高考化学总复习 智能考点归类总结（教材精讲+典型例题+跟踪训练）物质的制备（含方法提示和解析）.doc

智能考点 物质的制备i课标要求1了解常见物质的制备和合成方法2认识反应条件控制在化学研究中的意义和作用，初步掌握控制反应条件的一些方法3知道物质分离和提纯的常用方法4能对实验现象做出合理的解释，运用比较、归纳、分析、综合等方法初步揭示化学变化的规律。ii考纲要求1掌握常见气体的实验室制法（包括所用的试剂、仪器、反应原理和收集方法）2掌握化学实验纪录的基本要求，并能设计一些基本实验。能绘制和识别典型的实验仪器装置图iii教材精讲一、常见气体的制备1气体发生装置的类型（1）设计原则：根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。（2）装置基本类型：装置类型固体反应物（加热）固液反应物（不加热）固液反应物（加热） 装置示意图主要仪器典型气体o2、nh3、ch4等h2、co2、h2s等。cl2、hcl、ch2=ch2等操作要点（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1o2 2kclo3 2kcl+3o22kmno4 k2mno4+mno2+o22h2o22h2o+o22nh3 2nh4cl+ca(oh)2cacl2+2nh3+2h2o nh3h2onh3+h2o3ch4 ch3coona+naohna2co3+ch44h2 zn+h2so4(稀)=znso4+h25co2 caco3+2hcl=cacl2+co2+h2o6h2s fes+h2so4(稀)=feso4+h2s7so2 na2so4+h2so4(浓)=na2so4+so2+h2o8no2 cu+4hno3(浓)=cu(no3)2+2no2+2h2o9no 3cu+8hno3(稀)=3cu(no3)2+2no+4h2o10c2h2 cac2+2h2oca(oh)2+chch11cl2 mno2+4hcl(浓)mncl2+cl2+2h2o12hcl nacl(固)+h2so4(浓)nahso4+hclnacl(固)+nahso4na2so4+hcl2nacl(固)+h2so4(浓)na2so4+2hcl13c2h4 c2h5ohch2=ch2+h2o14n2 nano2+nh4clnacl+n2+2h2o2收集装置（1）设计原则：根据气体的溶解性或密度（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、chchcl2、hcl、co2、so2、h2sh2、nh3、ch43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分类：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。选用干燥剂的原则：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二物质制备的一般的方法目标产品确定原料 反应原理 设计反应途径选择 分离提纯 合理的仪器和装置 控制反应条件1确定原料：原料中含有目标产品中的子结构。例如用浓盐酸制取氯气，子结构是“cl”2设计反应路径：根据提高原子利用率、减少环境污染、简化操作的原则 ,选择最佳反应路线。例如 :铜 +浓硝酸铜 +稀硝酸 铜+氧气氧化铜 ;氧化铜+硝酸硝酸铜3优化条件：试剂和用量都相同时，操作方法不同，现象和结果有何异同制备实验方案的设计，一般应遵循以下原则：条件合适，操作方便； 原理正确，步骤简单； 原料丰富，价格低廉； 产物纯净，污染物少。即从多种路线中优选出一种最佳的制备途径，合理地选择化学食品与药品，设计合理的实验装置和实验操作步骤。. 典型例题例1下列反应适用于实验室制氢气的是（ ）。锌与稀硫酸反应甲烷热分解电解稀硫酸赤热的炭与水蒸气反应 a.只有 b. c. d. （1994年全国高考题）【解析】实验室里制备气体要操作简单，容易分离，经济实惠，切实可行。甲烷在高温下才能分解成 h2和 c，实验室里难办到。赤热的炭和水蒸气反应生成 co和 h2，既难反应，又难分离，难以在实验里实现。