2018高考化学一轮导学案第十一章 学案53 实验作图题

学案53 实验作图题

[考纲要求] 会画简单的实验装置图。

热点1 实验装置图的绘制

绘制实验装置图，不仅考查绘图水平、是否做过实验，即使做过实验，这些也都是在严密的思维中进行的。更重要的是实验能力尤其是思维能力的培养和提高。

解题策略

1．掌握化学实验仪器的形状特征

化学实验仪器的造型多是由简单的几何图形组成的，而且大都是轴对称的“旋转体”，如试管由空心圆柱体和空心半球体组成；圆底烧瓶、平底烧瓶、干燥管、蒸馏烧瓶和三口烧瓶等由空心圆柱体和空心球体组成；漏斗、锥形瓶等由空心圆柱体和空心圆锥体组成的。

2．绘制仪器装置图应做到

(1)仪器规范，图形正确。仪器规范是指要显示出仪器的特征。图形正确是指：仪器的放置，各件仪器的连接和布局，单件仪器间的距离等都应确切无误。

(2)示意合理、线条清晰。示意合理指：反应器皿中各种物质的量多少等要合乎情理、恰当。线条清晰指：线条要平直、清晰、粗细均匀，实线和虚线的使用要恰当。

(3)布局合理，图形完整。即一幅实验装置图应表明化学原理、反应条件，同时整个画面要显得端正、平稳、不能歪斜。

(4)比例适当，画法统一。比例适当要求单件仪器各部分和整套装置中各单件仪器大小要协调适当、符合比例。画法统一要求同一个装置图的画面里不能出现两种或以上的投影画法。

(5)画面整洁、没有污痕。即整套装置图要整齐、清洁、美观、清爽。 3．画制气体装置图的易错点

易错点1 选择试剂不合理、导管位置出错

典例导悟1 研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。根据反应Na2SO3(s)＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O制SO2气体。用下列简图，画出制备并收集SO2的实验装置(含试剂)示意图。

错解：如图甲，收集气体的方法错误，应长导

管进，短导管出；二氧化硫在水中溶解度不是很大(1∶40)，应用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫；氢氧化钠与二氧化硫反应较慢，不用防倒吸装置。

正解：

易错点2 气体净化顺序、尾气处理等错误

典例导悟2 设计实验用二氧化锰与浓盐酸制备纯净、干燥的氯气，其他药品和试剂任选。在下面虚线框中，有分液漏斗和圆底烧瓶组成的气体发生器，请在虚线框内的发生装置之后完成该反应的实验装置示意图(夹持装置、连接胶管不必画出，需要加热的仪器下方用△标出)，其他可选用的仪器(数量不限)简易表示如下：

错解1：如图A碳酸氢钠溶液呈碱性，能吸收氯气；没有尾气处理装置。

错解2：如图B先干燥，后除氯化氢，收集气体带有水蒸气；集气瓶密闭，空气无法排出，易发生危险。

正解：

典例导悟3 (2010·全国理综Ⅰ，29)请设计CO2在高温下与木炭反应生成CO的实验。 (1)在下面方框中，A表示由长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器，请在A后完成该反应的实验装置示意图(夹持装置，连接胶管及尾气处理部分不必画出，需要加热的仪器下方用△标出)，按气流方向在每件仪器下方标出字母B、C……；其他可选用的仪器(数量不限)简易表示如下：

导管：

试管： 反应管：

胶塞：(插入导管表示已开孔)

(2)根据方框中的装置图，填写下表 仪器标号 仪器中所加物质 A 石灰石、稀盐酸 作用 石灰石与盐酸作用产生CO2 (3)有人对气体发生器作如下改进：在锥形瓶中放入一小试管，将长颈漏斗下端插入小试管中。改进后的优点是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)验证CO的方法是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 热点2 化学曲线型绘图题

化学曲线型图象题，指基于某种化学量随时间或条件的改变而产生连续性变化的曲线图象并依此而设计问题的试题。曲线型图象试题所基于的化学基础知识主要有以下几类：溶解度曲线类、化学反应速率与化学平衡类、反应体系中某种物质或某种离子的量的变化类、定量推定化学反应等4类。

