高考化学一轮精品教学案 11.3 常见物质的制备（1）.doc

2013届高考化学一轮精品教学案 11.3 常见物质的制备（1）【2013考纲解读】考纲内容能力要求考向定位1气体的实验室制法及气体的收集和干燥和尾气处理2常见气体制备原理以及装置选择3几种无机物、机物的制取1掌握常见气体的实验室制法及气体的收集和干燥和尾气处理2掌握常见气体制备原理以及装置选择3掌握几种无机物、机物的制取及化工生产中应用本讲重点是制备气体的发生装置、气体的收集方法、常见气体制备原理以及装置选择、尾气的处理装置以及气体的净化和干燥。今后的命题方向：利用限定的仪器装置、药品，融气体的制备、除杂、集气及设计操作次序、仪器连接、定量计算于一体；给出部分实验环节，根据实验要求设计完整的实验或补充部分实验步骤。 【重要知识梳理】一、 常见气体物质的制备、收集、干燥与净化许多实验试题是源于教材上典型实验的改装或者创新。因此在高考的实验备考复习过程中，对教材上的演示实验的复习应该进行落实和巩固，尤其是对一些物质的制备实验和物质的性质实验应进行深入的探究，对实验中所涉及的重要化学方程式和重要实验现象均应做到熟练，而不是一味在考前追逐新颖的实验试题而丢掉最本质的教材实验，换句话说就是在考前应抽时间回归教材，吃透教材，做到以不变应万变。 例1、某课外小组利用h2还原黄色的wo3粉末测定w的相对原子质量，下图是测定装置的示意图，a中的试剂是盐酸。请回答下列问题。（1）仪器中装入的试剂：b_ 、c_、d_；（2）连接好装置后应首先_，其方法是_（3）“加热反应管e”和“从a瓶逐滴滴加液体”这两步操作应该先进行的是 _。在这两步之间还应进行的操作是_；（4）反应过程中g管逸出的气体是_，其处理方法是_（5）从实验中测得了下列数据 空e管的质量a ； e管和wo3的总质量b ；反应后e管和w粉的总质量c（冷却到室温称量）；反应前f管及内盛物的总质量d ；反应后f管及内盛物的总质量e由以上数据可以列出计算w的相对原子质量的两个不同计算式（除w外，其他涉及的元素的相对原子质量均为已知）：计算式1：ar(w)_；计算式2：ar(w)_。【感悟提高】本题将常见气体的制备和净化实验结合在一起，综合考查气体的制备、净化、干燥、验纯以及如何处理尾气；同时也考查了实验的原理，综合性较强。即要求考生的实验基础知识牢固，又要求有综合分析能力。解题时首先要找准突破口制气实验，其次要掌握几种常见气体制备的方法及原理。二、几种无机物的制备请完成下列问题：（1）装置的连接顺序是：（a）接（ ） （ ）接（ ）；（b）接（ ）（2）a中常选用的固体反应物为_；d中应选用的液体为_；b中发生反应的化学方程式为_。（3）第二步骤中必须先让_装置先发生反应。（4）c中用球形干燥管而不用直导管，其作用是_，c中广口瓶内产生固体的总化学方程式为_。（5）第四步中分离出nh4cl晶体的操作是_；其所得的nh4cl晶体中常含有少量的nacl和nahco3（约占5%8%），请设计一个简单的实验证明所得固体的成分大部分是nh4cl。简要写出操作和现象：_。解析：由题意可知，需制得nh3和co2两种气体，然后将其分先后通入饱和食盐水中，即可发生反应，生成碳酸氢钠沉淀。若先通二氧化碳气体，其在饱和食盐水中的溶解度不大，再通氨气后生成的碳酸氢钠的量少。故应先通氨气，后通二氧化碳。在用盐酸与大理石制得的二氧化碳气体中，混有氯化氢气体，它会与碳酸氢钠反应，影响碳酸氢钠的产量，所以应除去二氧化碳中混有的氯化氢，也就是应将气体先通入饱和碳酸氢钠溶液中。由于氨气极易溶于水，为防倒吸，应将导管口刚接触水面，并采用干燥管进一步加以预防。氯化铵的实验证明常采用加热分解法，看剩余产物的多少，从而说明其含量的多少。三、 几种有机物的制备本专题知识往往以新药、新材料合成为线索，将合成原理、实验操作、实验技能结合。复习时要认真阅读课文中演示实验与学生实验，对所做过的实验温故知新，对实验操作多问为什么，使知识与技能有机结合起来。