论文：常见气体的实验室制备.doc

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（l）试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在管口冷凝后倒流而引起试管破裂。（2）铁夹应夹在距试管口 l/3处。（3）胶塞上的导管伸入试管里面不能太长，否则会妨碍气体的导出。 （1）在用简易装置时，如用长颈漏斗，漏斗颈的下口应伸入液面以下，否则起不到液封的作用；（2）加入的液体反应物（如酸）要适当。（3）块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体可用启普发生器制备。 （1）先把固体药品加入烧瓶，然后加入液体药品。（2）要正确使用分液漏斗。 几种气体制备的反应原理 1、O2 2KClO3 2KCl+3O2 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2 2H2O2 2H2O+O2 2、NH3 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O NH3H2O NH3+H2O 3、CH4 CH3COONa+NaOH Na2CO3+CH4 4、H2 Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2 5、CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O 6、H2S FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S 7、SO2 Na2SO4+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2+H2O 8、NO2 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 9、NO 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 10、C2H2 CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH 11、Cl2 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O 12、HCl NaCl(固)+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl NaCl(固)+NaHSO4 Na2SO4+HCl 2NaCl(固)+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl 13、C2H4 C2H5OH CH2=CH2+H2O 14、N2 NaNO2+NH4Cl NaCl+N2+2H2O 2、收集装置 （1）设计原则：根据氧化的溶解性或密度 （2）装置基本类型： 装置类型 排水（液）集气法 向上排空气集气法 向下排空气集气法 装 置示意图 适用范围 不溶于水（液）的气体 密度大于空气的气体 密度小于空气的气体 典型气体 H2、O2、NO、CO、CH4、CH2CH2、CHCH Cl2、HCl、CO2、SO2、H2S H2、NH3、CH4 3、净化与干燥装置 （1）设计原则：根据净化药品的状态及条件 （2）装置基本类型： 装置类型 液体除杂剂（不加热） 固体除杂剂（不加热） 固体除杂剂（加热） 适用范围 装 置示意图 （3）气体的净化剂的选择 选择气体吸收剂应根据气体的性质和杂质的性质而确定，所选用的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。一般情况下：易溶于水的气体杂质可用水来吸收；酸性杂质可用碱性物质吸收；碱性杂质可用酸性物质吸收；水分可用干燥剂来吸收；能与杂质反应生成沉淀（或可溶物）的物质也可作为吸收剂。 （4）气体干燥剂的类型及选择 常用的气体干燥剂按酸碱性可分为三类： 酸性干燥剂，如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥显酸性或中性的气体，如CO2、SO2、NO2、HCI、H2、Cl2 、O2、CH4等气体。 碱性干燥剂，如生石灰、碱石灰、固体NaOH。碱性干燥剂可以用来干燥显碱性或中性的气体，如NH3、H2、O2、CH4等气体。 