把握關(guān)鍵氣體 明確角色扮演

方佳鑫

在實(shí)驗(yàn)題中，儀器連接是綜合性實(shí)驗(yàn)題中的難點(diǎn)，也是高考題目考查的熱點(diǎn)，很多學(xué)生不知如何將儀器連接起來，難以針對(duì)題目展開分析，導(dǎo)致對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)題把握不準(zhǔn)而無法正確解答.針對(duì)這種題型，可以通過把握該實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵氣體，結(jié)合涉及氣體實(shí)驗(yàn)儀器組裝的基本原則，明確每個(gè)裝置在整套實(shí)驗(yàn)裝置中所扮演的角色，將各個(gè)裝置科學(xué)合理地組裝起來，從而輕松破解這種難題.

涉及氣體儀器連接性的連接基本原則如下：

1.涉及氣體的裝置一般連接順序（見圖1）.

2.一般裝置的進(jìn)出氣口（見圖2）.

（1）洗氣瓶：長(zhǎng)進(jìn)短出;

（2）U型管：無前后;

（3）干燥管：粗人細(xì)出;

（4）加熱硬質(zhì)玻璃管：無前后;

（5）排液量氣：短進(jìn)長(zhǎng)出.

3.在制備易潮解物質(zhì)

制備裝置前、后要連干燥裝置;另外，氣體進(jìn)人加熱硬質(zhì)玻璃管之前需要干燥.

典例分析1 （2015.全國(guó)卷I.26，節(jié)選）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K=5.4×

綜上所述，在解答沉淀轉(zhuǎn)化的相關(guān)問題時(shí)，一定要注意分析兩種沉淀的Ksp的大小差異，當(dāng)沉淀的類型相同，兩種沉淀的Ksp相差較大，則Ksp大的沉淀可轉(zhuǎn)化為Ksp小的沉淀，而Ksp小的沉淀不能轉(zhuǎn)化為Ksp大的沉淀，此為沉淀的單向轉(zhuǎn)化;若兩種沉淀的Ksp相差不大，Ksp大的沉淀可轉(zhuǎn)化為Ksp小的沉淀，而通過提高轉(zhuǎn)化試劑的濃度，Ksp小的沉淀也能轉(zhuǎn)化為Ksp大的沉淀，此為沉淀的雙向轉(zhuǎn)化，10-2，K2 =5.4×10-5.草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水.草酸晶體（ H2C2O4·2H2O）無色，熔點(diǎn)為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解.回答下列問題：

（1）甲組學(xué)生按照如圖3所示的裝置，通過實(shí)驗(yàn) 檢驗(yàn)草酸晶體的分解產(chǎn)物，裝置B的主要作用是_____ .

思路分析 本小題的實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖翘骄坎菟峋w的分解產(chǎn)物，根據(jù)裝置C的澄清石灰水提示，可推測(cè)其作用是檢驗(yàn)分解產(chǎn)物中是否有CO2.在分析儀器B的主要作用時(shí)，如果直接分析，思路很容易受阻，但可以用一種換元思路來分析，把CO2當(dāng)成該實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵氣體，根據(jù)裝置C的澄清石灰水提示，把A裝置當(dāng)成是CO2氣體的發(fā)生裝置.C為檢驗(yàn)CO2的存在，C也可以理解為CO2的性質(zhì)探究的裝置，根據(jù)儀器連接型氣體實(shí)驗(yàn)裝置連接的基本原則分析，如圖4所示，

由于CO2不是空氣污染性氣體，故在該實(shí)驗(yàn)探究中，可以不必選擇裝置對(duì)CO2進(jìn)行尾氣處理.根據(jù)題中所示的裝置，故可以認(rèn)為B是CO2的凈化裝置，凈化裝置的作用就是除去關(guān)鍵氣體中的雜質(zhì)，那要分析在A中分解實(shí)驗(yàn)會(huì)產(chǎn)生何種影響C裝置CO2的性質(zhì)探究的雜質(zhì)呢.結(jié)合題干中信息提示，①草酸晶體受熱脫水、升華，170℃以上分解.所以在A裝置中關(guān)鍵氣體CO2制備會(huì)產(chǎn)生的雜質(zhì)有草酸蒸汽和水蒸氣;②草酸鈣難溶于水，當(dāng)草酸蒸汽從A中直接進(jìn)入C中，會(huì)與澄清石灰水反應(yīng)生成難溶于水的草酸鈣沉淀，對(duì)CO2與澄清石灰水反應(yīng)生成碳酸鈣沉淀產(chǎn)生干擾，故B的主要作用是除去影響實(shí)驗(yàn)探究的草酸蒸氣.

（2）乙組學(xué)生認(rèn)為草酸晶體分解產(chǎn)物中還有CO2為進(jìn)行驗(yàn)證，選用甲組實(shí)驗(yàn)中的裝置A、B和圖5所示的部分裝置（可以重復(fù)選用）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，

①乙組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)裝置中，依次連接的合理順序?yàn)锳、B.____.

