2022届高考化学实验复习讲义(新人教版)第4讲-实验作图题.docx

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根本要求
1．仪器造型科学标准，比例适宜
常用仪器造型要科学，画法要形象、标准。整个化学实验装置图中所绘制的各种仪器大小比例要适宜，同一仪器各局部的大小比例亦要适宜。
2．组合正确，画面整洁
在绘制化学实验装置图时，要能表达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、图形的根本画法
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，但平面直视每个单仪器，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，最后擦去多余的局部。
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局部直接画出，曲线局部用点“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，最后擦去多余的局部。
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)画连接局部。最根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，使整个图形尽量到达完美无缺。
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】　研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。根据反响Na2SO3(s)＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O制SO2气体。用以下简图，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响较慢，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洁、枯燥的氯气，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响的实验装置示意图(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先枯燥，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。
【例3】　(2022·全国理综Ⅰ，29)请设计CO2在高温下与木炭反响生成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后完成该反响的实验装置示意图(夹持装置，连接胶管及尾气处理局部不必画出，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：
反响管：
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__________________________________________________________。
1．[2022·天津理综，9(2)]某研究性学习小组用以下列图装置制备CO，制备原理：HCOOHCO↑＋H2O。
假设用以上装置制备枯燥纯洁的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________，________。假设用以上装置制备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枯燥H2的装置图。
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、枯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，参加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)反响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________________________________。
热点二　化学曲线型绘图题
化学曲线型图像题，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。曲线型图像试题所基于的化学根底知识主要有以下几类：溶解度曲线类、化学反响速率与化学平衡类、反响体系中某种物质或某种离子的量的变化类、定量推定化学反响等4类。
1．解决此类基于曲线图像的化学问题必须通过对图形、图表的观察，去粗存精以获取有用的信息，这能充分考查学生的观察能力；而基于曲线图的问题必须进行辨析或将化学信息进行归纳而总结出一定的规律并运用此规律，进行推理或抽象成数学规律而解决问题；在解决曲线型试题时常需将试题所给的新信息，与课内已学过的有关知识结合起来，从而形成解决问题所需的新的知识或方法；曲线图也是化学实验中处理实验数据的一种典型方式，这也考查了实验能力。
2．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响，要打破对化学反响只从定性角度思考的思维定势，近年来这类图像题从竞赛的常客变成了高考的常客。
【例4】　超音速飞机在平流层飞行时，尾气中的NO会破坏臭氧层。科学家正在研究利用催化技术将尾气中的NO和CO转变成CO2和N2，化学方程式如下：
2NO＋2CO2CO2＋N2
为了测定在某种催化剂作用下的反响速率，在某温度下用气体传感器测得不同时间的NO和CO浓度如下表：
时间/s
0
1
2
3
4
5
c(NO)/ mol·L－1
1.00×10－3
4.50×10－4
2.50×10－4
1.50×10－4
1.00×10－
1.00×10－4
c(CO)/ mol·L－1
3.60×10－3
3.05×10－3
2.85×10－3
2.75×10－3
2.70×10－3
2.70×10－3
请答复以下各题(均不考虑温度变化对催化剂催化效率的影响)：
(1)在上述条件下反响能够自发进行，那么反响的ΔH______0(填写“>〞、“<〞或“＝〞)。
(2)前2 s内的平均反响速率v(N2)＝______________________________________________。
(3)在该温度下，反响的平衡常数K＝_____________________________________________。
(4)假设在密闭容器中发生上述反响，到达平衡时采取以下措施能提高NO转化率的是________。
A．选用更有效的催化剂
B．升高反响体系的温度
C．降低反响体系的温度
D．缩小容器的体积
(5)研究说明：在使用等质量催化剂时，增大催化剂比外表积可提高化学反响速率。为了分别验证温度、催化剂比外表积对化学反响速率的影响规律，某同学设计了三组实验，局部实验条件已经填在下面实验设计表中。
实验编号
T/℃
NO初始浓度/mol·L－1
CO初始浓度/mol·L－1
催化剂的比外表积/m2·g－1
Ⅰ
280
1.20×10－3
5.80×10－3
82
Ⅱ

124
Ⅲ
350

124
①请在上表空格中填入剩余的实验条件数据。

【例5】　假设含有1 mol Mg2＋和1 mol Al3＋的混合溶液，现按横坐标依次参加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响的变化曲线，并写出各步反响的离子方程式。
3．[2022·天津理综，7(5)改编]向含4 mol的HNO3稀
溶液中，逐渐参加铁粉至过量。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。
4．(2022·大纲全国卷，28)反响aA(g)＋bB(g)催化剂,cC(g) (ΔH<0)在等容条件下进行。改变其他反响条件，在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ阶段体系中各物质浓度随时间变化的曲线如以下列图所示：
答复以下问题：
(1)反响的化学方程式中，a∶b∶c为　　　　　　；
(2)A的平均反响速率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阶段反响温度(T2)和第Ⅲ阶段反响温度(T3)的上下：T2T3(填“>〞、“<〞或“=〞)，判断的理由是______________________________________________________；
(6)到达第三次平衡后，将容器的体积扩大一倍，假定10 min后到达新的平衡，请在以下列图中用曲线表示第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)。
思维推理要严谨
考生答卷案例——找错纠错

