化学实验题的解题思路

化学实验题的解题思路高考题中连续出现了一类实验设计题，要求考生联系所学过的实验知识和技能，进行知识类比、迁移和重组，全面、周密地思考才能设计出正确的实验方案和回答提出的问题。一、解题思路及方法1、思考问题的顺序（1）围绕主要问题思考：如选择适当的实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实验过程快速、安全；实验现象明显。（2）思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题：如制取在空气中易水解的物质（如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等）及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气进入。（3）思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、联靠。（如涉及到气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生除杂质干燥主体实验尾气处理。2、仪器连接的顺序（1）所用仪器是否恰当，所该仪器是全用还是选用；（2）仪器是否齐全，如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的吸收装置；（3）安装顺序是否合理，如是否遵循“自上而下，从左到右”；气体净化装置中不应先经干燥，后又经过水溶液洗气；（4）仪器间连接顺序是否正确。如洗气时“长进短出”，干燥管除杂质时“大进小出”，排水量气时“短进气，长出水”等。3、实验操作的顺序（1）连接仪器，根据实验目的，注意事项，安全问题等，按气体流动顺序连接好实验仪器；（2）检查气密性，在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性，然后装入药品。检查装置气密性的方法要依装置而定；如1~6的产气装置：（3）装药品进行实验操作。二、解题时，应全方位思考的问题1、检查气体的纯度。点燃或加热通有可燃性气体（H2、CO、CH4、C2H4、C2H2等）的装置前，必须检查气体的纯度。例如用H2、CO等气体还原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排干净后，检查气体是否纯净（验纯），待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物。2、加热操作先后顺序选择。若气体产生需加热，应先用酒精灯加热产生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热。例如用浓硫酸和甲酸共热产生CO，再用CO还原Fe2O3，实验时应首先点燃CO发生装置的酒精灯，生成的CO赶走空气后，再点燃Fe2O3的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷却Fe可防止灼热的Fe再被空气中的O2氧化，并防止石灰水倒吸。3、冷凝回流的问题。有的易挥发的液体反应物，为了避免反应物损耗和充分利用原料，要在发生装置设计冷凝回流装置。如在发生装置安装长玻璃管等。4、冷却问题。有的实验为防止气体冷凝不充分而损失，需用冷凝管或用冷水或冰水冷凝气体（物质蒸气），使物质蒸气冷凝为液态便于收集。5、防止倒吸问题。在某些实验中，由于吸收液的倒吸，会对实验产生不良的影响，如玻璃仪器的炸裂，反应试剂的污染等，因此，在有关实验中必须采取一定的措施防止吸收液的倒吸。防止倒吸一般采用下列措施：（1）切断装置：将有可能产生液体倒吸的密闭装置系统切断，以防止液体倒吸，如实验室中制取氧气、甲烷时，通常用排水法收集气体，当实验结束时，必须先从水槽中将导管拿出来，然后熄灭酒精灯。（2）设置防护装置①倒立漏斗式：如图（2）甲所示，这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积，有利于吸收液对气体的吸收。当易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减少，吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容积较大，导致烧杯中液面下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧瓶内，从而防止吸收液的倒吸。②肚容式：如图（2）乙所示，当易溶于吸收液的气体由干燥管末端进入吸收液被吸收后，导气管内压强减少，使吸收液倒吸进入干燥管的吸收液本身质量大于干燥管内外压强差，吸收液受自身重量的作用又流回烧杯内，从而防止吸收液的倒吸。这种装置与倒置漏斗很类似。③蓄液式：如图（2）丙所示，当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来，以防止吸收液进入受热仪器或反应容器。这种装置又称安全瓶。④平衡压强式：如图（2）丁所示，为防止反应体系中压强减少，引起吸收液的倒吸，可以在密闭装置系统中连接一个能与外界相通的装置，起着自动调节系统内外压强差的作用，防止溶液的倒吸。（6）具有特殊作用的实验改进装置。①防堵塞安全装置：如图（3）所示，为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置（见恒压式）；为防止粉末或糊状物堵塞导气管，可将棉花团置于导管口处（见防阻式（I、II）。②液封装置：如图（3）所示，为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一只小试管（见液封式）③防污染安全装置：如图（4）所示，灼烧式可用于除尾气CO；吸收式可用于除Cl2、H2S等；收集式可用于防止有毒气体进入空气中。（7）拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性，有些实验为防止“爆炸”或“氧化”，应考虑停止加热或通气的顺序，如对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才能停止通氢气，这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化，或形成可爆气；拆卸用排水法收集需加热制取气体的装置时，需先把导气管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸；拆卸后的仪器要清洗、干燥、归位。[例题分析]例1．水蒸气通过灼热的煤所产生的混和气,其主要成份是CO、H2还含有CO2和水蒸气.请用下列装置设计一个实验,以确认上述混和气中含有CO和H2.(1)连接上述装置的正确顺序是:(填各接口的代码字母)混和气→()()接()()接()()接()()接()().(2)确认混和气中含有H2的实验现象是;其理由是.例2．根据右上图实验,填空和回答问题:(1)烧瓶中所发生的主要反应的化学方程式是,装置(Ⅱ)的烧杯中冷水所起的作用是,装置(Ⅲ)的烧杯中液体的作用是.