高考化学一轮复习 9.3 物质的制备、实验方案的设计与评价课件.ppt

第3节物质的制备、实验方案的设计与评价,-2-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,考点一常见气体的制备,落实基础1.常见气体的制备原理和发生装置,-3-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,-4-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,-5-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,-6-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,2.气体的净化(1)除杂试剂选择的依据:制备气体和杂质气体性质上的差异,如溶解性等。如: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。(2)除杂原则:不损失主体气体,不引入新的杂质气体,在密闭装置内进行,先除易除的气体。,-7-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(3)除杂装置:,-8-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(4)气体净化时应注意的事项:用洗气瓶吸收杂质时,气流方向是长管进,短管出;用干燥管吸收杂质时,气流方向是大口进,小口出;用玻璃管或U形管吸收杂质时,气流方向可以任意选择。当气体中含有多种杂质时,若采用洗气装置,通常是除杂在前,干燥在后;若用加热装置除杂时,通常是干燥在前,除杂在后。3.气体的干燥(1)干燥的原则。干燥剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发生反应。a.酸性干燥剂不能干燥碱性气体。b.碱性干燥剂不能干燥酸性气体。c.具有强氧化性的干燥剂不能干燥具有强还原性的气体。(注:H2、CO、SO2虽具有还原性,但可用浓硫酸干燥。),-9-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(2)常用的干燥装置及干燥剂的选用。,-10-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,-11-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,4.气体的收集,-12-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,5.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,可直接将出气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。,-13-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,6.具有特殊作用的实验改进装置(1)防堵塞安全装置:如图所示,为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出,用橡皮管连接成连通装置(见恒压式);为防止粉末或糊状物堵塞导气管,可将棉花团置于导管口处(见防阻式和)。,(2)液封装置:为防止气体从长颈漏斗中逸出,可在发生装置中的漏斗末端套上一支小试管(见液封式)。,-14-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(3)启普发生器的拓展创新:,-15-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,考查角度一常见气体的制备与收集例1某研究性学习小组利用下图所示装置完成有关实验。【实验一】快速制氨气(1)用装置甲快速制氨气,则装置甲的a仪器中可加入浓氨水,b仪器中可加入。装置乙从(填“c”或“d”)管口进气可作为氨气的收集装置。,-16-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,【实验二】收集NO(2)利用装置乙可收集NO,试简述操作方法:。【实验三】比较硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱(3)利用所给装置设计实验,完成下列表格(可以不填满,也可以再补充)。,-17-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,答案:(1)生石灰(或氢氧化钠)d(2)将广口瓶中盛满水,NO从d管通入(3)甲稀硫酸、碳酸钠固体固体溶解、有气泡产生丙硅酸钠溶液有白色胶状沉淀出现解析:(1)生石灰或氢氧化钠溶于水会放出大量的热,将浓氨水滴加到生石灰或氢氧化钠上,可快速产生氨气,故b仪器中加入的药品为生石灰或氢氧化钠。由于NH3的密度小于空气,故用装置乙收集NH3时,NH3应从d管口进入,密度较大的空气会从c管口排出。(2)由于NO能与O2反应生成NO2,故不能用排空气法收集NO;由于NO不溶于水,故可用排水法收集NO。,-18-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(3)要比较硫、碳、硅三种元素的非金属性强弱,可通过比较它们最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱来实现,即通过比较H2SO4、H2CO3、H2SiO3三种酸的酸性强弱来实现。将稀硫酸滴入Na2CO3固体或溶液中,有气泡产生,说明硫酸的酸性强于碳酸,将生成的CO2气体通入硅酸钠溶液中,有白色胶状沉淀出现,说明碳酸的酸性强于硅酸。反应方程式分别为,-19-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,互动探究(1)用装置甲能否制备少量Cl2?答案:KMnO4的氧化性强于MnO2,在常温下KMnO4和浓盐酸可发生如下反应:2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2,利用该反应可用甲装置制备少量Cl2。(2)用装置乙可以收集哪些气体?答案:气体由c通入时为向上排空气法,可以收集CO2、Cl2、NO2、H2S等密度比空气大的气体。气体由d通入时为向下排空气法,可以收集H2、NH3、CH4等密度比空气小的气体。当装置中装满液体时,由d管进气是排液法集气。如果液体为水,可以收集H2、NO、O2等气体;如果液体为饱和食盐水可以收集Cl2;如果液体为饱和NaHCO3溶液可以收集CO2;如果液体为CCl4可以收集NH3。,-20-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,方法指导气体制备实验应注意的问题:(1)看药品和装置是部分给出还是有剩余。