2021版高考化学一轮复习课时分层提升练三十化学实验的常用仪器和基本操作（含解析）新人教版

化学实验的常用仪器和基本操作

一、选择题

1.(2019·福州模拟)下列有关实验安全的说法正确的是 (　　)

A.可以用温度计代替玻璃棒搅拌溶液

B.少量浓硫酸沾在皮肤上,立即用NaOH溶液冲洗

C.称量时,将NaOH固体直接放在天平托盘上面的纸上

D.钠着火,立即用沙土盖灭

【解析】选D。温度计不能代替玻璃棒去搅拌,A项错误;少量浓硫酸沾在皮肤上,应先用抹布拭去,再用大量的水冲洗,最后涂上碳酸氢钠溶液,B项错误;NaOH固体具有腐蚀性,能腐蚀纸张,不能直接放在纸上称量,C项错误;活泼金属着火,不可用水或泡沫灭火器灭火,应立即用沙土盖灭,D项正确。

【易错提醒】浓硫酸、液溴等洒到皮肤上,不能用NaOH溶液清洗,因为NaOH溶液具有强腐蚀性,会造成二次伤害。

2.(2019·武汉模拟)下列选项中,利用相关实验器材(规格和数量不限)能够完成相应实验的是              (　　)

【解析】选D。配制100 mL 1.00 mol·L-1 NaCl溶液,溶解、转移时需要用到玻璃棒,A项错误;中和反应反应热的测定,需要用到温度计,B项错误;实验测定酸碱滴定曲线,还需用到pH计,C项错误;钠在空气中燃烧,取用金属钠用到镊子、滤纸、小刀、玻璃片,燃烧金属钠在坩埚中进行,用到三脚架、酒精灯、坩埚、坩埚钳、镊子、泥三角,D项正确。

3.(2019·大庆模拟)下列试剂的存放方法中,错误的是 (　　)

A.白磷浸在盛有CS2的敞口试剂瓶中

B.金属钠保存在盛有煤油的试剂瓶中

C.浓硝酸存放在棕色试剂瓶中

D.溴水放在带玻璃塞的试剂瓶中

【解析】选A。二硫化碳(CS2)是一种有机溶剂,白磷溶解在二硫化碳中,敞口放置污染环境,故A错误;金属钠活泼性强,保存在盛有煤油的试剂瓶中,故B正确;浓硝酸见光易分解,存放在棕色试剂瓶中,故C正确;溴水可以放在带玻璃塞的试剂瓶中,故D正确。

【加固训练】

1.下列说法正确的是 (　　)

①液溴易挥发,在存放液溴的试剂瓶中应加水封

②易燃试剂与强氧化性试剂分开放置并远离火源

③中和滴定实验时,用待测液润洗锥形瓶

④硅酸钠溶液应保存在带玻璃塞的试剂瓶中

A.①②　　B.①②③　　C.③④　　D.①②③④

【解析】选A。①液溴易挥发,为防止液溴挥发,溴微溶于水,所以用水密封,①正确;②易燃试剂与强氧化性试剂混合容易发生化学反应,所以需要分开放置并远离火源,②正确;③中和滴定实验时,为防止标准液被稀释,需要用标准液润洗滴定管,而锥形瓶不要润洗,若用待测液润洗锥形瓶,会导致测量结果偏大,③错误;④硅酸钠溶液显碱性,且硅酸钠黏性较强,容易导致玻璃塞打不开,所以应保存在带橡皮塞的试剂瓶中,④错误。

2.(2019·武汉模拟)某学生做完实验后,采用下列方法清洗所用仪器:

①用浓氨水清洗做过银镜反应的试管

②用酒精清洗做过碘升华实验的烧杯

③用浓盐酸清洗做过高锰酸钾分解实验的试管

④用盐酸清洗长期存放三氯化铁溶液的试剂瓶

⑤用氢氧化钠溶液清洗盛过硅酸的试管

⑥用热氢氧化钠浓溶液清洗沾有硫黄的试管

下列对以上操作的判断正确的是 (　　)

