有关实验装置图的选择题归类例析

摘 要：高考命题中常常出现有关实验装置图的选择题，主要考查基本实验操作知识、实验安全意识等，并进一步考查学生的科学探究与创新意识、科学精神与社会责任等学科核心素养.

关键词：化学实验；装置图；例题分析；高中化学

中图分类号：G632   文献标识码：A   文章编号：1008-0333（2023）19-0135-05

收稿日期：2023-04-05

作者简介：边永平（1971.12-），男，河北省承德人，本科，中学一级教师，从事高中化學教学研究.

化学是一门是以实验为基础的自然科学，研究物质及其变化规律，进行科学探究，常常要开展化学实验.高考命题中常常出现有关实验装置图的选择题，主要考查基本实验操作知识、实验安全意识等，并进一步考查学生的科学探究与创新意识、科学精神与社会责任等学科核心素养.本文对有关实验装置图的考题进行归类分析，供复习时参考.

1 常用化学仪器的识别与使用

对常用化学实验仪器能够识别和正确使用，是学习化学的必备实验技能，是为以后继续学习和深造，以及从事科学研究打下坚实基础的必修课.

例题1 能完成表1中所列相关实验选择的仪器正确的是（  ）.

解析 配制一定物质的量浓度的溶液需要使用容量瓶，不能在量筒中进行溶解或稀释，即A项错误；因Cl2在饱和食盐水中的溶解度小，可以用饱和食盐水除去Cl2中混有的HCl杂质，即B项正确；球形冷凝管在使用时要保持直立状态，若倾斜放置要用直形冷凝管，即C项错误；碳酸钠易水解使溶液呈碱性，能腐蚀磨口玻璃塞，即D项错误.

答案为B.

2 仪器的创新应用

对实验仪器进行创新应用，是最高级的思维品质即思维创新性的体现.在常规实验仪器及操作基础上加以创新考查，已经成为新形式下高考命题的必然趋势，同时也是考查考生科学探究和创新意识的重要手段.

例题2 图1所示方法不能完成相应实验的是（  ）.

解析 实验室常用加热氯化铵和氢氧化钙的混合物制氨，由于氨密度比空气小，可用向下排空气法收集，试管口放一团棉花是为了防止氨和空气对流，使收集到的氨更纯，则A项正确；SiO2受热不分解，也不易挥发，NH4Cl受热分解生成HCl和NH3气体，HCl和NH3气体遇冷重新生成NH4Cl，附在圆底烧瓶下方，从而实现SiO2和NH4Cl的分离，即B项正确；无水硫酸铜遇水变蓝，因草酸中含有氢元素，草酸受热分解也会产生水，则硫酸铜变蓝不能说明草酸中含结晶水，故C项错误；Na2CO3受热不易分解，而NaHCO3受热易分解生成Na2CO3、H2O和CO2，所以要比较二者的热稳定性，应该将碳酸钠放在大试管中、碳酸氢钠放在小试管中，因小试管内温度低，这样设计才更有说服力，即D项正确.

答案为C.

3 实验安全问题

实验操作安全问题不容小觑，近年来频频发生有关实验操作不当导致的安全事故.在化学实验中，常常涉及到有毒物质、易燃易爆药品的使用及贮存问题，实验操作中要将安全问题置于首位，做到六防（防炸裂、防倒吸、防堵塞、防爆炸、防火灾、防污染）.

例题3 表2所列相应的实验操作和设计错误的是（  ）.

解析 闻有毒气体或未知气体气味的正确方法是：用手在瓶口轻轻扇动，使少量气体飘进鼻孔，切不可凑到容器口去闻气体的气味！即A项正确；安全瓶能起到防止液体倒吸的作用，进气管和出气管在瓶内部分都要较短，即B项正确；因氨易和硫酸反应，若将氨直接通入浓硫酸中则易发生倒吸，由于氨不溶于四氯化碳，则图中设计可以避免发生倒吸，即C项正确；将其它液体和浓硫酸混合时，要注意将浓硫酸沿着烧杯壁缓缓倒入其它液体中，并不断搅拌，以使热量及时散失，即D项错误.

