2014高考化学一轮复习技能突破课件 第10章 第3讲《物质的制备及实验方案的设计与评价》

1掌握常见气体的实验 室制法(包括所用 试剂 、仪器、反应原理和收集方法)。 2能根据实验试题 要求，做到： (1)设计 、评价或改进实验 方案： (2)了解控制实验 条件的方法； (3)分析或处理实验 数据，得出合理结 论。 (4)绘制和识别 典型的实验仪 器装置图 。 3以上各部分知识与技能的综合应用。第三讲 物质的制备及实验方案的设计与评价 1气体的制备原理及装置、净化、收集、 尾气处理及组合变形。 2给定实验 情景或性质、实验 目的、要 求选择实验仪 器装置、药品，设计实验 程序，评价实验 方案。 3对实验 (教材上)进行重组，优化和创新 。 一、物质的制备 1常见气体的制备 (1)常见气体的实验 室制备原理与收集H2O 排水法或向 上排空气法 H2O 排水法或向下 排空气法 ZnH2SO4=ZnSO4H2 CaCO32HCl=CaCl2 CO2H2O HCl、 H2O HCl、 H2O H2O 排饱饱和食盐盐 水法 向下排 空气法 (2)实验 室典型的气体发生装置2Al6HCl=2AlCl33H2，AlCl33NH3·H2O=Al(OH)33NH4Cl (2)选择 最佳原料 如用氯化铝溶液制氢氧化铝： 。 (3)选择 适宜操作方法 如制氢氧化亚铁 ： _ _ _。 (4)选择 适宜收集分离方法 如制乙酸乙酯： 。Al33NH3·H2O=Al(OH)33NH用胶头头滴管吸取加热驱热驱 赶O2后的NaOH溶液，将滴管末端插入新制的FeSO4溶液液面下，挤挤出NaOH溶液饱饱和Na2CO3溶液 用排饱和食盐水法收集 Cl2可以吗？ 提示 可以，由于Cl2在饱和食盐水中的 溶解度小，故Cl2除用向上排空气法收集外 ，也可用排饱和食盐水法。 利用右图装置收集密度 比空气小的气体时，应从哪端进气？收集 密度比空气大的气体时，应从哪端进气？ 提示 b进a出；a进b出。 二、化学实验方案的设计 1基本要求 2基本内容 一个相对完整的化学实验 方案一般包括 下述内容： (1)实验 名称；(2)实验 目的；(3)实验 原 理；(4)实验 用品(药品、仪器、装置、设 备)及规格；(5)实验 装置图、实验 步骤和 操作方法；(6)实验 注意事项；(7)实验现 象 的记录 及结果处理；(8)问题 与讨论 。 3基本思路 4基本步骤： (1)认真审题 ，明确实验 ，找出 实验。 (2)根据实验 原理选择 ， 并设计 出合理的实验 。 (3)准确地记录实验过 程中的 ，并运用 、计算、图表、 推理等方法处理有关实验 ， 得出正确的 。目的原理仪仪器和药药品装置和操作步骤骤现现象和数据分析现现象和数据结论结论 三、实验方案的评价 1基本原则 一个实验 方案的优劣主要从 是否科学合理，是否简单 可行 ，另外还要从 和 两个角 度去评价。实验实验 原理操作与装置绿绿色化学安全性 2评价类型 制备氧气的途径有哪些 ？ 提示 制备氧气的方法有物理方法如分 离空气法；加热方法如加热分解氯酸钾和 高锰酸钾；常温方法如双氧水的分解、过 氧化钠与水的反应；电解法如电解水。 一条归纳 常见干燥剂选择及装置归纳液态态 干燥剂剂固态态干燥剂剂装置洗气瓶干燥管或 U形管 常见见 干 燥剂剂浓浓硫酸无水氯氯化钙钙碱石灰可干 燥的 气体H2、O2、Cl2、 SO2、CO2、 CO、CH4、N2H2、O2、N2、Cl2、 SO2、CO2、CH4、H2S 、HCl、HBr、HIN2、H2、O2、 CH4、CO、NH3不可 干燥 的气体NH3、H2S、 HBr、HINH3Cl2、HCl、H2S 、SO2、CO2、 NO2两项原则、两项注意 尾气吸收时应遵循的原则及注意事项 (1)吸收原则 能充分吸收气体。 不能倒吸。 (2)注意事项 当气体中含有多种杂质时，若采用洗 气装置，通常是除杂在前，干燥在后。若用 加热装置除杂时，通常是干燥在前，除杂在 后。 尾气处理装置应与大气相通。四项要求 化学实验方案设计的四项基本要求 (1)科学性：实验原理准确，实验流程合 理。 (2)安全性：保护人身、保护环境、保护 仪器。 (3)可行性：条件允许，效果明显，方便 操作。 (4)简约性：做到步骤少、时间短，节省 药品、效果好等基本要求。我的总结 实验室制取氨气，除用氯化铵和消石灰 加热外，还可用浓氨水制取，可以加热浓 氨水使NH3挥发出来，可用浓氨水和生石灰 混合，生石灰与水反应放热，使NH3挥发出来 ，也可用浓氨水与固体氢氧化钠混合，借 助氢氧化钠溶解放热，使NH3挥发出来。 问题征解 常用的气体干燥剂有哪几类？分别是 什么？ 提示 1.酸性干燥剂：浓H2SO4 P2O5( 固体) 硅胶(固 体) 2碱性干燥剂：NaOH固体 碱石灰 3中性干燥剂：无水CaCl2 必考点75 气体制备相关问题分析 1气体制备实验的操作原则 (1)“从下往上”原则 以Cl2实验 室制法为例，装配发生装置 顺序是：放好铁架台摆好酒精灯根据 酒精灯位置固定好铁圈垫上石棉网固 定好圆底烧瓶。