高考化学 第31讲 气体的制备、实验方案的设计与评价课件.ppt

第31讲气体的制备 实验方案的设计与评价 课标版化学 题组一气体的实验室制法1 o2的实验室制法 2 co2的实验室制法 3 h2的实验室制法 4 nh3的实验室制法 5 cl2的实验室制法 题组二化学实验方案的设计与评价1 设计基本要求2 设计基本思路 3 实验设计类型 4 化学实验方案的评价根据化学原理和实验操作原理 通过比较 分析和综合的方法对 化学实验原理 试剂与仪器的选用 实验基本操作及其顺序 实验步骤等优劣进行科学论证和评判 并能在必要时提出合理的改进意见 题组一气体的实验室制法 1 下图不能用来作为hcl nh3的尾气吸收装置的是 答案ahcl nh3极易溶解于水 a装置容易产生倒吸 2 下图是一套实验室制气装置 用于发生 干燥和收集气体 下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是 a 铜屑和稀硝酸b 二氧化锰和浓盐酸c 浓氨水和生石灰d 碳酸钙和稀盐酸答案d由装置可看出这是一套固液不加热制取气体的装置 且生成的气体不和浓h2so4反应 不和o2反应 密度比空气大 所以只有d正确 3 用右图所示装置进行如下实验 不能达到实验目的的是 a 瓶中盛满水 从b口进气 用排水法收集h2b 瓶中盛适量浓硫酸 从a口进气来干燥co2c 从b口进气 用排空气法收集no2d 瓶中装满水 a口连导管并伸入量筒中 从b口进气 用排水法测量生成o2的体积答案c从b口进气时 可用排空气法收集密度比空气小的气体 故c项错误 4 某地污水中含有zn2 hg2 fe3 和cu2 四种阳离子 甲 乙 丙三位同学设计的从该污水中回收金属铜的方案如下 甲 污水沉淀cuocu乙 污水滤渣cuocu丙 污水滤渣滤渣cuocu下列判断正确的是 a 三种实验方案中都能制得纯净的铜b 乙方案中加过量铁粉可以将四种阳离子全部还原c 甲方案中的反应涉及置换 分解 化合 复分解四种反应类型 题组二化学实验方案的设计与评价 d 丙方案会产生环境污染 答案d甲方案得到的沉淀中含有fe oh 3 cu oh 2 加热后得到fe2o3和cuo 通h2加热还原后不能得到纯净的铜 乙方案中加入过量铁粉 过滤所得的滤渣中含有铁和铜 最后也不能得到纯净的铜 丙方案中用稀盐酸溶解了滤渣中过量的铁 最后可以得到纯净的铜 因为锌比铁活泼 所以乙方案中加入的铁不能还原zn2 甲方案中没有涉及化合反应 丙方案有可能产生汞和酸性废水 从而导致环境污染 5 用铁制备较纯净的三氧化二铁 下列实验方案最好的是 a 使铁在潮湿的空气中缓慢氧化b 铁在氯气中燃烧 加水溶解 再加入足量naoh溶液 过滤 洗涤 然后充分加热分解c 使铁溶解于稀硫酸 再加入足量naoh溶液 过滤 洗涤 然后充分加热分解d 使铁与足量稀硝酸反应 再加入足量naoh溶液 过滤 洗涤 然后充分加热分解答案ba项 最终生成铁锈 氧化铁水合物 b项 fefecl3fe oh 3fe2o3 方案合理 c项 fefeso4fe oh 2 fe oh 2部分氧化为fe oh 3 分解产物中既有feo 又有fe2o3等 d项 fe与稀hno3反应产生大气污染物no 重难一常见气体的制备典例1 2014陕西咸阳模拟 实验室常见的几种气体发生装置如图a b c所示 1 实验室可以用b或c装置制取氨气 如果用c装置 通常使用的药品是 检查c装置气密性的操作方法是 2 气体的性质是选择气体收集方法的主要依据 下列气体的性质与收集方法无关的是 填序号 下同 密度 颜色 溶解性 热稳定性 是否与氧气反应 3 下图是某学生设计收集气体的几种装置 其中不可行的是 4 若用a装置与d装置相连制取收集x气体 则x可能是下列气体中的 co2 no cl2 h2其中在d装置中连接小烧杯的目的是 解题关键明确实验原理 根据氨气的制取方法选择装置 根据气体性质判断收集装置是解答本题的关键 解析 1 c装置适用于固体与液体不需要加热的反应 故应选用浓氨水和氧化钙 或碱石灰 固体氢氧化钠等 2 选择气体收集方法 无需考虑气体的颜色和热稳定性 根据密度和是否与氧气反应选择能否采用向上或向下排空气法 根据溶解性判断能否选择排水或排其他液体的方法 3 收集气体时不应采取b c装置 前者密闭不能排出空气 后者伸入试管内的导管过长 4 制取co2时不需加热 也不必处理尾气 no常温下与氧气反应 考查内容气体制备发生装置的选择 气密性检验 气体的收集等 气 防止污染空气 答案 1 浓氨水和氧化钙 或碱石灰 固体氢氧化钠等 连接一根导管 将导管通入水槽中 用酒精灯微热圆底烧瓶底部 如果导管口处有气泡产生 停止加热后 在导管里形成一段水柱 说明c装置气密性良好 2 3 b c 4 吸收尾气 