第十章实验作图题.docx
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第十章实验作图题
第4讲 实验作图题
热点一 化学实验装置图绘制方法
一、化学实验装置图绘制的基本要求
1．仪器造型科学规范，比例合适
常用仪器造型要科学，画法要形象、规范。
整个化学实验装置图中所绘制的各种仪器大小比例要合适，同一仪器各部分的大小比例亦要合适。
2．组合正确，画面整洁
在绘制化学实验装置图时，要能体现所有的各种仪器和连接部件组装正确，布局合理，使用科学。
在同一图形中，各种仪器的绘制线条粗细应一致，画面要洁净，并能清楚地反映出各种仪器的特征形象。
二、图形的基本画法
1．常用仪器图的画法
（1）标准画法。
实验室中所用的仪器种类众多，大小各异，但平面直视每单个仪器，它们都具有比较统一的比例形体。
如果要获得比较标准满意的图形，就必须掌握各种仪器的体形比例，防止绘画过程中的高矮胖瘦现象。
在绘制时往往要借助直尺、圆规等绘图工具。
图1 几种常见玻璃仪器的绘制比例
（2）习惯画法。
习惯画法的要点是“画中线、点两边、校比例、再连线”。
很多仪器是对称结构，因此，首先画出一条辅助中线，然后根据仪器的体形在中线的两边点出图形的隐视轮廓，再轻笔连接轮廓点，正视图形，校正比例，直至令人满意，再用实线修饰描成，最后擦去多余的部分。
图2 仪器的习惯画法举例
方法要点
仪器
画中线
点两边
校比例
再连线
广口瓶
锥形瓶
（3）简笔画法。
简笔画法的要点是“直线画、曲线点、成草图、描实线”。
即把正视仪器的直线部分直接画出，曲线部分用点“点”的方法画出，轻笔勾画出图形的草图后再用实线修饰描成，最后擦去多余的部分。
图3 仪器的简笔画法举例
方法要点
仪器
直线画
曲线点
成草图
描实线
圆底烧瓶
分液漏斗
2．实验装置图的绘制
许多实验都是由多种仪器组装串连而成的，这类图形较单仪器绘制难度大，但只要掌握了绘制方法程序，画起来还是得心应手的。
实验装置图绘制的方法程序是“一定位置二绘图，三画连接四修补”。
（1）整体图形的布局。
在画图之前，必须对实验装置实物造型心中有数，绘制时，以水平线为基准，画出确定上下左右仪器位置的辅助线。
仪器位置直接影响着图形的美观，各仪器离得太远，图形显得松散，离得太近又显得拥挤，所以定位置是绘制的关键。
（2）绘分仪器图。
采取上述任意一种画法，画出各仪器的图形，绘制时应注意同一图面上各仪器间的大小配套与协调统一。
（3）画连接部分。
最基本的连接仪器有带导管的塞子、玻璃导管、乳胶管等，通过连接使整个装置图浑然一体。
（4）修饰补正。
草图框架轮廓成形后，进行药品填充，现象标明，线条描实等细节绘制，使整个图形尽量达到完美无缺。
3．实验装置图的画法举例——氯气的实验室制法
三、画制备气体装置图的易错点
易错点1 选择试剂不合理、导管位置出错
【例1】 某研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。
根据反应Na2SO3（s）＋H2SO4（浓）===Na2SO4＋SO2↑＋H2O制SO2气体。
用下列简图，画出制备并收集SO2的实验装置（含试剂）示意图。
错解：
如图甲，收集气体的方法错误，应长导管进，短导管出；二氧化硫在水中溶解度不是很大（1∶40），应用氢氧化钠溶液吸收二氧化硫；氢氧化钠与二氧化硫反应较慢，不用防倒吸装置。
正解：
装置如图乙
易错点2 气体净化顺序、尾气处理等错误
【例2】 设计实验用二氧化锰与浓盐酸制备纯净、干燥的氯气，其他药品和试剂任选。
在下面虚线框中，有分液漏斗和圆底烧瓶组成的气体发生器，请在虚线框内的发生装置之后完成该反应的实验装置示意图（夹持装置、连接胶管不必画出，需要加热的仪器下方用△标出），其他可选用的仪器（数量不限）简易表示如下：
错解1：
如图A碳酸氢钠溶液呈碱性，能吸收氯气；没有尾气处理装置。
错解2：
如图B先干燥，后除氯化氢，收集气体带有水蒸气；集气瓶密闭，空气无法排出，易发生危险。
正解：
装置如图C。
【典例】 （2010·大纲全国卷Ⅰ，29）请设计CO2在高温下与木炭反应生成CO的实验。
（1）在下面方框中，A表示由长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器，请在A后完成该反应的实验装置示意图（夹持装置、连接胶管及尾气处理部分不必画出，需要加热的仪器下方用△标出），按气流方向在每件仪器下方标出字母B、C……；其他可选用的仪器（数量不限）简易表示如下：
导管：
试管：
反应管：
胶塞：
（插入导管表示已开孔）
（2）根据方框中的装置图，填写下表
仪器标号
仪器中所加物质
作用
A
石灰石、稀盐酸
石灰石与盐酸作用产生CO2
（3）有人对气体发生器作如下改进：
在锥形瓶中放入一小试管，将长颈漏斗下端插入小试管中。
改进后的优点是_______________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________。
（4）验证CO的方法是__________________________________________________。
解析