中性干燥剂，如无水氯化钙等，可以干燥中性、酸性、碱性气体，如O2、H2、CH4等。 在选用干燥剂时，显碱性的气体不能选用酸性干燥剂，显酸性的气体不能选用碱性干燥剂。有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂。能与气体反应的物质不能选作干燥剂，如不能用CaCI2来干燥NH3（因生成 CaCl28NH3），不能用浓 H2SO4干燥 NH3、H2S、HBr、HI等。 气体净化与干燥注意事项 一般情况下，若采用溶液作除杂试剂，则是先除杂后干燥；若采用加热除去杂质，则是先干燥后加热。 对于有毒、有害的气体尾气必须用适当的溶液加以吸收（或点燃），使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如尾气Cl2、SO2、Br2（蒸气）等可用NaOH溶液吸收；尾气H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收；尾气CO可用点燃法，将它转化为CO2气体。 4、气体实验装置的设计 （1）装置顺序：制气装置净化装置反应或收集装置除尾气装置 （2）安装顺序：由下向上，由左向右 （3）操作顺序：装配仪器检验气密性加入药品 五、常见物质的分离、提纯和鉴别 化学方法分离和提纯物质 对物质的分离可一般先用化学方法对物质进行处理，然后再根据混合物的特点用恰当的分离方法（见化学基本操作）进行分离。 用化学方法分离和提纯物质时要注意： 最好不引入新的杂质； 不能损耗或减少被提纯物质的质量 实验操作要简便，不能繁杂。用化学方法除去溶液中的杂质时，要使被分离的物质或离子尽可能除净，需要加入过量的分离试剂，在多步分离过程中，后加的试剂应能够把前面所加入的无关物质或离子除去。 对于无机物溶液常用下列方法进行分离和提纯： （1）生成沉淀法 例如NaCl溶液里混有少量的MgCl2杂质，可加入过量的NaOH溶液，使Mg2+离子转化为Mg(OH)2沉淀（但引入新的杂质OH），过滤除去Mg(OH)2，然后加入适量盐酸，调节pH为中性。 （2）生成气体法 例如Na2SO4溶液中混有少量Na2CO3，为了不引入新的杂质并增加SO42，可加入适量的稀H2SO4，将CO32转化为CO2气体而除去。 （3）氧化还原法 例如在 FeCl3溶液里含有少量 FeCl2杂质，可通入适量的Cl2气将FeCl2氧化为FeCl3。若在 FeCl2溶液里含有少量 FeCl3，可加入适量的铁粉而将其除去。 （4）正盐和与酸式盐相互转化法 例如在Na2CO3固体中含有少量NaHCO3杂质，可将固体加热，使NaHCO3分解生成Na2CO3，而除去杂质。若在NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3杂质，可向溶液里通入足量CO2，使Na2CO3转化为NaHCO3。 （5）利用物质的两性除去杂质 例如在Fe2O3里混有少量的Al2O3杂质，可利用Al2O3是两性氧化物，能与强碱溶液反应，往试样里加入足量的 NaOH溶液，使其中 Al2O3转化为可溶性 NaAlO2，然后过滤，洗涤难溶物，即为纯净的Fe2O3。 （6）离子交换法 例如用磺化煤（NaR）做阳离子交换剂，与硬水里的Ca2+、Mg2+进行交换，而使硬水软化。 2、物质的鉴别 物质的检验通常有鉴定、鉴别和推断三类，它们的共同点是：依据物质的特殊性质和特征反应，选择适当的试剂和方法，准确观察反应中的明显现象，如颜色的变化、沉淀的生成和溶解、气体的产生和气味、火焰的颜色等，进行判断、推理。 鉴定通常是指对于某一种物质的定性检验，根据物质的化学特性，分别检出阳离子、阴离子，鉴别通常是指对分别存放的两种或两种以上的物质进行定性辨认，可根据一种物质的特性区别于另一种，也可根据几种物质的颜色、气味、溶解性、溶解时的热效应等一般性质的不同加以区别。推断是通过已知实验事实，根据性质分析推求出被检验物质的组成和名称。我们要综合运用化学知识对常见物质进行鉴别和推断。 1常见气体的检验 常见气体 检验方法 氢气 纯净的氢气在空气中燃烧呈淡蓝色火焰，混合空气点燃有爆鸣声，生成物只有水。不是只有氢气才产生爆鸣声；可点燃的气体不一定是氢气 氧气 可使带火星的木条复燃 氯气 黄绿色，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝（O3、NO2也能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝） 氯化氢 无色有刺激性气味的气体。