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微专题05 管式炉
化学实验中的装置创新通常包含两个方面：一是实验装置的变形，二是实验装置的改进。管式炉多次
呈现于高考试题中，管式炉结构简单，操作容易，便于控制，能连续生产。
1．(2023·山东卷，18)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为
31.8℃，熔点为-126.5℃，易水解。实验室根据反应Si+HCl
=SiHCl3+H2，利用如下装置制备SiHCl3粗品
(加热及夹持装置略)。回答下列问题：
(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有砫粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入
，一段时间后
接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为_____；判断制备反应结束的实验现象是_____。图示装置存在的
两处缺陷是_____。
(2)已知电负性Cl＞H＞Si，SiHCl3在浓NaOH 溶液中发生反应的化学方程式为_____。
(3)采用如下方法测定溶有少量HCl 的SiHCl3纯度。
m1g 样品经水解、干燥等预处理过程得硅酸水合物后，进行如下实验操作：①_____，②_____(填操作
名称)，③称量等操作，测得所得固体氧化物质量为m2g，从下列仪器中选出①、②中需使用的仪器，依次
1
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为_____(填标号)。测得样品纯度为_____(用含m1、m2的代数式表示)。
2．(2021·山东卷，18)六氯化钨(WCl6)可用作有机合成催化剂，熔点为283℃，沸点为340℃，易溶于
CS2，极易水解。实验室中，先将三氧化钨(WO3)还原为金属钨(W)再制备WCl6，装置如图所示(夹持装置
略)。回答下列问题：
(1)检查装置气密性并加入WO3。先通N2，其目的是________________________；一段时间后，加热
管式炉，改通H2，对B 处逸出的H2进行后续处理。仪器A 的名称为________，证明WO3已被完全还原的
现象是________________________________。
(2)WO3完全还原后，进行的操作为：①冷却，停止通H2；②以干燥的接收装置替换E；③在B 处加装
盛有碱石灰的干燥管；④……；⑤加热，通Cl2；⑥……。碱石灰的作用是___________________；操作④
是________，目的是_______________________。
(3)利用碘量法测定WCl6产品纯度，实验如下：
①称量：将足量CS2(易挥发)加入干燥的称量瓶中，盖紧称重为m1g；开盖并计时1 分钟，盖紧称重为
m2g；再开盖加入待测样品并计时1 分钟，盖紧称重为m3g，则样品质量为_________g(不考虑空气中水蒸
气的干扰)。
②滴定：先将WCl6转化为可溶的Na2WO4，通过IO3
-离子交换柱发生反应：WO4
2-
+Ba(IO3)2=BaWO4+2IO3
-；交换结束后，向所得含IO3
-的溶液中加入适量酸化的KI 溶液，发生反应：IO3
-
+5I-+6H+=3I2+3H2O；反应完全后，用Na2S2O3标准溶液滴定，发生反应：I2+2S2O3
2-=2I-+S4O6
2-。滴定达终点
时消耗cmol•L-1的Na2S2O3溶液VmL，则样品中WCl6(摩尔质量为Mg•mol-1)的质量分数为
2
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________________。称量时，若加入待测样品后，开盖时间超过1 分钟，则滴定时消耗Na2S2O3溶液的体
积将______ (填“偏大”“偏小”或“不变”)，样品中WCl6质量分数的测定值将_____ (填“偏大”“偏
小”或“不变”)。
【答案】(1)排除装置中的空气 直形冷凝管 淡黄色固体变为银白色
(2)吸收多余氯气，防止污染空气；防止空气中的水蒸气进入E 再次通入N2 排除装置中的H2
(3)①( m3+m1- 2m2) ②
% 不变 偏大
【解析】(1)用H2还原WO3制备W，装置中不能有空气，所以先通N2，其目的是排除装置中的空气；
