有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置圖的選擇題歸類例析

摘 要：高考命題中常常出現(xiàn)有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置圖的選擇題，主要考查基本實(shí)驗(yàn)操作知識(shí)、實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)等，并進(jìn)一步考查學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng).

關(guān)鍵詞：化學(xué)實(shí)驗(yàn)；裝置圖；例題分析；高中化學(xué)

中圖分類號(hào)：G632?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1008-0333（2023）19-0135-05

收稿日期：2023-04-05

作者簡(jiǎn)介：邊永平（1971.12-），男，河北省承德人，本科，中學(xué)一級(jí)教師，從事高中化學(xué)教學(xué)研究.

化學(xué)是一門是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的自然科學(xué)，研究物質(zhì)及其變化規(guī)律，進(jìn)行科學(xué)探究，常常要開展化學(xué)實(shí)驗(yàn).高考命題中常常出現(xiàn)有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置圖的選擇題，主要考查基本實(shí)驗(yàn)操作知識(shí)、實(shí)驗(yàn)安全意識(shí)等，并進(jìn)一步考查學(xué)生的科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)、科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任等學(xué)科核心素養(yǎng).本文對(duì)有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置圖的考題進(jìn)行歸類分析，供復(fù)習(xí)時(shí)參考.

1 常用化學(xué)儀器的識(shí)別與使用

對(duì)常用化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器能夠識(shí)別和正確使用，是學(xué)習(xí)化學(xué)的必備實(shí)驗(yàn)技能，是為以后繼續(xù)學(xué)習(xí)和深造，以及從事科學(xué)研究打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)的必修課.

例題1 能完成表1中所列相關(guān)實(shí)驗(yàn)選擇的儀器正確的是（? ）.

解析 配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液需要使用容量瓶，不能在量筒中進(jìn)行溶解或稀釋，即A項(xiàng)錯(cuò)誤；因Cl2在飽和食鹽水中的溶解度小，可以用飽和食鹽水除去Cl2中混有的HCl雜質(zhì)，即B項(xiàng)正確；球形冷凝管在使用時(shí)要保持直立狀態(tài)，若傾斜放置要用直形冷凝管，即C項(xiàng)錯(cuò)誤；碳酸鈉易水解使溶液呈堿性，能腐蝕磨口玻璃塞，即D項(xiàng)錯(cuò)誤.

答案為B.

2 儀器的創(chuàng)新應(yīng)用

對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行創(chuàng)新應(yīng)用，是最高級(jí)的思維品質(zhì)即思維創(chuàng)新性的體現(xiàn).在常規(guī)實(shí)驗(yàn)儀器及操作基礎(chǔ)上加以創(chuàng)新考查，已經(jīng)成為新形式下高考命題的必然趨勢(shì)，同時(shí)也是考查考生科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)的重要手段.

例題2 圖1所示方法不能完成相應(yīng)實(shí)驗(yàn)的是（? ）.

解析 實(shí)驗(yàn)室常用加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物制氨，由于氨密度比空氣小，可用向下排空氣法收集，試管口放一團(tuán)棉花是為了防止氨和空氣對(duì)流，使收集到的氨更純，則A項(xiàng)正確；SiO2受熱不分解，也不易揮發(fā)，NH4Cl受熱分解生成HCl和NH3氣體，HCl和NH3氣體遇冷重新生成NH4Cl，附在圓底燒瓶下方，從而實(shí)現(xiàn)SiO2和NH4Cl的分離，即B項(xiàng)正確；無水硫酸銅遇水變藍(lán)，因草酸中含有氫元素，草酸受熱分解也會(huì)產(chǎn)生水，則硫酸銅變藍(lán)不能說明草酸中含結(jié)晶水，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；Na2CO3受熱不易分解，而NaHCO3受熱易分解生成Na2CO3、H2O和CO2，所以要比較二者的熱穩(wěn)定性，應(yīng)該將碳酸鈉放在大試管中、碳酸氫鈉放在小試管中，因小試管內(nèi)溫度低，這樣設(shè)計(jì)才更有說服力，即D項(xiàng)正確.

答案為C.

