化学 · 高中 · 约 7 分钟

高中化学实验:气体制备装置选择、净化收集与综合探究

高中实验大题按「制取 → 净化 → 收集 → 尾气 → 探究」五段走,每段都有固定的选择依据。装置选错一段、后面全错,所以先把三套发生装置和干燥剂表背成条件反射。

三套气体发生装置

装置类型适用反应代表气体
固固加热型固体混合加热O₂(KMnO₄ 或 KClO₃ 与 MnO₂)、NH₃(Ca(OH)₂ 与 NH₄Cl)
固液常温型固体与液体不加热H₂(锌与稀硫酸)、CO₂(大理石与稀盐酸)、O₂(H₂O₂ 与 MnO₂)
固液加热型固体与液体加热Cl₂(MnO₂ 与浓盐酸)

净化、收集与尾气处理

  • 净化顺序:先除杂后干燥;洗气瓶气流方向长进短出
  • 干燥剂选择:浓硫酸干燥酸性或中性气体(不能干燥 NH₃);碱石灰干燥碱性气体(不能干燥 CO₂、SO₂、HCl);无水氯化钙多数可用但不能干燥 NH₃
  • 收集方法:难溶于水用排水法(较纯);密度比空气大用向上排空气法,比空气小用向下排空气法;与空气反应的(NO)只能排水法
  • 尾气处理:CO 点燃转化,Cl₂、SO₂ 用 NaOH 溶液吸收,NH₃ 用水吸收并防倒吸(倒扣漏斗或干燥管)

综合探究实验的答题要点

  • 控制变量法:探究多因素时每次只改变一个变量,其余条件保持相同
  • 对照实验:设置空白对照组,排除无关因素干扰,如验证 Fe(OH)₂ 氧化需排除空气影响
  • 装置顺序检查:先验气密性再装药品;加热前先通气体排空气的(如 CO 还原氧化铁)要说明防爆与尾气处理
  • 证据链表述:现象对应结论、结论回应假设;答「能证明」时要指出排除了哪些干扰
  • 安全事项:可燃性气体点燃前验纯,加热固体试管口略向下倾斜,防倒吸、防爆炸、防污染三查

辨析:先除杂还是先干燥,顺序能不能换

不能换。除杂试剂多是溶液,气体经过时会带出水蒸气——若先干燥再除杂,出来又是湿的,干燥等于白做。所以顺序固定为「溶液除杂在前、固体干燥在后」。判断题把干燥管放在洗气瓶前面就是设计错误。同理收集装置一定在干燥之后,尾气装置在收集之后,整条链路的位置不能颠倒。

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