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  4. 二氧化碳的制取和收集常用仪器的名称和选用装置气密性检验氧气的制取和收集

实验室有如图所示的实验装置:(1)写出图中有标号仪器的名称:a._____________b._____________(2)实验室制取气体时均应先检查装置的_______________。(3)实验

一、题文

实验室有如图所示的实验装置:
(1) 写出图中有标号仪器的名称:a._____________ b._____________
(2) 实验室制取气体时均应先检查装置的_______________。
(3) 实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳,应选用的发生装置是____________(填装置的字母代号,下同),收集装置是_________。检验二氧化碳是否集满的方法是__________________________。
(4) 在实验室里,通常用下列方法制氧气:①双氧水和二氧化锰混合;②氯酸钾和二氧化锰混合加热;③加热分解高锰酸钾。其中最能体现“节能环保”理念的制备方法是_______(填序号)。
(5)某同学用C装置集满一瓶氧气后,实验时发现氧气不纯,原因可能是_____________________。

考点提示:二氧化碳的制取和收集,常用仪器的名称和选用,装置气密性检验,氧气的制取和收集

二、答案

(1)酒精灯;集气瓶
(2)气密性
(3)B;E;将燃着的木条放集气瓶口
(4)①
(5)未等气泡连续均匀冒出时就收集(或集气瓶中未装满水,或未在水底下盖玻璃片)(其它合理答案也可)

三、考点梳理

知名教师分析,《实验室有如图所示的实验装置:(1)写出图中有标号仪器的名称:a._____________b._____________(2)实验室制取气体时均应先检查装置的_______________。(3)实验》这道题主要考你对 二氧化碳的制取和收集常用仪器的名称和选用装置气密性检验氧气的制取和收集 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:二氧化碳的制取和收集,常用仪器的名称和选用,装置气密性检验,氧气的制取和收集

考点名称:二氧化碳的制取和收集
  •  

  • 二氧化碳的制取和收集:

    1.原理和药品:CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2

    2.装置:固液混合不加热
    (1)发生装置
     
    A装置为简易装置,不便于加液体;
    B,C使用了长颈漏斗,便于添加液体,使用B、C装置时应注意,长颈漏斗下端管日应伸入液面以下,防止产生的气体从长颈漏斗逸出;
    D装置使用了分液漏斗,便于加酸,还可以利用活塞控制反应。
    (2)收集装置:二氧化碳溶于水,所以不能用排水法收集;其密度比空气大,所以可采用向上排空气法收集。
    如图:

    3.现象:块状固体不断溶解,产生大量气泡。

    4.检验:把产生的气体通入澄清石灰水,若澄清石灰水变浑浊,证明是二氧化碳。

    5.验满:将燃着的木条放在集气瓶口,如果木条的火焰熄灭,证明已集满。

    6.实验步骤
    a.检查装置的气密性;
    b.装入石灰石(或大理石);
    c. 塞紧双孔塞;
    d.从长颈漏斗中加入稀盐酸;
    e.收集气体;
    f.验满。 

    7.注意事项:反应物不能用浓盐酸、硫酸、因为浓盐酸易挥发,会挥发出氯化氢气体,使制得的二氧化碳不纯;硫酸不会挥发,但会生成硫酸钙沉淀,沉淀的硫酸根附着在碳酸钙(或石灰石)表面,使碳酸钙(或石灰石)与酸的接触面积变小,最后反应停止!

  • 实验室制取二氧化碳的选择:

    实验室用大理石或石灰石(主要成分是碳酸钙)和稀盐酸制取二氧化碳。
    注意:
    (1)不能选用稀硫酸,因为稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙会橙盖在碳酸钙的表面,阻止反应继续进行。
    (2)不能选用浓盐酸,因为浓盐酸易挥发,得不到纯净的二氧化碳气体。
    (3)不能用碳酸钠代替石灰石,因为反应太剧烈,产生的气体难以收集。反应速率的快慢与反应物的质量分数和接触面积有关。反应物的接触面积越大,反应物的质量分数越大,反应速率就越快,反之,则越慢。
    各组物质反应情况如下表所示:
    药品反应速率
    块状石灰石和稀盐酸产生气泡速率适中
    石灰石粉末和稀盐酸产生气泡速率很快
    块状石灰石和稀硫酸产生气泡速率缓慢并逐渐停止
    碳酸钠粉末和稀盐酸产生气泡速率很快
考点名称:常用仪器的名称和选用
  • 常用的实验仪器:
    试管、烧杯、蒸发皿、坩埚、酒精灯、漏斗、洗气瓶、干燥管、
    托盘天平、量筒、容量瓶、滴定管、玻璃棒、量气装置等。
  • 常用仪器对比分析:

