“万能瓶”是最普通但很重要的一种仪器，它在化学实验中有广泛的应用。如果我们知道了，它的诸多功能，解答试题时就会得心麻手，事半功倍。

“万能瓶”在化学实验中有以下一些功能：

1．洗气(长进短出)
当制得的气体不纯时，或者要埘气体进行除杂时，都要想办法去掉杂质气体，这就是所谓的“洗气”，洗气瓶内装有吸收杂质的液体，混合气从长端进、短端出 (即长进短山或深入浅出)。如除去CO中混有的 CO₂和水蒸气，应先通过 NaOH溶液，再通过浓硫酸。混合气体从A端进，两次洗气后CO从B端出(如图)。


2．集气(贮气)
①排空气法收集气体(如图所示)：排空气法收集密度比空气大的气体(如O₂或CO₂等)，气体从a端通入，空气从b端导出。排空气法收集密度比空气小的气体(如H₂等)，气体从b端通入，空气从a端导出

②排水法收集气体(如图所示) 瓶中盛满水，气体从b端进，水从a 端出。


3．量气(短入长出。如图所示)
瓶内先装满水，气体从a端进入，b 端接一个量筒，通过测量量筒内水的体积从而测得生成气体的体积。若气体能与氧气反应，可在瓶内水面上加一层油。


4．验气(检验或证明某气体，如图所示)
瓶内装有验证某气体所需试剂，检验时必须要有现象。气体流向是：长进短出，即a进b出。如检验CO中是否混有CO₂，应通过Ca (OH)₂溶液．观察有无白色沉淀生成。


5．安全瓶(长入短出，如图所示)
点燃可燃气体时，瓶内装少量水，将点燃的气体与发生装置产生的气体分隔开。
 

6．制取气体(如图所示)
打开橡皮塞装入固体，液体从b端流人(注意：瓶内的液面要液封b导管口)后立即夹紧橡皮管，产生的气体从a导管导出。如制取O₂或CO₂。


实验方案设计的几种方法：

1. 对比实验设计：
 对比实验使实验设计中的一种基本思路，有利于实验现象的对比，有利于推理论证结论。如某学生欲探究碳酸具有酸性而二氧化碳不具有酸性，按下图进行实验。


2. 控制变量实验设计：
一个问题常常受多方面的因素制约，为了研究每一个因素对问题的影响程度．常常采取控制变量法逐个检验，每一个现象只说明一个问题，换一个条件再检验其他因素的影响。综合各个因素对问题的影响作出综合性的判断，如课本上燃烧条件实验设计和铁的生锈条条件设计是控制变量实验设计。
解答实验设计题的方法技巧：

(1)解答实验探究题首先应具备良好的实验操作基本知识，懂得操作的一般步骤和原理，熟悉相关物质的性质、制备原理和变化规律。同时要读懂题，明确实验目的，充分利用题中所给信息(如装置、药品、题干中描述的目的等)，分析题意设计相关的猜想(假设)，提出问题，设汁实验的程序，再分现象得出相关的结论和启示、解答实验题还应具备整体、全局意识，即审题时要先统观全局，逐字逐句把整道题审读一遍再细致地读懂每一步要求，这样才能在答题时少丢分或不丢分。

(2)实验方案设计题的解答思路与方法
①明确实验目的——明确实验的目的和要求，弄清题给的新信息。
②选择仪器、药品——选择合理的化学仪器和药品。
③设计装置、步骤一一设计出合理的实验装置和实验操作步骤
④记录现象、数据一一一全面、及时而准确地记录实验过程中的数据和现象。
⑤分析得出结论一根据实验的观象和记录的数据，通过分析、计算、列图表、推理等处理，得出正确的结论。

化学实验的典型装置：

（1）防倒吸装置：在水中溶解性很大的气体（如HCl，NH3等），特别要注意防倒吸（如下图所示）


（2）防污染装置：燃烧法，吸收法，和袋装法


（3）气体的测量装置


（4）干燥除杂装置


（5）启普发生器原理反应装置


（6）常见的电解水装置

自制电解水装置：

（1）用一个大瓶子，截去瓶底，留瓶口一段约高8～10cm。瓶口配一胶塞，由里向外塞紧。用镀铬曲别针伸直一段由塞子上扎出，在瓶塞露头处连接导线，做成电解槽如下图I。

（2）也可用普通玻璃杯(或烧杯)作电解槽。把硬导线跟镀铬曲别针用焊锡焊牢，导线用塑料管套起来，管口可以用蜡或沥青封住。把做好的电极同定在一块木板上，如图Ⅱ，电极的硬导线可以架在玻璃杯(电解槽)的壁上，集气管倒放在木板上。其他电解水装置如下图。

