的体积。⑦准确称量试管和残留物的质量为b g。⑧测量实验室的温度。⑨把残留物倒入指定的容器中，洗净仪器，放回原处，把实验桌面收
拾干净。⑩处理实验数据，求出氧气的摩尔质量。
回答下列问题：
(1)如何检查装置的气密性？ 。
(2)以下是测量收集到的气体的体积必须包括的几个步骤：①调整量筒内外液面使之相同；②使试管和量筒内的气体都冷却至室温；③读取量筒内气体的体积。这三步操作的正确顺序是：________(请填写步骤代号)。
(3)测量收集到的气体的体积时，如何使量筒内外液面的高度相同？________。
(4)如果实验中得到的氧气体积是c L(25℃、101 kPa)，水蒸气的影响忽略不计，氧气的摩尔质量的计算式为(含a、b、c，不必化简)： 。
答案：(1)将导管的出口放入水槽中，用手捂热试管，有气泡从水中冒出；放开手后，且有少量水进入导管，表明装置不漏气
(2)②①③。
(3)慢慢将量筒下移
(4)(a g－b g)÷(c L×273 K÷298 K÷22.4 L·mol－1)[或：(a g－b g)×298 K×22.4 L·mol－1÷(c L×273 K)