    常见的化学仪器

    主要用途

    分类

    名称

    图示

    用于加热仪器试管(1)用作少量试剂的反应容器,在常温或加热时使用
    (2)作为小型气体发生器
    (3)收集少量气体
    蒸发皿用于溶液的蒸发、浓缩
    燃烧匙用于盛放可燃性固体物质进行燃烧实验
    烧杯(1)溶解物质配制溶液
    (2)较大量试剂反应容器
    (3)常温或加热使用
    锥形瓶,烧瓶(圆底,平底)(1)用作较大量液体反应的容器和气体发生装置,在常温或加热时使用
    (2)锥形瓶是蒸馏的接收容器
    酒精灯用于加热
    盛放物质的仪器集气瓶(1)收集和储存少量气体
    (2)进行物质和气体之间的反应
    滴瓶,滴管滴瓶用于盛放少量液体试剂
    细口瓶储存液体药品
    广口瓶储存固体药品
    计量仪器托盘天平称量物质的质量(精确度为0.1g)
    量筒量取一定体积的液体或间接测量气体的体积
    漏斗普通漏斗过滤,注入液体
    长颈漏斗用于注入液体
    分液漏斗(1)注入液体
    (2)分液漏斗用于分离两种密度不同且互不相溶的液体
    夹持仪器铁架台固定和放置各种仪器
    试管夹夹持试管进行简单的加热试验
    坩埚钳夹持坩埚或夹持热的蒸发皿等
    辅助仪器水槽排水集气
    药匙取用固体药品(粉末状或小颗粒状)
    玻璃棒搅拌液体,引流,沾取液体
    石棉网用于烧杯或烧瓶加热时垫在底部,使仪器受热均匀
    试管刷用于刷洗试管等玻璃仪器
    温度计用于测量温度
考点名称:装置气密性检验
  • 装置气密性检验采用的一般方法:
    通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系,依据改变体系内压强时产生的现象(如气泡的生成,水柱的形成,液面的升降等)来判断装置气密性的好坏。在实际检验过程中,由于气体发生器结构不同,因此检验方法也有一定的差异。
  • 注意事项:
    在中学化学实验及有关实验设计习题中,经常涉及装置的气密性检验问题。一般说来,无论采用那种装置制取气体,在成套装置组装完毕装入反应物之前,必须检查装置的气密性,以确保实验的顺利进行。
  • 一些常见装置的检验方法总结如下,以供同学们参考:

    1.如图1,此装置为最简易的制取气体装置,对于该装置的气密性检查,主要是通过气体受热后体积膨胀,压强增大。
       
    具体方法为:把导管口的下端浸入水中,用双手紧握试管。如果观察到导气管口有气泡冒出,则证明装置不漏气。
    注意:若外部气温较高,实验现象不明显,我们可以使用酒精灯对试管底部微微加热,但现象一定要注意撤走酒精灯后,导管中能形成一段水柱,并且一段时间不下降,才能说明气密性好。

    2.如图2所示,此装置漏斗与大气相通,无法如上例那样进行检查。要进行其气密性检查,首先要考虑的问题是如何使锥形瓶不直接通过漏斗与大气相通。要解决这一问题,显而易见的用水(或液体)做液封,从而实现这一目的。
      
    具体方法为:从漏斗加入一定量的水,使漏斗的下端管口浸没在液面以下,夹紧弹簧夹,再加入少量的水,停止加水后,漏斗中与锥形瓶中液面差(即水柱高度)保持不变,说明该装置不漏气。