可用锌和稀硫酸反应、电解稀硫酸的方法制取氢气。本题答案为c【点评】实验室气体的制备主要是：条件较低、反应较容易、不选择用气体来制取气体等例2 今有下列气体：h2、cl2、ch4、hcl、nh3、no、h2s、so2，用下图装置进行实验，填写下列空白： 当烧瓶干燥时，从a口进气可收集的气体是 ， 从b口进气可收集的气体是 。 当烧瓶中充满水时可用来测量 等气体的体积。当烧瓶中装入洗液，用于洗气时，气体应从 口进入烧瓶。【解析】（1）本题考查学生思维的敏捷性。用排空气法来收集气体要注意气体的密度。由于h2、ch4、nh3的密度比空气小，不与空气发生反应，可用向下排空气的方法来收集，结合本题干燥烧瓶的位置特征，h2、ch4、nh3应从a口进气，把空气从b口赶出。cl2、hcl、h2s、so2气体的密度比空气大，与空气不发生反应，应从 b口进气，将空气从a口赶出。no能与空气中的o2反应，不能用排空气法收集。（2）对于难溶于水的气体可用排水取气法收集；可以用来收集、测量的气体有h2、ch4、no。（3）当烧瓶中装有洗液时，被净化、干燥的气体应从b口进入。【点评】 这是一个洗气装置，可以在不同的条件下选择用于气体的洗涤及气体的收集。在气体收集的时候，要考虑到气体的密度与空气密度的相对大小关系。在气体洗涤的时候，要考虑如何选择洗涤剂，达到除去杂质的目的例3 （1）在没有现成的co2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的co2气体发生装置。应选用的仪器是（填入仪器的编号） 。（2）若用上述装置制取co2气体，而实验室只有稀硫酸、浓硝酸、水、块状纯碱、块状大理石，比较合理的方案应选用的药品是 。【解析】本题要求组装一个随开随用、随关随停的co2发生装置。即利用启普发生器的原理来制备co2气体。细心观察所给仪器，可用球形干燥管来代替启普发生器的球形漏斗，烧杯代替反应容器，应选用的仪器是a、c、d、e。大理石与稀硫酸反应生成了微溶于水的caso4，阻碍了反应的进行，因而不能同时选用这两种药品。又因为块状 na2co3晶体溶于水，不能用启普发生器来制备 co2。只能将浓硝酸加水稀释为稀硝酸，再与caco3反应制备co2。应选用的药品是浓硝酸、水、块状大理石。【点评】实验仪器的选择要根据实验的药品和实验的要求，要学会根据所制备的气体的情况进行相关的仪器的选择和装配。特别是启普发生器的使用范围以及应用它的原理选择代用品例4用示意图中的简易装置可以进行气体的发生和收集。（l）实验前应如何检查该装置的气密性？ 。（2）拔开试管 a的橡皮塞，加入10ml 6mol/l稀硝酸和1g薄铜片，立即将带有导管的橡皮塞塞紧试管口。反应开始时速度缓慢，逐渐加快，请写出在试管a中所发生的所有反应的化学方程式 ， 。（3）从反应开始到反应结束，预期在试管a中可观察到哪些现象？请依次逐一写出 。（4）在反应开始时，可观察到导管b中的水面先沿导管b慢慢上升到一定高度，此后又回落，然后有气泡从管口冒出。试说明反应开始时，导管中水面先上升的原因： 。（5）试管c收集满气体后，用拇指堵住管口，取出水槽。将管口向上，松开拇指，片刻后，再次堵住管口，将试管又再倒置于水槽中，松开拇指。此时可观察到什么现象？ 。【解析】本题是信息迁移式的实验简答题，意在考查学生的观察能力、实验能力和思维能力。解题时依据试题信息，细心观察实验装置图，善于联系已经掌握的基础知识，进行知识的迁移，发散思维，用准确的化学语言来解答实际问题。本题的正确答案为：（1）把导管b的下端浸入水中，用手紧握捂热试管a，导管口会有气泡冒出，松开手后，水又会回升到导管b中。（2）3cu+8hno3=3cu(no3)2+2no+4h2o 2no+o2=2no2（3）铜片和稀硝酸反应，有无色气泡产生，反应速率开始缓慢，逐渐加快。试管a上部空间由无色变为浅棕色，又变为无色。试管a中的溶液由无色变成浅蓝色。反应结束时，铜片全部反应完。（4）由于反应开始时产生的no和试管a上部空气中的o2作用生成no2；no2易溶于水并与水起反应；使装置内的气体压强暂时减小，所以导管中的水面会上升至一定高度。（5）水进入试管，上升到一定高度。