②
A B C 应加入的物质 铜屑和稀硝酸 水 所起的作用 制取NO气体 排水法收集NO气体 主要是接收B中排出的水 ③反应开始时,A中铜表面出现无色小气泡,反应速率逐渐加快;A管上部空间由无色逐渐变为浅棕红色,随反应的进行又逐渐变为无色;A中的液体由无色变为浅蓝色;B中的水面逐渐下降,B管中的水逐渐流入烧杯C中
解析 (1)制取氯气时一定有氯气的收集装置,氯气的密度大于空气的密度,因此收集时应该是“长进短出”,所以B装置为收集装置;因为氯气有毒,则D为尾气吸收装置,结合C的导管情况,确定为防倒吸装置。
(2)实验室常用稀硝酸与铜反应制取NO,由于NO与氧气在常温下发生反应,因此不能用排空气法收集NO,应用排水法,需要“短进长出”,只有装置Ⅰ符合此要求。排出的水需要用仪器进行接收。描述实验现象可按照“陆”——固体及表面的颜色或质量的变化、“海”——溶液中的一些现象、“空”——生成气体的现象的顺序来描述,这样不会遗漏。
[考法综述] 高考中的化学实验题常对制备实验的设计与评价进行考查,要想解决此类问题,学生们应从五方面入手,即①明确目的原理;②选择仪器、药品;③设计实验步骤;④记录现象、数据;⑤分析得出结论。
命题法1 无机物制备的综合性实验
典例1 硫代硫酸钠是一种重要的化工产品。某兴趣小组拟制备硫代硫酸钠晶体(Na2S2O3·5H2O)。
Ⅰ.【查阅资料】
(1)Na2S2O3·5H2O是无色透明晶体,易溶于水,其稀溶液与BaCl2
溶液混合无沉淀生成。
(2)向Na2CO3和Na2S混合溶液中通入SO2可制得Na2S2O3,所得产品常含有少量Na2SO3和Na2SO4。
(3)Na2SO3易被氧化;BaSO3难溶于水,可溶于稀HCl。 Ⅱ.【制备产品】
实验装置如图所示(省略夹持装置):
实验步骤:
(1)检查装置气密性,按图示加入试剂。
仪器a的名称是________;E中的试剂是________________(填字母)。
A.稀H2SO4 C.饱和NaHSO3溶液
(2)先向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合溶液,再向A中烧瓶滴加浓H2SO4。
(3)待Na2S和Na2CO3完全消耗后,结束反应。过滤C中混合物,滤液经________(填操作名称)、结晶、过滤、洗涤、干燥,得到产品。
Ⅲ.【探究与反思】
(1)为验证产品中含有Na2SO3和Na2SO4,该小组设计了以下实验方案,请将方案补充完整(所需试剂从稀HNO3、稀H2SO4、稀HCl、蒸馏水中选择)
取适量产品配成稀溶液,滴加足量BaCl2溶液,有白色沉淀生成,____________________,若沉淀未完全溶解,并有刺激性气味的气体产生,则可确定产品中含有Na2SO3和Na2SO4。
B.NaOH溶液
(2)为减少装置C中生成Na2SO4的量,在不改变原有装置的基础上对实验步骤(2)进行了改进,改进后的操作是________________。
(3)Na2S2O3·5H2O的溶解度随温度升高显著增大,所得产品通过________方法提纯。
[解析] 本题考查仪器名称的书写、尾气处理、从溶液中得到晶体的方法、离子的检验、实验的评价与改进及物质的提纯等。
Ⅱ.(1)仪器a中有活塞,故a为分液漏斗;在A装置中产生污染环境的气体SO2,故E装置用于处理尾气SO2,在给定的三种溶液中,只有NaOH溶液能吸收SO2。
(3)因为硫代硫酸钠晶体中含有结晶水,故从溶液中得到该晶体的操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥这五步。
Ⅲ.(1)已知BaSO3能溶于HCl,而BaSO4难溶于HCl,则在配制的稀溶液中加入BaCl2溶液后,将生成的沉淀过滤、洗涤后,向沉淀
-
中加入稀HCl,沉淀未完全溶解,说明溶液中含有SO24,沉淀溶解
的部分生成的刺激性气味的气体为SO2,则沉淀中含有BaSO3,故原
-溶液中含有SO23。
(2)已知Na2SO3易被氧化,故装置中的氧气能将Na2SO3氧化,为了减少Na2SO4的生成量,应先将装置中的空气排尽,可采用A装置中生成的SO2将装置中空气排尽。
(3)因为Na2SO4的溶解度随着温度的变化不大,而Na2S2O3的溶解度随温度升高而显著增大,故可采用重结晶法将其提纯。
[答案] Ⅱ.(1)分液漏斗 B (3)蒸发 Ⅲ.(1)过滤,用蒸馏水洗涤沉淀,向沉淀中加入足量的稀HCl (2)先向A中烧瓶滴加浓H2SO4,产生的气体将装置中的空气排尽后,再向C中烧瓶加入Na2S和Na2CO3混合液
(3)重结晶
【解题法】 制备实验的基本思路 (1)制备实验方案设计的基本思路
(2)有气体参加的反应实验方案设计(装置连接)的基本思路
(3)气体除杂的一般思路
气体的除杂,首先要判断气体中的杂质,判断气体中的杂质的方法:①看反应物的性质,如用盐酸制取的气体中应含有HCl气体杂质;②看气体是否完全反应,如用CO2与Na2O2反应制取的氧气中应含有CO2杂质;③看反应实质,如C和浓硫酸加热制取的SO2中一定含有CO2;④看是否有副反应发生等。最后再根据杂质的性质选择合适的试剂及装置。
(4)要排除干扰
如制取易潮解、易水解的物质(如AlCl3)时,往往在装置末端再接一个干燥装置,以防止空气中的水蒸气进入干扰实验。
命题法2 有机物制备的综合性实验
典例2 乙酸异戊酯是组成蜜蜂信息素的成分之一,具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的反应,装置示意图和有关数据如下:
+H2O
异戊醇 乙酸 乙酸异戊酯 相对分子质量 88 60 130 密度/(g·cm) 0.8123 1.0492 0.8670 -3沸点/℃ 131 118 142 水中溶解性 微溶 溶 难溶
实验步骤:
在A中加入4.4 g异戊醇、6.0 g乙酸、数滴浓硫酸和2~3片碎瓷片,开始缓慢加热A,回流50 min。反应液冷至室温后倒入分液漏斗中,分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗涤;分出的产物加入少量无水MgSO4固体,静置片刻,过滤除去MgSO4固体,进行蒸馏纯化,收集140~143 ℃馏分,得乙酸异戊酯3.9 g。
回答下列问题:
(1)仪器B的名称是________。
(2)在洗涤操作中,第一次水洗的主要目的是________________,第二次水洗的主要目的是________________。
(3)在洗涤、分液操作中,应充分振荡,然后静置,待分层后________(填字母)。
a.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出 b.直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出
c.先将水层从分液漏斗的下口放出,再将乙酸异戊酯从下口放