若药品和装置只部分给出,则应需要作必要的补充;若有剩余,则应进行筛选和淘汰。(2)看题目条件有无特殊要求。如采用最简单或最合理的实验步骤,这些要求对我们考虑反应原理、选择药品和装置,确定操作步骤都做了限定,必须高度重视。(3)注意实验过程中的隐蔽性操作。如某些必要的干燥、除杂、冷凝等,这些都是实验中必不可少的,容易被忽略。(4)明确药品的名称和仪器的规格。有些题目要求指出药品的名称,这类问题最难答准确,如有些药品的准确描述为硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸等。此外也应注意某些仪器的规格。(5)会画简单的实验装置图。,-21-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,考查角度二气体的净化及尾气处理的实验设计例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关性质。,图一,-22-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,图二,-23-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(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。,-24-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,答案:(1)ace(2)或用热毛巾将烧瓶焐热(3)饱和食盐水、浓硫酸解析:(1)装置A中烧瓶内试剂应该选用碱性物质,即与氨气不反应的物质,且溶解时放出热量,故选ace。(2)K2的导管末端应连接缓冲装置,防止溶液倒吸,故选或;用热毛巾将烧瓶焐热,使氨气膨胀,与水接触溶解,引发喷泉。(3)饱和食盐水能溶解HCl气体且能抑制氯气的溶解,故选饱和食盐水除HCl气体,选浓硫酸作为干燥剂;氯气和氨气反应生成白烟氯化铵,同时生成氮气:,-25-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,方法指导(1)除杂试剂的选择方法。,-26-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,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)、N2(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。,-27-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(2)气体制备实验中应注意的6项安全问题。爆炸:可燃性气体的点燃、不纯气体受热、气体导管堵塞导致;炸裂:玻璃仪器的骤冷骤热、受热不均等导致;暴沸:大火加热液体、受热液体沸点低等导致;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;堵塞:生成的蒸气易凝结、生成气体的同时产生粉尘等导致;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。,-28-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(2015安徽理综)某同学将光亮的镁条放入盛有NH4Cl溶液的试管中,有大量气泡产生。为探究该反应原理,该同学做了以下实验并观察到相关现象。由此得出的结论不合理的是(),答案,解析,-29-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,考点二化学实验方案的设计与评价,落实基础1.化学实验方案的设计(1)基本原则。,-30-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,-31-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,-32-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(3)设计步骤。明确目的,弄清原理:选择实验用品:,-33-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,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。,-34-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(4)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,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。,-35-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,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图即可,但要符合要求,例如形状、比例等。,-36-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,2.化学实验方案的评价(1)化学实验评价的内容。评价实验原理是否明确、合理评价实验方案是否安全、可行评价药品、仪器是否方便、易得评价实验现象和结论是否明显、清晰(2)化学实验评价的三大视角。绿色化视角:分析实验方案是否科学可行;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。,-37-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,安全性视角:避免炸裂:受热不均匀、液体倒吸、气流不畅、易燃气体中混有助燃气体等。防污染:有毒尾气未经处理、剩余药品随意丢弃、实验产生的废液任意倾倒等。防失火:点燃或熄灭酒精灯的方法不正确、易燃试剂与明火接触等。防吸水:极易水解、吸水性强(潮解)的物质未密封保存或与潮湿空气接触,大量吸水导致液体溢出或反应变质等。,-38-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,规范性视角:仪器的安装与拆卸;试剂添加的顺序与用量;加热的方式方法和时机;仪器的查漏、气密性检验;温度计的规范使用、水银球的位置;实验数据的读取;冷却、冷凝的方法等。,-39-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,考查角度一化学实验方案的设计例1(2015全国)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:,-40-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(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。