由仪器构造可知仪器A 的名称为直形冷凝管；WO3为淡黄色固体，被还原后生成W 为银白色，所以能证
明WO3已被完全还原的现象是淡黄色固体变为银白色；(2) 由信息可知WCl6极易水解，W 与Cl2反应制取
WCl6时，要在B 处加装盛有碱石灰的干燥管，防止空气中的水蒸气进入E 中，所以碱石灰的作用其一是吸
收多余氯气，防止污染空气；其二是防止空气中的水蒸气进入E；在操作⑤加热，通Cl2之前，装置中有多
余的H2，需要除去，所以操作④是再次通入N2，目的是排除装置中的H2；(3) ①根据分析，称量时加入足
量的CS2，盖紧称重为m1g，由于CS2易挥发，开盖时要挥发出来，称量的质量要减少，开盖并计时1 分钟，
盖紧称重m2g，则挥发出的CS2的质量为(m1- m2)g，再开盖加入待测样品并计时1 分钟，又挥发出(m1- m2)g
的CS2，盖紧称重为m3g，则样品质量为：m3g+2(m1- m2)g-m1g=( m3+m1- 2m2)g；②滴定时，根据关系式：
WO4
2-~2IO3
-~6I2~12 S2O3
2-，样品中n(WCl6)=n(WO4
2-)=
n(S2O3
2-)=
cV
10-3mol，m(WCl6)=
cV
10-
3mol
Mg/mol=
g，则样品中WCl6的质量分数为：
100%=
%；根据测定原理，称量时，若加入待测样品后，开盖时间超过1 分钟，挥发的CS2的质量增大，m3偏小，
但WCl6的质量不变，则滴定时消耗Na2S2O3溶液的体积将不变，样品中WCl6质量分数的测定值将偏大。
3．(2022·北京卷，16)煤中硫的存在形态分为有机硫和无机硫(CaSO4、硫化物及微量单质硫等)。库仑
滴定法是常用的快捷检测煤中全硫含量的方法。其主要过程如下图所示。
已知：在催化剂作用下，煤在管式炉中燃烧，出口气体主要含O2、CO2、H2O、N2、SO2。
(1)煤样需研磨成细小粉末，其目的是___________。
(2)高温下，煤中CaSO4完全转化为SO2，该反应的化学方程式为___________。
(3)通过干燥装置后，待测气体进入库仑测硫仪进行测定。
已知：库仑测硫仪中电解原理示意图如下。检测前，电解质溶液中
保持定值时，电解池不工作。
3
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待测气体进入电解池后，SO2溶解并将I3
-还原，测硫仪便立即自动进行电解到
又回到原定值，测定结
束，通过测定电解消耗的电量可以求得煤中含硫量。
①SO2在电解池中发生反应的离子方程式为___________。
②测硫仪工作时电解池的阳极反应式为___________。
(4)煤样为
，电解消耗的电量为x 库仑，煤样中硫的质量分数为___________。
已知：电解中转移
电子所消耗的电量为96500 库仑。
(5)条件控制和误差分析。
①测定过程中，需控制电解质溶液
，当
时，非电解生成的I3
-使得测得的全硫含量偏小，生成
I3
-的离子方程式为___________。
②测定过程中，管式炉内壁上有SO3残留，测得全硫量结果为___________。(填“偏大”或“偏小”)
目前管式炉设备出现于题中，其作用一般仅限于实验加热仪器，可以有效控制温度，进行化学分析、
物理鉴定时对于样品加热时使用。
1．(2024·山东烟台高三期中)三氯化铬(CrCl3)是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被
氧气氧化。实验室用Cr2O3和CCl4 (沸点76.8℃)在高温下制备无水CrCl3，同时生成COCl2气体。实验装置
(加热及夹持装置略)如图所示。
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已知：COCl2气体有毒，遇水发生水解产生两种酸性气体。
回答下列问题：
(1)实验装置合理的连接顺序为a→ →d。
(2)制备CrCl3时进行操作：(i)连接装置，……；(ii)装入药品并通入N2；加热石英管至400℃；(ⅲ)停止
通入N2，加热E 装置；(iv)加热石英管继续升温至650℃，直到B 中反应基本完成，切断管式炉的电源；
(v)停止E 装置加热，继续通入N2一段时间；(vi)装置冷却后，结束制备实验。
①补全步骤i 的操作 。
②实验过程中为了形成稳定的CCl4气流，对E 装置加热的最佳方式是 ，装置E 中长颈漏
斗的作用是 。
③步骤v 中“继续通入N2一段时间”的目的是 。
