把握关键气体 明确角色扮演

方佳鑫

在实验题中，仪器连接是综合性实验题中的难点，也是高考题目考查的热点，很多学生不知如何将仪器连接起来，难以针对题目展开分析，导致对整个实验题把握不准而无法正确解答.针对这种题型，可以通过把握该实验中的关键气体，结合涉及气体实验仪器组装的基本原则，明确每个装置在整套实验装置中所扮演的角色，将各个装置科学合理地组装起来，从而轻松破解这种难题.

涉及气体仪器连接性的连接基本原则如下：

1.涉及气体的装置一般连接顺序（见图1）.

2.一般装置的进出气口（见图2）.

（1）洗气瓶：长进短出;

（2）U型管：无前后;

（3）干燥管：粗人细出;

（4）加热硬质玻璃管：无前后;

（5）排液量气：短进长出.

3.在制备易潮解物质

制备装置前、后要连干燥装置;另外，气体进人加热硬质玻璃管之前需要干燥.

典例分析1 （2015.全国卷I.26，节选）草酸（乙二酸）存在于自然界的植物中，其K=5.4×

综上所述，在解答沉淀转化的相关问题时，一定要注意分析两种沉淀的Ksp的大小差异，当沉淀的类型相同，两种沉淀的Ksp相差较大，则Ksp大的沉淀可转化为Ksp小的沉淀，而Ksp小的沉淀不能转化为Ksp大的沉淀，此为沉淀的单向转化;若两种沉淀的Ksp相差不大，Ksp大的沉淀可转化为Ksp小的沉淀，而通过提高转化试剂的浓度，Ksp小的沉淀也能转化为Ksp大的沉淀，此为沉淀的双向转化，10-2，K2 =5.4×10-5.草酸的钠盐和钾盐易溶于水，而其钙盐难溶于水.草酸晶体（ H2C2O4·2H2O）无色，熔点为101℃，易溶于水，受热脱水、升华，170℃以上分解.回答下列问题：

（1）甲组学生按照如图3所示的装置，通过实验 检验草酸晶体的分解产物，装置B的主要作用是_____ .

思路分析 本小题的实验目的是探究草酸晶体的分解产物，根据装置C的澄清石灰水提示，可推测其作用是检验分解产物中是否有CO2.在分析仪器B的主要作用时，如果直接分析，思路很容易受阻，但可以用一种换元思路来分析，把CO2当成该实验中的关键气体，根据装置C的澄清石灰水提示，把A装置当成是CO2气体的发生装置.C为检验CO2的存在，C也可以理解为CO2的性质探究的装置，根据仪器连接型气体实验装置连接的基本原则分析，如图4所示，

由于CO2不是空气污染性气体，故在该实验探究中，可以不必选择装置对CO2进行尾气处理.根据题中所示的装置，故可以认为B是CO2的净化装置，净化装置的作用就是除去关键气体中的杂质，那要分析在A中分解实验会产生何种影响C装置CO2的性质探究的杂质呢.结合题干中信息提示，①草酸晶体受热脱水、升華，170℃以上分解.所以在A装置中关键气体CO2制备会产生的杂质有草酸蒸汽和水蒸气;②草酸钙难溶于水，当草酸蒸汽从A中直接进入C中，会与澄清石灰水反应生成难溶于水的草酸钙沉淀，对CO2与澄清石灰水反应生成碳酸钙沉淀产生干扰，故B的主要作用是除去影响实验探究的草酸蒸气.

（2）乙组学生认为草酸晶体分解产物中还有CO2为进行验证，选用甲组实验中的装置A、B和图5所示的部分装置（可以重复选用）进行实验，

①乙组学生的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B.____.

思路分析 本小题实验目的是检验分解产物中还有c0.如果直接解难以切入分析，变换分析思路，把CO当成本小题的关键气体，把A装置当成是CO气体的发生装置，在D、E、F、G、H、I几个装置中.H是可以盛放氧化铜的硬质玻璃管，能用来检验C0气体的，再用D中澄清石灰水检验生成的CO，气体.I可用于CO气体的尾气处理装置，如图6所示.