解题策略

1．解决此类基于曲线图形的化学问题必须通过对图形、图表的观察，去粗存精以获取有用的信息，这能充分考查学生的观察能力；而基于曲线图的问题必须进行辨析或将化学信息进行归纳而总结出一定的规律，并运用此规律，进行推理或抽象成数学规律而解决问题；在解决曲线型试题时常需将试题所给的新信息，与课内已学过的有关知识结合起来，从而形成解决问题所需的新的知识或方法；曲线图也是化学实验中处理实验数据的一种典型方式，这也考查了实验能力。

2．解此类图象题一般需注意以下几点，第一需清楚每条或每段曲线所代表的物质，第二需清楚在指定条件范围内生成物的种类，第三需计算在该条件下各生成物的量或量之比。从定量角度分析化学反应，要打破对化学反应只从定性角度思考的思维定势，近年来这类图象题从竞赛的常客变成了高考的常客。

典例导悟4 超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：

2NO＋2CO

催化剂

2CO2＋N2

为了测定在某种催化剂作用下的反应速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的

NO和CO浓度如下表：

请回答下列各题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：

(1)在上述条件下反应能够自发进行，则反应的ΔH____0(填写“>”、“<”或“＝”)。 (2)前2 s内的平均反应速率v(N2)＝____________。 (3)在该温度下，反应的平衡常数K＝

________________________________________________________________________。 (4)假设在密闭容器中发生上述反应，达到平衡时采取下列措施能提高NO转化率的是________。

A．选用更有效的催化剂 B．升高反应体系的温度 C．降低反应体系的温度 D．缩小容器的体积

(5)研究表明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比表面积可提高化学反应速率。为了分别验证温度、催化剂比表面积对化学反应速率的影响规律，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。 催化NO初始浓CO初始浓实验编号 T/℃ 剂的－－度/mol·L1 度/mol·L1 比表

280 Ⅰ 1.20×103 5.80×103 Ⅱ 350 Ⅲ ①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。 ②请在给出的坐标图中，画出上表中的三个实验条件下混合气体中NO浓度随时间变化的趋势曲线图，并标明各条曲线的实验编号。

－－面积/m2·g－1 82 124 124

1．(2017·天津理综，28)Ⅰ.化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中。请从图中挑选所需仪器，在方框内画出用该方法制备、收集、干燥氯化氢气体的装置简图，并在图中标明所用试剂。(仪器可重复使用，固定装置不必画出)

Ⅱ.实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%～30%的稀硫酸溶液，在50 ℃～80℃水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。

(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)硫酸溶液过稀会导致

________________________________________________________________________。 (3)采用水浴加热的原因是

________________________________________________________________________。 (4)反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示)________________

________________________________________________________________________。 (5)溶液趁热过滤的原因是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

2.(2017·广东，24)超细氧化铝是一种重要的功能陶瓷原料。

(1)实验室常以NH4Al(SO4)2和NH4HCO3为原料，在一定条件下先反应生成沉淀NH4AlO(OH)HCO3，该沉淀高温分解即得超细Al2O3。NH4AlO(OH)HCO3热分解的化学反应方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。 (2)NH4Al(SO4)2·12H2O的相对分子质量为453。欲配制100 mL pH为2、浓度约为0.1 mol·L－1

的NH4Al(SO4)2溶液，配制过程为： ①用托盘天平称量NH4Al(SO4)2·12H2O固体

________________________________________________________________________g； ②将上述固体置于烧杯中，

________________________________________________________________________。

－＋

(3)在0.1 mol·L1 NH4Al(SO4)2溶液中，铝各形态的浓度(以Al3计)的对数(lgc)随溶液pH变化的关系见下图：

①用NaOH溶液调节(2)中溶液pH至7，该过程中发生反应的离子方程式有________________________________________________________________________。