(2)进行此实验时,烧瓶内的橡皮塞最好用锡箔包住,用橡皮管连接的两玻璃管口要相互紧靠,这是因为.(3)装置(Ⅲ)烧杯中使用倒置漏斗可防止液体倒吸,试简述其原因.例3.现有一定量含有Na2O杂质的Na2O2试样.请从下图中选用适当的实验装置,设计一个最．简单．．的实验,测定Na2O2试样的纯度(可供选用的反应物只有CaCO3固体,6mol/L盐酸和蒸馏水)请填写下列空白:(1)写出实验中Na2O2和Na2O分别发生反应的化学方程式.(2)应选用的装置是(只要求写出图中装置的标号)(3)所选用装置的连接顺序应是(填各接口的字母;连接胶管省略).例4.在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称引火铁.请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和引火铁.实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去).填写下列空白:(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是;烧瓶B的作用是;烧瓶C的作用是;在试管D中收集得到的是.(2)实验时,U型管G中应加入的试剂是;长颈漏斗H中应加入.(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母).(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是.(5)试管E中发生反应的化学方程式是.(6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口处必须;E管中的反应开始后,在F出口处应.例5．实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁,该化合物是棕红色、易潮解，100℃左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置、左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如（I）和（II）所示。试回答：(1)B中反应的化学方程式为：__________________________________________;(2)D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是：__________________。(3)D中反应化学方程式为：____________________________________________。(4)装置（Ⅰ）的主要缺点是：______________________________________________。(5)装置（Ⅱ）的主要缺点是：_______________________________________________。如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是：_______________________。例6．测定一定质量的铝锌合金与强酸溶液反应产生的氢气的体积，可以求得合金中铝和锌的质量分数。现有下列实验用品：中学化学实验常用仪器、800毫升烧杯、100毫升量筒、短颈玻璃漏斗、铜网、铝锌合金样品、浓盐酸（密度1.19克/毫升）、水。按图示装置进行实验，回答下列问题。（设合金样品完全反应，产生的气体体积不超过100毫升）（1）补充下列实验步骤，直到反应开始进行（铁架台和铁夹的安装可省略）：①将称量后的合金样品用铜网小心包裹好，放在800毫升烧杯底部，把短颈漏斗倒扣在样品上面。（2）合金样品用铜网包裹的目的是：例7．1,2-二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,常温下它是无色液体,密度2.18g·cm-3,沸点131.4℃,熔点9.79℃,不溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂.在实验室中可以用下图所示装置制备1,2-二溴乙烷.其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液,试管d中装有液溴(表面覆盖少量水).填写下列空白:(1)写出本题中制备1,2-二溴乙烷的两个化学反应方程式.__________________________________；。(2)安全瓶b可以防止倒吸,并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞．请写出发生堵塞时瓶b中的现象._________________________________.(3)容器c中NaOH溶液的作用是:__________________________________.(4)某学生在做此实验时,使用一定量的液溴,当溴全部褪色时,所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量,比正常情况下超过许多.如果装置的气密性没有问题,试分析其可能的原因._____________________________________________。例8.实验室用氨气还原氧化铜的方法测定铜的近似相对原子质量,反应的化学方程式为:2NH3+3CuON2↑+3Cu+3H2O↑试回答:(1)如果选用测定反应物CuO和生成物H2O的质量(mCuO、mH2O)时，请用下列仪器设计一个简单的实验。①仪器连接的顺序(用字母编号表示,仪器可重复使用);d中浓硫酸的作用是,;实验完毕时观察到a中的现象是;②列出计算Cu的相对原子质量的表达式;③下列情况将使测定结果偏大的是.(以下选择填空不限1个正确答案,均用字母编号填写)(a)CuO未全部还原为Cu(b)CuO受潮(c)CuO中混有Cu(2)如果仍采用上述仪器装置,其他方案可选用测定的物理量有4△例9．用下列仪器、药品验证由铜和适量浓硝酸反应产生的气体中含NO（仪器可选择使用，N2和O2的用量可自由控制）。已知：①NO+NO2+2OH-→2NO2+H2O②气体液化温度：NO221℃NO-152℃试回答：（1）仪器的连接顺序（按左→右连接，填各接口的编号）为（2）反应前先通入N2目的是（3）确认气体中含NO的现象是（4）装置F的作用是（5）如果O2过量，则装置B中发生反应的化学方程式为：[巩固练习]1．工业制纯碱时，第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳反应，获得碳酸氢钠结晶，它的反应原理可以用下面的方程式表示：NH3+CO2+H2O=NH4HCO3NH4HCO3+NaCl（饱和）=NaHCO3↓+NH4Cl以上反应的总结果是放热反应。请设计一个实验：用最简单．．．的实验装置模拟实现这一过程，获得碳酸氢钠结晶。可供选择的实验用品有：6mol·L