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1、化学实验第3课时 物质的制备 导学案 使用时间： 【考纲要求】 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.了解控制实验条件的方法。3.能识别典型的实验仪器装置图。【知 识 梳 理】一、常见气体的实验室制法1.常见气体的制取原理和发生装置。气体反应原理(化学反应方程式)发生装置O22KClO3 = 2KCl+3O2_ _CH2_ _NH3_ACO2_ _SO2Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+SO2+H2O_ _NO_CNO2Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O_ _Cl2_ _2.气体的收集。收集方法排水法向上排空气法向下排空气法
2、气体特性_收集装置实例_、_、_、_、_、_、_、_、_、_、_、_、_、_3.气体的净化及尾气处理:(1)气体的净化。原理:酸性杂质用碱性物质吸收;碱性杂质用酸性物质吸收;氧化性杂质用还原性物质吸收;还原性杂质用氧化性物质吸收;易溶于水的物质用水吸收。装置。(2)尾气的处理。吸收型: 燃烧型: 贮存型。【注意】(1)CO2不能用启普发生器制取,原因是石灰石与酸反应后会生成糊状物质易产生堵塞。(2)NO不能用排气法收集,主要因为NO易与空气中氧气反应生成NO2。(3)密度与空气接近,且不与水反应或不溶于水的气体最好用排水法收集,如氮气、CO、乙烯等。二、几种重要非气态物质的制备1.氢氧化铝:(
3、1)原理。离子方程式:_。(2)注意事项:氢氧化铝是两性氢氧化物,能溶于氢氧化钠溶液,但不溶于氨水,制备时一般用可溶性铝盐与氨水反应。2.氢氧化亚铁:(1)原理。离子方程式:Fe2+2OH-=Fe(OH)2。(2)注意事项。Fe(OH)2有强还原性,易被氧化而迅速变色,因此用于配制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液的蒸馏水要煮沸,以便除去水中氧气。将吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液液面下,再将氢氧化钠溶液挤出。还可再在硫酸亚铁溶液上加一层植物油,尽量减少与空气的接触。3.氢氧化铁胶体的制备:(1)原理。化学方程式:_。(2)操作步骤:加热蒸馏水至沸腾,逐滴滴加饱和氯化铁溶液,加热至液体呈_停
4、止加热,不可搅拌。4.乙酸乙酯的制备:(1)原理。_。(2)收集所用试剂:_。现象:碳酸钠溶液上层有_。(3)注意事项。试剂的混合方法:先取无水乙醇,再沿器壁慢慢加入浓硫酸,冷却至室温后再加冰醋酸。长导管不要插入液面下。饱和碳酸钠溶液的作用:中和乙酸,吸收乙醇,_。 【考点归纳】考点一 实验室制取气体的实验设计1.实验设计:(1)基本思路。实验目的实验原理药品选择反应装置操作步骤注意事项形成方案。(2)原理的选择。一种气体可能是多种反应的产物,但并不都适于该气体的实验室制取,应满足下列条件:反应物容易获得。反应条件容易实现。反应容易控制,副反应少。生成的气体易于分离和收集。2.实验操作及注意事
5、项:(1)装置连接顺序。(2)操作顺序。(3)实验操作的先与后。装配仪器时:先下后上,先左后右。加入试剂时:先固后液。实验开始时:先查仪器的气密性,再加药品,后点酒精灯。有些实验为防倒吸,往往最后停止加热或最后停止通气。有些实验为防氧化往往最后停止通气。仪器拆卸的一般过程:从右到左,自上而下,先拆主体,后拆部件。净化气体时,一般先除去有毒、有刺激性气味的气体,后除去无毒、无气味的气体,最后除水蒸气。3.气体制取装置的改进:(1)“固-液”不加热制气装置的改进。(2)启普发生器的拓展创新。4.几种常见气体的特殊制法:(1)O2:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2。(2)NH3:浓氨水与生石
6、灰反应,NH3H2O+CaO=Ca(OH)2+ NH3。(3)HCl:浓盐酸中加入浓硫酸,浓硫酸有吸水性,且溶于水放热,使HCl大量挥发。相应的发生装置不再是传统的固-固加热、固-液加热型,而可统一使用如下装置。考点二 气体的净化、收集、尾气吸收的实验设计1.气体净化与收集的原则和思路:(1)一般除杂在前,干燥在后。若是燃烧管除杂,则干燥在前。(2)吸收剂只能吸收气体中的杂质,而不能与被提纯的气体反应,但可与杂质气体反应生成欲净化的气体。(3)除杂反应要迅速、定量,不选择可逆反应或条件苛刻的反应。(4)杂质气体很难去除时,可先吸收欲净化的气体,再反应放出欲净化的气体。(5)干燥剂选择时,应考虑
