1、核心素养 专项提能核心素养提升(四)用模块化思维破解制备类实验装置一 形成模块化思维1实验装置模块化气体制备实验自左至右可能涉及的模块：气体发生装置除杂装置干燥装置收集装置(尾气处理装置)有气体参与的制备实验自左至右可能涉及的模块：气体发生装置除杂装置干燥装置目标产物制备装置(防干扰装置)(除杂装置)(收集装置)(防干扰装置)(尾气处理装置)二 各模块装置详解装置反应液一次性通过长颈漏斗加入，不能对反应进行有效控制；装置可通过夹紧夹子，使反应停止，打开夹子使反应又进行，使反应得到控制；装置和可通过分液漏斗控制反应液的滴加速度，从而控制反应速率；装置夹紧夹子或将干燥管提起脱离反应液，从而控制反应
2、进行。装置为中学课本上提供的“固(或液)液”加热装置，根据反应的需要，可开发出后面5种常用的改良装置。装置可通过分液漏斗滴加反应液，从而控制反应速率；装置可通过温度计，控制反应温度，减少副反应的发生；装置采用水浴(或油浴)加热，使反应装置受热均匀，便于控制温度；装置用导气管g将分液漏斗上口和圆底烧瓶相连，使分液漏斗内压强和圆底烧瓶内压强相等，便于液体顺利滴下；装置常用于有机物的制备，使用恒压滴液漏斗，便于液体顺利滴下，使用球形冷凝管，可使易挥发的有机物冷凝回流，提高反应物的利用率。如装置所示，绝大多数情况下，“固固”加热装置的试管口要略向下倾斜，防止固体中存在的水分(受热形成水蒸气)或反应生成
3、的水蒸气在试管口冷凝为液态水，倒流回到试管底部，使试管炸裂。但少数固体在加热过程中会熔化为液体，这种情况下就需要试管口略向上倾斜了，如装置所示。装置被称为“洗气瓶”，“洗气瓶”盛放的是溶液或液体除杂试剂，气体的进入方向为“长导气管一端进气，短导气管一端出气”，除杂试剂不能影响预保留的气体，如除去氢气中的氯化氢气体可选择NaOH溶液，除去氯气中的氯化氢气体可选用饱和食盐水，除去二氧化碳中的氯化氢可选择饱和碳酸氢钠溶液，除去乙烯中的CO2和SO2可选用NaOH溶液。装置干燥管和装置U形管中盛放的都是固体除杂试剂；当气体杂质与固体除杂试剂常温下能反应时，可选用此类装置。装置玻璃管中盛放的也是固体除杂
4、试剂，当气体杂质与固体除杂试剂需要在加热条件下才能反应时，可选用此装置。如除去氮气中的氧气可选用铜粉。装置是经典向下排空气法收集气体的装置，用来收集密度比空气小的气体，装置是经典向上排空气法收集气体的装置，用来收集密度比空气大的气体，装置和装置既可收集密度比空气大的气体也可收集密度比空气小的气体，从a口或c口进气可收集密度比空气大的气体，从b口或d口进气可收集密度比空气小的气体(判断秘诀：把收集装置想象成限制气体自由的集中营，从哪个导气管口进入收集装置后，气体聚集在该导气管出口附近，就是正确的进气方向。)难溶于水且与水不发生反应的气体，都可用上图三个装置排水收集。若收集易溶于水或能与水反应的气
5、体，我们可以把水换成其他的液体，如可用排植物油收集氨气，可用排饱和食盐水收集氯气等。若某产物在反应温度下是气体，但离开目标产物制备装置后，温度降低该物质变成固态物质，为了防止固态物质堵塞导气管，发生危险，连接目标产物制备装置和收集装置的导气管往往很粗，如装置所示。若某产物在反应温度下是气体，而降温后易转化为液体或固体物质，可给收集装置增加冷凝装置，使气体及时冷凝为液体或固体，减少挥发，便于收集。如装置中盛有冷水的烧杯和装置中盛有冰水的水槽。6尾气处理装置有毒、有害的气体(如氯气、氯化氢、二氧化硫等)或易燃、易爆的气体需要设置尾气处理装置。装置若盛有碱液(如NaOH溶液)可吸收氯气、氯化氢、二氧
6、化硫等。装置若盛有碱石灰也可吸收氯气、氯化氢、二氧化硫等。装置是典型的“引燃法”处理尾气，可处理H2、CO等易燃、易爆的气体。若气体在吸收液中溶解度较大，则可能会导致装置中压强迅速降低，可使用装置装置所示装置，预防倒吸事故的发生。7防干扰装置有些制备实验，空气中的某些成分(如水蒸气、CO2、O2等)可能会与目标产物制备装置中的物质发生反应或者制备实验中用到了可燃性气体，而可燃性气体与空气混合加热会发生爆炸，在目标产物制备装置发生反应前，要先通入一段时间的气体，排尽装置中的空气。素养专项练1(2021河北武安调研)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装
