有關實驗裝置圖的選擇題歸類例析

摘 要：高考命題中常常出現有關實驗裝置圖的選擇題，主要考查基本實驗操作知識、實驗安全意識等，并進一步考查學生的科學探究與創新意識、科學精神與社會責任等學科核心素養.

關鍵詞：化學實驗；裝置圖；例題分析；高中化學

中圖分類號：G632?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1008-0333（2023）19-0135-05

收稿日期：2023-04-05

作者簡介：邊永平（1971.12-），男，河北省承德人，本科，中學一級教師，從事高中化學教學研究.

化學是一門是以實驗為基礎的自然科學，研究物質及其變化規律，進行科學探究，常常要開展化學實驗.高考命題中常常出現有關實驗裝置圖的選擇題，主要考查基本實驗操作知識、實驗安全意識等，并進一步考查學生的科學探究與創新意識、科學精神與社會責任等學科核心素養.本文對有關實驗裝置圖的考題進行歸類分析，供復習時參考.

1 常用化學儀器的識別與使用

對常用化學實驗儀器能夠識別和正確使用，是學習化學的必備實驗技能，是為以后繼續學習和深造，以及從事科學研究打下堅實基礎的必修課.

例題1 能完成表1中所列相關實驗選擇的儀器正確的是（? ）.

解析 配制一定物質的量濃度的溶液需要使用容量瓶，不能在量筒中進行溶解或稀釋，即A項錯誤；因Cl2在飽和食鹽水中的溶解度小，可以用飽和食鹽水除去Cl2中混有的HCl雜質，即B項正確；球形冷凝管在使用時要保持直立狀態，若傾斜放置要用直形冷凝管，即C項錯誤；碳酸鈉易水解使溶液呈堿性，能腐蝕磨口玻璃塞，即D項錯誤.

答案為B.

2 儀器的創新應用

對實驗儀器進行創新應用，是最高級的思維品質即思維創新性的體現.在常規實驗儀器及操作基礎上加以創新考查，已經成為新形式下高考命題的必然趨勢，同時也是考查考生科學探究和創新意識的重要手段.

例題2 圖1所示方法不能完成相應實驗的是（? ）.

解析 實驗室常用加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物制氨，由于氨密度比空氣小，可用向下排空氣法收集，試管口放一團棉花是為了防止氨和空氣對流，使收集到的氨更純，則A項正確；SiO2受熱不分解，也不易揮發，NH4Cl受熱分解生成HCl和NH3氣體，HCl和NH3氣體遇冷重新生成NH4Cl，附在圓底燒瓶下方，從而實現SiO2和NH4Cl的分離，即B項正確；無水硫酸銅遇水變藍，因草酸中含有氫元素，草酸受熱分解也會產生水，則硫酸銅變藍不能說明草酸中含結晶水，故C項錯誤；Na2CO3受熱不易分解，而NaHCO3受熱易分解生成Na2CO3、H2O和CO2，所以要比較二者的熱穩定性，應該將碳酸鈉放在大試管中、碳酸氫鈉放在小試管中，因小試管內溫度低，這樣設計才更有說服力，即D項正確.

答案為C.

3 實驗安全問題

實驗操作安全問題不容小覷，近年來頻頻發生有關實驗操作不當導致的安全事故.在化學實驗中，常常涉及到有毒物質、易燃易爆藥品的使用及貯存問題，實驗操作中要將安全問題置于首位，做到六防（防炸裂、防倒吸、防堵塞、防爆炸、防火災、防污染）.

例題3 表2所列相應的實驗操作和設計錯誤的是（? ）.

解析 聞有毒氣體或未知氣體氣味的正確方法是：用手在瓶口輕輕扇動，使少量氣體飄進鼻孔，切不可湊到容器口去聞氣體的氣味！即A項正確；安全瓶能起到防止液體倒吸的作用，進氣管和出氣管在瓶內部分都要較短，即B項正確；因氨易和硫酸反應，若將氨直接通入濃硫酸中則易發生倒吸，由于氨不溶于四氯化碳，則圖中設計可以避免發生倒吸，即C項正確；將其它液體和濃硫酸混合時，要注意將濃硫酸沿著燒杯壁緩緩倒入其它液體中，并不斷攪拌，以使熱量及時散失，即D項錯誤.

答案為D.

