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1、第3节 物质的制备 实验方案的设计与评价,-2-,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.根据要求设计、评价或改进实验方案。 3.了解控制实验条件的方法。 4.分析或处理实验数据,得出合理结论。 5.识别典型的实验仪器装置图。,-3-,基础梳理,考点突破,考点一 常见气体的实验室制法 1.常见气体的制备原理和发生装置,-4-,基础梳理,考点突破,-5-,基础梳理,考点突破,-6-,基础梳理,考点突破,2.气体的净化和干燥 (1)除杂试剂的选择方法。,-7-,基础梳理,考点突破,易溶于水或能与水反应不生成其他气体杂质的用水吸收。如H2(HCl)、N
2、2(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装置来除去。 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装置,或盛碱石灰的B装置或C装置或D装置来除去杂质。 还原性杂质,可用氧化性较强的物质作吸收剂来吸收或转化;氧化性杂质,可用还原性较强的物质作吸收剂来吸收。例如CO2(CO),可将混合气体通过盛灼热CuO的E装置来除去杂质。 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作吸收剂来除去杂质。如O2(H2S),可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的A装置除去杂质。,-8-,基础梳理,考点突破,(
3、2)常见的干燥剂。,-9-,基础梳理,考点突破,3.气体的收集,-10-,基础梳理,考点突破,4.尾气处理方法 (1)对于极易溶于水的尾气,如NH3、HCl、HBr等,可采用防倒吸装置(即在导气管的出气口处连接一倒置的漏斗与吸收剂液面接触)吸收。 (2)对于溶解度不大的尾气。如Cl2、CO2等,可直接将导管插入吸收剂液面中吸收。 (3)对于有毒且易燃的气体,如CO等,可在尾气出口处放置一点燃的酒精灯,使CO燃烧转变为无毒的CO2气体。,-11-,基础梳理,考点突破,自主巩固 实验室制取、收集干燥的以下6种气体: CO2 H2S NO2 O2 Cl2 NH3 如图装置可适用的气体是;制取装置不适
4、用的是;干燥装置不适用的是;收集装置不适用的是。,-12-,基础梳理,考点突破,做气体的制备与性质检验类实验题要有清晰的解题思路,审清题意,明确实验目的,结合制备气体的性质,确定实验原理,选择合适的试剂及仪器。应特别注意,同一种气体可能有多种制法,如NH3、O2、Cl2等气体的制备,制备原理不同反应特点不同制备装置不同。 1.气体制备实验的基本思路 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。,-13-,基础梳理,考点突破,2.装置的连接顺序 3.实验操作顺序,-14-,基础梳理,考点突破,例1在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的化学试剂和实验用品。用下图中的
5、实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂。 (1)A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式: 。,-15-,基础梳理,考点突破,(2)填写表中空格。 (3)写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式: 。 (4)试管F中收集满气体后,下一步实验操作是 。,-16-,基础梳理,考点突破,(2)除去CO2中的HCl气体杂质 Na2O2 与CO2反应生成O2 NaOH溶液 除去O2中的CO2气体杂质 (4)用带火星的木条插入试管,看木条是否复燃,解析:(1)A装置是固、液反应不需加热型装置,所以可以用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳;(4)根据实验目的,要验证有氧气生成。,-17-,基础梳理,考