－

②请在框图中，画出0.01 mol·L1 NH4Al(SO4)2溶液中铝各形态的浓度的对数lgc随溶液pH变化的关系图，并进行必要的标注。

1．甲酸(HCOOH)是一种有刺激性臭味的无色液体，有很强的腐蚀性。熔点8.4 ℃，沸点100.7 ℃，能与水、乙醇互溶，加热至160℃即分解成二氧化碳和氢气。

(1)实验室可用甲酸与浓硫酸共热制备一氧化碳：HCOOH80 =====HO＋CO↑，实验的℃～90 ℃2

部分装置如下图所示。制备时先加热浓硫酸至80 ℃～90 ℃，再逐滴滴入甲酸。

浓硫酸

①从下图挑选所需的仪器，在方框中画出Ⅰ中所缺的气体发生装置(添加必要的塞子、玻璃管、胶皮管，固定装置不用画)，并标明容器中的试剂。

②装置Ⅱ的作用是

________________________________________________________________________。 (2)实验室可用甲酸制备甲酸铜。其方法是先用硫酸铜和碳酸氢钠作用制得碱式碳酸铜，然后再与甲酸制得四水甲酸铜[Cu(HCOO)2·4H2O]晶体。相关的化学方程式是：

2CuSO4＋4NaHCO3===Cu(OH)2·CuCO3↓＋3CO2↑＋2Na2SO4＋H2O

Cu(OH)2·CuCO3＋4HCOOH＋5H2O=== 2Cu(HCOO)2·4H2O＋CO2↑ 实验步骤如下： 碱式碳酸铜的制备：

①步骤ⅰ是将一定量CuSO4·5H2O晶体和NaHCO3固体一起放到研钵中研磨，其目的是________________。

②步骤ⅱ是在搅拌下将固体混合物分多次缓慢加入热水中，反应温度控制在70 ℃～80 ℃，如果看到____________________(填写实验现象)，说明温度过高。

2．(1)某科研小组发现某不锈钢材料在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从稀硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu中选择两种试剂，设计最佳实验方案，验证该钢材易在盐溶液中被腐蚀。有关化学方程式是

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 实验现象是

________________________________________________________________________。 (2)在(1)答案中选择一个反应设计成原电池。画出该原电池装置图，标出正、负极材料名称并写出正极的电极反应式。

正极反应式为：

________________________________________________________________________。 (3)为确认上述原电池反应的氧化产物，取少量反应后的溶液于一支试管中，若出现下列情况通过分析加以说明。

A．若先滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴入几滴氯水，溶液立即显红色，说明 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 B．若滴入几滴KSCN溶液，溶液立即变成红色，说明 ____________________________________。

C．若先滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴入几滴氯水，也无明显现象，说明 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 3．由白色和黑色固体组成的混合物A，可以发生如图所示的一系列变化：

(1)写出反应③的化学方程式：

________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)在操作②中需要用到的玻璃仪器的名称是

________________________________________________________________________ ______________。

(3)下列实验装置中可用于实验室制取气体G的发生装置的是____(填序号)。

为了得到纯净干燥的气体G，可将气体通过a和b装置，a、b两广口瓶中所装入的溶液依次是____________________________。显然，c、d装置不完整，请在图中补充完整。

(4)写出d中发生反应的离子方程式：

________________________________________________________________________ ________________；实验室吸收气体J，可以采用下列哪些装置__________(填序号)。

学案53 实验作图题

【热点探究区】 典例导悟

1．正解：装置如图乙

2．正解：装置如图C。

3．(1)如下图所示

(2)

仪器标号 仪器中所加物质 作用 B 饱和碳酸氢钠溶液 除去CO2中的HCl气体 C 浓硫酸 除去CO2中的水蒸气 D 干燥木炭粉 与CO2反应产生CO E 氢氧化钠溶液 吸收未反应的CO2 (3)可以通过控制加酸的量，来控制气体产生的快慢；同时小试管中充满盐酸，可以起到液封的作用，防止反应激烈时气体经漏斗冲出

(4)点燃气体，火焰呈蓝色，再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上，烧杯内壁的石灰水变浑浊

解析 (1)这里与一般的物质制备思路是一致的，思路是先制备CO2，再净化除杂，干燥，接着再与C在高温下反应制CO，再除去未反应完的CO2，我们这里只需要画装置简图即可。