例3、酯是重要的有机合成中间体，请回答下列问题：（5）此反应以浓硫酸作为催化剂，可能会造成产生大量酸性废液，催化剂重复使用困难等问题。现代研究表明质子酸离子液体可作此反应的催化剂，实验数据如下表所示（乙酸和乙醇以等物质的量混合）：同一反应时间同一反应温度反应温度/转化率(%)选择性(%)反应时间/h转化率(%)选择性(%)4077.8100280.21006092.3100387.71008092.6100492.310012094.598.7693.0100（说明：选择性100%表示反应生成的产物是乙酸乙酯和水） 根据表中数据，下列_(填编号)，为该反应的最佳条件。 a. 120，4h b. 80，2h c. 60，4h d. 40，3h 当反应温度达到120时，反应选择性降低的原因可能是_。【感悟提高】有机物的制备要首先掌握课本上几个演示实验和学生实验制备原理、温度控制、实验安全及产品的分离提纯；然后学会对其综合运用，注重教材实验的开发、迁移， 增强实验问题的探究与创新性。 【高频考点突破】热点1 选用仪器组装实验装置 例1、右图所示为常见气体制备、分离、干燥和性质验证的部分仪器装置（加热设备及夹持固定装置均略去），请根据要求完成下列各题（仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，、为活塞）。（1）若气体入口通入和2的混合气体，内放置，选择装置获得纯净干燥的，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为（填代号）。能验证氧化产物的现象是。（2）停止和2混合气体的通入，内放置22，按装置顺序制取纯净干燥的2，并用2氧化乙醇。此时，活塞应，活塞应，需要加热的仪器装置有（填代号），中反应的化学方程式为：。（3）若气体入口改通空气，分液漏斗内改加浓氨水，圆底烧瓶内改加固体，内放置铂铑合金网，按装置顺序制取干燥的氨气，并验证氨的某些性质。装置中能产生氨气的原因有。实验中观察到内有红棕色气体出现，证明氨气具有性。解析：（1）中装置的选择容易漏掉装置c（证明co2 被除尽）和装置f（尾气处理），从而导致现象描述不完整（漏掉“ab之间的c装置中溶液保持澄清”）；（2）题中则由于不明确过氧化钠到底与什么物质发生反应生成氧气而导致活塞的开关回答错误。答案：（1）acbecf ab之间的c装置中溶液保持澄清，ef之间的c装置中溶液变浑浊。 （2）关闭 打开 k和m 2ch3ch2oh+o22ch3cho+2h2o (3)氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度降低而放出；氢氧化钠吸水，促使氨气放出；氢氧化钠电离出的oh-增大了氨水中的oh-浓度，使氨的电离平衡左移，促使氨气放出。 还原热点2 化工生产实际运用例2、 某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应制取胆矾。其设计的实验过程为：（1）铜中含有大量的有机物，可采用灼烧的方法除去有机物，灼烧时将瓷坩埚置于 上（用以下所给仪器的编号填入，下同)，取用坩埚应使用 ，灼烧后的坩埚应放在 上，不能直接放在桌面上。实验所用仪器：a 蒸发皿 b 石棉网 c 泥三角d 表面皿 e 坩埚钳 f 试管夹（2）杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，用以制取胆矾。灼烧后含有少量铜的可能原因是 解析：在灼烧过程中铜可被空气氧化，但生成的氧化铜也可被有机物还原，因此（2）题选ab；粗制的氧化铜经途径一制取硫酸铜会产生二氧化硫，污染空气，且耗酸较多，而途径而相对经济环保。测定胆矾结晶水含量，需要先称两胆矾晶体质量、坩埚和晶体的总质量，加热至晶体完全变为白色粉末后坩埚和粉末的总质量，继续加热后再次称坩埚和粉末的总质量，且前后两次差值小于0.1g，因此至少4次。 