失分原因分析
第一：在第(4)问中，判断平衡移动的方向必须看那一瞬间的变化趋势：A、B的浓度均是在原来的根底上逐渐减少，而C的浓度突然降到零，然后在平衡移动的过程中逐渐增大，显然是从反响体系中移出产物C，该生推理错误，导致分析结果恰好相反。
第二：在第(5)问中，由于反响热和平衡移动的方向之间的关系没掌握牢固，导致结果判断错误。
第三：在第(6)问画图中只考虑到体积扩大一倍后，各物质的浓度在那一瞬间变为原来的，平衡左移，A、B的浓度开始逐渐增大，C的浓度逐渐减小，A、B增大到最后结果要小于未改变条件前的浓度，A、B、C浓度的变化还要符合各系数的比例关系。
解决方案与标准指导：第一，要理解外界条件对平衡移动的影响，不要盲目记忆。
第二，结合图像，能够画出外界条件改变时，各物质的浓度变化趋势是怎样的，在变化的一瞬间和变化过程要区别开来。
第4讲　实验作图题
1．甲酸(HCOOH)是一种有刺激性气味的无色液体，有很强的腐蚀性。熔点8.4 ℃，沸点100.7 ℃，能与水、乙醇互溶，加热至160 ℃即分解成二氧化碳和氢气。
(1)实验室可用甲酸与浓硫酸共热制备一氧化碳：HCOOHH2O＋CO↑，实验的局部装置如以下列图所示。制备时先加热浓硫酸至80～90 ℃，再逐滴滴入甲酸。
①从以下列图挑选所需的仪器，在方框中画出Ⅰ中所缺的气体发生装置(添加必要的塞子、玻璃管、胶皮管，固定装置不用画)，并标明容器中的试剂。
②装置Ⅱ的作用是____________________________________________________________。
(2)实验室可用甲酸制备甲酸铜。其方法是先用硫酸铜和碳酸氢钠作用制得碱式碳酸铜，然后再与甲酸制得四水甲酸铜[Cu(HCOO)2·4H2O]晶体。相关的化学方程式是：
2CuSO4+4NaHCO3===Cu(OH)2·CuCO3↓+3CO2↑+2Na2SO4+H2O
Cu(OH)2·CuCO3+4HCOOH+5H2O===2Cu(HCOO)2·4H2O+CO2↑
实验步骤如下：
碱式碳酸铜的制备：
①步骤ⅰ是将一定量CuSO4·5H2O晶体和NaHCO3固体一起放到研钵中研磨，其目的是
________________________________________________________________________。
②步骤ⅱ是在搅拌下将固体混合物分屡次缓慢参加热水中，反响温度控制在70～80 ℃，如果看到__________________(填写实验现象)，说明温度过高。
2．如图是某研究性学习小组利用实验室制氯气的装置设计制取氯水并
进行相关实验。
(1)A装置中发生化学反响的离子方程式为_____________________。
(2)氯气能使湿润的红色布条褪色。对于使红色布条褪色的物质，同
学们的看法不一致，认为氯水中存在的几种成分都有可能。请你设
计实验，得出正确结论。
①提出假设
假设一：H2O使布条褪色；
假设二：_____________________________________________________________________；
假设三：_____________________________________________________________________；
假设四：盐酸使布条褪色。
②设计实验方案
基于提出的假设，设计出实验方案(不需要作答)
③实验过程：
实验Ⅰ：______________________________________________________________________；
实验Ⅱ：______________________________________________________________________；
实验Ⅲ：把红色布条放在水里，布条不褪色。
④得出结论：_________________________________________________________________。
(3)用量筒量取20 mL氯水，倒入已检查完好的分液漏斗中，然后再注入10 mL CCl4，盖好玻璃塞，充分振荡，静置于铁架台上(如以下列图)，等分层后取上层液和下层液，呈黄绿色的是(填“上层液〞或“下层液〞)，再装入如下列图的烧杯中，能使有色布条褪色的是(填“上层液〞或“下层液〞)。
(4)这套制取氯水装置的缺点是_________________________________________________，
请在上面的方框中画出改进局部的实验装置图。
3．(1)某科研小组发现某不锈钢材料在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从稀硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu中选择两种试剂，设计最正确实验方案，验证该钢材易在盐溶液中被腐蚀。有关化学方程式是__________________________________________，
实验现象是_________________________________________________________________。
(2)在(1)答案中选择一个反响设计成原电池。画出该原电池装置图，标出正、负极材料名称并写出正极的电极反响式。
正极反响式为_______________________________________________________________。
(3)为确认上述原电池反响的氧化产物，取少量反响后的溶液于一支试管中，假设出现以下情况通过分析加以说明。
A．假设先滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴入几滴氯水，溶液立即显血红色，说明________________________________________________________________________。
B．假设滴入几滴KSCN溶液，溶液立即变成血红色，说明____________________________。
C．假设先滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴入几滴氯水，也无明显现象，说明________________________________________________________________________。
4．A～G为中学常见的化合物，它们之间有如下列图的转化关系(反响条件及局部产物已略去)。A是绿色固体，含H、C、O、Cu四种元素。常温下D为无色无味气体，B为黑色粉末，E能发生银镜反响。