 

二氧化碳的检验和验满：
1.检验：用燃着的木条检验，如果木条熄灭，则证明有二氧化碳存在；
或用澄清石灰水检验，如果澄清石灰水变浑浊，则证明有二氧化碳存在


2.验满：将燃着的木条放在瓶口，若熄灭则证明二氧化碳已满
常见气体的检验:

物质	检验试剂或方法或装置或步骤	反应现象	结论和化学式
O2	带火星的木条	木条复燃	氧气能支持燃烧
CO2	澄清石灰水	澄清石灰水变浑浊	CO2+Ca(OH )2==CaCO3↓+H2O
CO		氧化铜由黑色变成红色，澄清石灰水变浑浊	CO+CuOCu+CO2 Ca（OH）2+CO2==CaCO3↓+H2O
H2		氧化铜由黑色变成红色，无水CuSO4变成蓝色	H2+CuOH2O+Cu CuSO4+5H2O==CuSO4·5H2O
H2O(g)		无水CuSO4变蓝	CuSO4+5H2O==CuSO4·5H2O
CH4	(1)点燃 (2)火焰上方罩一个干燥的烧杯 (3)罩一个内壁用澄清石灰水润洗过的烧杯	(1)产生蓝色火焰 (2)烧杯内壁有水珠生成 (3)澄清石灰水变浑浊	CH4+O2CO2+H2O Ca（OH）2+CO2==CaCO3↓+H2O
NH3	（1）闻气味 （2）利用湿润的红色石蕊试纸检验	（1）有氨臭味 （2）湿润的红色石蕊试纸变蓝	——

混合物的分离和提纯(除杂)
1. 分离与提纯的基本原理
(1)分离：就是用物理或化学的方法将混合物巾的各组分分开，并将物质恢复到原状态。
(2)提纯和除杂：用物理或化学的方法把混合物中的杂质除去而得到纯物质。在提纯过程中，如果杂质发生了化学变化，不必恢复成原物质。二者的方法在很多情况下是相似的，但分离比提纯的步骤要多，因为各组分均要保留，绎过化学反应使混合物中各组分经转化而分离后还要复原为原来的组分物质提纯和除杂过程中经常用到分离操作，二者有时又密不可分。

2．分离和提纯应遵循的原则
(1)不能“玉石俱焚”：即试剂一般要求与杂质反应，不与要保留的物质反应。但在特殊情况下，所加试剂可和保留物质应应，但最终要转化成需要保留的物质如除去FeCl₃，溶液中的NaCl，可加过量的NaOH溶液→过滤→洗涤→加适量稀盐酸。
(2)“不增““不减”：即不增加新的杂质，不减少要保留的物质如除去FeCl₃中的少量Fe₂(SO₄)₃应选用BaCl₂而不应选用Ba(NO₃)₂，否则发生反应3Ba(NO₃)₂+Fe₂(SO₄)₃==3BaSO₄↓+2Fe(NO₃)₃溶液中又增加了Fe(NO₃)₃.
(3)易分离：反应后，物质的状态不同，便于分离。
(4)不污染环境：即耍求所选用的除杂方法不能产生可污染环境的物质。
(5)不能“旧貌变新颜”：即除杂结束前，要恢复保留物质的原有状态。


常见除杂的方法：
CO₂(O₂)：将气体通过灼热的铜网
CO₂(H₂或CO)：将气体通过灼热的氧化铜
O₂或CO₂或H₂(含H₂O)：将气体通过浓硫酸或氧化钙或氯化钙等干燥剂
O₂或H₂或CO(含CO₂或SO₂)：将气体通入氢氧化钠溶液中
Cu(含Fe或Mg或Zn)：加入足量的稀盐酸或稀硫酸，过滤
Fe(含Cu)：用磁铁将铁粉吸引出来
Cu(含CuO)，Fe(含Fe₂O₃)：高温下与H₂或CO反应
CuO(含Cu或C)：在空气中灼烧
CaO(含CaCO₃)：高温煅烧(CaCO₃分解成CaO和CO₂)
CaCO₃(含CaO)：加足量水溶解，过滤，取滤渣
Ca(OH)₂(含CaO)加足量水
FeSO₄溶液(含H₂SO₄或CuSO₄)，FeCl₂溶液(含盐酸或CuCl₂)：加过量铁粉，过滤，取滤液
NaCl溶液(含Na₂CO₃)：加适量稀盐酸
Na₂SO₄溶液(含CuSO₄)：加适量 NaOH 溶液