7、置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是()选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液答案：B2(2021河南濮阳联考)采用下列装置欲验证CaSO4与炭粉受热发生氧化还原反应，且还原产物是SO2。下列有关说法中不正确的是()答案：AA.装置乙欲验证气体中的还原产物，故试管中盛有CaSO4溶液B.装置丙和装置丁的作用是除去SO2和其他杂质气体C.装置戊中黑色粉末变红，己中出现浑浊，说明氧化产物有COD.实验结束时，应该先关闭止水夹，再迅速熄灭装置甲中的酒精灯解析：
8、CaSO4与炭粉受热发生氧化还原反应，且还原产物是SO2，硫元素化合价降低，则碳元素化合价升高，故氧化产物为二氧化碳或一氧化碳。装置乙欲验证气体中的还原产物SO2，需要在试管中盛放品红溶液，A项错误。3(2021信阳月考)用下图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m(H)m(O)18。下列对导致这一结果的原因分析中，一定错误的是()A.、装置之间缺少干燥装置B.装置之后缺少干燥装置C.装置中玻璃管内有水冷凝D.CuO没有全部被还原D(1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，目的是_。(2)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器
9、的连接顺序(从左向右连接)：A_；组装好仪器后，接下来进行的操作是_。答案：(1)排出装置中的空气，防止干扰NO的检验(2)CEDB 检查装置的气密性(2)重要反应必练写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。Si和NaOH溶液的反应_。SiO2和NaOH溶液的反应_。SiO2和C的反应_。向Na2SiO3溶液中通入过量CO2气体_。Si和氢氟酸的反应_。Mg在CO2中燃烧_。向澄清石灰水中通入少量CO2气体_。向澄清石灰水中通入过量CO2气体_。除去CO2中的CO_。Na2CO3和SiO2的反应_。(2)重要反应必练写出下列反应的化学方程式，是离子反应的写离子方程式。Cl2和H2O
10、的反应_。Cl2和NaOH溶液的反应_。Cl2和石灰乳的反应_。把Cl2通入Na2SO3溶液中_。将Cl2和SO2混合通入H2O中_。将Cl2通入氢硫酸溶液中_。将浓盐酸和MnO2混合加热_。惰性电极电解饱和食盐水_。向KMnO4固体上滴加浓盐酸_。向漂白粉溶液中通入少量CO2气体_。向NaClO溶液中通入少量CO2气体_。(2)重要反应必练写出下列反应的方程式，是离子反应的写离子方程式。S和热NaOH溶液的反应_。把H2S气体通入CuSO4溶液中_。FeS和稀H2SO4反应_。将SO2气体通入氢硫酸中_。把SO2气体通入酸性KMnO4溶液中_。Cu和浓硫酸的反应_。C和浓硫酸反应_。把浓H2SO4滴到Na2SO3固体上_。将少量NaHSO4溶液滴到Ba(OH)2溶液中_。将Ba(OH)2溶液滴加到NaHSO4溶液中至中性_。(2)重要反应必练写出下列反应的方程式，是离子反应的写离子方程式。N2和H2的反应_。把NH3通入水中_。实验室利用NH4Cl固体、Ca(OH)2固体混合加热制备NH3。_。NH4HCO3与少量NaOH溶液的反应_。NH4HCO3与少量Ba(OH)2溶液的反应_。Cu和稀HNO3的反应_。Cu和浓HNO3的反应_。Fe和少量稀HNO3的反应_。Fe和过量稀HNO3的反应_。C和浓HNO3的反应_。