请答复：
(1)D跟G反响的化学方程式为_________________________________________________。
(2)F中一定含有的官能团的名称为______________________________________________。
(3)某课外小组同学设计了以下实验装置，通过测定某些装置中试剂的质量变化，探究A中各元素的质量关系。
①为使数据准确，还需补充装置，请你在方框内绘出装置图并写出试剂名称；
②向装置中鼓入空气的目的是__________________________________________________；
丙装置中药品的名称为____________，实验时，该药品未见明显变化，证明________________________________________________________________________；
③如何判断A已完全分解
________________________________________________________________________。
④更精确的测定得出如下数据：A受热后完全分解，固体由8.0 g变为6.0 g，装置乙增重0.90 g。写出A的化学式(表示为碱式盐)：_______________________________________。
5．(2022·广东，24)超细氧化铝是一种重要的功能陶瓷原料。
(1)实验室常以NH4Al(SO4)2和NH4HCO3为原料，在一定条件下先反响生成沉淀NH4AlO(OH)HCO3，该沉淀高温分解即得超细Al2O3。NH4AlO(OH)HCO3热分解的化学反响方程式为_________________________________________________________________。
(2)NH4Al(SO4)2·12H2O的相对分子质量为453。欲配制100 mL pH为2、浓度约为0.1 mol·L－1的NH4Al(SO4)2溶液，配制过程为：
①用托盘天平称量NH4Al(SO4)2·12H2O固体_____________________________________g；
②将上述固体置于烧杯中，____________________________________________________。
(3)在0.1 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液中，铝各形态的浓度(以Al3＋计)的对数(lgc)随溶液pH变化的关系见以下列图：
①用NaOH溶液调节(2)中溶液pH至7，该过程中发生反响的离子方程式有
________________________________________________________________________。
②请在框图中，画出0.01 mol·L－1 NH4Al(SO4)2溶液中铝各形态的浓度的对数lgc随溶液pH变化的关系图，并进行必要的标注。
答案
典例剖析
【例3】　(1)如以下列图所示
(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
枯燥木炭粉
与CO2反响产生CO
E
氢氧化钠溶液
吸收未反响的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，防止反响剧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
【例4】　(1)<
(2)1.88×10－4 mol·L－1·s－1
(3)5.00×103(4)CD
(5)①Ⅱ.2801.20×10－35.80×10－3
Ⅲ.1.20×10－35.80×10－3
②
【例5】　图像如图：
反响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↓+CO2-3
EF段：CO2-3+CO2+H2O===2HCO
热点精练
1．恒压　防倒吸　NaOH溶液　浓H2SO4　分液漏斗、蒸馏烧瓶
2．Ⅰ.
Ⅱ.(1)Fe＋H2SO4(稀)FeSO4＋H2↑
(2)反响速率慢，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
3.
4．(1)1∶3∶2
(2)vⅠ(A)>vⅡ(A)>vⅢ(A)
(3)αⅢ(B)19%(或0.19)
(4)正反响方向　从反响体系中移出产物C
(5)>　此反响为放热反响，降低温度，平衡向正反响方向移动
(6)
(注：只要曲线表示出平衡向逆反响方向移动及各物质浓度的相对变化比例即可)
课时标准训练
1．(1)①如下列图　②防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中
(2)①研细并混合均匀　②出现黑色固体
2．(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O
(2)①氯气使布条褪色　HClO使布条褪色
③把红色干布条放入充满枯燥氯气的集气瓶中，布条不褪色
把红色布条伸入稀盐酸中，红色布条不褪色
④次氯酸使布条褪色
(3)下层液　上层液
(4)没有处理尾气，会造成环境污染　改进局部如以下列图所示(或其他合理方案)
3．(1)CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O、Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu　不锈钢外表有紫红色物质析出
(2)原电池装置如下列图(电极材料名称、正负极符号未标或标错不
给分。其他合理答案均给分)　Cu2++2e-===Cu
(3)A.钢铁的氧化产物是Fe2+　B．溶液中局部Fe2+被空气中的氧气氧化成Fe3+　C．氯水久置失效
4．(1)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
(2)羟基
(3)
②将A分解产生的水蒸气送入盛有浓硫酸的洗气瓶中　无水硫酸铜　A分解产生的水蒸气全部被浓硫酸吸收
③连续两次加热、鼓气、冷却、称量甲装置的质量，质量差不超过0.1 g
④CuCO3·2Cu(OH)2或Cu3(OH)4CO3
5．(1)2NH4AlO(OH)HCO3Al2O3＋2NH3↑＋3H2O＋2CO2↑
(2)①4.5　②称量→溶解→移液→洗涤→定容
(3)①NH＋4＋OH－NH3·H2O；Al3＋＋3OH－===Al(OH)3↓
②