x值偏高，即测出水的含量偏高，加热温度过高会使硫酸铜分解为氧化铜；若加热后放在空气中冷却会使硫酸铜吸水，则x值偏低；而bd对实验结果无影响。答案：（1）c e b （2）a b （3）蒸发 过滤（4）产生等量胆矾途径消耗硫酸少 途径不会产生污染大气的气体（5）4 （6）a【高考真题精析】【2012高考】（2012上海）16实验宣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是氮气发生装置c是氨气吸收装置 d是氨气收集、检验装置【答案】b【解析】装置中nh4cl受热易分解生成nh3和hcl，但在试管口附近两者又能结合生成nh4cl；装置中的漏斗放置过低，不能防止引起倒吸；装置中的试管口应放一团干燥的棉花。（2012江苏）6. 用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是 图2 图3 图4 图5a. 用图2 所示装置除去cl2中含有的少量hcl b. 用图3 所示装置蒸干nh4cl饱和溶液制备nh4cl晶体c. 用图4 所示装置制取少量纯净的co2气体d. 用图5 所示装置分离ccl4萃取碘水后已分层的有机层和水层【答案】d【解析】a项，naoh可以将cl2、hcl同时除去，错；b项，蒸干nh4cl时，它会分解，错；c项，纯碱为粉未状，不能放于带孔的板上，同时制得的co2中会混有hcl和h2o，错；d项，ccl4的密度比水大，位于水的下层，正确。【2011高考】1（上海）草酸晶体(h2c2o42h2o) 100开始失水，101.5熔化，150左右分解产生h2o、co和co2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体，应该选择的气体发生装置是（图中加热装置已略去）解析：根据草酸晶体的性质不难得出答案是d。答案：d2（上海）实验室制取少量溴乙烷的装置如下图所示。根据题意完成下列填空：（1）圆底烧瓶中加入的反应物是溴化钠、 和1:1的硫酸。配制体积比1：1的硫酸所用的定量仪器为 （选填编号）。 a天平 b量筒 c容量瓶 d滴定管（2）写出加热时烧瓶中发生的主要反应的化学方程式 。 （3）将生成物导入盛有冰水混合物的试管a中，冰水混合物的作用是 。试管a中的物质分为三层（如图所示），产物在第 层。（4）试管a中除了产物和水之外，还可能存在 、 (写出化学式)。（5）用浓的硫酸进行实验，若试管a中获得的有机物呈棕黄色，除去其中杂质的正确方法是 （选填编号）。 a蒸馏 b氢氧化钠溶液洗涤 c用四氯化碳萃取 d用亚硫酸钠溶液洗涤 若试管b中的酸性高锰酸钾溶液褪色，使之褪色的物质的名称是 。（6）实验员老师建议把上述装置中的仪器连接部分都改成标准玻璃接口，其原因是： 。解析：本题主要考察溴乙烷大制备、提纯、有机反应等复杂性以及实验安全等。实验室制取少量溴乙烷所用试剂是乙醇和溴化氢反应；溴乙烷的密度比水大且不溶于水。答案：（1）乙醇 b（2）nabrh2so4hbrnahso4、hbrch3ch2ohch3ch2brh2o（3）冷却、液封溴乙烷 3（4）hbr ch3ch2oh（5）d 乙烯（6）反应会产生br2，腐蚀橡胶【2010高考】1、（2010上海卷）12下列实验操作或实验事故处理正确的是a实验室制溴苯时，将苯与液溴混合后加到有铁丝的反应容器中b实验室制硝基苯时，将硝酸与苯混合后再滴加浓硫酸c实验时手指不小心沾上苯酚，立即用70o以上的热水清洗d实验室制乙酸丁酯时，用水浴加热2、（2010全国卷1）29（15分）请设计co2在高温下与木炭反应生成co的实验。(1)在下面方框中，a表示有长颈漏斗和锥形瓶组成的气体发生器，请在答题卡上的a后完成该反应的实验装置示意图(夹持装置,连接胶管及尾气处理不分不必画出，需要加热的仪器下方用标出)，按气流方向在每件仪器下方标出字母b、c；其他可选用的仪器(数量不限)简易表示如下：(2)根据方框中的装置图，在答题卡上填写该表仪器符号仪器中所加物质作用a石灰石、稀盐酸石灰石与盐酸生成co2(3)有人对气体发生器作如下改进：在锥形瓶中放入一小试管，将长颈漏斗下端插入小试管中。