把握關鍵氣體 明確角色扮演

方佳鑫

在實驗題中，儀器連接是綜合性實驗題中的難點，也是高考題目考查的熱點，很多學生不知如何將儀器連接起來，難以針對題目展開分析，導致對整個實驗題把握不準而無法正確解答.針對這種題型，可以通過把握該實驗中的關鍵氣體，結合涉及氣體實驗儀器組裝的基本原則，明確每個裝置在整套實驗裝置中所扮演的角色，將各個裝置科學合理地組裝起來，從而輕松破解這種難題.

涉及氣體儀器連接性的連接基本原則如下：

1.涉及氣體的裝置一般連接順序（見圖1）.

2.一般裝置的進出氣口（見圖2）.

（1）洗氣瓶：長進短出;

（2）U型管：無前后;

（3）干燥管：粗人細出;

（4）加熱硬質玻璃管：無前后;

（5）排液量氣：短進長出.

3.在制備易潮解物質

制備裝置前、后要連干燥裝置;另外，氣體進人加熱硬質玻璃管之前需要干燥.

典例分析1 （2015.全國卷I.26，節選）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K=5.4×

綜上所述，在解答沉淀轉化的相關問題時，一定要注意分析兩種沉淀的Ksp的大小差異，當沉淀的類型相同，兩種沉淀的Ksp相差較大，則Ksp大的沉淀可轉化為Ksp小的沉淀，而Ksp小的沉淀不能轉化為Ksp大的沉淀，此為沉淀的單向轉化;若兩種沉淀的Ksp相差不大，Ksp大的沉淀可轉化為Ksp小的沉淀，而通過提高轉化試劑的濃度，Ksp小的沉淀也能轉化為Ksp大的沉淀，此為沉淀的雙向轉化，10-2，K2 =5.4×10-5.草酸的鈉鹽和鉀鹽易溶于水，而其鈣鹽難溶于水.草酸晶體（ H2C2O4·2H2O）無色，熔點為101℃，易溶于水，受熱脫水、升華，170℃以上分解.回答下列問題：

（1）甲組學生按照如圖3所示的裝置，通過實驗 檢驗草酸晶體的分解產物，裝置B的主要作用是_____ .

思路分析 本小題的實驗目的是探究草酸晶體的分解產物，根據裝置C的澄清石灰水提示，可推測其作用是檢驗分解產物中是否有CO2.在分析儀器B的主要作用時，如果直接分析，思路很容易受阻，但可以用一種換元思路來分析，把CO2當成該實驗中的關鍵氣體，根據裝置C的澄清石灰水提示，把A裝置當成是CO2氣體的發生裝置.C為檢驗CO2的存在，C也可以理解為CO2的性質探究的裝置，根據儀器連接型氣體實驗裝置連接的基本原則分析，如圖4所示，

由于CO2不是空氣污染性氣體，故在該實驗探究中，可以不必選擇裝置對CO2進行尾氣處理.根據題中所示的裝置，故可以認為B是CO2的凈化裝置，凈化裝置的作用就是除去關鍵氣體中的雜質，那要分析在A中分解實驗會產生何種影響C裝置CO2的性質探究的雜質呢.結合題干中信息提示，①草酸晶體受熱脫水、升華，170℃以上分解.所以在A裝置中關鍵氣體CO2制備會產生的雜質有草酸蒸汽和水蒸氣;②草酸鈣難溶于水，當草酸蒸汽從A中直接進入C中，會與澄清石灰水反應生成難溶于水的草酸鈣沉淀，對CO2與澄清石灰水反應生成碳酸鈣沉淀產生干擾，故B的主要作用是除去影響實驗探究的草酸蒸氣.

（2）乙組學生認為草酸晶體分解產物中還有CO2為進行驗證，選用甲組實驗中的裝置A、B和圖5所示的部分裝置（可以重復選用）進行實驗，

①乙組學生的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B.____.

思路分析 本小題實驗目的是檢驗分解產物中還有c0.如果直接解難以切入分析，變換分析思路，把CO當成本小題的關鍵氣體，把A裝置當成是CO氣體的發生裝置，在D、E、F、G、H、I幾個裝置中.H是可以盛放氧化銅的硬質玻璃管，能用來檢驗C0氣體的，再用D中澄清石灰水檢驗生成的CO，氣體.I可用于CO氣體的尾氣處理裝置，如圖6所示.