(3)装置D 中反应的离子方程式为 。
(4)测定CrCl3产品的纯度，实验如下：
①取mg CrCl3产品，在强碱性条件下，加入过量30%H2O2溶液，小火加热使CrCl3完全转化为
CrO4
2-，继续加热一段时间；
②冷却后，滴入适量的稀硫酸和浓磷酸，使CrO4
2-转化为Cr2O7
2-，加适量的蒸馏水配成250.00mL 溶液；
③取25.00mL 溶液，用新配制的
的NH4)2Fe(SO4)2标准溶液滴定至终点，重复3 次，平均消耗
NH4)2Fe(SO4)2标准溶液VmL(已知Cr2O7
2-被
还原为Cr3+)。
则样品中CrCl3 (摩尔质量为M g·molˉ1)的质量分数为 %；若步骤③中所用标准溶液已变
质，将导致CrCl3质量分数测定值 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。
2．(2024·山东济南高三期中)三四氢呋喃合氯化铬[CrCl3(THF)3]是一种重要的有机反应的催化剂。某研
究小组以Cr2O3 (绿色固体)、CCl4四氢呋喃(
，简写为THF)等物质为原料制备三四氢呋喃合氯化铬
的过程如下。
Ⅰ．制备无水CrCl3
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回答下列问题：
(1)本实验持续通入N2的目的为 。
(2)反应管的温度升到660℃时发生反应，生成CrCl3和COCl2 (光气)，其化学方程式为 。
Ⅱ．合成CrCl3(THF)3
已知：①四氢呋喃(THF)为常见的有机溶剂，沸点66℃。
②制备CrCl3(THF)3的主要反应：
。
③CrCl3与CrCl3(THF)3都极易与水反应，铬(Ⅱ)对CrCl3(THF)3的合成有催化作用
实验步骤如下：将制备的无水CrCl3和极少量锌粉放入滤纸套筒内，双颈烧瓶中加入足量无水THF，
实验时烧瓶中THF 受热蒸发，蒸气沿“索氏提取器”导管2 上升至球形冷凝管，冷凝后滴入滤纸套筒内与
套简内的固体物质接触发生反应。当液面达到“索氏提取器”虹吸管3 顶端时，经虹吸管3 返回双颈烧瓶。
从而实现了THF 与CrCl3的连续反应及产物的连续萃取。
(3)加入少量Zn 粉的目的是 。
(4)试剂A 应为 (填写编号)。
a．H2O b．NaOH 溶液 c．浓硫酸
(5)双颈烧瓶中四氢呋喃的作用是① 、② 。
(6)本实验使用索氏提取器的优点是： 。
(7)合成反应完成后，取下双颈烧瓶，蒸发THF 得到固体产品4.60g。则该实验的产率为 %
(保留小数点后两位)。[已知：Cr2O3的摩尔质量为152g/mol；CrCl3(THF)3的摩尔质量为374.5g/mol]
3．MnSO4晶体是一种易溶于水的微红色晶体，某校同学设计实验制备并检验MnSO4的性质。回答下
列问题：
(1)甲组同学设计用SO2和适量纯净的MnO2制备MnSO4，其装置如下：
①A 装置中固体药品X(正盐)通常是________________(填化学式)。
②B 装置中通SO2的导管末端接多孔球泡的目的是__________________________________。
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(2)乙组同学定性检验甲组同学的产品中Mn2＋的存在，取少量晶体溶于水，加入(NH4)2S2O8溶液，滴入
硝酸银(作催化剂)，微热振荡，溶液显紫色，发生反应的离子方程式为________________________。
(3)丙组同学为检验无水MnSO4(接近白色)的热分解产物，将MnSO4晶体脱水后放入下图所示的装置中，
打开K1和K2，缓慢通入N2，加热，硬质玻璃管中最后得到黑色固体。
①检验分解的气态产物中是否有SO2及SO3，装置E、F 中的溶液依次是____、____(填字母)。
a．Ba(NO3)2溶液 b．BaCl2溶液 c．品红溶液 d．浓硫酸
②若D 中得到的黑色粉末为Mn3O4，E、F 中均有明显现象，则D 中发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
(4)丁组同学设计实验，以丙组同学得到的黑色粉末为原料，利用铝热反应原理将其还原为金属锰，所
需的药品除氯酸钾外，还需要__________________________________。
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