答案为D.

4 物质的分离和提纯

物质的分离是根据混合物中各组分的理化性质的差异，通过一定的物理或化学变化将混合物中各组分加以分离.物质的提纯则是根据主要成分和杂质的理化性质不同，将杂质除去的过程.物质的分离要求分开后得到各种纯净物，提纯则有四个要求，即：不增、不减、易分、易复原.加入除杂试剂要注意试剂的加入顺序和用量.

例题4 对图2所示实验操作和仪器选择的描述正确的是（  ）.

A．用图①装置除去NaCl溶液中的泥砂

B．用图②装置分液得到用乙醇提取碘水中的碘

C．用图③装置进行乙醇和水的分离

D．用装置④蒸干SnCl2溶液制备SnCl2晶体

解析 由于泥砂难溶于水，可以用过滤法除去NaCl溶液中的泥砂，即A项正确；萃取操作中，选取的萃取剂不能和原溶剂互溶，乙醇与水互溶，乙醇不能作碘水的萃取剂，可选用四氯化碳或苯等，即B项错误；乙醇与水的沸点虽然相差较大，但是由于二者能形成恒沸混合物，只采用蒸馏的方法达不到分离的目的，故不可以用图③所示装置分离乙醇水溶液，即C项错误；Sn2＋易水解且易被空气中的氧气氧化，应在蒸干溶液过程中通入保护气，另外应该选用蒸发皿不能用烧杯，即D项错误.

答案为A.

5 物质的检验

物质的检验，常根据物质的颜色、溶解性、化学性质等进行，要注意排除已检出的物质对未知物的干扰.另外在操作中要注意不准原瓶操作，以防污染.

例题5 图3所示装置表示在隔绝空气时，将硫酸亚铁铵［（NH4）2Fe（SO4）2］加热至500℃，使其分解，得到的固体产物中可能有FeO、Fe2O3和Fe3O4，气体产物可能有NH3、N2、H2O、SO3和SO2）.下列有关描述正确的是（  ）.

A．装置②的作用是检验水蒸气的存在，加入的试剂X为碱石灰

B．装置③的作用是检验SO3的存在，并将SO3和NH3除去

C．反应后取装置①中少量固体，加入稀硫酸，再滴入KSCN溶液，如果溶液变血红色，说明加热后得到的固体中含有Fe2O3

D．装置④的作用是气态产物中有SO2，装置⑤的作用是收集产的NH3和N2

解析 当混合气中含有水蒸气时，一般要先检验水蒸气，则装置②的作用是检验水蒸气的存在，常用无水硫酸铜检验水蒸气，即A项错误；由于SO2不与BaCl2溶液反应，SO3能與BaCl2溶液反应，产生白色沉淀，同时装置③中足量的HCl也可以促使SO2逸出，同时将NH3吸收，即B项正确；反应后取装置①中少量固体，加入稀硫酸，再滴入KSCN溶液，如果溶液变血红色，说明有Fe3+存在，但不一定说明产生的固体中一定存在Fe2O3，也可能含有Fe3O4，即C项错误；由于氨极易溶于水，不能用排水法收集，即D项错误.

答案为B.

6 物质的制备

气体物质的制备实验流程一般为：发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置→尾气吸收装置.制备在空气中易吸水、潮解以及易发生水解的物质，常常需要在装置中安装防止水蒸气进入的干燥装置.要注意实验操作顺序.

例题6 氯化铝常作净水剂.

图4所示是某学生设计的制备氯化铝的装置，已知氯化铝易升华，遇水容易发生水解.下列有关描述不正确的是（  ）.