A.除①外都正确　　　　　　 B.除⑥外都正确

C.④⑤不正确     D.全都正确

【解析】选A。 浓氨水与银不反应,①错误;因碘易溶于酒精,所以可用酒精清洗做过碘升华实验的烧杯,②正确;高锰酸钾分解生成难溶于水的二氧化锰,加热条件下浓盐酸可以和二氧化锰反应生成氯化锰、氯气和水,所以可用浓盐酸清洗做过高锰酸钾分解实验的试管,③正确;长期存放FeCl3溶液的试剂瓶中含有氢氧化铁,氢氧化铁能与盐酸反应,所以可用盐酸清洗长期存放FeCl3溶液的试剂瓶,④正确;因氢氧化钠溶液与硅酸反应,可用氢氧化钠溶液来清洗盛过硅酸的试管,⑤正确;热氢氧化钠浓溶液能与硫反应生成硫化钠、亚硫酸钠和水,所以可用热氢氧化钠浓溶液清洗沾有硫黄的试管,⑥正确。

二、非选择题

4.现有下列仪器或装置,请回答下列问题:

(1)仪器①的名称是________,②的名称是___________________________。 

(2)用上图仪器组装成气体发生装置:用KClO3和MnO2制O2应选的装置是________(填字母,下同);用H2O2与MnO2制O2,并控制产生O2的速率,应选的装置是________。 

(3)若用装置X进行“排空气法”收集制取的O2,氧气应从________(填“b”或“c”,下同)端通入。若瓶中装满水,用排水法收集氧气,氧气应从________端通入。 

(4)若用F装置进行CO还原Fe2O3的实验,实验室制取CO的方法一般采取甲酸脱水法(HCOOHCO↑+H2O),用纯净的CO完成该实验。

①除F、X外还需要的装置有________,X中应加入的试剂是________,X与其他导管连接的顺序是________(填导管口的字母)。 

②实验时,a处可能的现象为______________________; 

F装置中气球的作用是__________________________。 

【解析】(2)KClO3和MnO2制O2属于“固+固气体”,因而要选用E装置为气体发生装置;H2O2与MnO2制O2属于“固+液气体”且要控制产生气体的速率,只能用分液漏斗控制加入的H2O2的量。

(3)使用X收集氧气时,用“排空气法”,由于O2的密度比空气的大,应从长管进气;用排水法收集气体,应从短管进气。

(4)根据反应原理可知,制取CO属于“液+液气体”,用分液漏斗控制加入浓硫酸的量,应选D、G为气体发生装置,X的作用是除去CO中的水蒸气,洗气时气体流向为“长进短出”。

答案:(1)长颈漏斗　分液漏斗　(2)AE　BD　(3)c　b

(4)①DG　浓硫酸　dcbe　②红棕色粉末逐渐变黑　收集尾气中的一氧化碳,防止污染空气

5.(2019·衡水模拟)亚硝酰氯(NOCl)是有机物合成中的重要试剂,为红褐色液体或黄色气体,具有刺鼻恶臭味,遇水反应生成一种氯化物和两种氧化物。某学习小组用Cl2和NO制备NOCl并测定其纯度,相关实验(装置略去)如下。请回答:

(1)制备Cl2发生装置可选择________(填大写字母),反应的离子方程式为__________________________。 

(2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择装置,其连接顺序为a→________(按气流方向,用小写字母表示),若用到F,其盛装药品为________。 

(3)实验室可用如图装置制备亚硝酰氯(NOCl)

①实验室也可用B装置制备NO,上图X装置的优点为_____________________ _________________________________________(至少写出两点)。 

②检验装置气密性并装入药品,打开K2,然后再打开________(填“K1”或“K3”),通入一段时间气体,其目的为____________________________,然后进行其他操作,当Z有一定量液体生成时,停止实验。 