改进后的优点是 ；(4)验证co的方法是 。【解析】（1）这里与一般的物质制备思路是一致的，思路是先制备co2，再净化除杂，干燥，接着再与c在高温下反应制co，再除去未反应完的co2，我们这里只需要画装置简图即可，这是自1998年高考科研测试首次出现，至今高考终于再现了！（见答案）（2）与2009年27题相似这在今年的训练题中比较流行，如湖北省部分重点中学联考，黄冈中学模拟题等均再现了，不难学生能够作答和得分（见答案）（3）这在以前题目中出现了多次，一般学生能答对（4）此问答案很多可以点燃，看火焰看产物；也可以e后面再接个灼热cuo的玻璃管后面再接个放澄清石灰水的洗气瓶,看玻璃管和石灰水的现象；也可应直接用pdcl2溶液等3、（2010天津卷）9（18分）纳米tio2在涂料、光催化、化妆品等领域有着极其广泛的应用。制备纳米tio2的方法之一是ticl4水解生成tio2x h2o，经过滤、水洗除去其中的cl，再烘干、焙烧除去水分得到粉体tio2 。用现代分析仪器测定tio2粒子的大小。用氧化还原滴定法测定tio2的质量分数：一定条件下，将tio2溶解并还原为ti3+ ，再以kscn溶液作指示剂，用nh4fe(so4)2标准溶液滴定ti3+至全部生成ti4+。请回答下列问题： ticl4水解生成tio2x h2o的化学方程式为_。 检验tio2x h2o中cl是否被除净的方法是_。 下列可用于测定tio2粒子大小的方法是_（填字母代号）。a核磁共振法 b红外光谱法 c质谱法 d透射电子显微镜法 滴定终点的现象是_。 滴定分析时，称取tio2（摩尔质量为m gmol1）试样w g，消耗c moll1 nh4fe(so4)2标准溶液v ml，则tio2质量分数表达式为_。 判断下列操作对tio2质量分数测定结果的影响（填“偏高”、“偏低”或“无影响”） 若在配制标准溶液过程中，烧杯中的nh4fe(so4)2溶液有少量溅出，使测定结果_。 若在滴定终点读取滴定管刻度时，俯视标准液液面，使测定结果_。 (7) nh4fe(so4)2溶液溅出，其物质的量浓度减小，消耗的体积增大，百分含量偏大；若终点俯视滴定管，读取的体积比实际消耗的体积偏小，质量分数偏小。答案：(1) ticl4+(2+x) h2o tio2xh2o+4hcl(2)取少量水洗液，滴加agno3溶液，不产生白色沉淀，说明cl-已除净。(3)d4、（2010广东理综卷）33.（16分）某科研小组用mno2和浓盐酸制备cl2时，利用刚吸收过少量so2的naoh溶液对其尾气进行吸收处理。（1）请完成so2与过量naoh溶液反应的化学方程式：so2+2naoh = _（2）反应cl2+na2so3+2 naoh=2nacl+na2so4+h2o中的还原剂为_（3）吸收尾气一段时间后，吸收液（强碱性）中肯定存在cl、oh和so请设计实验，探究该吸收液中可能存在的其他阴离子（不考虑空气的co2的影响） 提出合理假设 假设1：只存在so32-；假设2：既不存在so32-也不存在clo；假设3：_ 设计实验方案，进行实验。请在答题卡上写出实验步骤以及预期现象和结论。限选实验试剂：3moll-1h2so4、1moll-1naoh、0.01moll-1kmno4、淀粉-ki溶液、紫色石蕊试液实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3 moll-1 h2so4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于a、b试管中步骤2：步骤3：解析：(1) naoh过量，故生成的是正盐：so2+2naoh =na2so3+h2o。