试管中气体颜色由红棕色变为无色。 【点评】：检验装置的气密性要抓住三点：紧握试管使管内气体受热膨胀；有气泡冒出；松开手后，水又回到导管中。铜与稀硝酸反应生成无色难溶于水的no，它立即被空气中的氧气所氧化生成红棕色的二氧化氮气体，no2易溶于水，与水反应生成硝酸，并使实验装置内的气体压强暂时减小，引起水的倒流。 例51,2 - 二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,常温下它是无色液体,密度2.18 gcm-3,沸点131.4,熔点9.79,不溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂.在实验室中可以用下图所示装置制备1,2二溴乙烷.其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液,试管d中装有液溴(表面覆盖少量水)填写下列空白:(1)写出本题中制备1,2-二溴乙烷的两个化学反应方程式._(2)安全瓶b可以防止倒吸,并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞请写出发生堵塞时瓶b中的现象._.(3)容器c中naoh溶液的作用是:_.(4)某学生在做此实验时,使用一定量的液溴,当溴全部褪色时,所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量,比正常情况下超过许多.如果装置的气密性没有问题,试分析其可能的原因. 【解析】本题是是一道综合性的的实验简答题，意在考查学生的观察能力、实验能力和思维能力。解题时依据试题信息，细心观察实验装置图，善于联系已经掌握的基础知识，进行知识的迁移，发散思维，用准确的化学语言来解答实际问题。本题的正确答案及评分标准为：(1) ch2=ch2+br2ch2brch2br (每式1分,共2分)(2)b中水面会下降,玻璃管中的水柱会上升,甚至溢出. (2分)(3)除去乙烯中带出的酸性气体.或答除去co2、so2. (2分)(4)原因:乙烯发生(或通过液溴)速度过快实验过程中,乙醇和浓硫酸的混合液没有迅速达到170(答控温不当亦可)(两点各2分,共4分.答其它原因不给分也不扣分)例6设计了四种制备气体的方案：加热稀硫酸和乙醇制备乙烯；加热稀盐酸和二氧化锰制氯气；用稀硫酸和大理石制备二氧化碳；用稀硝酸和硫化亚铁制备硫化氢。不宜采用的方案有哪些 ( ) a只有和 b只有和 c只有和 d【解析】实验室气体的制备一定要注意到所用试剂的情况，溶液的浓稀、是否需要加热、生成物是否有利于气体的产生、是否产生预期的气体等 。尤其是要注意到硝酸的氧化性；答案是d【点评】：本题主要是考察学生平时在对气体制备试剂的选择的掌握，尤其是浓度对反应的影响跟踪训练：一、选择题（下列各题只有一个正确答案）1、要除去co2气体中所含少量hcl气体，最好的方法是将混合气通过 ( )a饱和nahco3溶液 bna2co3溶液 c饱和石灰水 d氨水2、用启普发生器制取和收集气体的实验步骤有：检验气体纯度；装入固体试剂；检验仪器气密性；收集气体；注人液态试剂，其正确的操作顺序是 ( )a b c d3、下列除去杂质的方法正确的是（）a除去n2中的少量o2：通过灼热的cuo粉末，收集气体b除去co2中的少量hcl：通入na2co3溶液，收集气体c除去fecl2溶液中的少量fecl3：加入足量铁屑，充分反应后，过滤d除去kcl溶液中的少量mgcl2：加入适量naoh溶液，过滤4、下列操作中用错试剂的是：a用稀盐酸清洗做焰色反应的铂丝 b用酒精萃取碘水中的碘c用稀硝酸清洗做银镜反应的试管 d用碱石灰干燥氨气5在实验室里可按下图所示的装置来干燥、收集气体r，多余的气体r可用水吸收则r是 ( )ahcl bcl2 cco dnh3二、选择题（下列各题有12个正确选项）6右图是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体，下列各组物质中能用这套装置进行实验的是 ( )a铜屑和浓硝酸 b二氧化锰和浓盐酸c电石和水 d碳酸钙和稀盐酸7、实验室制取下列气体时，尾气的处理不正确的是（ ）a制cl2时，可用naoh溶液吸收 b制no2时，可用水吸收c制co时，可用点燃方法 d制h2s时，可用浓h2so4吸收8、锥形瓶配有玻璃导管的单孔塞，玻璃导管与大气相通，在瓶内玻璃管末端扎紧一个小气球如图所示。