化学实验复习2--气体的制取及实验的设计与评价.ppt

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了解科学探究的基本过程，并运用以实验和推理为基础的科学探究方法解决有关问题。,新课程标准实施以来，化学高考实验题越来越趋向于探究性，这类试题一般具有条件不完整性、结论不确定性、知识综合性的特点，考生必须从多角度、多层次运用多种思维模式去解决问题，能够通过实验现象提出合理的猜想，或设计对照实验，进行比较探究，或剖析反应原理，进行综合探究。设计实验时要求装置简单、操作安全可行，实验现象明显等。,思考回顾,1制取装置 将H2、O2、Cl2、NH3、CO2、NO2填入下表：,O2、NH3,Cl2,H2、CO2、NO2、O2、NH3,2气体的净化 (1)气体的除杂：,(2)气体的干燥： 有以下气体：O2、Cl2、SO2、CO2、NO2、NH3、HBr，其中能用浓硫酸干燥的是 ；能用碱石灰干燥的是 。,饱和碳酸氢钠溶液,饱和食盐水,洗气瓶,溴水,O2、Cl2、SO2、CO2、NO2,O2、NH3,3气体的收集 有以下气体：H2、O2、CO2、NH3、HCl、NO、Cl2。 (1)适合用向下排空气法收集的气体有 ； (2)适合用排水法收集的气体有 ； (3)适合用排饱和NaHCO3溶液收集的气体为 ； (4)适合用排饱和食盐水收集的气体为 。,H2、NH3,H2、O2、NO,CO2,Cl2,归纳助学,2有毒气体的处理 制取有毒气体(如Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO)时，应在通风橱或密闭系统中进行，外加尾气吸收装置。 (1)灼烧式(如CO)：,(2)收集式(有毒气体均可)：,(3)吸收式：,Cl2、SO2、NO2(均可用NaOH溶液吸收)； NO：先通入空气，再用NaOH溶液吸收； H2S：用CuSO4溶液吸收。,3常见的防倒吸的装置 加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大气体时，要注意熄灯顺序或加装安全瓶。,鉴赏领悟 判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”)。 1仅用酒精灯、烧杯、导管、集气瓶就可以用NH4Cl固体 和Ca(OH)2固体制备并收集NH3(2012安徽高考) ( ) 解析：因对实验室制取NH3的装置不熟悉而造成错误；用NH4Cl固体和Ca(OH)2固体制取NH3需要在试管中进行。,2将混有HCl的Cl2通入饱和NaHCO3溶液中除去HCl(2012 广东高考) ( ) 解析：因对气体除杂质的要求认识不清而造成判断错误；HCl与NaHCO3反应产生CO2气体，引入了新的杂质气体，且Cl2也能与NaHCO3溶液发生反应，应改为饱和食盐水。 3因为浓硫酸有强氧化性，所以浓H2SO4可用于干燥H2和 CO(2012广东高考) ( ) 解析：因混淆浓H2SO4的性质与用途间的关系而造成错误；利用浓H2SO4的吸水性可用于干燥H2和CO。,思考回顾,由铜屑、浓硫酸制取CuSO4的方案如下：,试评价上述两种方案制取CuSO4的优劣。 提示：制取相同量的CuSO4，方案二中H2SO4的用量少，且不产生污染环境的SO2气体。故方案二为最佳方案。,归纳助学 1实验方案设计需遵循的原则 (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，操作简便可行。 (4)简约性：方案简单易行，尽可能采取简单的实验装置，用较少的步骤和试剂完成实验。,2实验方案评价“三视角” 判断实验方案的合理与否、严密与否要从合理选择、排除干扰、操作准确视角入手。 (1)“合理选择”是指仪器的选择、试剂的选择、连接方式的选择等。仪器的选择又包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、尾气处理装置等；试剂的选择包括试剂的种类、浓度、状态等；连接方式的选择指仪器连接的先后顺序，导管接口的连接等。 (2)“排除干扰”是指反应条件的控制、防止空气成分介入、尽量避免副反应、杂质的清除以及防止物质的挥发性、溶解性、颜色等对实验的干扰。 (3)“操作准确”则要求熟悉主要仪器的性能、用途和典型的实验操作步骤。,鉴赏领悟,判断下列描述的正误(正确的打“”，错误的打“”)。 1Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两 种酸均发生置换反应(2012山东高考) ( ) 解析：因忽视了稀HNO3的强氧化性而错误判断Fe与稀HNO3发生了置换反应；Fe与稀HNO3发生的反应为：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2O，该反应不属于置换反应。,2将SO2通入酸性KMnO4溶液中，可证明SO2具有漂白性 (2012合肥模拟) ( ) 解析：因忽视SO2的还原性而造成错误；SO2使酸性KMnO4溶液褪色的原因是SO2被酸性KMnO4氧化，而不是SO2的漂白性。 3将SO2通入品红溶液中，品红溶液褪色，加热褪色后的品 红溶液，溶液恢复红色，证明H2SO3的不稳定性(2012潍坊模拟) ( ) 解析：混淆H2SO3的不稳定性和SO2的漂白原理而造成判断错误；SO2使品红溶液褪色的原因是由于SO2与有色物质化合生成了不稳定的无色物质，加热后不稳定的无色物质分解又使溶液重新变为红色。,命题角度一2012上海高考 实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是 ( ),A是氨气发生装置 B是氨气发生装置 C是氨气吸收装置 D是氨气收集、检验装置 解析：选 。实验室制NH3是加热NH4Cl固体和Ca(OH)2固体混合物而不是加热NH4Cl固体，A错误；吸收NH3要防止倒吸，倒置的漏斗边沿接触水面，C错误；收集NH3的试管口应放置一团棉花，以防止NH3与空气对流，D错误。,B,命题角度二高考汇编 (1)(2012山东高考)无水AlCl3(183升华)遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。,装置B中盛放饱和NaCl溶液，该装置的主要作用是_。F中试剂的作用是_。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用，所装填的试剂为_。,(2)(2011大纲全国卷)在实验室欲制取适量NO气体。 下图中最适合完成该实验的简易装置是_(填序号)；,根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)：,简单描述应观察到的实验现象_ _。,解析：(1)装置B中饱和NaCl溶液用于除去挥发出的HCl，F中盛装浓硫酸，作用是吸收水蒸气，防止水蒸气进入E中，G的作用是吸收未反应完的Cl2，用干燥管盛装碱石灰可以起到F和G的作用。 (2)实验室制取NO气体通常用铜与稀硝酸反应：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。由于NO易与空气中的O2反应生成NO2，不宜用排空气法收集NO气体，应用排水法收集NO，故装置和错误。装置和比较，更简单，A中Cu与稀硝酸反应生成NO气体，B中盛满水，用排水法收集NO。,答案：(1)除去HCl 吸收水蒸气 碱石灰 (2) ,反应开始时，A中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；A管上部空间由无色逐渐变为浅红棕色，随着反应的进行又逐渐变为无色；A中的液体由无色变为浅蓝色；B中的水面逐渐下降，B管中的水逐渐流入烧杯C中。,通过近几年的高考试题可以看出，高考注重了对常见气体如Cl2、SO2、NO2、NO的考查，主要侧重于气体的性质、实验装置的选择、试剂的选择及用途、实验现象的描述等方面的内容，有时还会涉及一些生产、生活中的应用，但主要还是以物质的制备为载体综合考查学生的实验能力。