（1）这里与一般的物质制备思路是一致的，思路是先制备CO2，再净化除杂，干燥，接着再与C在高温下反应制CO，再除去未反应完的CO2，本小题中我们只需要画装置简图即可。
（2）各个仪器装置中所盛试剂及其作用：
B中：
饱和的碳酸氢钠溶液，除去气体中的氯化氢气体；C中：
浓硫酸，除去二氧化碳中的水蒸气；D中：
干燥的木炭粉，目的是与二氧化碳反应产生CO；E中：
氢氧化钠溶液，除去未反应的二氧化碳。
（3）将长颈漏斗下端插入一小试管中的优点：
一是可以控制反应的快慢，通过控制加入的酸的量来控制反应产生气体的快慢；二是防止容器内因压力过大造成气体从长颈漏斗中逸出。
（4）验证一氧化碳的方法可以利用一氧化碳的可燃性进行，将气体点燃，然后在火焰上方罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯，若火焰呈蓝色且澄清石灰水变浑浊，证明产生了一氧化碳。
答案
（1）如下图所示
（2）
仪器标号
仪器中所加物质
作用
B
饱和碳酸氢钠溶液
除去CO2中的HCl气体
C
浓硫酸
除去CO2中的水蒸气
D
干燥木炭粉
与CO2反应产生CO
E
氢氧化钠溶液
吸收未反应的CO2
（3）可以通过控制加酸的量，来控制气体产生的快慢；同时小试管中充满盐酸，可以起到液封的作用，防止反应激烈时气体经漏斗冲出
（4）点燃气体，火焰呈蓝色，再用一个内壁附着有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上，烧杯内壁的石灰水变浑浊
1．[2011·天津理综，9
（2）]某研究性学习小组用下图装置制备CO，制备原理：
HCOOH
CO↑＋H2O。
若用以上装置制备干燥纯净的CO，装置中a和b的作用分别是________，________；c和d中盛装的试剂分别是________，________。
若用以上装置制备H2，气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是________；在虚线框内画出收集干燥H2的装置图。
答案 恒压 防倒吸 NaOH溶液 浓H2SO4 分液漏斗、蒸馏烧瓶 见下图
解析 制备干燥纯净的CO时，a管的作用是保持分液漏斗的压强平衡，使液体能够顺利流下。
装置b为安全瓶，防止倒吸。
c瓶盛有NaOH溶液，以除去挥发出的HCOOH；d瓶盛有浓硫酸除去CO中的H2O（g）。
制备H2时，可在分液漏斗中装有稀盐酸，在蒸馏烧瓶中装有锌粒，通过控制稀盐酸的滴加速度来控制反应的速率。
2．Ⅰ.化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中。
请从图中挑选所需仪器，在方框内画出用该方法制备、收集、干燥氯化氢气体的装置简图，并在图中标明所用试剂。
（仪器可重复使用，固定装置不必画出）
Ⅱ.实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：
取过量洁净的铁屑，加入20%～30%的稀硫酸溶液，在50～80℃水浴中加热至不再产生气泡。
将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞住试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。
（1）写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：
_________________________________
______________________________________________________________________。
（2）硫酸溶液过稀会导致_________________________________________________。
（3）采用水浴加热的原因是_______________________________________________
______________________________________________________________________。
（4）反应时铁屑过量的目的是（用离子方程式表示）_____________________________
______________________________________________________________________。
（5）溶液趁热过滤的原因是______________________________________________
______________________________________________________________________。
（6）静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是__________________________
_____________________________________________________________________。
答案 Ⅰ.