6、点突破,方法技巧: 气体的除杂,首先要判断气体中的杂质种类,判断气体中的杂质的方法:看反应物的性质,如用盐酸制取的气体中一定含有HCl气体;看气体是否完全反应,如用CO2与Na2O2反应制取的氧气中一定含有CO2杂质。最后再根据杂质的性质选择合适的试剂及装置来除去杂质。,-18-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.(2013安徽理综,8)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是( ),-19-,基础梳理,考点突破,答案,解析,-20-,基础梳理,考点突破,2.某化学兴趣小组利用图一装置制取氨气并探究氨气的有
7、关性质。,图一,图二,-21-,基础梳理,考点突破,(1)装置A中烧瓶内试剂可选用 (填序号)。 a.碱石灰 b.浓硫酸 c.生石灰 d.五氧化二磷 e.烧碱 (2)若探究氨气的溶解性,需在图一的导管末端连接图二装置中的 (填序号)装置,当装置D中集满氨气后,关闭K1、K2,打开K3,引发喷泉的实验操作是 。 (3)若探究氨气的还原性,需打开K1、K3,K2处导管连接制取纯净、干燥氯气的装置。 用二氧化锰与浓盐酸制取氯气,生成气体必须通过盛有 试剂的洗气瓶; D中氨气与氯气反应产生白烟,同时生成一种无色无味的气体,该反应的化学方程式为 。,-22-,基础梳理,考点突破,-23-,基础梳理,考点
8、突破,3.(2015河北石家庄一模)某化学小组用如图所列装置(固定装置略)验证CO能还原CuO,并探究其还原产物的组成。,-24-,基础梳理,考点突破,请回答: (1)按气流方向,各装置从左到右的连接顺序为i 尾气处理(填仪器接口的字母编号)。 (2)说明CO能还原CuO的实验现象为 。 (3)该实验处理尾气的方法为 。 (4)若去掉B装置,可能产生的影响为 。,答案,解析,-25-,基础梳理,考点突破,考点二 实验方案的设计与评价 1.常见实验方案的设计依据 (1)证明酸性:pH试纸或酸碱指示剂;与碳酸钠反应;与锌等反应。 (2)证明弱酸性:证明酸在溶液中存在电离平衡;测定对应盐溶液的酸碱性
9、;测量在稀释前后的pH的变化。 (3)证明氧化性:与还原剂反应现象明显。 (4)证明还原性:与氧化剂反应现象明显。 (5)证明为胶体分散系:丁达尔效应。,-26-,基础梳理,考点突破,(6)证明有碳碳双键(或三键):使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。 (7)比较金属的活动性:与水反应;与酸反应;金属间的置换反应;原电池原理;电解原理;最高价氧化物对应水化物的碱性。 (8)比较非金属性的强弱:非金属间的置换反应;与氢气化合的难易;气态氢化物稳定性;最高价氧化物对应水化物的酸性。 (9)比较酸碱性:强酸或强碱制弱酸或弱碱。,-27-,基础梳理,考点突破,-28-,基础梳理,考点突破,-29-,基础梳理
10、,考点突破,自主巩固 用如右图装置设计实验证明硫、碳、硅三种元素的非金属性逐渐减弱,则A为硫酸、B为Na2CO3、C为Na2SiO3,则仪器D的作用是防倒吸。,-30-,基础梳理,考点突破,1.化学实验方案的设计 (1)设计步骤。 明确目的,弄清原理:,-31-,基础梳理,考点突破,选择实验用品:,-32-,基础梳理,考点突破,实施实验操作注意严谨性、逻辑性、规范性、安全性。 记录实验现象、数据全面而准确。 分析、归纳得出结论。 (2)注意事项。 实验操作顺序: 装置选择与连接气密性检查加固体药品加液体药品开始实验(按程序)拆卸仪器其他处理等。 加热操作先后顺序的选择: 若气体制备实验需加热,
