平衡气压装置原理(高中化学综合实验题考点归纳与解题技巧)

高考综合实验题知识容量大、命题素材新、考查角度广，主要考查实验仪器辨识、实验操作分析、实验原理分析、实验方案设计及实验数据处理等，试题具有一定的综合性，把握不住解题方向就无法得高分。现对综合实验题的常规考点进行归纳，并提出一些针对性的解题技巧和方法。

考点一：实验仪器辨识

实验仪器辨识，主要考查实验仪器的名称、规格、使用。解答此类试题，一要熟悉常见实验仪器，二要区分相似实验仪器，三要注意陌生实验仪器。

如相似实验仪器，烧瓶：蒸馏烧瓶、圆底烧瓶、三颈烧瓶；漏斗：普通漏斗、分液漏斗、滴液漏斗；冷凝管：球形冷凝管、直形冷凝管、蛇形冷凝管；滴定管：酸式滴定管、碱式滴定管。

2017年新课标全国卷Ⅰ、2014年重庆卷考查了直形冷凝管；2016年四川卷、2016年浙江卷考查了干燥管；2013年新课标全国卷Ⅱ考查了滴液漏斗；2011年浙江卷考查了三颈烧瓶。

烧瓶

漏斗

冷凝管

考点二：实验操作分析

实验操作分析，主要考查实验操作的目的或作用。解答此类试题，要注意归纳常见实验操作的作用及目的，如氧化、调节pH、控制温度、洗涤等。

2017年新课标全国卷Ⅱ考查分解水泥样品时加入硝酸的作用及考查配制Na2S2O3溶液时蒸馏水煮沸、冷却的目的；2016年新课标全国卷Ⅲ考查使用乙醇洗涤过氧化钙的目的等。下面为考生总结一些常见实验操作可能的目的。

1．调节pH：①调节溶液的酸碱性，抑制某些离子水解或使某些金属离子形成氢氧化物沉淀；②“酸作用”还可除去氧化物(膜)；③“碱作用”还可除去油污，除去铝片氧化膜，溶解铝、二氧化硅等；④为某些特定的氧化还原反应提供所需的酸性条件(或碱性条件)。

2．控制温度：

①防止副反应的发生；

②使化学平衡发生移动，控制化学平衡移动的方向；

③控制固体的溶解与结晶；

④控制反应速率，使催化剂达到最大活性；

⑤升温，促进溶液中的气体逸出或使某物质达到沸点挥发；

⑥加热煮沸，促进水解，聚沉后利于过滤分离；

⑦趁热过滤，防止某些物质因降温而析出；

⑧降温，防止物质在高温下分解或挥发，同时降温可以减少能源成本，降低对设备的要求。

3．洗涤：

①水洗，通常是为了除去晶体表面水溶性的杂质；

②“冰水洗涤”，能洗去晶体表面水溶性的杂质，且减少晶体在洗涤过程中的溶解损耗；

③用特定有机试剂洗涤晶体，是为了洗去晶体表面的杂质，降低晶体的溶解度，减少损耗等。

考点三：实验原理分析

实验原理分析，主要考查实验流程中核心反应的化学方程式或离子方程式的书写。

实验原理一般可从如下两个途径获知：

①实验流程中物质的进与出；

②实验探究中物质的验证。

此类试题可以等效为新情境下方程式的书写，可运用三大守恒（得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒）进行缺项物质的确定及方程式的配平。

例如，2017年新课标全国卷Ⅲ基于硫酸亚铁的分解产物探究考查硫酸亚铁高温分解的化学方程式的书写；2016年新课标全国卷Ⅲ基于制备CaO2的实验流程考查化学方程式的书写。

考点四：实验方案设计

实验方案设计，主要考查实验装置的连接、实验步骤的排序、实验步骤的补充、实验装置的评价、实验装置的改进以及设计实验方案或实验步骤来验证物质的性质等。

解答此类试题，应依据实验原理（化学方程式）中反应物及制备物质的状态、用量来选择合适的仪器；应按照物质制备→纯化→性质探究或验证→环保处理的顺序组装仪器。

例如，2017年新课标全国卷Ⅲ考查测定绿矾中结晶水含量实验步骤的排序；2016年新课标全国卷Ⅰ考查氨气的制备的装置连接；2016年新课标全国卷Ⅲ考查过氧化钙的制备工艺优点及产品缺点。