防止污染空气 不能用排空气法收集 制取h2时不需加热 应采用向下排空气法 尾气处理时一般用点燃的方法 故x可能是氯气 d装置中连接小烧杯用来吸收尾 1 1 2014湖北黄冈模拟 下图所示a f为实验室常见的仪器 装置 部分固定夹持装置略去 请根据要求回答下列问题 1 实验室制备氧气 方案一 选用装置a 则宜选用的药品是 制备反应的化学方程式为 方案二 选用装置c 则宜选用的药品是 制备反应的化学方程式为 2 在实验室制取纯净 干燥的氯气 实验过程中要防止污染 下表是按仪器的连接顺序由上至下依次填写的 请将该表填写完整 加入的试剂自选 该实验中用仪器d收集cl2时 进气口应为 填字母 3 用装置c除了能制取氯气外 还能制取的气体有 填3种气体的化学式 答案 1 氯酸钾和二氧化锰2kclo32kcl 3o2 双氧水和二氧化锰2h2o22h2o o2 2 b 3 h2 o2 co2等解析 1 实验室可以利用二氧化锰催化分解氯酸钾或过氧化氢制取氧气 2 制取的氯气中含有hcl和水蒸气 先通过饱和食盐水除去hcl 净化 再通过浓硫酸吸收水蒸气 干燥 收集cl2后用naoh溶液吸收多余的cl2 尾气吸收 氯气密度比空气大 选择向上排空气法收集 进气口应为b 3 用装置c还能制取h2 o2 co2 hcl等 1 气体制备实验的操作顺序 1 仪器安装顺序 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 固体先放入 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 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发生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 2 试剂添加顺序 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 气体的干燥装置和常见干燥剂 4 气体收集方法 5 尾气的吸收对于有毒 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 无污染的物质 利用液体吸收尾气时 要注意防止液体倒吸 特别提示 1 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 2 若制备的物质 如fecl3 alcl3等 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 3 尾气处理时要注意装置应与大气相通 常见气体的制备原理 重难二化学实验方案的设计与评价典例2 2014湖南长沙二模 26 工业上为了测定辉铜矿 主要成分是cu2s 中cu2s的质量分数 设计了下图装置 实验时按如下步骤操作 a 连接全部仪器 使其成为如图装置 并检查装置的气密性 b 称取研细的辉铜矿样品1 000g c 将称量好的样品小心地放入硬质玻璃管中 d 以每分钟1l的速率鼓入空气 e 将硬质玻璃管中的辉铜矿样品加热到一定温度 发生反应 cu2s o2so2 2cu f 移取25 00ml含so2的水溶液于250ml锥形瓶中 用0 0100mol l标准kmno4溶液滴定至终点 按上述操作方法重复滴定2 3次 试回答下列问题 1 装置 的作用是 装置 的作用是 2 假定辉铜矿中的硫全部转化为so2 并且全部被水吸收 则操作f中所发生反应的化学方程式为 当产生的现象时可判断滴定已经达到终点 3 若操作f的滴定结果如下表所示 则辉铜矿样品中cu2s的质量分数是 4 本方案设计中有一个明显的缺陷影响了测定结果 不属于操作失误 你认为是 写一种即可 5 已知在常温下fes的ksp 6 25 10 18 h2s饱和溶液中c h 与c s2 之间存在关系 c2 h c s2 1 0 10 22 在该温度下 将适量fes投入硫化氢饱和溶液中 欲使溶液中c fe2 为1mol l 应调节溶液的c h 为 考查内容物质含量的测定实验方案的设计与评价 解题关键解答本题的关键是根据所给步骤 明确实验原理 解析 1 装置 溶液中含有kmno4具有氧化性 可吸收空气中的还原性气体 naoh可吸收酸性气体 装置 中盛有碱石灰 具有吸水性 可干燥气 体 2 操作f中kmno4氧化h2so3 配平可得化学方程式 2kmno4 5h2so32mnso4 k2so4 2h2so4 3h2o 滴定达到终点时 h2so3完全反应 所以现象为 滴入最后一滴标准kmno4溶液后 溶液由无色变为淡紫色 并在半分钟内不褪色 3 三次滴定标准液的体积分别为19 99ml 20 01ml 18 04ml 