在潮湿的空气中形成白雾，能使湿润的蓝色石蓝试纸变红；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近时冒白烟；将气体通入AgNO3溶液时有白色沉淀生成。 二氧化硫 无色有刺激性气味的气体。能使品红溶液褪色，加热后又显红色。能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 硫化氢 无色有具鸡蛋气味的气体。能使Pb(NO3)2或CuSO4溶液产生黑色沉淀，或使湿润的醋酸铅试纸变黑。 氨气 无色有刺激性气味，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近时能生成白烟。 二氧化氮 红棕色气体，通入水中生成无色的溶液并产生无色气体，水溶液显酸性。 一氧化氮 无色气体，在空气中立即变成红棕色 二氧化碳 能使澄清石灰水变浑浊；能使燃着的木条熄灭。SO2气体也能使澄清的石灰水变混浊，N2等气体也能使燃着的木条熄灭。 一氧化碳 可燃烧，火焰呈淡蓝色，燃烧后只生成CO2；能使灼热的CuO由黑色变成红色。 甲烷 无色气体，可燃，淡蓝色火焰，生成水和CO2；不能使高锰酸钾溶液、溴水褪色。 乙烯 无色气体、可燃，燃烧时有明亮的火焰和黑烟，生成水和CO2。能使高锰酸钾溶液、溴水褪色。 乙炔 无色无臭气体，可燃，燃烧时有明亮的火焰和浓烟，生成水和 CO2，能使高锰酸钾溶液、溴水褪色。 2几种重要阳离子的检验 （l）H+ 能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色。 （2）Na+、K+ 用焰色反应来检验时，它们的火焰分别呈黄色、浅紫色（通过钴玻片）。 （3）Ba2+ 能使稀硫酸或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀，且沉淀不溶于稀硝酸。 （4）Mg2+ 能与NaOH溶液反应生成白色Mg(OH)2沉淀，该沉淀能溶于NH4Cl溶液。 （5）Al3+ 能与适量的NaOH溶液反应生成白色Al(OH)3絮状沉淀，该沉淀能溶于盐酸或过量的NaOH溶液。 （6）Ag+ 能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应，生成白色AgCl沉淀，不溶于稀 HNO3，但溶于氨水，生成Ag(NH3)2+。 （7）NH4+ 铵盐（或浓溶液）与NaOH浓溶液反应，并加热，放出使湿润的红色石蓝试纸变蓝的有刺激性气味NH3气体。 （8）Fe2+ 能与少量NaOH溶液反应，先生成白色Fe(OH)2沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色Fe(OH)3沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入KSCN溶液，不显红色，加入少量新制的氯水后，立即显红色。2Fe2+Cl22Fe3+2Cl （9）Fe3+ 能与 KSCN溶液反应，变成血红色 Fe(SCN)3溶液，能与 NaOH溶液反应，生成红褐色Fe(OH)3沉淀。 （10）Cu2+ 蓝色水溶液（浓的CuCl2溶液显绿色），能与NaOH溶液反应，生成蓝色的Cu(OH)2沉淀，加热后可转变为黑色的 CuO沉淀。含Cu2+溶液能与Fe、Zn片等反应，在金属片上有红色的铜生成。 3几种重要的阴离子的检验 （1）OH 能使无色酚酞、紫色石蕊、橙色的甲基橙等指示剂分别变为红色、蓝色、黄色。 （2）Cl 能与硝酸银反应，生成白色的AgCl沉淀，沉淀不溶于稀硝酸，能溶于氨水，生成Ag(NH3)2+。 （3）Br 能与硝酸银反应，生成淡黄色AgBr沉淀，不溶于稀硝酸。 （4）I 能与硝酸银反应，生成黄色AgI沉淀，不溶于稀硝酸；也能与氯水反应，生成I2，使淀粉溶液变蓝。 （5）SO42 能与含Ba2+溶液反应，生成白色BaSO4沉淀，不溶于硝酸。 （6）SO32 浓溶液能与强酸反应，产生无色有刺激性气味的SO2气体，该气体能使品红溶液褪色。能与BaCl2溶液反应，生成白色BaSO3沉淀，该沉淀溶于盐酸，生成无色有刺激性气味的SO2气体。 （7）S2 能与Pb(NO3)2溶液反应，生成黑色的PbS沉淀。 （8）CO32 能与BaCl2溶液反应，生成白色的BaCO3沉淀，该沉淀溶于硝酸（或盐酸），生成无色无味、能使澄清石灰水变浑浊的CO2气体。 （9）HCO3 取含HCO3盐溶液煮沸，放出无色无味CO2气体，气体能使澄清石灰水变浑浊。或向HCO3盐酸溶液里加入稀MgSO4溶液，无现象，加热煮沸，有白色沉淀 MgCO3生成，同时放出 CO2气体。 （10）PO43 含磷酸根的中性溶液，能与AgNO3反应，生成黄色Ag3PO4沉淀，该沉淀溶于硝酸。 （11）NO3 浓溶液或晶体中加入铜片、浓硫酸加热，放出红棕色气体。 4几种重要有机物的检验 （1）苯 能与纯溴、铁屑反应，产生HBr白雾。能与浓硫酸、浓硝酸的混合物反应，生成黄色的苦杏仁气味的油状（密度大于1）难溶于水的硝基苯。 （2）乙醇 能够与灼热的螺旋状铜丝反应，使其表面上黑色CuO变为光亮的铜，并产生有刺激性气味的乙醛。乙醇与乙酸、浓硫酸混合物加热反应，将生成的气体通入饱和Na2CO3溶液，有透明油状、水果香味的乙酸乙酯液体浮在水面上。 （3）苯酚 能与浓溴水反应生成白色的三溴苯酚沉淀。能与FeCl3溶液反应，生成紫色溶液。 （4）乙醛 能发生银镜反应，或能与新制的蓝色Cu(OH)2加热反应，生成红色的 Cu2O沉淀。 5用一种试剂或不用试剂鉴别物质 用一种试剂来鉴别多种物质时，所选用的试剂必须能和被鉴别的物质大多数能发生反应，而且能产生不同的实验现象。常用的鉴别试剂有FeCl3溶液、NaOH溶液、Na2CO3溶液、稀H2SO4、Cu(OH)2悬浊液等。 不用其他试剂来鉴别一组物质，一般情况从两个方面考虑： 利用某些物质的特殊性质（如颜色、气味、溶解性等），首先鉴别出来，然后再用该试剂去鉴别其他物质。 采用一种试剂与其他物质相互反应的现象不同，进行综合分析鉴别。 2006年高考有机化学复习资料 * 有机计算和燃烧规律 1有机物燃烧的化学方程式通式 CxHy + (x+y/4)O2 xCO 2 + y/2 H2O CxHyOz + (x+y/4-z/2) O2 xCO2 + y/2 H2O CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 nCO2+ (n+1) H2O CnH2n + 3n/2 O2 nCO2 + nH2O CnH2n-2 + (3n-1)/2 O2 nCO2 + (n-1) H2O 2气态烃燃烧前后总体积变化情况： 在1个大气压，100 以上（水为气态）时：（水为液态时又怎样？） 4，总体积不变 烃分子中氢原子个数 4，总体积减少 4，总体积增大 3、等质量的烃完全燃烧，需氧气的量最多的是：含氢量最大，例：CH4生成二氧化碳最多的是含碳量最大的，例：乙炔、 苯 4等物质的量的烃CxHy完全燃烧，生成二氧化碳最多的是分子中x 值 最大的，需氧气最多的是（x+y/4）值 最大的 5具有相同最简式的烃，无论以何种比例混合，只要总质量一定，完全燃烧时生成二氧化碳和水的量 也一定 烃的衍生物中耗氧量比较： -通常，把烃的衍生物的分子式进行变形，然后，再进行比较。 练习1：等物质的量的下列物质完全燃烧时，耗氧量相同的是生成CO2的量相同的是，生成水的量相同的是。 A乙烯、乙醇 B乙炔、乙酸 C乙炔、苯 D甲酸、氢气 E葡萄糖、甲醛 F甲苯、甘油 G甲烷、甲酸甲酯 练习2把例1中的等物质的量换成等质量，结论又如何？ * 官能团的引入： 1、引入卤素原子 （1）加成反应： （C=C、CC加Cl2、HCl等） CH2=CH2 + Cl2CH2Cl-CH2Cl CHCH+HClCH2=CHCl（催HgCl2） （2）取代反应（烷烃及“三苯） CH4+Cl2CH3Cl+HCl（催光） 2、引入羟基 （1）加成反应 CH2=CH2 + H2O CH3CH2OH（催） CH3CHO + H2 CH3CH2OH （Ni） （2）水解反应 CH3CH2Cl + H2O CH3CH2OH + HCl（NaOH水溶液） CH3COOCH3+H2OCH3COOH+CH3OH（酸或碱） （3）氧化反应 2CH3CHO+O22CH3COOH+2H2O（Cu） C6H5-CH3+KMnO4C6H5COOH （4）分解反应 C6H12O6（葡萄糖）2C2H5OH + 2CO2（催） 3、引入双键 （1）加成反应 （2）消去反应 CH3CH2Cl CH2=CH2 + HCl 4、引入醛基或羰基 练习：以淀粉为原料制备乙酸乙酯。 * 有机反应中碳链的改变增长、缩短、成环 一、碳链的增长 1、加聚反应 高聚（“三烯”为主、乙炔最新的高聚、甲醛生成人造象牙） 低聚（以乙炔为代表的炔的低聚） 2、缩(合）聚反应 酯化反应类型（如：HO-CH2-COOH自身、乙二醇与乙二酸） 氨基酸缩合类型（如：甘氨酸缩合） 其他类型的缩合（如：H2NCH2 COOH） 甲醛与苯酚（酚醛树脂） 二、减少碳链的反应 1、脱羧反应： CH3COONa + NaOHNa2CO3 + CH4 用类似方法制备苯、CH3CH3、R-H 2、氧化反应： （燃烧、烯、炔的部分氧化、丁烷直接氧化乙酸、苯的同系物氧化成苯甲酸等） RCH=CH2 3、水解反应： （酯、蛋白质、多糖等） 4、裂化反应： C4H10CH4 + C3H6 三、有机成环反应规律五元、六元环比较稳定 1、低聚反应 2、分子内（间）脱水羧酸、醇、酯化、生成酰胺键 3、其他的信息类型 （一）通常由产物逆推到所给原料，采取键的“切割”法。 练习1 由溴乙烷合成1,2-二溴乙烷（无机试剂任选） 练习2 从乙烯合成乙醚 练习3以CH2=CH2和H18OH为原料，并自选必要有机试剂，合成CH3CO18OC2H5，用化学方程式表示最合理的反应步骤。 练习4 以 对二甲苯、乙烯、食盐、氧化剂、水为原料合成涤纶树脂 （二）信息给予合成题。 （认真审题、使已有知识与给予知识有机结合） 练习1 以乙烯为初始原料制取正丁醇（CH3CH2CH2CH2OH）。已知： *有机推断方法： 一、 根据性质推断 物理性质 1密度比水大的液体有机物 2、密度比水小的液体有机物 3能发生水解反应的物质 4不溶于水的有机物 5常温下为气体的有机物 化学性质 1能发生银镜反应的物质 2能使高锰酸钾酸性溶液褪色的物质 3能使溴水褪色的物质 4能被氧化的物质 5显酸性的有机物 6能使蛋白质变性的物质 7既能与酸又能与碱反应的有机物8能与NaOH溶液发生反应的有机物 9、有明显颜色变化的有机反应 有特殊性质的有机物归纳： （1）含氢量最高的有机物是：CH4 （2）一定质量的有机物燃烧，耗氧气量最大的是：CH4 (3) 完全燃烧时生成等物质的量的 CO2和H2O的：烯烃、环烷烃、饱和一元醛、酮、酸、酯；(符合通式CnH2nOx 的物质，x= 0，1，2 (4) 使FeCl3溶液显特殊颜色的：酚类化合物； (5) 能水解的：酯、卤代烃、糖类(单糖除外)、肽类(包括蛋白质)； (6) 含有羟基的：醇、酚、羧酸、糖类 (能发生酯化反应，有些可与Na作用生成H2)； (7) 能与Na2CO3作用生成CO2的：羧酸类； (8) 能与NaOH发生中和反应的：羧酸和酚类等。 二、根据转化关系推断 重要的转化关系 (1) 双键的加成和加聚：双键之一断裂，加上其它原子或原子团或断开键相互连成链。 (2) 醇的消去反应：总是消去和羟基所在碳原子相邻的碳原子上的氢原子，若没有相邻的碳原子(如 CH30H)或相邻的碳原子上没有氢原子如(CH3)3CCH20H的醇不能发生消去反应。 (3) 醇的催化氧化反应：和羟基相连的碳原子上若有二个或三个氢原子，被氧化为醛；若有一个氢原子被氧化为酮；若没有氢原子，一般不被 氧化。 (4) 酯的生成和水解及肽键的生成和水解 (5) 有机物成环反应： a.二元醇脱水， b.羟酸的分子内或分子间酯化 c.氨基酸脱水 d.二元羧酸脱 三、 根据数据推断 这类题目同时考查考生的计算能力和推断能力。 解此类题的依据是：有机物的性质， 有机物的通式。 解此类题的步骤是： (1).由题目所给的条件求各元素的原子个数比， (2).确定有机物的实验式(或最简式)， (3).根据分子量或化学方程式确定分子式， (4).根据化合物的特征性质确定结构式。 其程序可概括为： 原子个数比-实验式-分子式-结构式。 重要的数据关系 1.不饱和键数目的确定 一分子有机物加成一分子H2(或Br2)含有一个双键； 加成两分子H2(或Br2)含有一个叁键或两个双键； 加成三分子H2含有三个双键或一个苯环。 一个双键相当于一个环。 2.符合一定碳氢比(物质的量比)的有机物 C:H=1:1的有乙炔、苯、苯乙烯、苯酚等 C:H=1:2的有甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖、果糖、单烯烃等。 C:H=1:4的有甲烷、甲醇、尿素等 MC(n+1)H2(n+1)+2O=MCnH2nO2 3.式量相同的有机物和无机物(常见物质) 式量为28的有：C2H4、N2、CO 式量为30的有：C2H6、NO、HCHO 式量为44的有:C3H8、CH3CHO、C02、 N20 式量为46的有：C2H50H、HCOOH，NO2 式量为60的有：C3H70H、CH3COOH、 HCOOC