(2)各个仪器装置中所盛试剂及其作用：B中：饱和的碳酸氢钠溶液，除去气体中的氯化氢气体；C中：浓硫酸，除去二氧化碳中的水蒸气；D中：干燥的木炭粉，目的是与二氧化碳反应产生CO；E中为氢氧化钠溶液，除去未反应的二氧化碳。

(3)将长颈漏斗下端插入一小试管中的优点：一是可以控制反应的快慢，通过控制加入的酸的用量来控制反应产生的气体的快慢；二是防止容器内因压力过大造成气体从长颈漏斗中逸出。

(4)验证一氧化碳的方法可以利用一氧化碳的可燃性进行，将气体点燃，然后在火焰上方罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若火焰呈蓝色且澄清石灰水变浑浊，证明产生了一氧化碳。

－－－

4．(1)< (2)1.88×104 mol·L1·s1 (3)5.00×103 (4)CD

－－

(5)①Ⅱ.280 1.20×103 5.80×103

－－

Ⅲ.1.20×103 5.80×103 ②

解析 (1)该反应的ΔS<0，由ΔH－TΔS<0反应自发进行推知，ΔH<0。

1

(2)2 s内的v(N2)＝v(NO)

2

4

L－1－2.50×10－4 mol·L－1110.00×10－ mol·

＝× 22 s

＝1.88×10－4 mol·L－1·s－1。

(4)A使用催化剂，平衡不移动，NO转化率不变；升温，平衡向左移动，NO转化率降低，B错，C正确；D缩小容器体积，平衡向右移动，NO转化率提高。

(5)①本实验的目的是验证温度、催化剂的比表面积对化学反应速率的影响，Ⅰ、Ⅱ组内题中信息的比表面积不同，则温度、反应物初始浓度一定相同，Ⅱ、Ⅲ组中，比表面积相同，温度不同，其他则一定相同。

②据三段式可分别计算出不同条件下平衡时NO的浓度，从而画图。 【热点集训区】 高考集训 1．Ⅰ.

Ⅱ.(1)Fe＋H2SO4(稀)=====FeSO4＋H2↑ (2)反应速率慢，不利于晶体析出 (3)容易控制温度

＋＋

(4)Fe＋2Fe3===3Fe2

＋＋

(5)减少FeSO4的损失；防止空气进入试管将Fe2氧化为Fe3 (6)有浅绿色晶体析出 2．(1)2NH4AlO(OH)HCO3=====Al2O3＋2NH3↑＋3H2O＋2CO2↑ (2)①4.5 ②称量→溶解→移液→洗涤→定容

－

(3)①NH＋NH3·H2O；Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓ 4＋OH

50 ℃～80 ℃

高温

②

解析 (1)根据NH4AlO(OH)HCO3的组成联系到碳酸氢铵盐的分解可知：2NH4AlO(OH)HCO3=====Al2O3＋3H2O＋2CO2↑＋2NH3↑。

(2)由物质的量浓度的定义公式可计算：

m[NH4Al(SO4)2·12H2O]＝n·M[NH4Al(SO4)2·12H2O]＝c·V·M[NH4Al(SO4)2·12H2O] ＝0.1 mol·L－1×100 mL×10－3 L·mL－1×453 g·mol－1＝4.53 g，由于托盘天平的精确度为0.1 g，故为4.5 g。

(3)①由图象可知，开始阶段c(Al3＋)没变化；而后c(Al3＋)降低，生成Al(OH)3沉淀；当

3＋

pH＞8时，Al(OH)3沉淀开始溶解。调节pH至7，OH－先跟NH＋4反应，然后与Al反应生

高温

成Al(OH)3沉淀。

热点集训

1．(1)①如右图所示 ②防止水槽中

的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中 (2)①研细并混合均匀 ②出现黑色固体 2．(1)CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O、Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 不锈钢表面有紫红色物质析出 (2)原电池装置如图所示(电极材料名称、正负极符号未标或标错不给分。其他合理答

