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化学实验中几种特殊组合装置
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高考化学实验设计题中有许多装置起着“特殊”的作用,并且有的随位置、所装试剂不同所起的作用也不同,这些是高考题常考查的内容.现将常见的几种特殊装置归纳如下:
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1.防倒吸安全装置 (1)倒立漏斗式:如图1甲所示,这种装置可以增大气体与吸 收液的接触面积,有利于吸收液对气体的吸收.当易溶性气体被吸收液吸收时,导管内压强减小,吸收液上升到漏斗中,由于漏斗容积较大,导致烧杯中液面下降,使漏斗口脱离液面,漏斗中的吸收液受自身重力作用又流向烧杯内,从而防止吸收液的倒吸.
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(2)肚容式:如图1乙所示,当易溶于吸收液的气体由干燥管
末端进入吸收液被吸收后,干燥管内压强降低,吸收液倒吸进入干燥管,吸收液本身质量大于干燥管内外压强差,受自身重力作用又流向烧杯内,从而防止吸收液的倒吸.这种装置与倒置漏斗很类似. (3)蓄液式:如图1丙所示,当吸收液发生倒吸时,倒吸进来 的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来,以防止吸收液进入受热仪器或反应容器.这种装置又称安全瓶.
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(4)平衡压强式:如图1丁所示,为防止反应体系中压强减小,
引起吸收液的倒吸,可以在密闭装置系统中连接一个能与外界相通的装置,起着自动调节系统内外压强差的作用,防止液体的倒吸. (5)间接吸收式:如图1戊所示.如NH3、HCl等易溶于水但 却不溶于CCl4的气体,利用戊装置进行间接吸收,就可 以达到防倒吸的目的.
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(6)双球洗气管:如图1己所示,是一种多用途仪器,常用于
去除杂质、气体干燥、气体吸收等.
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2.防堵塞安全装置 防堵塞安全装置:如图2所示,为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出,用橡胶管连接成连通装置(见恒压式);为防止粉末或糊状物堵塞导气管,可将棉花团置于导管口处(见防阻式Ⅰ、Ⅱ).
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3.防污染安全装置 如图3所示,灼烧式可用于除尾气CO等;吸收式可用于除Cl2、SO2、H2S 等;收集式可用于防止有毒气体进入空气中.
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4.洗气干燥装置 如图4所示:图中甲容器内的长导管口浸没在内装的液体药品中,气体从长管进入容器内,与液体充分接触,充分反应,故可作气体与液体之间反应的反应器.在混合气体通过时,利用气体的性质,加入特定的试剂可以除去其中的杂质气.如CO2中混有的HCl可用饱和的NaHCO3溶液除去,SO2混有HCl可用饱和NaHSO3溶液除去,Cl2中混有的HCl气体可用饱和NaCl溶液除去,内装浓硫酸可用来吸收非还原性气体中的水蒸气(氨气除外).
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乙、丙、丁内应装固体物质,一般的干燥剂有碱石灰(碱性)、五氧化二磷(酸性)、无水氯化钙(中性),其作用与装入的固体药品种类及在整个装置中的位置有关,例如装碱石灰不但能吸收水蒸气还能吸收二氧化碳气体,装无水硫酸铜不但可以吸收水蒸气还可以检验水蒸气.
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5.量气装置 如图5所示:
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装置A:实验前集气瓶要装满水,反应后应恢复到室温,并调整量筒中的液面与集气瓶中的液面相平,然后再读数.
装置B:实验时水面要没过漏斗颈,量筒中装满水,反应在漏斗中进行,生成气体的体积即为量筒内气体的体积. 装置C:测量收集到的气体体积,应当使气体冷却到室温,再调整液面使量筒内外液面相平,再读数.
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装置D:读数时应上下移动乙管,使甲、乙两管液面相平.
反应前后甲管中的液面差值即为气体体积. 装置E:用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的气体的体积.读数时球形容器和量气管液面相平,量气管内增加的水的体积等于不被吸收的气体的体积.
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6.冷凝回流装置 图6中的甲、乙、丙装置,可以作为不同反应中的冷凝回流装置.
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7.气体混合装置 如图7所示,在实验室模拟工业合成氨 的反应时,将氢气和氮气同时通入装 置,不但可以干燥氢气、氮气,而且 还可以根据导管口气泡逸出的速率进 行调节,使氮气和氢气按一定比例混 合.此装置也可用于二氧化硫的催化 装置实验时SO2与O2的混合干燥.
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根据如图所示仪器回答(若有必要,装置 可多次选用): (1)洗气:除去CO2中的水蒸气,装置内 应盛的物质是________,气体应从____ ____端通入.若要除去Cl2中混有的HCl, 应用如图所示的装置,应该怎样处理?______________________________________________. (2)检验:证明CO中含有CO2,装置内应盛________,要除去CO2最好的方法是________________________.
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(3)贮气:排空气法收集H2时,气体从________端通入;排水法收集O2时,瓶内先装满水,气体从________端通入;若要用水将装置中的O2排出,水应从________端通入.
(4)量气:要测量气体体积,还需要用到的一种仪器是________,测量时瓶内先装满水,气体从________端通入,该法适用于测量________气体的体积.
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[解析] 题图所示装置用于洗气时,应从A端通入气体,经洗涤液洗涤后,再从B端出气;如果用于向上排空气法收集气体,则气体应“A进B出”;实验中若气体经液体洗气后,要得到干燥气体,则还需要用干燥剂进行干燥,如本题中除去Cl2中混有的HCl,应该先用饱和食盐水洗气,然后再将气体通过盛有浓硫酸的洗气瓶.
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[答案] (1)浓硫酸 A 用两个如图所示的装置,以A—B—A—B的顺序连接,在第一个装置中盛饱和食盐水,第二个装置中盛浓硫酸,气体从第一个装置的A端进入,从第二个装置的B端出 (2)澄清石灰水 让气体连续经过分别盛有浓NaOH溶液、浓硫酸的装置 (3)B B A (4)量筒 B 难溶于水且不与水反应的
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