锥形瓶内收集满二氧化碳，迅速投入下列物质，立即塞紧，振荡，一段时间后，气球会自动膨胀的是 ( )a.na2o b.mg c.nahco3 d.naoh9、下列是除去括号内杂质的有关操作，其中正确的是a苯（苯酚）加浓溴水，振荡静置分液bno（no2）通过水洗、干燥后，用向下排气法收集c乙烷（乙烯）让气体通过盛饱和溴水的洗气瓶d乙醇（乙酸）加足量naoh溶液，蒸馏10、按下列实验方法制备气体，合理又实用的是（）a、 锌粒与稀硝酸反应制备氢气 b、向饱和氯化钠溶液中滴加浓硫酸制备hclc、亚硫酸钠与浓硫酸反应制备so2 d、大理石与浓硫酸反应制备co211、以下各种尾气吸收装置中，适用于吸收易溶性气体，而且能防止倒吸的是 bd 12、某学生正在实验室做气体发生、洗涤、干燥、收集（不考虑尾气处理）实验，装置如下图所示：请你判断他所做的实验是 a锌和盐酸发生氢气b二氧化锰和浓盐酸生成氯气 c碳酸钙和盐酸生成二氧化碳d氯化钠和浓硫酸生成氯化氢三、填空题（计6小题）13、用仪器a、b和胶管组成装置收集no气体（仪器a已经气密性检查；除水外不能选用其他试剂）。正确的操作步骤是： 14、硫酸亚铁（feso47h2o）是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过下列实验由废铁屑制备feso47h2o晶体：将5%na2co3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去na2co3溶液，然后将废铁屑用水洗涤23遍；向洗涤过的废铁屑中加入适量的稀硫酸，控制温度5080之间，反应到不再产生气体为止；趁热过滤，将滤液转入密闭容器中静置使其冷却结晶。待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤晶体23次，再用滤纸将晶体吸干；将制得的feso47h2o晶体放入一广口瓶中，密闭保存备用。请回答下列问题：（1）实验步骤加入na2co3溶液的目的是 ，加热的作用是 。（2）实验步骤中须将滤液转入密闭容器中冷却结晶的原因是： 。（3）实验步骤中用少量冰水洗涤晶体的两个目的是： 15、（1）在试剂车间，技术员提出了制备氢氧化铝的三种工艺过程：al(oh)3 第一种 a13+ a1（oh）3第二种 a1o2（oh）3第三种a1o2 a13+ 试从成本、环保达标等方面评价，第 种最优。（2）根据市场的需求，厂长请学生设计开发胆矾产品的方案。学生们设计了以下三种方案： 方案甲： cuso4 cuso45h2o方案乙： cuso4 cuso45h2o方案丙： cuso4 cuso45h2o则合理可行的方案为 。16、(6分)某同学设计用右图所示的装置将二氧化碳和一氧化碳进行分离和干燥。a、b均为活塞，试回答：(供选择的试剂：naoh溶液、醋酸钠溶液、浓h2so4、饱和食盐水、稀h2so4、稀盐酸、碘水)。(1)甲瓶中应装入的试剂是 溶液，乙瓶中应装入的试剂是 溶液，分液漏斗中应装人的是 溶液。(2)当co与co2的混合气体通过该装置时，先分离得到的是 ，活塞操作是 ，然后得到的是 ，活塞操作是 。17、（18分）资料显示：“氨气可在纯氧中安静燃烧”。某校化学小组学生设计如下装置（图中铁夹等夹持装置已略去）进行氨气与氧气在不同条件下反应的实验。（1）用装置a制取纯净、干燥的氨气，大试管内碳酸盐的化学式是 ；碱石灰的作用是 。（2）将产生的氨气与过量的氧气通到装置b（催化剂为铂石棉）中，用酒精喷灯加热：氨催化氧化的化学方程式是 ；试管内气体变为红棕色，该反应的化学方程式是 ；停止反应后，立即关闭b中两个活塞。一段时间后，将试管浸入冰水中，试管内气体颜色变浅，请结合化学方程式说明原因 （3）将过量的氧气与a产生的氨气分别从a、b两管进气口通入到装置c中，并在b管上端点燃氨气：两气体通入的先后顺序是 。其理由是 氨气燃烧的化学方程