第三次滴定的体积差别较大 应舍去 前两次滴定标准液的平均体积为20 00ml 根据化学方程式可得物质的对应关系为5cu2s 5so2 5h2so3 2kmno4 则辉铜矿样品中cu2s的质量分数 100 80 5 c s2 mol l 6 25 10 18mol l 代入c2 h c s2 1 0 10 22 可得c h 4 10 3mol l 答案 1 除去空气中的还原性气体与酸性气体干燥气体 2 2kmno4 5h2so32mnso4 k2so4 2h2so4 3h2o滴入最后一滴标准kmno4溶液后 溶液由无色变为淡紫色 并在半分钟内不褪色 3 80 4 在标准kmno4溶液滴定前 空气中的o2也可将h2so3氧化 造成测定结果偏低 5 4 10 3mol l 2 1某化学兴趣小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数 设计了如下实验方案 方案一 铜铝混合物测定生成气体的体积方案二 铜铝混合物测定剩余固体的质量下列有关判断中不正确的是 a 溶液a和溶液b均可以是盐酸或naoh溶液b 若溶液b选用浓硝酸 测得铜的质量分数偏大c 方案一可能产生氢气 方案二可能剩余铜d 实验室中方案二更便于实施 答案b解析若b为浓硝酸 铜溶解 铝会钝化 表面生成一层致密的氧化膜 导致剩余固体的质量偏大 故测得铜的质量分数偏小 b项不正确 1 化学实验方案的设计 1 实验设计的程序 药品和仪器是部分给出还是有剩余 若药品和仪器只部分给出 则应作必要的补充 若有剩余 则应进行筛选和淘汰 有无特殊条件要求如采用最简单或最合理的实验步骤 这些要求对反应原理 选择药品和装置 确定操作步骤都作了限定 必须高度重视 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 但容易被忽略 药品的状态及仪器的规格按要求指出药品的名称并准确描述 如硫酸铜粉末 澄清石灰水 酸性 2 实验设计的注意事项 高锰酸钾溶液 浓硫酸 饱和nahco3溶液等 此外也应注意某些仪器的规格 其他应注意的问题 如冷凝回流 冷却 防止倒吸 具有特殊作用的实验改进装置 2 化学实验方案的评价对几个实验方案进行评价 主要从正确与错误 严密与不严密 准确与不准确 可行与不可行等方面作出判断 另外有无干扰 是否经济 是否安全 有无污染等也是要考虑的 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 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 如h2还原cuo应先通h2 气体点燃 前先验纯等 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 如实验取用 制取易吸水 潮解 水解的物质时宜采取必要措施 以保证达到实验目的 4 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 冷凝管等 易挥发液体产物 导出时可为蒸气 的及时冷却 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 选出一个最佳方案 所谓最佳 就是装置最简单 药品容易取得 价格低廉 现象明显 干扰小 无污染 探究性实验方案的设计与评价1 有关物质组成的探究与评价在实验设计与评价试题中 有关检测物质组成的实验设计是最为常见的一类考题 需要注意的是 在离子检测 气化后的成分检测的过程中 要严格掌握离子检测 气体成分检测的先后顺序 防止各成分检测过程中的相互干扰 1 解题思路 取少量固体试样 溶于水 检测固体中的 阴 阳离子 得出实验结论 取少量固体试样 在氧气流等中反应 检测所产生的物质 如气体 得出实验结论 取少量固体试样 溶于水配成溶液 加酸或碱或盐溶液生成气体 或沉淀 检测气体的成分 或沉淀性质 得出实验结论 2 注意事项 有水蒸气生成的 先检验水蒸气 再检验其他成分 如教材中c和浓h2so4的反应 产物有so2 co2和h2o g 通过实验可检验三种气体物质的存在 但要注意检验so2 co2都要通过水溶液 对检验h2o g 有干扰 对于需要进行转化才能检测的成分 如co的检测 要注意先检测co中 是否含有co2 如果有co2先除去co2 后对co实施转化 最后再检测转化产物co2 2 有关物质制备的探究与评价 1 常见气体的制取流程发生装置净化装置干燥装置收集或性质实验装置吸收或 尾气处理装置 2 实验装置设计总思路 3 有关物质性质的探究与评价物质性质的探究与评价类试题主要是先在题干中给出某物质的部分性质 然后让考生判断是什么物质 具有哪些性质 并且通过相关实