实验步骤预期现象和结论步骤1：取少量吸收液于试管中，滴加3 moll-1 h2so4至溶液呈酸性，然后将所得溶液分置于a、b试管中步骤2：在a试管中滴加紫色石蕊试液若先变红后退色，证明有clo-，否则无步骤3：在b试管中滴加0.01moll-1kmno4溶液若紫红色退去，证明有so32-，否则无5、（2010山东卷）30（16）聚合硫酸铁又称聚铁，化学式为，广泛用于污水处理。实验室利用硫酸厂烧渣（主要成分为铁的氧化物及少量fes、sio2等）制备聚铁和绿矾（feso47h2o ）过程如下：（1）验证固体w焙烧后产生的气体含有so2 的方法是_。（2）实验室制备、收集干燥的so2 ，所需仪器如下。装置a产生so2 ，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a f装置d的作用是_，装置e中naoh溶液的作用是_。（3）制备绿矾时，向溶液x中加入过量_，充分反应后，经_操作得到溶液y，再经浓缩，结晶等步骤得到绿矾。（4）溶液z的ph影响聚铁中铁的质量分数，用ph试纸测定溶液ph的操作方法为_。若溶液z的ph偏小，将导致聚铁中铁的质量分数偏_。解析：6、（2010安徽卷）27.（14分）锂离子电池的广泛应用使回收利用锂货源成为重要课题：某研究性学习小组对废旧锂离子电池正极材料（limn2o4、碳粉等涂覆在铝箔上）进行资源回收研究，设计实验流程如下：（1）第步反应得到的沉淀x的化学式为 。（2）第步反应的离子方程式是 。（3）第步反应后，过滤li2co3所需的玻璃仪器有 。若过滤时发现滤液中有少量浑浊，从实验操作的角度给出两种可能的原因： 、 。（4）若废旧锂离子电池正极材料含linb2o4的质量为18.1 g第步反应中加入20.0ml3.0moll-1的h2so4溶液。定正极材料中的锂经反应和完全为li2co3,剩至少有 na2co3参加了反应。7、（2010福建卷）25 工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：探究一（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移人硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是 。（2）另称取铁钉60g放入150ml浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液x并收集到气体y。甲同学认为x中除外还可能含有。若要确认其中的，应先用 选填序号）。akscn溶液和氯水 b铁粉和kscn溶液 c浓氨水 d酸性溶液乙同学取336ml（标准状况）气体y通入足量溴水中，发生反应：然后加入足量溶液，经适当操作后得干燥固体233g。由于此推知气体y中的体积分数为 。探究二分析上述实验中体积分数的结果，丙同学认为气体y中还可能含量有和q气体。为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）。（3）装置b中试剂的作用是 。（4）认为气体y中还含有q的理由是 （用化学方程式表示）。（5）为确认q的存在，需在装置中添加m于 （选填序号）。 a a之前 ba-b间 cb-c间 dc-d间（6）如果气体y中含有，预计实验现象应是 。（7）若要测定限定体积气体y中的含量（标准状况下约有28ml ），除可用测量体积的方法外，可否选用质量称量的方法？做出判断并说明理由 。（6）氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝（7）中学阶段的质量称量选择托盘天平，分度值0.1g，无法精确称量出差量。