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1、第3讲 物质的制备与方案设计,考点突破,基础梳理,课堂演练,基础梳理 抓主干 固双基,知识梳理,一、常见气体的实验室制法 见附表,【练一练1】 实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体,下列装置中合理的是( ),B,二、化学实验方案的设计 1.基本原则与要求,2.基本思路,3.实验设计类型,【练一练2】 分析硫铁矿中FeS2的含量(不考虑杂质的反应,所加试剂均足量),某研究性小组设计了如下四种实验方案,不正确的是( ),D,三、化学实验方案的评价,答案:(1)方案更好;原因是方案产生污染环境的SO2,且制得相同量的CuSO4,消耗H2SO4多。 (2)第种方案制得的Cu多。原因是方案H2还
2、原CuO要先用H2排尽系统内的空气,反应完全要继续通H2至试管冷却,制取1 mol Cu,消耗Fe和H2SO4远大于 1 mol。,自主整理,2.实验方案设计与评价五要求 原理正确 经济合理 操作简单 现象明显 安全环保,考点突破 解疑难 提知能,常见气体的制备,考点一,考点剖析,1.气体制备实验的操作顺序 (1)仪器安装 由下到上(如制氯气的发生装置安装顺序是:放铁架台摆酒精灯固定铁圈放置石棉网固定圆底烧瓶)。 从左到右(如制氯气:发生装置净化装置收集装置吸收装置)。 先塞后定(把带导管的橡胶塞在烧瓶固定前塞好,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)。,(2)加试剂顺序 固体先
3、放入,液体后滴加(即先固后液)。 (3)其他操作顺序 先检验气密性,后装入药品(便于在装置漏气时进行调整或更换仪器),最后点燃酒精灯(所有准备工作完毕后);在连接导管时,应长进短出;量气装置的导管应短进长出;干燥管应大口进,小口出。,2.发生装置的选择 选择反应装置一般需从反应物的状态、溶解性和反应条件确定制气装置类型,具体如下: 见附表,3.气体的净化和干燥 (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)气体的净化装置和常见干燥剂,4.气体收集方法,5.尾气的处理 有毒、有害、污染空气的气体尾气必须进行处理,用溶液吸收或点燃使它们变为无毒、无害、无污染的物
4、质,利用液体吸收尾气时,要注意防止液体倒吸。,典型例题,1.(2014年天津理综)实验室制备下列气体时,所用方法正确的是( ) A.制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置 B.制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体 C.制乙烯时,用排水法或向上排空气法收集气体 D.制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气,A,【误区警示】 气体制备常见的错误 用CaCl2干燥NH3,忽视CaCl2与NH3能反应。 NO用排空气法收集,未考虑NO能与空气反应。 固体+固体加热制备气体试管口向上倾斜,忽视水蒸气冷凝回流炸裂试管。 Na2O2与水反应制备氧气用简易启普发生器,忽视
5、Na2O2是粉末状的。 未考虑CO的毒性,CO直接排放到空气中不进行尾气处理。,1. (2013年安徽理综)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( ),变式训练,B,考点剖析,化学实验方案的设计与评价,考点二,1.化学实验方案设计的仪器使用和操作顺序 (1)选用仪器及连接顺序,(2)对气体提纯时若用溶液做除杂质的试剂,要注意溶液中含水,应先除杂质后干燥;用加热法除去杂质时,应先干燥后加热。 (3)一般的实验操作顺序 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。,2.
6、化学实验方案评价的五大视角 (1)可行性方面 实验原理是否科学可行;实验操作是否安全合理;实验步骤是否简单方便;实验效果是否明显。 (2)绿色化学方面 原料是否无毒、安全、易得;原料利用率及反应速率是否较高;实验过程中是否造成环境污染。 (3)从安全性方面 净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸; 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸; 防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”,白磷切割宜在水中进行等); 污染性的气体要进行尾气处理;有粉末状物质参加的反应,要注意防止导气管堵塞; 防吸水(如制备FeCl3、AlCl3等物质易潮解时,不要忽视空气中水蒸气的影响,应在制备装置后连接一个干燥装置)
7、。,(4)从规范性方面 冷凝回流(有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置,如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等); 易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却; 平衡气压(有些加热产生蒸气的反应容器与加注液体的分液漏斗上口用导管连通或盛装反应液容器插安全玻璃管); 仪器拆卸与组装顺序相反,按照从右向左,从高到低的 顺序。 (5)最佳方案的选择 几个实验方案都能达到目的,选出装置最简单,药品容易取得、价格低廉,现象明显,干扰小,无污染的最佳方案。,典型例题,(2)利用如图(a)和图(b)中的信息,按图(c)装置(连接的A、B瓶中已充有NO2气体)进行
8、实验,可观察到B瓶中气体颜色比A瓶中的 (填“深”或“浅”),其原因是 。,变式训练,2.(2015年福建理综)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 利用如图所示的实验装置进行实验。,(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中氯酸钾的产率。 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):,系列a实验的
9、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 。 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:使用如图装置,加热15.0 mL饱和氯水试样,测定产生气体的体积。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),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
10、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),课堂演练 试身手 强素能,基础题组,1.(2015辽宁丹东调研)如图中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂,可用如图装置制取、净化、收集的气体是( ),B,2.(2014河北衡水中学三调)如图表示从固体混合物中分离X的2种方案,请根据方案与方案指出下列说法不合理的是( ),B,A.可以选用方案分离NaCl中的I2 B.方案中X物质不可能是受热易分解的物质 C.方案中加入NaOH溶液可以分离出含SiO2的Fe2O3 D.方案中加入的也可以是能够
11、溶解除X外的其余物质的试剂,3.(2015湖南常德调研)为探索工业废料的再利用,某化学兴趣小组设计了如图(1)实验方案,用含有铝、铁和铜的合金制取氯化铝、绿矾晶体(FeSO47H2O)和胆矾晶体。,答案:(1)过滤 漏斗,(2)Na+、Al(OH)4-、OH- 稀硫酸,(4)节约原料,防止环境污染,高考题组,1.(2015年新课标全国理综)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( ),D,2.(2013年海南化学)如图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是( ) A.a-b-c-d-e-f-g-h B.a-e-d-c-b-h-i-g C.a-d-e
12、-c-b-h-i-g D.a-c-b-d-e-h-i-f,B,3.(2015年新课标全国理综)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 以上分解。回答下列问题:,(1)甲组同学按照如图所示的装置,通过实验检验草酸晶体的分解产物。装置C中可观察到的现象是 , 由此可知草酸晶体分解的产物中有 。装置B的主要作用是 。 (2)乙组同学认为草酸晶体分解产物中还有CO,为进行验证,选用甲组实验中的装置A、B和下图所示的部分装置(可以重复选用)进行实验。,乙组同学的实验装置中,依次连接的合理顺序为A、B、 。装置H反应管中盛有的物质是 。 能证明草酸晶体分解产物中有CO的现象是 。 (3)设计实验证明: 草酸的酸性比碳酸的强 。 草酸为二元酸 。,答案:(1)有气泡逸出、澄清石灰水变浑浊 CO2 冷凝(水蒸气、草酸等),防止草酸进入装置C反应生成沉淀,干扰CO2的检验 (2)F、D、G、H、D、I CuO H中黑色粉末变为红色,其后的D中澄清石灰水变浑浊 (3)向盛有少量NaHCO3的试管里滴加草酸溶液,有气泡产生 用NaOH标准溶液滴定草酸溶液,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍,
