【知识点解析】
1. 实验室制取气体的设备与原理
- 仪器识别:在化学实验中,常见的仪器有长颈漏斗用于添加液体,集气瓶用于收集气体。
- 气体发生装置的选择:氯酸钾制取氧气时,通常采用固固加热装置,例如B或C,收集装置可以选择排水法(E)或向上排空气法(F)。
- 氧气的制取:氯酸钾在催化剂二氧化锰存在下受热分解生成氧气和氯化钾,化学方程式为2KClO3 → 2KCl + 3O2↑。
- 二氧化碳的制取:实验室通常用大理石或石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳,无需加热,因此选用固液不加热装置。
2. 实验操作与注意事项
- 实验室制取氧气的装置:A装置适用于固固加热反应,例如高锰酸钾分解制氧。
- 气体收集的时机:用排水法收集气体时,需待气泡连续、均匀冒出时才开始收集,以确保收集到的气体较为纯净。
- 防止气体逸出:制取二氧化碳时,长颈漏斗的下端需伸入液面以下,以保持液封,防止CO2逸出。
3. 实验装置的应用与优化
- 锥形瓶:常用于反应容器,如装置B和E。
- 制取纯净气体:B和E组合可用于制取和收集纯净气体,例如氧气的制取。
- 氢气的制取:锌与稀硫酸或稀盐酸反应生成氢气,例如装置A与D的组合。
- 有毒气体处理:硫化氢的制取与处理,需要防倒吸装置H吸收多余的气体,避免污染环境。
4. 实验安全与问题分析
- 实验结束操作:在加热高锰酸钾制取氧气后,应先移出导管再熄灭酒精灯,否则可能导致水倒吸炸裂试管。
- CO2的制取与收集:浓盐酸制备的CO2中可能含有HCl气体,导致澄清石灰水不变浑浊。若要收集纯净干燥的CO2,可选用BFHC装置组合。
5. 特殊气体的制取
- 甲烷的制取:需要加热固体混合物,因此选用加热装置A。
- 利用B装置制O2,是过氧化氢分解生成氧气,方程式为2H2O2 → 2H2O + O2↑。
- 纯净干燥H2的制取:活泼金属与稀盐酸反应,需要通过洗气瓶和干燥装置进行净化和干燥,接口顺序为(b)→(e)→(f)→(h)→(g)→(d)→(c)。
6. 实验细节
- 仪器识别:图中①为锥形瓶,常用于反应容器。
- 氯酸钾制氧的反应条件:需要在试管中加热,试管口向下倾斜是为了防止冷凝水回流,炸裂试管。
这些题目主要涵盖了化学实验中气体的制取、收集、净化方法以及实验操作注意事项,涉及到的仪器和化学反应是中考化学的重要知识点。学生需要熟悉不同气体的实验室制取方法,理解各种实验装置的用途,以及正确进行实验操作以确保安全和实验效果。