【当堂巩固】如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶气体是 co、o2 cl2、ch4 no2、o2 n2、h2abcd可用右图装置制取（必要时可加热）、净化、收集的气体是ba 铜和稀硝酸制一氧化氮 b 氯化钠与浓硫酸制氯化氢c 锌和稀硫酸制氢气 d 硫化亚铁与稀硫酸制硫化氢3以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收易溶性气体，而且能防止倒吸的是（ ）7下列关于实验室制nh3的说法不正确的是 （ ）a、可用nh4cl固体与naoh固体混合加热 b、可用碱石灰干燥nh3 c、可用向下排空气法收集nh3 d、可用排水法收集nh38制备下列气体过程中，净化除杂的有关操作（括号内是杂质）其中正确的是（ ）a、co2（co）气体通过灼热的cuo b、c2h4（so2）气体通过盛有溴水的洗气瓶 c、no（no2）通过水洗干燥后，用向下排空气法收集d、nh3（h2o）浓h2so4待反应缓和后用下图装置进行水浴加热约半小时，反应可基本完成，这时反应液中已无固体颗粒和红磷，然后要加入一些物质x，并拔出直立冷凝管，装上附有60弯玻璃管的瓶塞；将导管接于横放的冷凝管上，水浴加热蒸馏出粗制的碘乙烷，此粗产品中混有乙醇并溶有（纯碘乙烷为无色难溶于水的液体，沸点72.3）（1）应是哪一类有机物?写出其结构简式（2）物质x可能是什么?为什么要用它?（3）装置中竖直冷凝管有何作用?冷凝水从_口进，_口出（4）怎样除去粗制品中的乙醇和碘?（指出加入的试剂和操作名称）10设计一个粗略测定锌（二价金属）的相对原子质量的实验。实验室环境条件：251.01105pa仪器及材料：大试管一支（容量约50ml）、500ml锥形瓶一只、500ml量筒一只，玻璃导管、橡皮管、橡皮塞、铁架台（附铁夹）、w g锌粒（w1g）、足量稀硫酸、水画出实验装置示意图。欲保证不漏出氢气，应如何操作？若实验测出的氢气的体积为v ml，写出计算锌的相对原子质量的计算式 。11利用下列各组中的物质制备并收集少量相应的气体，能采用右图装置的是 （ ）浓氨水和固体naoh制nh3 大理石和浓盐酸制co2过氧化氢溶液和二氧化锰制o2 稀硝酸和铜片制no浓盐酸和二氧化锰制cl2 电石与水制c2h2锌粒和稀硫酸制h2 乙醇和浓硫酸制c2h4a b c d12下列实验装置图正确的是13.从绿色化学的理念出发，下列实验不宜用图7所示装置进行的是a不同浓度的硝酸与铜反应b稀硫酸与纯碱或小苏打反应c铝与氢氧化钠溶液或盐酸反应dh2o2在不同催化剂作用下分解14某溶液中含有较多的na2so4和少量的fe2(so4)3，若用该溶液制取芒硝，可供选择的操作有：加适量h2so4溶液加金属钠结晶加过量naoh溶液加强热脱结晶水过滤，正确的操作步骤是 （ ）a、b、c、d、16下图（左）为化学课本上实验室制溴苯的装置，该装置较简单，操作也较简便，但也有些不足之处。为弥补不足，有同学另行设计了如下图（右）的反应装置。 反应式为 ； 苯、溴在分液漏斗中混合后现象为 ，说明了 。将混合液滴入反应管几秒钟后，能观察到的现象是：c处 ，d处 ，e处 。在2-3分钟后，可以在a管底部得到 ，b中现象为 。改进装置与原课本装置相比，优点表现在哪些方面？17利用下图所示装置制取氧气并进行相关的实验探究。（1）将3.9 g过氧化钠放入烧瓶中，加入100 mlh2o，然后用排水法收集气体。 过氧化钠跟水反应的化学方程式为_。 集气瓶充满气体后，怎样从水槽中取出集气瓶？简述操作方法。 _。 补充实验，证明“红色迅速褪去”与溶液中存在h2o2有关。请简述实验操作。 _。18某兴趣小组的学生根据mg与co2反应原理推测钠也能在co2中燃烧，为了确定其生成产物并进行实验论证，某同学设计了下列装置进行实验（已知pdcl2能被co还原得到黑色的pd）。请回答下列问题：（1）制co2时为了使反应随开随用，随关随停，上图中方框内应选用以下_装置（填字母代号）。简述该装置随关随停的理由：_。（2）检查装置气密性并装好药品后，点燃酒精灯前应进行的操作是_，等装置_（填数字编号）中出现_现象