,1气体制备与性质验证设计流程 任何一个涉及气体制取与性质验证的实验都可以将其分割成四个部分，这四个部分分别为：,2装置选择原则 (1)发生装置选择应依据所用试剂的状态及反应条件； (2)收集装置选择应依据产物的性质及状态，产物为气体的则主要考虑其水溶性和相对空气密度大小；,(3)净化装置选择应依据产物与杂质的性质差异，仅使杂质被吸收； (4)尾气处理装置选择应依据气体产物的水溶性、酸碱性、可燃性等，勿使有毒气体排入空气中造成环境污染，也勿使空气的成分对装置有不良影响。,命题角度一2012福建高考 实验室常用MnO2与浓盐酸反应制备Cl2(发生装置如图所示)。 (1)制备实验开始时，先检查装置气密性， 接下来的操作依次是_(填序号)。 A往烧瓶中加入MnO2粉末 B加热 C往烧瓶中加入浓盐酸,(2)制备反应会因盐酸浓度下降而停止。为测定反应残余液中盐酸的浓度，探究小组同学提出下列实验方案：甲方案：与足量AgNO3溶液反应，称量生成的AgCl质量。 乙方案：采用酸碱中和滴定法测定。 丙方案：与已知量CaCO3(过量)反应，称量剩余的CaCO3质量。 丁方案：与足量Zn反应，测量生成的H2体积。继而进行 下列判断和实验： 判定甲方案不可行，理由是_。,进行乙方案实验：准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样。 a量取试样20.00 mL，用0.100 0 molL1NaOH标准溶液滴定，消耗22.00 mL，该次滴定测得试样中盐酸浓度为_molL1； b平行滴定后获得实验结果。 判断丙方案的实验结果_(填“偏大”、“偏小”或“准确”)。 已知：Ksp(CaCO3)2.8109、Ksp(MnCO3)2.31011,进行丁方案实验：装置如图所示(夹持器 具已略去)。 (i)使Y形管中的残余清液与锌粒反应的正 确操作是将_转移到_中。 (ii)反应完毕，每间隔1分钟读取气体体积， 气体体积逐次减小，直至不变。气体体积逐次减小的原因是_(排除仪器和实验操作的影响因素)。,答案：(1)ACB(按序写出三项) (2)残余清液中，n(Cl)n(H)(或其他合理答案) 0.110 0 偏小 (i)Zn粒 残余清液(按序写出两项) (ii)装置内气体尚未冷至室温,命题角度二2012天津高考 信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：,请回答下列问题： (1)第步Cu与酸反应的离子方程式为 _； 得到滤渣1的主要成分为_。 (2)第步加H2O2的作用是_，使用H2O2的优点是_；调溶液pH的目的是使_ _生成沉淀。 (3)用第步所得CuSO45H2O制备无水CuSO4的方法是 _。,(4)由滤渣2制取Al2(SO4)318H2O，探究小组设计了三种方案：,上述三种方案中，_方案不可行，原因是_ _； 从原子利用率角度考虑，_方案更合理。 解析：(1)由于没有明确加入的硝酸总量，故混合后溶液中硝酸总浓度可能较大(此时还原产物为NO2)，也可能较小(此时还原产物为NO)，故离子方程式有两种；滤渣1是不反应的金与铂。(2)第步加双氧水的作用是将Fe2氧化成Fe3。因双氧水被还原后生成H2O，故不会带来任何杂质与污染。由调节pH后可得到沉淀知，调节pH的目的是使Fe3、Al3转化为沉淀。(3)因无水硫酸铜加热时不能水解到底，故可通过直接加热脱水得到无水硫酸铜。(4)因滤渣2中含有Fe(OH)3，而甲方案没有除去铁的实验设计，得到的产品中会含有较多的Fe2(SO4)3 ，故甲方,案不可行；乙方案中涉及的反应有2Al(OH)33H2SO4=Al2 (SO4)36H2O及副反应：2Fe(OH)33H2SO4=Fe2(SO4)36H2O、Fe2(SO4)32Al=Al2(SO4)32Fe，铁含量少且最终也都转化为Al2(SO4)3；丙方案中涉及的反应有Al(OH)3NaOH =NaAlO22H2O、2NaAlO24H2SO4=Al2(SO4)3Na2SO44H2O。乙、丙两种方案中生成1 mol Al2(SO4)3时，乙方案消耗3 mol H2SO4，丙方案消耗4 mol H2SO4、2 mol NaOH，乙的原子利用率高于丙，故乙方案较合理。