思路分析 本小題實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菣z驗(yàn)分解產(chǎn)物中還有c0.如果直接解難以切入分析，變換分析思路，把CO當(dāng)成本小題的關(guān)鍵氣體，把A裝置當(dāng)成是CO氣體的發(fā)生裝置，在D、E、F、G、H、I幾個(gè)裝置中.H是可以盛放氧化銅的硬質(zhì)玻璃管，能用來檢驗(yàn)C0氣體的，再用D中澄清石灰水檢驗(yàn)生成的CO，氣體.I可用于CO氣體的尾氣處理裝置，如圖6所示.

根據(jù)上述分析，完成了關(guān)鍵氣體CO的發(fā)生裝置、性質(zhì)探究裝置、尾氣吸收裝置的分析判斷，最后還差CO氣體的凈化裝置，此關(guān)鍵在于明確A中CO發(fā)生裝置除了得到CO之外，還產(chǎn)生草酸蒸氣、水蒸氣和CO，，結(jié)合第（l）小題提示，B主要作用是除去影響實(shí)驗(yàn)探究的草酸蒸氣和部分水蒸氣，凈化裝置中還需要除去影響實(shí)驗(yàn)探究的CO2，故可選擇F中濃氫氧化鈉溶液除去CO2并利用D中的澄清石灰水檢驗(yàn)CO2是否除盡.CO進(jìn)入加熱硬質(zhì)玻璃管之前需要干燥，故可選擇G裝置來除去CO中的水蒸氣，如圖7所示.

綜上所述，在乙組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)裝置中，依次連接的合理順序?yàn)锳、B、F、D、G、H、D、I.

典例分析2 三氯化硼是一種重要的化工原料，主要用作半導(dǎo)體硅的摻雜源或有機(jī)合成催化劑，還用于高純硼或有機(jī)硼的制取.已知：BCI3的沸點(diǎn)為12. 5℃，熔點(diǎn)為- 107.3℃，易潮解.實(shí)驗(yàn)室制備三氯化

△硼的原理為B2O3 +3C +3C12 -2BCI、+3CO.

（1）甲組學(xué)生擬用圖8所示裝置制備干燥純凈的氯氣（不用收集）：

①裝置B的作用是_____，裝置C的作用是_____ .

思路分析本小題實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菙M用上述裝置制備干燥純凈的氯氣，由實(shí)驗(yàn)?zāi)康目纱_定CI，為該實(shí)驗(yàn)中的關(guān)鍵氣體，根據(jù)儀器的連接原則分析，如圖9所示，

完成本小題實(shí)驗(yàn)探究目的，B、C兩個(gè)裝置所起的作用是除去A中制備Cl：產(chǎn)生的雜質(zhì)HCI、H20（g），除雜的先后順序?yàn)橄瘸鼿Cl再除去H20（g）.故裝置B的作用是吸收CI，中的HCI氣體，裝置C的作用是干燥CI：[或吸收CI2中的H2O（g）].

（2）乙組學(xué)生選用甲組實(shí)驗(yàn)中的A、B、C和圖10所示裝置（裝置可重復(fù)使用）制備BCl3并驗(yàn)證反應(yīng)中有CO生成.

乙組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)裝置中，依次連接的合理順序?yàn)锳→B→C→__→__→__→___→F→D→I;其中裝置E的作用是_____ .

思路分析根據(jù)題意，乙組學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)探究目的為制備BC13并驗(yàn)證反應(yīng)中有CO生成，結(jié)合題中涉及的部分信息，并依據(jù)儀器的連接原則分析，如圖11所示.

如何將乙組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)裝置補(bǔ)齊呢？根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究目的和依據(jù)儀器的連接原則，可以將整套裝置涉及的關(guān)鍵氣體分為CI2和CO的“接力組合”，根據(jù)上述流程圖，完成實(shí)驗(yàn)探究目的1可以看成是CI，性質(zhì)探究，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室制備三氯化硼的原理為B2O3

△+3C +3C12 =2BC13 +3CO.可知該裝置為G，變換分析思路，G裝置也可以認(rèn)為是CO的發(fā)生裝置，可知在G之后和F之前的裝置組合所起到的作用為凈化CO.此時(shí)G中關(guān)鍵氣體為CO.含有的雜質(zhì)有BCl3、Cl2和水蒸氣，結(jié)合題中所提供的裝置，E可理解為除去BC13，亦可理解為冷凝BCl3為液體并收集：可用J中氫氧化鈉溶液除去雜質(zhì)Cl2，最后使用H無水氯化鈣除去水蒸氣，結(jié)合分析儀器連接如圖12所示.

綜上所述，在乙組學(xué)生的實(shí)驗(yàn)裝置中，連接的合理順序?yàn)锳→B→C→G→E→H→J→ H→F→D→I;其中裝置E的作用是冷凝BCl3為液體收集，

總之，針對(duì)涉及氣體的儀器連接型的實(shí)驗(yàn)題的解題策略，首先要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，確定該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵氣體，關(guān)鍵氣體可以是一種，也可以是兩種或兩種以上的“接力”：然后結(jié)合實(shí)驗(yàn)裝置連接的原則，明確每個(gè)裝置在實(shí)驗(yàn)題中所扮演的角色，將整套實(shí)驗(yàn)裝置科學(xué)合理地連接起來：最后再進(jìn)一步對(duì)題中相關(guān)問題展開分析和解答.

（收稿日期：2022 - 02 - 13）