根据上述分析，完成了关键气体CO的发生装置、性质探究装置、尾气吸收装置的分析判断，最后还差CO气体的净化装置，此关键在于明确A中CO发生装置除了得到CO之外，还产生草酸蒸气、水蒸气和CO，，结合第（l）小题提示，B主要作用是除去影响实验探究的草酸蒸气和部分水蒸气，净化装置中还需要除去影响实验探究的CO2，故可选择F中浓氢氧化钠溶液除去CO2并利用D中的澄清石灰水检验CO2是否除尽.CO进入加热硬质玻璃管之前需要干燥，故可选择G装置来除去CO中的水蒸气，如图7所示.

综上所述，在乙组学生的实验装置中，依次连接的合理顺序为A、B、F、D、G、H、D、I.

典例分析2 三氯化硼是一种重要的化工原料，主要用作半导体硅的掺杂源或有机合成催化剂，还用于高纯硼或有机硼的制取.已知：BCI3的沸点为12. 5℃，熔点为- 107.3℃，易潮解.实验室制备三氯化

△硼的原理为B2O3 +3C +3C12 -2BCI、+3CO.

（1）甲组学生拟用图8所示装置制备干燥纯净的氯气（不用收集）：

①装置B的作用是_____，装置C的作用是_____ .

思路分析本小题实验目的是拟用上述装置制备干燥纯净的氯气，由实验目的可确定CI，为该实验中的关键气体，根据仪器的连接原则分析，如图9所示，

完成本小题实验探究目的，B、C两个装置所起的作用是除去A中制备Cl：产生的杂质HCI、H20（g），除杂的先后顺序为先除HCl再除去H20（g）.故装置B的作用是吸收CI，中的HCI气体，装置C的作用是干燥CI：[或吸收CI2中的H2O（g）].

（2）乙组学生选用甲组实验中的A、B、C和图10所示装置（装置可重复使用）制备BCl3并验证反应中有CO生成.

乙组学生的实验装置中，依次连接的合理顺序为A→B→C→__→__→__→___→F→D→I;其中装置E的作用是_____ .

思路分析根据题意，乙组学生完成的实验探究目的为制备BC13并验证反应中有CO生成，结合题中涉及的部分信息，并依据仪器的连接原则分析，如图11所示.

如何将乙组学生的实验装置补齐呢？根据实验探究目的和依据仪器的连接原则，可以将整套装置涉及的关键气体分为CI2和CO的“接力组合”，根据上述流程图，完成实验探究目的1可以看成是CI，性质探究，结合实验室制备三氯化硼的原理为B2O3

△+3C +3C12 =2BC13 +3CO.可知该装置为G，变换分析思路，G装置也可以认为是CO的发生装置，可知在G之后和F之前的装置组合所起到的作用为净化CO.此时G中关键气体为CO.含有的杂质有BCl3、Cl2和水蒸气，结合题中所提供的装置，E可理解为除去BC13，亦可理解为冷凝BCl3为液体并收集：可用J中氢氧化钠溶液除去杂质Cl2，最后使用H无水氯化钙除去水蒸气，结合分析仪器连接如图12所示.

综上所述，在乙组学生的实验装置中，连接的合理顺序为A→B→C→G→E→H→J→ H→F→D→I;其中装置E的作用是冷凝BCl3为液体收集，

总之，针对涉及气体的仪器连接型的实验题的解题策略，首先要根据实验目的，确定该实验的关键气体，关键气体可以是一种，也可以是两种或两种以上的“接力”：然后结合实验装置连接的原则，明确每个装置在实验题中所扮演的角色，将整套实验装置科学合理地连接起来：最后再进一步对题中相关问题展开分析和解答.

（收稿日期：2022 - 02 - 13）