Ⅱ.
（1）Fe＋H2SO4（稀）
FeSO4＋H2↑
（2）反应速率慢，不利于晶体析出
（3）容易控制温度
（4）Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
（5）减少FeSO4的损失；防止空气进入试管将Fe2＋氧化为Fe3＋
（6）有浅绿色晶体析出
热点二 化学曲线型绘图题
化学曲线型绘图题，指基于某种化学量随时间或条件的改变而产生连续性变化的曲线图像并依此而设计问题的试题。
解此类图像题一般需注意以下几点，第一需清楚每条或每段曲线所代表的物质，第二需清楚在指定条件范围内生成物的种类，第三需计算在该条件下各生成物的量或量之比。
从定量角度分析化学反应，要打破只从定性角度思考化学反应的思维定势，近年来这类图像题从竞赛的常客变成了高考的常客。
【典例1】 物质（t BuNO）2在正庚烷溶剂中发生如下反应：
（t BuNO）22（t BuNO）。
通过比色分析得到30℃时（t BuNO）2浓度随时间的变化曲线如下图所示，请在同一图中绘出t BuNO浓度随时间的变化曲线。
解析 在图中绘出t BuNO浓度随时间的变化曲线，先从图中30℃时（t BuNO）2浓度随时间的变化关系曲线上，分别查得1min、3min、4.5min、8min等时刻时（t BuNO）2的浓度，然后按
（t BuNO）22（t BuNO）
c00.050
c转x2x
c某时刻0.05－x2x
求出1min、3min、4.5min、8min等时（t BuNO）的浓度，最后在图上找出相应的点，连成平滑曲线即可。
答案
【典例2】 若含有1molMg2＋和1molAl3＋的混合溶液，现按横坐标依次加入NaOH溶液、盐酸，通入CO2气体，纵坐标为混合沉淀物的物质的量。
请画出沉淀的量随反应的变化曲线，并写出各步反应的离子方程式。
解析 加入NaOH溶液必然产生混合沉淀，当NaOH溶液过量时，混合沉淀中Al（OH）3又溶解了，继续加入NaOH溶液时沉淀量不变；加入盐酸时，和NaOH先反应，若通入CO2，必然产生Al（OH）3沉淀。
答案 图像如图：
反应的离子方程式分阶段书写为
OA段：
Mg2＋＋2OH－===Mg（OH）2↓
Al3＋＋3OH－===Al（OH）3↓
AB段：
Al（OH）3＋OH－===AlO
＋2H2O
CD段：
H＋＋OH－===H2O
DE段：
2AlO
＋CO2＋3H2O===2Al（OH）3↓＋CO
EF段：
CO
＋CO2＋H2O===2HCO
1．[2011·天津理综，7（5）改编]向含4mol的HNO3稀溶液中，逐
渐加入铁粉至过量。
假设生成的气体只有一种，请在坐标系
中画出n（Fe2＋）随n（Fe）变化的示意图，并标出n（Fe2＋）的最大值。
答案
解析 硝酸具有强氧化性，若将铁粉逐渐加入一定量的硝酸中，先生成Fe3＋，后转化为Fe2＋。
反应过程如下：
Fe＋4HNO3===Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O，Fe＋2Fe（NO3）3===3Fe（NO3）2,4mol硝酸消耗1mol铁时没有亚铁离子生成，继续加铁0.5mol时，1mol硝酸铁完全转化为1.5mol硝酸亚铁，此时亚铁离子达到最大值。
（1）不能从本质上认识反应过程，搞不清Fe与稀硝酸反应各物质之间量的关系。
（2）过去题目大多都是“通过图像分析反应过程”，此题是“画出有关化学反应的图像”。
思维方式的转变也是正确解答此题的障碍。
2．（2011·大纲全国卷，28）反应aA（g）＋bB（g）催化剂,cC（g）（ΔH<0）在等容条件下进行。
改变其他反应条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如下图所示：
回答问题：
（1）反应的化学方程式中，a∶b∶c为____________；
（2）A的平均反应速率vⅠ（A）、vⅡ（A）、vⅢ（A）从大到小排列次序为______________；
（3）B的平衡转化率αⅠ（B）、αⅡ（B）、αⅢ（B）中最小的是________，其值是________。
（4）由第一次平衡到第二次平衡，平衡移动的方向是__________________，采取的措施是________________________________；
（5）比较第Ⅱ阶段反应温度（T2）和第Ⅲ阶段反应温度（T3）的高低：
T2________T3（填“>”、“<”或“＝”），判断的理由是___________________________________；