    3.图3为启普发生器。该装置的原理与上图2的原理是一样的,但主要是该装置中弹簧夹被活塞代替。
      
    具体方法为:关闭导气管上的活塞,从球形漏斗中加入足量的水,使球形漏斗中出现水柱,水柱高度在一段时间内保持不变,则说明装置不漏气。

    4.图4为利用双氧水和二氧化锰制取氧气的实验室装置,利用分液漏斗等仪器。这套装置与图2或图3不同,主要的原理与图1一样。
      
    具体方法是:关闭分液漏斗上的活塞,把导气管的一端浸入水中,用双手紧握试管底部。如果观察到导气管口有气泡冒出,而且在松开手后,导管中形成一段水柱,则证明装置气密性好,不会漏气。
考点名称:氧气的制取和收集
  • 氧气的制取是初中化学的重点,也是历年中考的热点。我们不仅要学好氧气制取的知识,而且要触类旁通,逐步掌握实验室制取气体的一般思路和方法。中考对制取氧气的考查主要集中在药品选用、实验装置、操作步骤等方面。
  • 实验室制取收集氧气:

    过氧化氢制氧气高锰酸钾制氧气
    药品和反应原理2H2O22H2O+O22KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2
    发生装置固液常温型
    固体加热型
    收集装置氧气可用排水法收集,也可用向上排空气法收集
    整体装置图
    操作步骤①检查装置气密性
    ②再锥形瓶中装入二氧化锰
    ③塞好带有长颈漏斗和导管的橡皮塞(长颈漏斗的下端一定在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中跑出来)
    ④向长颈漏斗中加入过氧化氢溶液
    ⑤收集氧气
    ①检查装置气密性
    ②将药品平铺在试管底部,用带导管的单孔橡皮塞塞紧试管口(用高锰酸钾制取氧气,还要在管口放一小团棉花)
    ③将试管固定在铁架台上
    ④点燃酒精灯,预热后加热试管
    ⑤当导管口有连续均匀的气泡冒出时开始收集气体
    ⑥收集完毕,先将导管移出水面
    ⑦熄灭酒精灯。加热高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰的混合物)制氧气,用排水法收集,其操作步骤可概括为:“查”“装”“定”“点”“收”“离”“熄”7个字。可用谐音记忆为“茶庄定点收利息”。
    注意事项①伸入试管或锥形瓶中的导管应刚刚露出橡皮塞即可,否则不利于气体的导出。
    ②用排水法收集氧气时,导管应刚伸人集气瓶口即可,过长不利于水的排出,气体不易收集满。
    ③用向上排空气法收集氧气时,导管要伸入集气瓶的底部,否则不利于空气的排出,收集的气体不纯。
    ④用长颈漏斗时,长颈漏斗末端应在液面以下,否则氧气会从长颈漏斗中逸出。
    ①药品要平铺在试管底部,均匀受热。
    ②试管口要略向下倾斜,防止药品中湿存的水分受热后变成水蒸气,遇冷凝结成水倒流回试管底部,使试管炸裂。
    ③铁架台的铁夹要夹在试管的中上部(或距离试管口1/3处)。
    ④试管内的导管稍伸出橡皮塞即可,这样便于气体导出。
    ⑤集气瓶充满水后倒放入水槽中(瓶口要在水面下)。
    ⑥加热时要先使试管均匀受热,然后酒精灯外焰要对准药品所在部位加热。
    ⑦用排水法收集气体时,应注意当气泡连续均匀冒出时再收集,否则收集的气体中混有空气,当集气瓶口有大盆气泡冒出时,证明已集满。
    ⑧停止加热时,应先把导管从水里撤出,再撤掉酒精灯。如果先熄灭酒精灯,试管内气体温度降低,压强减小,水槽中的水就会被倒吸入热的试管内,使试管炸裂。
    ⑨用高锰酸钾制氧气时,试管口要放一小团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒进人导管。
    ⑩盛氧气的集气瓶应盖上玻璃片正放,因为在相同状况下氧气的密度大于空气的密度,正放可减少气体的逸散。

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