3 實(shí)驗(yàn)安全問題

實(shí)驗(yàn)操作安全問題不容小覷，近年來頻頻發(fā)生有關(guān)實(shí)驗(yàn)操作不當(dāng)導(dǎo)致的安全事故.在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，常常涉及到有毒物質(zhì)、易燃易爆藥品的使用及貯存問題，實(shí)驗(yàn)操作中要將安全問題置于首位，做到六防（防炸裂、防倒吸、防堵塞、防爆炸、防火災(zāi)、防污染）.

例題3 表2所列相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)操作和設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的是（? ）.

解析 聞?dòng)卸練怏w或未知?dú)怏w氣味的正確方法是：用手在瓶口輕輕扇動(dòng)，使少量氣體飄進(jìn)鼻孔，切不可湊到容器口去聞氣體的氣味！即A項(xiàng)正確；安全瓶能起到防止液體倒吸的作用，進(jìn)氣管和出氣管在瓶?jī)?nèi)部分都要較短，即B項(xiàng)正確；因氨易和硫酸反應(yīng)，若將氨直接通入濃硫酸中則易發(fā)生倒吸，由于氨不溶于四氯化碳，則圖中設(shè)計(jì)可以避免發(fā)生倒吸，即C項(xiàng)正確；將其它液體和濃硫酸混合時(shí)，要注意將濃硫酸沿著燒杯壁緩緩倒入其它液體中，并不斷攪拌，以使熱量及時(shí)散失，即D項(xiàng)錯(cuò)誤.

答案為D.

4 物質(zhì)的分離和提純

物質(zhì)的分離是根據(jù)混合物中各組分的理化性質(zhì)的差異，通過一定的物理或化學(xué)變化將混合物中各組分加以分離.物質(zhì)的提純則是根據(jù)主要成分和雜質(zhì)的理化性質(zhì)不同，將雜質(zhì)除去的過程.物質(zhì)的分離要求分開后得到各種純凈物，提純則有四個(gè)要求，即：不增、不減、易分、易復(fù)原.加入除雜試劑要注意試劑的加入順序和用量.

例題4 對(duì)圖2所示實(shí)驗(yàn)操作和儀器選擇的描述正確的是（? ）.

A．用圖①裝置除去NaCl溶液中的泥砂

B．用圖②裝置分液得到用乙醇提取碘水中的碘

C．用圖③裝置進(jìn)行乙醇和水的分離

D．用裝置④蒸干SnCl2溶液制備SnCl2晶體

解析 由于泥砂難溶于水，可以用過濾法除去NaCl溶液中的泥砂，即A項(xiàng)正確；萃取操作中，選取的萃取劑不能和原溶劑互溶，乙醇與水互溶，乙醇不能作碘水的萃取劑，可選用四氯化碳或苯等，即B項(xiàng)錯(cuò)誤；乙醇與水的沸點(diǎn)雖然相差較大，但是由于二者能形成恒沸混合物，只采用蒸餾的方法達(dá)不到分離的目的，故不可以用圖③所示裝置分離乙醇水溶液，即C項(xiàng)錯(cuò)誤；Sn2＋易水解且易被空氣中的氧氣氧化，應(yīng)在蒸干溶液過程中通入保護(hù)氣，另外應(yīng)該選用蒸發(fā)皿不能用燒杯，即D項(xiàng)錯(cuò)誤.

答案為A.

5 物質(zhì)的檢驗(yàn)

物質(zhì)的檢驗(yàn)，常根據(jù)物質(zhì)的顏色、溶解性、化學(xué)性質(zhì)等進(jìn)行，要注意排除已檢出的物質(zhì)對(duì)未知物的干擾.另外在操作中要注意不準(zhǔn)原瓶操作，以防污染.

例題5 圖3所示裝置表示在隔絕空氣時(shí)，將硫酸亞鐵銨［（NH4）2Fe（SO4）2］加熱至500℃，使其分解，得到的固體產(chǎn)物中可能有FeO、Fe2O3和Fe3O4，氣體產(chǎn)物可能有NH3、N2、H2O、SO3和SO2）.下列有關(guān)描述正確的是（? ）.