4 物質的分離和提純

物質的分離是根據混合物中各組分的理化性質的差異，通過一定的物理或化學變化將混合物中各組分加以分離.物質的提純則是根據主要成分和雜質的理化性質不同，將雜質除去的過程.物質的分離要求分開后得到各種純凈物，提純則有四個要求，即：不增、不減、易分、易復原.加入除雜試劑要注意試劑的加入順序和用量.

例題4 對圖2所示實驗操作和儀器選擇的描述正確的是（? ）.

A．用圖①裝置除去NaCl溶液中的泥砂

B．用圖②裝置分液得到用乙醇提取碘水中的碘

C．用圖③裝置進行乙醇和水的分離

D．用裝置④蒸干SnCl2溶液制備SnCl2晶體

解析 由于泥砂難溶于水，可以用過濾法除去NaCl溶液中的泥砂，即A項正確；萃取操作中，選取的萃取劑不能和原溶劑互溶，乙醇與水互溶，乙醇不能作碘水的萃取劑，可選用四氯化碳或苯等，即B項錯誤；乙醇與水的沸點雖然相差較大，但是由于二者能形成恒沸混合物，只采用蒸餾的方法達不到分離的目的，故不可以用圖③所示裝置分離乙醇水溶液，即C項錯誤；Sn2＋易水解且易被空氣中的氧氣氧化，應在蒸干溶液過程中通入保護氣，另外應該選用蒸發皿不能用燒杯，即D項錯誤.

答案為A.

5 物質的檢驗

物質的檢驗，常根據物質的顏色、溶解性、化學性質等進行，要注意排除已檢出的物質對未知物的干擾.另外在操作中要注意不準原瓶操作，以防污染.

例題5 圖3所示裝置表示在隔絕空氣時，將硫酸亞鐵銨［（NH4）2Fe（SO4）2］加熱至500℃，使其分解，得到的固體產物中可能有FeO、Fe2O3和Fe3O4，氣體產物可能有NH3、N2、H2O、SO3和SO2）.下列有關描述正確的是（? ）.

A．裝置②的作用是檢驗水蒸氣的存在，加入的試劑X為堿石灰

B．裝置③的作用是檢驗SO3的存在，并將SO3和NH3除去

C．反應后取裝置①中少量固體，加入稀硫酸，再滴入KSCN溶液，如果溶液變血紅色，說明加熱后得到的固體中含有Fe2O3

D．裝置④的作用是氣態產物中有SO2，裝置⑤的作用是收集產的NH3和N2

解析 當混合氣中含有水蒸氣時，一般要先檢驗水蒸氣，則裝置②的作用是檢驗水蒸氣的存在，常用無水硫酸銅檢驗水蒸氣，即A項錯誤；由于SO2不與BaCl2溶液反應，SO3能與BaCl2溶液反應，產生白色沉淀，同時裝置③中足量的HCl也可以促使SO2逸出，同時將NH3吸收，即B項正確；反應后取裝置①中少量固體，加入稀硫酸，再滴入KSCN溶液，如果溶液變血紅色，說明有Fe3+存在，但不一定說明產生的固體中一定存在Fe2O3，也可能含有Fe3O4，即C項錯誤；由于氨極易溶于水，不能用排水法收集，即D項錯誤.

答案為B.

6 物質的制備

氣體物質的制備實驗流程一般為：發生裝置→凈化裝置→干燥裝置→收集裝置→尾氣吸收裝置.制備在空氣中易吸水、潮解以及易發生水解的物質，常常需要在裝置中安裝防止水蒸氣進入的干燥裝置.要注意實驗操作順序.

例題6 氯化鋁常作凈水劑.

圖4所示是某學生設計的制備氯化鋁的裝置，已知氯化鋁易升華，遇水容易發生水解.下列有關描述不正確的是（? ）.