③若没装置Y,则Z中NOCl可能发生反应的化学方程式为_________________ _________________。 

【解析】(1)实验室制备Cl2可以用二氧化锰与浓盐酸加热反应生成氯化锰、氯气和水,或者用高锰酸钾固体与浓盐酸混合反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,则发生装置可选择图中的A或B,反应的离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++

Cl2↑+2H2O或2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O。

(2)制得的氯气中含有氯化氢及水蒸气,所以需要利用饱和食盐水除去氯化氢后再用浓硫酸进行干燥,然后再根据氯气的密度比空气大的性质,用向上排空气法收集,氯气是大气污染物,需要进行尾气处理,可以用碱石灰做吸收剂,故装置连接顺序为a→fgcbdejh,F装置内其盛装饱和食盐水,除去氯化氢气体。

(3)①实验室也可用B装置制备NO,图X装置的优点为排除装置内空气的干扰;可以随开随用,随关随停。

②检验装置气密性并装入药品,打开K2,然后再打开K3,通入一段时间气体,其目的是为排净三颈烧瓶中的空气,防止一氧化氮和NOCl变质。　　

③NOCl与水反应生成盐酸、一氧化氮和二氧化氮,反应的化学方程式为2NOCl+H2O2HCl+NO↑+NO2↑。

答案:(1)A或B　MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O或2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O　(2)fgcbdejh　饱和食盐水

(3)①排除装置内空气的干扰 可以随开随用,随关随停

②K3　排尽三颈烧瓶中的空气防止NO和NOCl变质

③2NOCl+H2O2HCl+NO↑+NO2↑

一、选择题

1.某老师批阅学生实验报告,下列哪位学生是以科学的态度记录实验数据的

(　　)

A.甲学生用电子天平称取NaOH固体1.220 g

B.乙学生用广范pH试纸测定溶液的酸碱性:pH=14.5

C.丙学生用碱式滴定管取25.0 mL 0.1 mol·L-1的盐酸

D.丁学生用50 mL量筒量取46.70 mL浓盐酸

【解析】选A。电子天平的读数可读到0.001 g,A项正确;广范pH试纸的读数只能读出整数,且读数范围为0～14,无法读出14.5,B项错误;应该用酸式滴定管,C项错误;量筒的最小读数为0.1 mL,无法量取46.70 mL的浓盐酸,D项错误。

2.下列说法中正确的是 (　　)

【解析】选D。保存浓硝酸的试剂瓶不能用橡胶塞,A项错误;量筒精确度达不到小数点后两位,一般精确到0.1 mL,B项错误;托盘天平称量物质的质量时应“左物右码”,且不能将氢氧化钠放在滤纸上称量,C项错误。Na2CO3溶液水解显碱性,应该用橡胶塞,D项正确。

3.(2019·武汉模拟)下列选用的仪器和药品能达到实验目的的是 (　　)

【解析】选A。氯气有毒,能与NaOH溶液反应,可用NaOH溶液吸收氯气,A项正确;用饱和NaHCO3溶液吸收CO2中的HCl杂质,气体从长管进、短管出,B项错误;蒸馏时接收装置需要用到牛角管和锥形瓶,C项错误;乙酸乙酯收集时,为了防止倒吸,导管位于饱和碳酸钠溶液液面上方,D项错误。

【加固训练】

下列对有关仪器的描述或使用的叙述中正确的是 (　　)