A．裝置②的作用是檢驗(yàn)水蒸氣的存在，加入的試劑X為堿石灰

B．裝置③的作用是檢驗(yàn)SO3的存在，并將SO3和NH3除去

C．反應(yīng)后取裝置①中少量固體，加入稀硫酸，再滴入KSCN溶液，如果溶液變血紅色，說明加熱后得到的固體中含有Fe2O3

D．裝置④的作用是氣態(tài)產(chǎn)物中有SO2，裝置⑤的作用是收集產(chǎn)的NH3和N2

解析 當(dāng)混合氣中含有水蒸氣時(shí)，一般要先檢驗(yàn)水蒸氣，則裝置②的作用是檢驗(yàn)水蒸氣的存在，常用無水硫酸銅檢驗(yàn)水蒸氣，即A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于SO2不與BaCl2溶液反應(yīng)，SO3能與BaCl2溶液反應(yīng)，產(chǎn)生白色沉淀，同時(shí)裝置③中足量的HCl也可以促使SO2逸出，同時(shí)將NH3吸收，即B項(xiàng)正確；反應(yīng)后取裝置①中少量固體，加入稀硫酸，再滴入KSCN溶液，如果溶液變血紅色，說明有Fe3+存在，但不一定說明產(chǎn)生的固體中一定存在Fe2O3，也可能含有Fe3O4，即C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于氨極易溶于水，不能用排水法收集，即D項(xiàng)錯(cuò)誤.

答案為B.

6 物質(zhì)的制備

氣體物質(zhì)的制備實(shí)驗(yàn)流程一般為：發(fā)生裝置→凈化裝置→干燥裝置→收集裝置→尾氣吸收裝置.制備在空氣中易吸水、潮解以及易發(fā)生水解的物質(zhì)，常常需要在裝置中安裝防止水蒸氣進(jìn)入的干燥裝置.要注意實(shí)驗(yàn)操作順序.

例題6 氯化鋁常作凈水劑.

圖4所示是某學(xué)生設(shè)計(jì)的制備氯化鋁的裝置，已知氯化鋁易升華，遇水容易發(fā)生水解.下列有關(guān)描述不正確的是（? ）.

A．按氣流流動(dòng)方向，各裝置的連接順序?yàn)閍→c→b→dB．先在裝置a中制出Cl2，當(dāng)d中硬質(zhì)玻璃管中充滿黃綠色氣體時(shí)，再點(diǎn)燃酒精燈

C．d中球形干燥管內(nèi)放有P2O5或CaCl2，可以防止水蒸氣進(jìn)入裝置

D．需要結(jié)束反應(yīng)時(shí)，可以將分液漏斗的活塞關(guān)閉

解析 制得氯氣后，應(yīng)先通入飽和食鹽水中除HCl后再干燥，即A項(xiàng)正確；通入氯氣，排盡裝置內(nèi)的空氣，防止氧氣與鋁反應(yīng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)試管內(nèi)充滿黃綠色氣體時(shí)，表明空氣已排盡，此時(shí)點(diǎn)燃酒精燈，加熱鋁粉，即B項(xiàng)正確；試劑R的作用是吸收未反應(yīng)的Cl2，防止污染，同時(shí)防止空氣中的水蒸氣進(jìn)入，但P2O5或CaCl2只能吸收水蒸氣，不能吸收Cl2，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；關(guān)閉分液漏斗的活塞，停止加入濃鹽酸，a中反應(yīng)會(huì)停止，即D項(xiàng)正確.

答案為C.

7 物質(zhì)性質(zhì)的探究

在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)和提出有價(jià)值的問題，通過實(shí)驗(yàn)加以探究.確定實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，要注意實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)的科學(xué)性、安全性、簡(jiǎn)約性、可行性，以及綠色環(huán)保.例題7 為探究FeSO4的分解反應(yīng)，設(shè)計(jì)如圖5所示的實(shí)驗(yàn)裝置，打開彈簧夾K1和K2，先向裝置中通入一段時(shí)間N2，再給反應(yīng)管A加熱，反應(yīng)后A中出現(xiàn)紅色粉末，C中出現(xiàn)白色沉淀，D中溶液褪色，檢測(cè)尾氣吸收裝置出口處未發(fā)現(xiàn)有O2產(chǎn)生.下列有關(guān)敘述不正確的是（? ）.