,-41-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,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。,-42-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,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、ICuOH中黑色粉末变为红色,其后的装置D中的石灰水变浑浊(3)向盛有少量NaHCO3溶液的试管中滴加草酸溶液,有气泡产生用NaOH标准溶液滴定同浓度的草酸溶液,消耗NaOH的物质的量为草酸的2倍,-43-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,解析:(1)澄清石灰水通常可以用来检验二氧化碳,所以推测产物中有二氧化碳;草酸易升华,加热易变成气体随分解产物进入C装置,影响二氧化碳的检验。(2)要想检验一氧化碳,必须先除净二氧化碳和水蒸气,选F、D、G装置,再利用一氧化碳的还原性检验它的存在,选H、D装置,还要进行一氧化碳的尾气处理,选I装置。若存在一氧化碳,则黑色的氧化铜被还原为红色的铜,一氧化碳被氧化成二氧化碳使澄清石灰水变浑浊。(3)根据相对强酸制弱酸的原理,用碳酸盐溶液和草酸混合,只要能看到气泡产生即可。利用酸碱中和的原理,证明氢氧化钠的物质的量是草酸的2倍。,-44-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,方法指导性质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:证明存在电离平衡;测定对应盐溶液的酸碱性;测量在稀释前后的pH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。(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。,-45-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(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。,-46-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,考查角度二化学实验方案的评价例2某研究小组利用如图装置探究温度对CO还原Fe2O3的影响(固定装置略)。,(1)MgCO3的分解产物为。(2)装置C的作用是,处理尾气的方法为。(3)将研究小组分为两组,按如图装置进行对比实验,甲组用酒精灯、乙组用酒精喷灯对装置D加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物)。两组分别用产物进行以下实验。,-47-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,-48-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,乙组得到的黑色粉末是。甲组步骤1中反应的离子方程式为。乙组步骤4中,溶液变红的原因为;溶液褪色可能的原因及其验证方法为。从实验安全考虑,如图装置还可采取的改进措施是。,-49-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,答案:(1)MgO、CO2(2)除CO2点燃(3)FeFe3O4+8H+2Fe3+Fe2+4H2OFe2+被氧化为Fe3+,Fe3+遇SCN-显红色假设SCN-被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出现红色,则假设成立(其他合理答案均可)在装置B和C之间添加装置E防倒吸(其他合理答案均可),-50-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,解析:(1)MgCO3的分解产物为MgO和CO2。(2)Zn与CO2反应生成ZnO和CO,装置C的作用是除去CO2。尾气为CO,所以处理尾气的方法是点燃。(3)由所给操作及现象可知,乙组得到的黑色粉末是Fe,甲组中黑色粉末是Fe3O4。所以步骤1中反应的离子方程式为:Fe3O4+8H+2Fe3+Fe2+4H2O。乙组步骤4中溶液变红的原因是:Fe2+被氧化为Fe3+,Fe3+遇SCN-显红色。溶液褪色可能的原因及验证方法为:假设SCN-被Cl2氧化,向溶液中加入KSCN溶液,若出现红色,则假设成立。从实验安全考虑图中装置还可采取的改进措施是:在装置B和C之间添加防倒吸装置E。,-51-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,方法指导实验方案评价的思维方法(1)从实验原理上评价,实验方案要符合原理,保证达到实验目的。(2)从操作步骤、实验现象上评价,实验方案要步骤简单,现象明显。(3)从环境保护上评价,实验方案的设计要充分体现出环保意识。(4)从节能、安全可靠上评价,实验方案的设计要节约能源,节约原料且安全可靠。,-52-,考点一,考点二,基础梳理,考点突破,高考微题组,(2015广东理综改编)下列实验操作、现象和结论均正确的是(),答案,解析,-53-,2,1,3,4,5,考点一常见气体的制备1.如图装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装置可用于()A.二氧化锰和浓盐酸生成氯气B.锌和盐酸生成氢气C.碳酸钙和盐酸生成二氧化碳D.Cu和浓硝酸反应制NO2气体,答案,解析,-54-,2,1,3,5,2.用如图装置制取少量某无色气体,则X内的药品应是()A.铜和稀硝酸B.铜和浓硝酸C.碳酸钙与稀硫酸D.亚硫酸钠和浓硫酸,答案,解析,4,-55-,3,1,2,5,3.实验室欲制取少量NaHCO3与NH4Cl。实验步骤如下:,4,-56-,3,1,2,5,请回答:(1)步骤、中需用到氨气,下列装置可用于实验室制氨气的是(填序号)。,4,-57-,3,1,2,5,(2)步骤中发生反应的化学方程式是。若用图甲装置进行该沉淀反应,实验时,须先从(填“a”“b”或“c”)管通入。(3)有人设计了如图乙所示的装置来验证步骤所得的晶体中含有。具体操作是取少量晶体于硬质试管中,对晶体部位加热,并在(填“A”或“B”)处放置试纸,观察现象。,4,-58-,3,1,2,5,答案:(1)bd(2)NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3+NH4ClaNH3(3)A湿润的红色石蕊(或湿润的酚酞)解析:(1)a中NH4Cl受热分解生成的HCl和NH3在试管