A．按氣流流動方向，各裝置的連接順序為a→c→b→dB．先在裝置a中制出Cl2，當d中硬質玻璃管中充滿黃綠色氣體時，再點燃酒精燈

C．d中球形干燥管內放有P2O5或CaCl2，可以防止水蒸氣進入裝置

D．需要結束反應時，可以將分液漏斗的活塞關閉

解析 制得氯氣后，應先通入飽和食鹽水中除HCl后再干燥，即A項正確；通入氯氣，排盡裝置內的空氣，防止氧氣與鋁反應，當發現硬質試管內充滿黃綠色氣體時，表明空氣已排盡，此時點燃酒精燈，加熱鋁粉，即B項正確；試劑R的作用是吸收未反應的Cl2，防止污染，同時防止空氣中的水蒸氣進入，但P2O5或CaCl2只能吸收水蒸氣，不能吸收Cl2，故C項錯誤；關閉分液漏斗的活塞，停止加入濃鹽酸，a中反應會停止，即D項正確.

答案為C.

7 物質性質的探究

在學習中發現和提出有價值的問題，通過實驗加以探究.確定實驗目的，設計實驗方案，要注意實驗方案設計的科學性、安全性、簡約性、可行性，以及綠色環保.例題7 為探究FeSO4的分解反應，設計如圖5所示的實驗裝置，打開彈簧夾K1和K2，先向裝置中通入一段時間N2，再給反應管A加熱，反應后A中出現紅色粉末，C中出現白色沉淀，D中溶液褪色，檢測尾氣吸收裝置出口處未發現有O2產生.下列有關敘述不正確的是（? ）.

A．吸收多余的SO2氣體可以用NaOH溶液

B．裝置A中出現的紅色粉末可能是三氧化二鐵

C．裝置C的作用是檢驗SO3，可以將BaCl2溶液更換成Ba（NO3）2溶液

D．該分解反應中氧化產物和還原產物質量之比為5∶2

圖5 FeSO4的分解

解析 硫酸亞鐵受熱分解，可能產生SO2，氫氧化鈉溶液的作用是吸收多余的SO2，防止污染空氣，即A項正確；分解產物中的紅色固體可能是三氧化二鐵，即B項正確；若將BaCl2溶液更換成Ba（NO3）2溶液，因SO2溶于水產生亞硫酸，酸性條件下，NO-3能將SO2氧化為H2SO4，再與Ba2+反應，也會生成白色BaSO4沉淀，這樣將無法判斷使硝酸鋇溶液出現白色沉淀的是SO2還是SO3， 即C項錯誤；根據實驗現象，可以確定反應的生成物中有Fe2O3、 SO3、 SO2，無O2產生，可確定出分解反應的化學方程式為：

2FeSO4高溫Fe2O3＋SO3↑＋SO2↑

Fe2O3為氧化產物，SO2為還原產物，二者質量之比為5∶2，即D項正確.

答案為C.

8 模擬工業生產流程

在實驗中模擬工業生產流程，根據實驗目的、各步反應的特點選擇組裝實驗儀器.要注意反應條件的控制、副反應的發生、產物的提純，以及產率的計算.

例題8 在實驗室利用圖6所示裝置可以進行氨的催化氧化制硝酸.下列有關敘述不正確的是（? ）.

A．裝置①②⑤中盛放的試劑依次為堿石灰、五氧化二磷、燒堿溶液

B．裝置③中出現紅棕色

C．裝置④中溶液pH小于6，說明有HNO3生成

D．通入的空氣還可用N2代替

解析 將空氣通入濃氨水后，鼓出氨，氨和氧氣的混合氣體經過干燥后，在玻璃管中遇到催化劑，在加熱條件下發生催化氧化反應，產生NO，生成的氣體經過酸性干燥劑（或無水氯化鈣），除去NH3和H2O，在裝置③中NO和空氣中的O2反應生成NO2，NO2在④中和水反應，產生HNO3和NO，尾氣中的NO2、NO在⑤中被NaOH溶液吸收，防止產生污染.裝置①②⑤可依次盛裝堿性干燥劑、酸性干燥劑、NaOH溶液，堿石灰為堿性干燥劑，可以干燥氨，P2O5屬于酸性干燥劑可以吸收氨并干燥，即A項正確；裝置③中NO和O2反應產生紅棕色的NO2氣體，即B項正確；裝置④中NO2與H2O反應，生成HNO3和NO，溶液呈酸性，即C項正確；向裝置內通入空氣可以鼓出氨并提供O2，所以不能用N2代替空氣，即D項錯誤.答案為D［1］.

參考文獻：

［1］ 北京天利考試信息網.五年高考真題匯編詳解·綜合［M］.拉薩：西藏人民出版社，2021.

［責任編輯：季春陽］