①容量瓶的体积刻度线位置在瓶颈上

②滴定管的“0”标线在管的下端

③烧杯的“0”刻度在最下端

④量筒最下端刻有“0”标线

⑤将KMnO4溶液装入碱式滴定管中用于滴定

⑥制备气体发生装置只能用长颈漏斗不能用分液漏斗

⑦可在球形干燥管里装浓硫酸对气体进行干燥

⑧气体用洗气瓶洗气除杂时,应将混合气体从长导管通入

A.①⑧　　　B.④⑧　　　C.①⑥　　　D.④⑥

【解析】选A。①容量瓶是一种颈部细长的梨形瓶,刻度线刻在瓶颈上;②滴定管的“0”标线在管的上端,②错误;③烧杯的小刻度在下方,但烧杯没有0刻度,③错误;④量筒的小刻度在下方,但量筒没有0刻度,④错误;⑤高锰酸钾溶液具有强氧化性,将KMnO4溶液装入酸式滴定管中用于滴定,⑤错误;⑥制备气体发生装置能用长颈漏斗,也能用分液漏斗,⑥错误;⑦干燥管中盛放的固体干燥剂,不能在球形干燥管里装浓硫酸对气体进行干燥,⑦错误;⑧气体用洗气瓶洗气除杂时,应将混合气体从长导管通入,⑧正确。

二、非选择题

4.实验室用干燥纯净的氯气和过量的二氧化硫在活性炭的催化作用下合成硫酰氯,反应方程式为SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)　ΔH<0,其实验装置如图所示(夹持仪器已省略):

(1)仪器A的名称为________,冷却水应该从________(填“a”或“b”)口进入。 

(2)仪器B中盛放的药品是________。 

(3)实验时,装置戊中发生反应的化学方程式为__________________________。 

(4)若缺少装置乙和丁,则硫酰氯会水解,硫酰氯水解的化学方程式为________ __________________。 

(5)反应一段时间后,需在丙装置的三颈瓶外面加上冷水浴装置,其原因是______________________________。 

(6)实验开始时,戊中开始加入12.25 g KClO3,假设KClO3在过量盐酸作用下完全转化为Cl2,实验结束后得到32.4 g纯净的硫酰氯,则硫酰氯的产率为________。 

(7)少量硫酰氯也可用氯磺酸(ClSO2OH)直接分解获得,反应方程式为2ClSO2OH H2SO4+SO2Cl2。

①在分解产物中分离出硫酰氯的实验操作名称是________,现实验室提供的玻璃仪器有漏斗、烧杯、蒸发皿、酒精灯、接液管、锥形瓶,该分离操作中还需要补充的玻璃仪器是________、________、________。 

②分离出的产品中往往含有少量的H2SO4,请设计实验方案检验产品中有硫酸(可选试剂:稀盐酸、稀硝酸、BaCl2溶液、蒸馏水、紫色石蕊试液):_____________ _______________________。 

【解析】二氧化硫和氯气合成硫酰氯,丙装置:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l),硫酰氯会水解,仪器B中盛放的药品是碱石灰防止空气中的水蒸气进入装置,同时吸收挥发出去的二氧化硫和氯气,戊装置:浓盐酸和氯酸钾反应制取氯气,浓盐酸易挥发,制取的氯气中含有氯化氢,丁装置:除去Cl2中的HCl,乙装置:干燥二氧化硫;

(1)根据图示判断仪器,采用逆流的冷凝效果好,判断冷凝管的进水口;

(2)仪器B中盛放的药品是碱石灰防止空气中的水蒸气进入装置,同时吸收挥发出去的二氧化硫和氯气;

(3)实验时,装置戊中氯酸钾+5价的氯和盐酸中-1价的氯发生氧化还原反应生成氯气;

(4)SO2Cl2遇水生成硫酸和氯化氢,根据原子守恒书写;

(5)丙装置:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)　ΔH<0,反应放热,受热易分解或挥发;

(6)根据多步反应进行计算;

(7)①二者沸点相差较大,采取蒸馏法进行分离,根据蒸馏实验的操作步骤确定需要的仪器;②氯磺酸(ClSO2OH)分解:2ClSO2OHH2SO4+SO2Cl2,设计实验方案检验产品,需检验氢离子、检验硫酸根离子。

答案:(1)球形冷凝管　a　(2)碱石灰

(3)KClO3+6HCl(浓)KCl+3Cl2↑+3H2O

(4)SO2Cl2+2H2OH2SO4+2HCl

(5)由于制备反应为放热反应,反应一段时间后温度升高,可能会导致产品分解或挥发

(6)80%

(7)①蒸馏　蒸馏烧瓶　温度计　冷凝管　②取一定量产品加热到100 ℃以上,充分反应后,取少许剩余的液体加入紫色石蕊溶液,观察到溶液变红,则证明含有H2SO4(或取剩余的液体少许加入BaCl2溶液和稀盐酸的混合液中,产生白色沉淀,则证明含有H2SO4)