A．吸收多余的SO2氣體可以用NaOH溶液

B．裝置A中出現(xiàn)的紅色粉末可能是三氧化二鐵

C．裝置C的作用是檢驗(yàn)SO3，可以將BaCl2溶液更換成Ba（NO3）2溶液

D．該分解反應(yīng)中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物質(zhì)量之比為5∶2

圖5 FeSO4的分解

解析 硫酸亞鐵受熱分解，可能產(chǎn)生SO2，氫氧化鈉溶液的作用是吸收多余的SO2，防止污染空氣，即A項(xiàng)正確；分解產(chǎn)物中的紅色固體可能是三氧化二鐵，即B項(xiàng)正確；若將BaCl2溶液更換成Ba（NO3）2溶液，因SO2溶于水產(chǎn)生亞硫酸，酸性條件下，NO-3能將SO2氧化為H2SO4，再與Ba2+反應(yīng)，也會(huì)生成白色BaSO4沉淀，這樣將無法判斷使硝酸鋇溶液出現(xiàn)白色沉淀的是SO2還是SO3， 即C項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以確定反應(yīng)的生成物中有Fe2O3、 SO3、 SO2，無O2產(chǎn)生，可確定出分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為：

2FeSO4高溫Fe2O3＋SO3↑＋SO2↑

Fe2O3為氧化產(chǎn)物，SO2為還原產(chǎn)物，二者質(zhì)量之比為5∶2，即D項(xiàng)正確.

答案為C.

8 模擬工業(yè)生產(chǎn)流程

在實(shí)驗(yàn)中模擬工業(yè)生產(chǎn)流程，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、各步反?yīng)的特點(diǎn)選擇組裝實(shí)驗(yàn)儀器.要注意反應(yīng)條件的控制、副反應(yīng)的發(fā)生、產(chǎn)物的提純，以及產(chǎn)率的計(jì)算.

例題8 在實(shí)驗(yàn)室利用圖6所示裝置可以進(jìn)行氨的催化氧化制硝酸.下列有關(guān)敘述不正確的是（? ）.

A．裝置①②⑤中盛放的試劑依次為堿石灰、五氧化二磷、燒堿溶液

B．裝置③中出現(xiàn)紅棕色

C．裝置④中溶液pH小于6，說明有HNO3生成

D．通入的空氣還可用N2代替

解析 將空氣通入濃氨水后，鼓出氨，氨和氧氣的混合氣體經(jīng)過干燥后，在玻璃管中遇到催化劑，在加熱條件下發(fā)生催化氧化反應(yīng)，產(chǎn)生NO，生成的氣體經(jīng)過酸性干燥劑（或無水氯化鈣），除去NH3和H2O，在裝置③中NO和空氣中的O2反應(yīng)生成NO2，NO2在④中和水反應(yīng)，產(chǎn)生HNO3和NO，尾氣中的NO2、NO在⑤中被NaOH溶液吸收，防止產(chǎn)生污染.裝置①②⑤可依次盛裝堿性干燥劑、酸性干燥劑、NaOH溶液，堿石灰為堿性干燥劑，可以干燥氨，P2O5屬于酸性干燥劑可以吸收氨并干燥，即A項(xiàng)正確；裝置③中NO和O2反應(yīng)產(chǎn)生紅棕色的NO2氣體，即B項(xiàng)正確；裝置④中NO2與H2O反應(yīng)，生成HNO3和NO，溶液呈酸性，即C項(xiàng)正確；向裝置內(nèi)通入空氣可以鼓出氨并提供O2，所以不能用N2代替空氣，即D項(xiàng)錯(cuò)誤.答案為D［1］.

參考文獻(xiàn)：

［1］ 北京天利考試信息網(wǎng).五年高考真題匯編詳解·綜合［M］.拉薩：西藏人民出版社，2021.

［責(zé)任編輯：季春陽(yáng)］