（6）达到第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10min后达到新的平衡，请在下图中用曲线表示第Ⅳ阶段体系中各物质的浓度随时间变化的趋势（曲线上必须标出A、B、C）。
答案
（1）1∶3∶2
（2）vⅠ（A）>vⅡ（A）>vⅢ（A）
（3）αⅢ（B） 19%（或0.19）
（4）正反应方向 从反应体系中移出产物C
（5）> 此反应为放热反应，降低温度，平衡向正反应方向移动
（6）
（注：
只要曲线表示出平衡向逆反应方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可）
解析
（1）由各物质浓度变化曲线可知，反应进行到20.0min时达到平衡状态，A、B、C的浓度变化值分别为1.00mol·L－1、3.00mol·L－1和2.00mol·L－1，则有a∶b∶c＝Δc（A）∶Δc（B）∶Δc（C）＝1.00mol·L－1∶3.00mol·L－1∶2.00mol·L－1＝1∶3∶2。
（2）vⅠ（A）＝
＝0.05mol·L－1·min－1，
vⅡ（A）＝
≈0.025mol·L－1·min－1，
vⅢ（A）＝
＝0.012mol·L－1·min－1，故vⅠ（A）>vⅡ（A）>vⅢ（A）。
（3）αI（B）＝
×100%＝50%，
αⅡ（B）＝
×100%＝38%，
αⅢ（B）＝
×100%≈19%，故有αⅠ（B）>αⅡ（B）>αⅢ（B）。
（4）由浓度变化曲线可知第一次平衡到第二次平衡时，A、B的浓度减小，C的浓度增大，说明平衡向正反应方向移动。
由于C的浓度由2.00mol·L－1变为0，故采取的措施应为分离出产物C。
（5）第Ⅱ阶段到第Ⅲ阶段时，A和B的浓度减小，C的浓度增大，平衡向正反应方向移动，由于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段容器容积不变，且反应的ΔH<0，故应是降低了反应的温度，则有T2>T3。
（6）容器的体积扩大一倍时，c（A）、c（B）、c（C）分别变为0.25mol·L－1、0.75mol·L－1和0.50mol·L－1。
容器的体积扩大时，平衡向逆反应方向移动，根据可逆反应的特点画出各物质浓度的变化曲线。
画图时，容器扩大一倍，开始时A、B、C的浓度都应为原平衡时的一半。
到达新平衡时，A、B的浓度值应比原平衡的小。
规范答题 想原理、审装置、按要求、规范解答
（14分）某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应。
其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置。
请回答下列问题：
（1）装置F中发生反应的离子方程式为____________________________________。
（2）装置A的烧瓶中可装试剂____________________________________________。
（3）B装置的名称是__________；E装置的作用__________。
（4）通入C装置的两根导管左边较长、右边较短，目的是
______________________________________________________________________。
（5）装置C内出现浓厚的白烟并在容器内壁凝结，另一生成物是空气的主要成分之一。
请写出反应的化学方程式：
______________________________________________________________________。
当有amol氯气参加反应时，转移的电子总数为b个，则阿伏加德罗常数为（用含a、b的代数式表示）________________________________________________________。
（6）从装置C的G处逸出的尾气中可能含有黄绿色的有毒气体，画出处理装置图。
学生案例
失分原因
（1）漏写加热符号扣1分
（2）指代不明不得分
（3）名称错误不得分，除杂笼统不得分
（4）答案不全面扣1分
（6）没有画出装置中的试剂扣2分
正确答案
（1）MnO2＋4H＋＋2Cl－
Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O（2分）
（2）生石灰或固体氢氧化钠或碱石灰（2分）
（3）干燥管 除去Cl2中的HCl（每空1分）