11、应先加热气体发生装置,通入气体排出装置中的空气后,再给实验中需要加热的物质加热。目的是:a.防止爆炸(如氢气还原氧化铜);b.保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中的物质反应。熄灭酒精灯的顺序则相反。,-33-,基础梳理,考点突破,实验中试剂或产物防止变质或损失: a.实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等,要采取措施防止吸水; b.易挥发的液体产物要及时冷却; c.易挥发的液体反应物,需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等); d.注意防止倒吸的问题。 会画简单的实验装置图:考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图,可用“示意装置图”表示。一般能画出简单的装置
12、图即可,但要符合要求,例如形状、比例等。,-34-,基础梳理,考点突破,2.化学实验方案的评价 (1)评价实验原理是否明确、合理 (2)评价实验方案是否安全、可行 (3)评价药品、仪器是否方便、易得 (4)评价实验现象和结论是否明显、清晰,-35-,基础梳理,考点突破,例2(2015福建理综,25)某化学兴趣小组制取氯酸钾和氯水并进行有关探究实验。 实验一 制取氯酸钾和氯水 利用下图所示的实验装置进行实验。,-36-,基础梳理,考点突破,(1)制取实验结束后,取出B中试管冷却结晶,过滤,洗涤。该实验操作过程需要的玻璃仪器有 。 (2)若对调B和C装置的位置, (填“能”或“不能”)提高B中氯酸
13、钾的产率。,-37-,基础梳理,考点突破,实验二 氯酸钾与碘化钾反应的研究 (3)在不同条件下KClO3可将KI氧化为I2或KIO3。该小组设计了系列实验研究反应条件对反应产物的影响,其中系列a实验的记录表如下(实验在室温下进行):,-38-,基础梳理,考点突破,系列a实验的实验目的是 。 设计1号试管实验的作用是 。 若2号试管实验现象为“黄色溶液”,取少量该溶液加入淀粉溶液显蓝色;假设氧化产物唯一,还原产物为KCl,则此反应的离子方程式为 。,-39-,基础梳理,考点突破,实验三 测定饱和氯水中氯元素的总量 (4)该小组设计的实验方案为:使用右图装置,加热15.0 mL饱和氯水试样,测定产
14、生气体的体积。此方案不可行的主要原因是 。(不考虑实验装置及操作失误导致不可行的原因) (5)根据下列资料,为该小组设计一个可行的实验方案(不必描述操作过程的细节): 。 资料:.次氯酸会破坏酸碱指示剂; .次氯酸或氯气可被SO2、H2O2和FeCl2等物质还原成Cl-。,-40-,基础梳理,考点突破,答案:(1)烧杯、漏斗、玻璃棒、胶头滴管(不填“胶头滴管”也可) (2)能 (3)研究反应体系中硫酸浓度对反应产物的影响 硫酸浓度为0的对照实验 (4)因存在Cl2的重新溶解、HClO分解等,此方案无法测算试样含氯总量(或其他合理答案) (5)量取一定量的试样,加入足量的H2O2溶液,加热除去过
15、量的H2O2,冷却,再加入足量的硝酸银溶液,称量沉淀质量(或其他合理答案),-41-,基础梳理,考点突破,解析:本题主要考查了实验方案的设计与评价。 (1)过滤需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器,而洗涤沉淀也需要漏斗、玻璃棒、烧杯等仪器; (2)若对调B和C装置,可以通过水先把Cl2中的HCl除去,可提高KClO3的产率; (3)根据图表可看出其他的条件都相同,只有H2SO4的浓度不同,因此该实验研究的是硫酸的浓度对反应产物的影响;1号实验中H2SO4的浓度为0,故该实验起到与其他实验对照的作用; 淀粉遇到碘单质会显蓝色,故氧化产物为碘单质, 被还原为Cl-,反应的离子方程式为,-42-,基础梳理,
16、考点突破,(4)产生的Cl2会重新溶于水,同时HClO也会发生分解生成HCl,HCl极易溶于水,无法计算氯元素的总量; (5)根据信息可知SO2、H2O2、FeCl2都能将次氯酸或氯气还原成Cl-,但是如果选择SO2会引入 ,对Cl-的测定造成干扰,而如果选择FeCl2则会引入Cl-,因此选择H2O2将次氯酸或者氯气还原为Cl-,再与AgNO3溶液反应生成氯化银沉淀,依据氯化银沉淀的质量测定氯元素的总量。,-43-,基础梳理,考点突破,跟踪训练 1.(2015全国课标,26)草酸(乙二酸)存在于自然界的植物中,其K1=5.410-2,K2=5.410-5。草酸的钠盐和钾盐易溶于水,而其钙盐难溶于水。草酸晶体(H2C2O42H2O)无色,熔点为101 ,易溶于水,受热脱水、升华,170