(2)“从左到右”原则 装配复杂装置应遵循从左到右顺序。如上装 置装配顺序为：发生装置集气瓶尾气吸 收。 (3)先“塞”后“定”原则 带导 管的塞子在烧瓶固定前塞好，以免烧瓶 固定后因不宜用力而塞不紧或因用力过猛而 损坏仪器。(4)“固体先放”原则上例中，烧瓶内试剂 MnO2应在烧瓶固定前装入，以免固体放入时损 坏烧瓶。总之固体试剂应 在固定前加入相应容器中。(5)“液体后加”原则液体药品在烧瓶固定后加入。如上例中浓盐酸应在烧瓶固定后从分液漏斗中缓慢加入。(6)“先验气密性”原则收集或进行气体实验时 ，应在装入药品前先进行气密性的检查 。(7)“后点酒精灯”原则所有装置装完后，再点燃酒精灯。 2气体的净化 (1)净化原则 不减少被净化气体的量，不引入新的杂 质，操作简便，易于分离。 (2)气体的净化装置与方法易溶于水或能与水反应不生成其他气体的 杂质 用水吸收。如H2(HCl)、N2(NH3)、 NO(NO2)(括号内为杂质 气体，下同)，可将 混合气体通过盛水的a来除去杂质 气体。 酸性杂质 用碱性吸收剂、碱性杂质 用酸 性吸收剂来吸收。如CO(CO2)，可将混合气 体通过盛NaOH溶液的a或盛碱石灰的b或c或d 来除去杂质 。还原性杂质 ，可用氧化性较强的物质来 吸收或转化；氧化性杂质 ，可用还原性较强 的物质来吸收。例如CO2(CO)，可将混合气 体通过盛灼热CuO的e来除去杂质 。 选用能与气体中的杂质 反应生成难溶性 物质或可溶性物质的试剂 做吸收剂来除去杂 质。如O2(H2S)，可将混合气体通过盛有 CuSO4溶液的a除去杂质 。 3气体的收集 确定气体的收集方法时要考虑气体的密 度、溶解性、稳定性。收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不与 水反应应或难难溶 于水收集的气体密度比 空气大，不与空气 中成分反应应且与空 气密度相差较较大收集的气体密度比 空气小，不与空气 中成分反应应，且与 空气密度相差较较大收集装置适用的气 体H2、O2、NO、 CH4、C2H4 Cl2、HCl、CO2、 NO2、H2S、SO2H2、NH3、CH4 4.尾气处理 通常有毒和有污染的尾气必须适当处理 ，常用尾气处理装置有：a用于NaOH溶液吸收氯气、CO2(气体溶解或 反应速率不很快，不易引起倒吸)。 b用于收集少量气体然后处理。 c、d用于收集极易溶且溶解很快的气体，如 HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少。 e用于处理难以吸收且可燃的气体，如H2、 CO等。 【典例1】 (2013·重庆六县联考)如图所示常见气体 制备、分离、干燥和性质验证 的部分仪器 装置(加热设备 及夹持固定装置均略去)， 请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意 选用，必要时可重复选择 ，a、b为活塞)。(1)若气体入口通入CO和CO2的混合气体，E 内放置CuO，选择 装置获得纯净 干燥的CO， 并验证 其还原性及氧化产物，所选择 装置的 连接顺序为_(填代号)。能验证 CO氧 化产物的现象是_。 (2)停止CO和CO2混合气体的通入，E内放置 Na2O2，按AEDBH装置顺序制取纯 净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。此时，活塞a 应_，活塞b应_，需要加热 的仪器装置有_(填代号)，m中反应的 化学方程式为： _。(3)若气体入口改通空气，分液漏斗内改加浓 氨水，圆底烧瓶内改加NaOH固体，E内放置 铂铑 合金网，按AGED装置顺序制取 干燥的氨气，并验证 氨的某些性质。 装置A中能产生氨气的原因有 _。 实验 中观察到E内有红棕色气体出现，证 明氨气具有_性。解析 本题旨在考查气体制备、净化及性质 实验，通过一题多变，分别考查了CO性质、 CH3CH2OH的催化氧化，NH3的催化氧化，另 外还涉及到CO(CO2)的净化及干燥，有毒气体 (CO)的尾气处理。考查知识面较广。 (1)混合气体除去CO2干燥CO还原性 实验 验证产 物尾气吸收，即 ACBECF。 能验证 CO氧化产物的现象：原混合气体中 CO2被除尽且CO还原性实验 后有CO2生成。(2)停止CO、CO2气体通入，圆底烧瓶中的 NaOH溶液会部分或全部转化为Na2CO3或 NaHCO3，要制取O2，应关闭a，打开b， H2SO4和圆底烧瓶中Na2CO3(NaHCO3)反应生 成CO2,2CO22Na2O2=2Na2CO3O2生成气 体经除杂(除未反应的CO2)干燥后，制取纯净 O2，在加热、催化剂条件下CH3CH2OH与O2 发生反应。 有关气体制备实验装置 解题总思路 【应用1】 下图是几种常见的加热装置。(1)A、B、C、D四装置都是用酒精灯直接加 热，E、F装置加热时 需垫_。其中 F装置中对试 管的加热方式是_， 采用这种加热方式的目的是_。 (2)H2还原CuO可选用_