根據上述分析，完成了關鍵氣體CO的發生裝置、性質探究裝置、尾氣吸收裝置的分析判斷，最后還差CO氣體的凈化裝置，此關鍵在于明確A中CO發生裝置除了得到CO之外，還產生草酸蒸氣、水蒸氣和CO，，結合第（l）小題提示，B主要作用是除去影響實驗探究的草酸蒸氣和部分水蒸氣，凈化裝置中還需要除去影響實驗探究的CO2，故可選擇F中濃氫氧化鈉溶液除去CO2并利用D中的澄清石灰水檢驗CO2是否除盡.CO進入加熱硬質玻璃管之前需要干燥，故可選擇G裝置來除去CO中的水蒸氣，如圖7所示.

綜上所述，在乙組學生的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A、B、F、D、G、H、D、I.

典例分析2 三氯化硼是一種重要的化工原料，主要用作半導體硅的摻雜源或有機合成催化劑，還用于高純硼或有機硼的制取.已知：BCI3的沸點為12. 5℃，熔點為- 107.3℃，易潮解.實驗室制備三氯化

△硼的原理為B2O3 +3C +3C12 -2BCI、+3CO.

（1）甲組學生擬用圖8所示裝置制備干燥純凈的氯氣（不用收集）：

①裝置B的作用是_____，裝置C的作用是_____ .

思路分析本小題實驗目的是擬用上述裝置制備干燥純凈的氯氣，由實驗目的可確定CI，為該實驗中的關鍵氣體，根據儀器的連接原則分析，如圖9所示，

完成本小題實驗探究目的，B、C兩個裝置所起的作用是除去A中制備Cl：產生的雜質HCI、H20（g），除雜的先后順序為先除HCl再除去H20（g）.故裝置B的作用是吸收CI，中的HCI氣體，裝置C的作用是干燥CI：[或吸收CI2中的H2O（g）].

（2）乙組學生選用甲組實驗中的A、B、C和圖10所示裝置（裝置可重復使用）制備BCl3并驗證反應中有CO生成.

乙組學生的實驗裝置中，依次連接的合理順序為A→B→C→__→__→__→___→F→D→I;其中裝置E的作用是_____ .

思路分析根據題意，乙組學生完成的實驗探究目的為制備BC13并驗證反應中有CO生成，結合題中涉及的部分信息，并依據儀器的連接原則分析，如圖11所示.

如何將乙組學生的實驗裝置補齊呢？根據實驗探究目的和依據儀器的連接原則，可以將整套裝置涉及的關鍵氣體分為CI2和CO的“接力組合”，根據上述流程圖，完成實驗探究目的1可以看成是CI，性質探究，結合實驗室制備三氯化硼的原理為B2O3

△+3C +3C12 =2BC13 +3CO.可知該裝置為G，變換分析思路，G裝置也可以認為是CO的發生裝置，可知在G之后和F之前的裝置組合所起到的作用為凈化CO.此時G中關鍵氣體為CO.含有的雜質有BCl3、Cl2和水蒸氣，結合題中所提供的裝置，E可理解為除去BC13，亦可理解為冷凝BCl3為液體并收集：可用J中氫氧化鈉溶液除去雜質Cl2，最后使用H無水氯化鈣除去水蒸氣，結合分析儀器連接如圖12所示.

綜上所述，在乙組學生的實驗裝置中，連接的合理順序為A→B→C→G→E→H→J→ H→F→D→I;其中裝置E的作用是冷凝BCl3為液體收集，

總之，針對涉及氣體的儀器連接型的實驗題的解題策略，首先要根據實驗目的，確定該實驗的關鍵氣體，關鍵氣體可以是一種，也可以是兩種或兩種以上的“接力”：然后結合實驗裝置連接的原則，明確每個裝置在實驗題中所扮演的角色，將整套實驗裝置科學合理地連接起來：最后再進一步對題中相關問題展開分析和解答.

（收稿日期：2022 - 02 - 13）