,综合实验设计和评价是综合应用实验基础知识、基本操作，结合化学基本理论、元素化合物知识和化学计算等相关知识，进行整合，解决有关实验问题。近几年高考试题的主要特点是：不出现大型的连接装置，均为小型的又带有研究性的试题；一般为无机实验题，主要为填写化学方程式、选择仪器装置、评价实验方案、简述所设计的操作步骤、说明理由等，考查分析问题的能力和语言表达能力。,评价实验方案应遵循的原则 (1)装置最简：对于不同的化学实验方案，在能达到实验目的的前提下，尽量选择实验装置、实验步骤最简单的方案； (2)安全无污染：对于不同实验途径、实验药品，在达到实验目的的前提下，优先选择实验过程与操作最安全的途径； (3)操作方便：不同的实验方案需要不同的实验条件，如加热、加压和催化剂等，在评价方案时，看实验条件是否简单、操作是否方便； (4)原理简单、正确：力求选择反应速率易控制的实验方案，以便于有利于对生成物的控制和确保实验安全； (5)现象最明显：在性质验证或检验的实验中，应选择反应现象明显的方案。,1(2012上海高考)碱式碳酸铜【Cu2(OH)2CO3】是一种 用途广泛的化工原料，实验室以废铜屑为原料制取碱式碳酸铜的步骤如下： 步骤一：废铜屑制硝酸铜 如图，用胶头滴管吸取浓HNO3缓慢 加到锥形瓶内的废铜屑中(废铜屑过量)， 充分反应后过滤，得到硝酸铜溶液。 步骤二：碱式碳酸铜的制备 向大试管中加入碳酸钠溶液和硝酸铜溶液，水浴加热至70左右，用0.4 mol/L的NaOH溶液调节pH至8.5，振荡，静置，过滤，用热水洗涤，烘干，得到碱式碳酸铜产品。,2某研究性学习小组从网上查阅资料得知：某种由氮、镁 形成的二元化合物Q，它易与水反应，可用于制备特殊的陶瓷材料、特种玻璃等。下面是制备Q的工艺流程图：,该小组成员拟根据上述流程图选用如下装置(加热及夹持装置均略去)在加热条件下制备一定量的纯净的Q。,(1)选择必要的装置，按气流的流向由左向右的连接顺序为_(填仪器接口顺序)。 (2)简述检验装置气密性的方法：_，A中反应的离子方程式为_。 (3)实验中，对装置A进行加热的最佳方法应该是_，实验开始后，加热装置B的前提条件是_。实验结束时，A、B两处熄灭酒精灯的顺序为_ _。 (4)若某次实验开始时准确称取3.6 g经过酸洗后的干燥镁粉，实验中持续地通入N2直至不再发生反应为止，最后称量所得固体的质量为5.0 g，则Q的化学式为_，写出主要计算过程_。,(5)假设在加热装置B的操作顺序上出现了错误，则所得固体中镁元素的百分含量与Q中镁元素的百分含量_(填“相等”、“前者高”或“前者低”)。 解析：(1)由于氮化镁易与水反应，故进入B中的气体应该是干燥的，为方便检查装置的气密性，装置应该按ACBD的顺序连接。 (3)因A中液体的温度要控制在7080，故最好采取水浴加热。因镁粉能与氧气反应，故在加热B中的试剂之前，应该用氮气排尽装置内的空气，反应结束时，要注意防止D中的浓硫酸倒流，应先停止B处的加热，继续通N2直到B冷却至室温，以防止浓硫酸倒吸。(5)若装置内存在空气时加热B，会有MgO生成，MgO中镁的百分含量比氮化镁中镁的百分含量低，故含有MgO的固体中镁的百分含量较Q中的低。,探究物质化学性质的实验方案设计 设计性质探究实验方案有以下四点要求： (1)实验方案要可行。要尽量避免使用高压和特殊催化剂等实验室难以达到的条件，实验方案要简单易行。 (2)实验顺序要科学。要对各个实验步骤进行统一的规划和安排，保证实验的准确高效，同时要减少副反应的发生和避免实验步骤间的干扰。 (3)实验现象要直观。要求设计的实验在操作过程中有明显的实验现象，便于物质化学性质的确认。 (4)实验结论要可靠。要反复推敲实验步骤和多方论证实验结果，做到实验结论准确、可靠。,典例示法 某化学兴趣小组在探究次氯酸钠溶液的性质时发现向过量FeSO4溶液中滴入几滴NaClO溶液，并加入适量硫酸，溶液立即变黄。请你协助他们完成该反应中还原产物的探究。 (1)甲同学推测该反应的还原产物为Cl2，乙同学推