＋

案均给分) Cu＋2e===Cu (3)A.钢铁的氧化产物是Fe2

＋＋

B．溶液中部分Fe2被空气氧化成Fe3 C．氯水久置失效

2＋

－

解析 (1)可设计的实验为铁置换硫酸铜溶液中的铜，而硫酸铜溶液可由氧化铜与硫酸反应得到，故化学方程式为CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；由于铜析出附在不锈钢表面，所以观察到有紫红色的物质析出。(2)把Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu设计成原电池装置，铁应为负极，碳棒为正极，电解质溶液可用硫酸铜溶液，此时正极的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu。(3)A.先滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，说明不存在Fe3＋；再滴入几滴氯水，溶液显红色，说明此时溶液中存在Fe3＋，所以钢铁的氧化产物是Fe2＋。B.若滴入几滴KSCN溶液，溶液立即变成红色，说明溶液中部分Fe2＋被空气氧化成Fe3＋。C.先滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，说明不存在Fe3＋；再滴入几滴氯水，溶液仍不显红色，说明氯水久置失效。

3．(1)MnO2＋4HCl(浓)=====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O

△

(2)玻璃棒、烧杯、漏斗 (3)Ⅱ 饱和食盐水、浓硫酸

(4)Cl2＋2OH===Cl＋ClO＋H2O f、h、i

解析 本题可采用逆推法，黄绿色气体只有氯气(G)，密度最小的气体为氢气(H)，氯气与氢气化合生成氯化氢(J)，可联系实验室制氯气的反应物为二氧化锰和浓盐酸。因A为黑色

＋

固体与白色固体组成的混合物，根据焰色反应现象知，溶液Ⅰ中含有K，所以A由二氧化锰和氯酸钾组成。(2)分离二氧化锰和氯化钾组成的混合物，要得到氯化钾溶液，必须过滤，过滤操作所用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗。(3)实验室制氯气，要加热，应选装置Ⅱ。为得到纯净干燥的氯气，要先除去氯气中的氯化氢，后干燥；用饱和食盐水除去氯化氢，可降低氯气在水中的溶解度。氯气的密度比空气大，采用向上排空气法收集氯气。氯气与氢氧化钠反应较慢，不会引起倒吸，可以将氯气直接通入氢氧化钠溶液中。(4)氯化氢极易溶于水，吸收氯化氢气体的装置要防倒吸。e装置中导管插入水中易发生倒吸；f装置能防倒吸，当液体进入双球洗气管时，导管口已脱离液面；g装置不能防倒吸，倒立漏斗应放在液面上，不能插到液面下；h装置能防倒吸；i装置中导管口直接伸入到四氯化碳层中，氯化氢扩散到水中时被水吸收，它不溶于四氯化碳，且四氯化碳密度大，不会引起倒吸。

－－－

(2)玻璃棒、烧杯、漏斗 (3)Ⅱ 饱和食盐水、浓硫酸

(4)Cl2＋2OH===Cl＋ClO＋H2O f、h、i

解析 本题可采用逆推法，黄绿色气体只有氯气(G)，密度最小的气体为氢气(H)，氯气与氢气化合生成氯化氢(J)，可联系实验室制氯气的反应物为二氧化锰和浓盐酸。因A为黑色

＋

固体与白色固体组成的混合物，根据焰色反应现象知，溶液Ⅰ中含有K，所以A由二氧化锰和氯酸钾组成。(2)分离二氧化锰和氯化钾组成的混合物，要得到氯化钾溶液，必须过滤，过滤操作所用的玻璃仪器有玻璃棒、烧杯、漏斗。(3)实验室制氯气，要加热，应选装置Ⅱ。为得到纯净干燥的氯气，要先除去氯气中的氯化氢，后干燥；用饱和食盐水除去氯化氢，可降低氯气在水中的溶解度。氯气的密度比空气大，采用向上排空气法收集氯气。氯气与氢氧化钠反应较慢，不会引起倒吸，可以将氯气直接通入氢氧化钠溶液中。(4)氯化氢极易溶于水，吸收氯化氢气体的装置要防倒吸。e装置中导管插入水中易发生倒吸；f装置能防倒吸，当液体进入双球洗气管时，导管口已脱离液面；g装置不能防倒吸，倒立漏斗应放在液面上，不能插到液面下；h装置能防倒吸；i装置中导管口直接伸入到四氯化碳层中，氯化氢扩散到水中时被水吸收，它不溶于四氯化碳，且四氯化碳密度大，不会引起倒吸。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/57j3.html