【加固训练】

　　(2019·福州模拟)如图所示是几种常见的加热装置。

请回答下列问题:

(1)A、B、C、D四种装置都是用酒精灯直接加热,E、F装置加热时需垫上________________。其中F装置中对试管的加热方式是________________,使用这种加热方式的目的是____________________。  

(2)用H2还原CuO可选用________(填字母,后同)装置。  

(3)加热NH4Cl与Ca(OH)2的固体混合物制NH3可选用________装置。  

(4)胆矾中结晶水含量的测定可选用________装置。  

(5)乙酸乙酯的制备可选用________装置。  

(6)MnO2与浓盐酸混合制Cl2可选用________装置。若该装置只加热液体时,容器内必须放__________。  

【解析】(1)试管可直接加热,烧瓶、烧杯需要垫上石棉网加热。F装置中,试管置于水中加热,这是水浴加热的方式。水浴加热可使仪器受热均匀,便于控制溶液的温度。

(2)用H2还原CuO需要加热,可选用A装置。(3)加热固体混合物制取气体应选用C装置。(4)加热胆矾失去结晶水,测定反应前后固体的质量即得胆矾中结晶水的含量,固体灼烧应在坩埚中进行,故选用D装置。(5)实验室用加热乙醇、乙酸和浓硫酸混合物的方法制备乙酸乙酯,可用大试管作反应器,故选用B装置。(6)固体与液体共热制气体,应选用E装置。若该装置只加热液体时,为了防止液体暴沸,应加入少量碎瓷片或沸石。

答案:(1)石棉网　水浴加热　使仪器受热均匀,便于控制溶液的温度

(2)A　(3)C　(4)D　(5)B　(6)E　碎瓷片或沸石

5.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)是一种黄色难溶于水的固体,受热易分解,是生产锂电池、涂料、着色剂以及感光材料的原材料。

制备草酸亚铁晶体:

①称取硫酸亚铁铵晶体5 g,放入250 mL三颈烧瓶中,加入10滴左右

1.0 mol·L-1H2SO4溶液和15 mL蒸馏水加热溶解;

②加入25 mL饱和草酸溶液,加热搅拌至沸,停止加热,静置;

③待黄色晶体FeC2O4·2H2O沉淀后倾析,洗涤,加入约20 mL蒸馏水搅拌并温热

5 min,静置,弃去上层清液,即得黄色草酸亚铁晶体。

回答下列问题:

(1)仪器C的名称是____________;仪器B的作用是__________________________。 

(2)硫酸亚铁铵晶体用硫酸溶解的原因是______________________________。 

(3)硫酸亚铁铵晶体可能混有一定Fe3+,羟胺(NH2OH,酸性条件下以NH3OH+形式存在)具有强还原性,可用羟胺去除亚铁盐中的Fe3+。写出相关的离子方程式:____________________________。 

【解析】(1)根据装置图可知,仪器C的名称是恒压滴液漏斗;仪器B是冷凝管,其作用是冷凝回流;

(2)为了抑制Fe2+的水解,硫酸亚铁铵晶体用硫酸溶解;

(3)利用羟胺的还原性,可以除去含Fe2+中的Fe3+,氧化产物是一种性质稳定、无污染的气体,则该气体是氮气,铁离子被还原为亚铁离子,其余产物可根据质量守恒、电荷守恒得出,离子方程式为2NH2OH+2Fe3+2Fe2++N2↑+2H2O+2H+。

答案:(1)恒压滴液漏斗　冷凝回流

(2)抑制Fe2+和N的水解

(3)2NH3OH++2Fe3+2Fe2++N2↑+2H2O+4H+