7、干燥剂不与被干燥的气体反应。2.尾气处理的原因和方法:(1)原因:有些气体有毒或有可燃性,任其逸散到空气中,会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。(2)处理方法:一般根据气体的相关性质,使其转换为非气态物质或无毒物质,如酸性有毒气体用碱溶液吸收,可燃性气体用点燃等措施。3.防倒吸装置的拓展与创新。选择气体干燥剂应注意的事项(1)酸性干燥剂(如浓硫酸、P2O5等)不能用来干燥碱性气体。(2)碱性干燥剂(如碱石灰、生石灰、固体NaOH等)不能用来干燥酸性气体(如Cl2)。(3)有氧化性的干燥剂(如浓硫酸)不能干燥有还原性的气体(如H2S、HI等)。气体制备实验中应注意的6项安全问题(1)爆炸:可燃性
8、气体的点燃、不纯气体受热、气体导管堵塞导致;(2)炸裂:玻璃仪器的骤冷骤热、受热不均等导致;(3)暴沸:大火加热液体、受热液体沸点低等导致;(4)倒吸:气体在用液体吸收或与液态试剂反应时,由于极易溶解或反应导致;(5)堵塞:生成的蒸气易凝结、生成气体的同时产生粉尘等导致;(6)空气污染:生成的气体有毒,缺少尾气处理措施或措施不当导致。考点三 物质制备实验方案的设计1.制备实验方案设计的程序。2.选择最佳途径绿色化、经济化:(1)用铜制取硫酸铜:2Cu+O2 = 2CuO,CuO+H2SO4(稀)=CuSO4+H2O。(2)用铜制取硝酸铜:2Cu+O2 = 2CuO,CuO+2HNO3(稀)=C
9、u(NO3)2+H2O。(3)用铝制取氢氧化铝:2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O=8Al(OH)3+3Na2SO4,当n(Al3+)n( AlO2- )=13时,Al(OH)3产率最高。3.选择最佳原料:实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝,应选用氨水,而不宜选用氢氧化钠溶液;用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜,应选用氢氧化钠溶液,而不能选用氨水(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。4.选择适宜操作方法:实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,需要注
10、意隔绝空气,其方法是:(1)亚铁盐需新制(用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液);(2)将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气(O2);(3)使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下,慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。5.选择适宜的收集、分离方法:实验室制备的常见有机物有:乙酸乙酯、溴乙烷等。因它们的沸点较低,通常用加热的方法使其汽化与反应混合物分离。溴乙烷则是直接用冷凝的方法收集;乙酸乙酯蒸气必须通入饱和碳酸钠溶液中,既可除去同时挥发的乙醇、乙酸蒸气,又可分层,上层为乙酸乙酯。【例题】某兴趣小组同学共同设计了如图所示的实验装置,既可用于制取气体,又可用于验证物质
11、的性质,请回答下列问题:(1)利用装置制取某些气体,制取气体的反应所具有的特点是 。(2)利用装置、制取气体(K2关闭,K1打开)。甲同学认为:利用装置可以收集H2、NH3等气体,但不能收集O2和NO,理由是 。乙同学认为:利用装置作简易改进(不改变仪器装置),可收集NO、O2,改进的方法是_丙同学认为:利用装置作简易改进(改变仪器装置),可收集NO2气体,改进的方法是 。(3)利用装置、验证物质的性质(K2打开,K1关闭)。如设计实验证明氧化性:KMnO4Cl2Br2,则在A中加浓盐酸,B中加 ,C中加 ,观察到C中的现象是 。答案:(1)固+液反应(或液+液反应)且反应不需加热(2)O2的密度比空气大,NO与空气的密度相差不大且NO能与氧气反应将装置加满水将装置中的进气管伸入瓶底,出气管刚刚露出瓶塞(3)KMnO4固体NaBr(或KBr)溶液溶液呈橙色