考点五：实验数据处理

实验数据处理，主要考查基于实验原理的定量计算及误差分析。

解答此类试题，一要熟悉常见定量计算中的几个概念，包括质量分数、纯度、产率、转化率等；

二要清楚几种常见的滴定分析原理，如酸碱中和滴定、氧化还原反应滴定、沉淀滴定及配位滴定等；

三要结合实验原理中化学方程式找出定量关系，特别是多步反应中，找出已知量和未知量之间的关系式。

例如，2017年新课标全国卷Ⅰ考查甘氨酸样品中氮的质量分数及样品的纯度计算；2017年新课标全国卷Ⅱ考查基于氧化还原反应滴定计算水泥样品中钙的质量分数。

典型例题分析

【典例】

某学习小组用凯氏定氮法（Kjeldahl method）来测定农产品中氮的含量，测定过程如下：

Ⅰ．用热浓硫酸处理0.25 g谷物样品，把有机氮转化为铵盐。

Ⅱ．用如图所示装置处理上述铵盐（夹持装置略去）。

1.H2O 2.玻璃管 3.足量浓NaOH溶液 4.铵盐样品 5.25.00 mL 0.10 mol·L-1硫酸 6.冰水混合物

回答下列问题：

（1）实验前要检验B装置的气密性，具体操作为

（2）盛放浓氢氧化钠溶液的仪器名称为 ；玻璃管2的作用是 ；圆底烧瓶中碎瓷片的作用是 。

（3）将“谷物处理后所得的铵盐”加入三颈烧瓶中，打开玻璃塞、旋开K2，加入足量浓氢氧化钠溶液，关闭K2，打开K1，点燃酒精灯使水蒸气进入B装置。

①B装置中反应的离子方程式为 。

②C装置中冰水混合物的作用是

Ⅲ．滴定、计算氮的含量。

（4）取下锥形瓶，加入指示剂，用0.10 mol·L-1的NaOH溶液滴定，重复滴定3次，平均消耗19.30 mL NaOH溶液。

①该滴定的指示剂应选择 。

a．甲基橙

b．酚酞

c．甲基橙或酚酞

②该谷物样品中氮的百分含量为 。（保留2位小数）

解析

（1）用微热法检验装置B的气密性，实验操作为：关闭K1、K2，锥形瓶中加水浸没导管，微热三颈烧瓶，锥形瓶内的导管口产生气泡，撤离热源后，锥形瓶内的导管倒吸一段水柱，水柱不下降，说明气密性良好。

（2）盛放浓NaOH溶液的仪器为分液漏斗，玻璃管2与外界大气相通，起着平衡压强的作用，避免B中压强过大；碎瓷片的作用是防止加热时溶液暴沸。

（3）①B装置中浓NaOH溶液与铵盐反应的离子方程式为NH₄⁺＋OH^－=△NH₃↑+H₂O。

②C装置中硫酸的作用是吸收氨气，冰水混合物的作用是降低温度，使氨气被充分吸收。

（4）①锥形瓶中为硫酸和硫酸铵溶液，NaOH溶液滴定溶液中的硫酸，达到滴定终点时溶液呈酸性，因此选择甲基橙作指示剂。

②根据滴定原理，n(H₂SO₄)＝1/2n(NaOH)＝1/2×0.10 mol·L-1×0.019 30 L＝0.000 965 mol，则生成的n(NH₃)＝2\\n(H₂SO₄)总－n(H₂SO₄)＝2×(0.10mol·L-1×0.025 00 L－0.000 965 mol)＝0.003 07 mol，根据氮元素守恒，则该谷物样品中氮的百分含量为0.003 07mol×14 g· mol-1÷0.25 g×100%＝17.19%。

答案

（1）关闭K1、K2，锥形瓶中加水浸没导管，微热三颈烧瓶，锥形瓶内的导管口产生气泡，撤离热源后，锥形瓶内的导管倒吸一段水柱，水柱不下降，说明气密性良好

（2）分液漏斗 避免B中压强过大 防止溶液暴沸

（3）①NH₄⁺＋OH^－=△NH₃↑+H₂O

②降低温度，使氨气被充分吸收

（4）①a （1分） ②17.19%

【试题点评】

本题是模仿2017年新课标全国卷Ⅰ，围绕“凯氏定氮法”设置的一道综合实验题，考生对试题中的新信息“凯氏定氮法”较为陌生，知识起点高，但试题设问比较常规，考查落点低。例如，装置的气密性检查、长直导管的平衡气压作用、碎瓷片的防暴沸作用、酸碱中和滴定中指示剂的选择，这些知识都能从教材中找到原型。但本题中滴定原理比一般酸碱中和滴定有所创新，其实质是NaOH溶液滴定用于吸收NH₃后剩余的硫酸，定量计算的依据为n(NaOH)＋n(NH₃)=2n(H₂SO₄)，同时要注意数据处理时，与题干中数据精确度保持一致。