酸、碱、盐溶液的除杂技巧：
1．被提纯物与杂质所含阳离子相同时，选取与杂质中的阴离子不共存的阳离子，再与被提纯物中的阴离子组合出除杂试剂。如除去Na₂SO₄溶液中的NaOH：可选用稀H₂SO₄溶液为除杂试剂(2NaOH+ H₂SO₄==Na₂SO₄+2H₂O)、除去KCl溶液中的 K₂SO₄：可选用BaCl₂溶液为除杂试制(K₂SO₄+BaCl₂ ==2KCl+BaSO₄↓，过滤除去)

2．被提纯物与杂质所含阴离子相同时，选取与杂质中阳离子不共存的阴离子，再与被提纯物中的阳离子组合出除杂试剂，如除去NaCl溶液中的BaCl₂：可选用 Na₂SO₄溶液为除杂试剂(BaCl₂+Na₂SO₄=BaSO₄↓ +2NaCl，过滤除去).再如除去KNO₃溶液中的AgNO₃：可选用KCl溶液为除杂试剂(AgNO₃+KCl=AgCl↓ +KNO₃，过滤除去)。

3．被提纯物质与杂质所含阴离子、阳离子都不相同时，应选取与杂质中阴、阳离子都不共存的阳、阴离子组合出除杂试剂。如：除去NaCl溶液中的CuSO₄：可选用Ba(OH)₂溶液为除杂试剂[CuSO₄+Ba(OH)₂= BaSO₄↓+Cu(OH)₂↓，过滤除去]。

分离和提纯的方法：
   物质的分离和提纯有两种主要的方法，即物理方法和化学方法。实际上在实验过程中往往需通过综合法来进行。
（1）物理方法主要包括过滤，蒸馏，结晶

方法	适用范围	举例	注意事项
过滤	分离不溶性固体和液体	粗盐提纯	①过滤时要“一贴、二低，三靠”； ②必要时要洗涤沉淀物
结晶	利用混合物中各组分在某种溶剂中溶解度随温度变化不同的性质来分离提纯物质	分离氯化钠和硝酸钾混合物	①一般先配较高温度下的浓溶液，然后降温结晶： ②结晶后过滤，分离出晶体
蒸馏	沸点不同的液体混合物	石油的分馏	①温度计水银球在蒸馏烧瓶的支管口处； ②加沸石(或碎瓷片)； ③冷凝管水流方向

（2）化学方法

除杂方法	除杂原理	应用实例
化气法	与杂质反应生成气体而除去	除Na2SO4中的NaCO3，可加适量稀盐酸 NaCO3+H2SO4==Na2SO4+CO2↑+H2O
沉淀法	将杂质转化为沉淀过滤除去	除去NaCl中的Na2SO4.可加适量的BaCl2 Na2SO4+BaCl2==BaSO4↓+2NaCl
置换法	将杂质通过置换反应而除去	c除去FeSO4中的CuSO4可加过量的铁粉 CuSO4+Fe==Cu+FeSO4
溶解法	将杂质溶丁某种试剂而除去	除C粉中的CuO粉末，可加适量稀盐酸，再过滤 CuO+H2SO4==CuSO4+H2O
加热法	杂质受热易分解，通过加热将杂质除去	除CaO中的CaCO3可加热 CaCO3CaO+CO2↑
转化法	将杂质通过化学反应转化为主要成分	除去CO2中的CO，可将气体通过灼热的CuO CO+CuOCu+CO2

（3）综合法
在进行混合物的分离或提纯时，采用一种方法往往不能达到目的，而要采用几种方法才能完成，这就是综合法。综合法主要有三种：
①物理方法的综合：主要是溶解、过滤、蒸发、结晶等方法的结合：
②化学方法的综合：当某物质所含杂质不止一种时，通常需加入多种试剂除去(或分离)不同的物质。
③物理与化学方法的综合：当某物质所含杂质不止一种，且有能用物理方法除去(或分离)的杂质时，首先应考虑用物理方法除去一种或几种杂质，然后再用化学方法除去其余杂质。

(4)除杂方法的几个优化原则
①若同时有多种方法能除去杂质，要选择那些简单易行、除杂彻底的方法。
②应尽量选择既可除去杂质，又可增加保留物质的方法，即“一举两得”。
③先考虑物理方法，再用化学方法。

常见的混合物类型及分类与提纯的方法见下表：

混合物类型采用的方法		物理方法	化学方法
固—固混合	可溶—可溶	结晶	把杂质变成沉淀、气体等除去
	可溶—不溶	过滤	——
	不溶—不溶	—	把杂质变成可溶物除去
固—液混合		过滤	——
液—液混合		——	把杂质变成沉淀，气体或被提纯物
气—气混合		——	把杂质变成固体、溶液或被提纯物