（4）使密度大的氯气与密度小的氨气较快地均匀混合（2分）
（5）3Cl2＋8NH3===N2＋6NH4Cl（2分）
mol－1（2分）
（6）
（4分）
1．已知，室温下存在反应3HNO2===HNO3＋2NO↑＋H2O；在酸性溶液中，NO
可将MnO
还原为Mn2＋且无气体生成。
某化学兴趣小组设计了如下探究实验：
请回答下列问题：
（1）装置A的试管中发生反应的化学方程式是_____________________________。
（2）B瓶中可以观察到的现象是____________________，C瓶出来的气体是____________。
（3）实验时观察到D管内固体颜色逐渐变为白色。
据此甲同学认为D管中生成物是NaNO3，而乙同学则认为D管中生成的是NaNO2，如何证明乙同学的观点正确？
实验方法
实验现象
反应的离子方程式
（4）E装置的作用是_____________________________________________________。
（5）同学们经讨论认为上述装置仍有缺陷，为了避免D管中生成NaOH，你认为应该进行的改进是_________________________________________________________，
并画出装置图。
答案
（1）C＋4HNO3（浓）
CO2↑＋4NO2↑＋2H2O
（2）产生无色气体，溶液逐渐变蓝 NO
（3）方案Ⅰ：
将生成物置于试管中，加入稀硫酸 产生无色气体并在液面上方变为红棕色 3NO
＋2H＋===NO
＋2NO↑＋H2O
方案Ⅱ：
将生成物置于试管中，加入酸性KMnO4溶液 溶液紫色褪去 5NO
＋2MnO
＋6H＋===5NO
＋2Mn2＋＋3H2O
（4）吸收D中未反应完的NO，以免污染空气
（5）在C、D之间增加一个盛浓硫酸的洗气瓶（或装无水CaCl2的干燥管）
解析
（1）C和浓HNO3反应需要加热。
（2）由于NO2和H2O反应生成HNO3，Cu和HNO3反应生成NO和Cu（NO3）2，所以现象是产生无色气体且溶液变蓝。
（3）证明是否是NaNO2，应利用其还原性。
（5）画装置图时，要注意注明药品或试剂名称。
2．氨是氮循环过程中的重要物质，氨的合成是目前普遍使用的人工固氮方法。
（1）根据下图提供的信息，写出该反应的热化学方程式_______________________，
在图中曲线________（填“a”或“b”）表示加入铁触媒的能量变化曲线。
（2）在恒容容器中，下列描述中能说明上述反应已达平衡的是________。
A．3v（H2）正＝2v（NH3）逆
B．单位时间内生成nmolN2的同时生成2nmolNH3
C．混合气体的密度不再改变
D．容器内压强不随时间的变化而变化
（3）一定温度下，向2L密闭容器中充入1molN2和3molH2，保持体积不变，0.5min后达到平衡，测得容器中有0.4molNH3，则反应速率v（N2）＝________，该温度下的平衡常数K＝__________。
若升高温度，K值变化________（填“增大”、“减小”或“不变”）。
（4）为了寻找合成NH3的温度和压强的适宜条件，某同学设计了三组实验，部分实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号
T（℃）
n（N2）/n（H2）
p（MPa）
ⅰ
450
1/3
1
ⅱ
10
ⅲ
480
10
A.请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。
B．根据反应N2＋3H22NH3的特点，在给出的坐标图中，画出其在1MPa和10MPa条件下H2的转化率随温度变化的趋势曲线示意图，并标明各条曲线的压强。
答案
（1）N2（g）＋3H2（g）2NH3（g） ΔH＝－92kJ·mol－1 b
（2）BD
（3）0.2mol·L－1·min－1 0.058 减小
（4）
实验编号
T（℃）
n（N2）/n（H2）
ⅰ
ⅱ
450
1/3
ⅲ
1/3
解析
（1）该反应为放热反应，ΔH应为负值。
（2）A项，系数比错误；C项，因为体积不变，密度始终不变，均不能作为平衡标志。
（3）v（N2）＝
v（NH3）＝
×
＝0.2mol·L－1·min－1。
c（N2）＝0.4mol·L－1 c（NH3）＝0.2mol·L－1 c（H2）＝1.2mol·L－1，K＝
＝
＝0.058。
该反应为放热反应，升温，平衡
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