A．按气流流动方向，各装置的连接顺序为a→c→b→dB．先在装置a中制出Cl2，当d中硬质玻璃管中充满黄绿色气体时，再点燃酒精灯

C．d中球形干燥管内放有P2O5或CaCl2，可以防止水蒸气进入装置

D．需要结束反应时，可以将分液漏斗的活塞关闭

解析 制得氯气后，应先通入饱和食盐水中除HCl后再干燥，即A项正确；通入氯气，排尽装置内的空气，防止氧气与铝反应，当发现硬质试管内充满黄绿色气体时，表明空气已排尽，此时点燃酒精灯，加热铝粉，即B项正确；试剂R的作用是吸收未反应的Cl2，防止污染，同时防止空气中的水蒸气进入，但P2O5或CaCl2只能吸收水蒸气，不能吸收Cl2，故C项错误；关闭分液漏斗的活塞，停止加入浓盐酸，a中反应会停止，即D项正确.

答案为C.

7 物质性质的探究

在学习中发现和提出有价值的问题，通过实验加以探究.确定实验目的，设计实验方案，要注意实验方案设计的科学性、安全性、简约性、可行性，以及绿色环保.例题7 为探究FeSO4的分解反应，设计如图5所示的实验装置，打开弹簧夹K1和K2，先向装置中通入一段时间N2，再给反应管A加热，反应后A中出现红色粉末，C中出现白色沉淀，D中溶液褪色，检测尾气吸收装置出口处未发现有O2产生.下列有关叙述不正确的是（  ）.

A．吸收多余的SO2气体可以用NaOH溶液

B．装置A中出现的红色粉末可能是三氧化二铁

C．装置C的作用是检验SO3，可以将BaCl2溶液更换成Ba（NO3）2溶液

D．该分解反应中氧化产物和还原产物质量之比为5∶2

图5 FeSO4的分解

解析 硫酸亚铁受热分解，可能产生SO2，氢氧化钠溶液的作用是吸收多余的SO2，防止污染空气，即A项正确；分解产物中的红色固体可能是三氧化二铁，即B项正确；若将BaCl2溶液更换成Ba（NO3）2溶液，因SO2溶于水产生亚硫酸，酸性条件下，NO-3能将SO2氧化为H2SO4，再与Ba2+反应，也会生成白色BaSO4沉淀，这样将无法判断使硝酸钡溶液出现白色沉淀的是SO2还是SO3， 即C项错误；根据实验现象，可以确定反应的生成物中有Fe2O3、 SO3、 SO2，无O2产生，可确定出分解反应的化学方程式为：

2FeSO4高温Fe2O3＋SO3↑＋SO2↑

Fe2O3为氧化产物，SO2为还原产物，二者质量之比为5∶2，即D项正确.

答案为C.

8 模拟工业生产流程

在实验中模拟工业生产流程，根据实验目的、各步反应的特点选择组装实验仪器.要注意反应条件的控制、副反应的发生、产物的提纯，以及产率的计算.

例题8 在实验室利用图6所示装置可以进行氨的催化氧化制硝酸.下列有关叙述不正确的是（  ）.

A．装置①②⑤中盛放的试剂依次为碱石灰、五氧化二磷、烧碱溶液

B．装置③中出现红棕色

C．装置④中溶液pH小于6，说明有HNO3生成

D．通入的空气还可用N2代替

解析 将空气通入浓氨水后，鼓出氨，氨和氧气的混合气体经过干燥后，在玻璃管中遇到催化剂，在加热条件下发生催化氧化反应，产生NO，生成的气体经过酸性干燥剂（或无水氯化钙），除去NH3和H2O，在装置③中NO和空气中的O2反应生成NO2，NO2在④中和水反应，产生HNO3和NO，尾气中的NO2、NO在⑤中被NaOH溶液吸收，防止产生污染.装置①②⑤可依次盛装碱性干燥剂、酸性干燥剂、NaOH溶液，碱石灰为碱性干燥剂，可以干燥氨，P2O5属于酸性干燥剂可以吸收氨并干燥，即A项正确；装置③中NO和O2反应产生红棕色的NO2气体，即B项正确；装置④中NO2与H2O反应，生成HNO3和NO，溶液呈酸性，即C项正确；向装置内通入空气可以鼓出氨并提供O2，所以不能用N2代替空气，即D项错误.答案为D［1］.

参考文献：

［1］ 北京天利考试信息网.五年高考真题汇编详解·综合［M］.拉萨：西藏人民出版社，2021.

［责任编辑：季春阳］