高考化学一轮复习 第九章 无机实验 9.2 物质的制备课件.ppt

第二节物质的制备 考点一常见气体的实验室制法 基础回顾 1 常见气体的发生 收集装置和制备原理 1 发生装置 2 收集装置 3 制备原理 a a b d或e b 或 d或f b 或 e c e a f 2 气体的净化 1 气体的除杂 铜网 cuo co2 cl2 h2s so2 so2 hcl so2 cl2 h2s so2 hcl co2 2 常见干燥剂及使用范围 3 尾气处理 通常有毒和有污染的尾气必须适当处理 常用仪器有 1 吸收溶解度较小的尾气 如cl2 so2等 用图 装置 2 吸收溶解度较大的尾气 如hcl nh3等 用图 或 装置 3 co等气体可用点燃或收集于塑料袋 气球 中的方法除去 如图 或 a b c d e 思维诊断 正确的打 错误的打 1 用mno2作催化剂制备o2一定不需要加热 提示 若用mno2作催化剂加热kclo3制备o2需要加热 2 除去co2中混有的hcl 可依次通过盛有饱和na2co3溶液的洗气瓶和盛有浓硫酸的洗气瓶 提示 co2可与na2co3溶液反应 因此不能用na2co3溶液除去co2中的hcl 应选用饱和nahco3溶液 3 吸收nh3可采用如图装置 提示 nh3不溶于ccl4 因此把nh3通入ccl4中不会发生倒吸 nh3从ccl4中逸出 可溶于水被吸收 4 除去so2中的水蒸气 可利用盛浓硫酸的u形管 提示 u形管不能用于盛装液体试剂进行洗气 5 可利用如图装置收集h2 提示 运用排水法收集气体 气体应从短导管进入 把液体从长导管排出 6 实验室中可用mno2或kmno4与浓盐酸反应制取氯气 两制备方法中氯气的制取装置完全相同 提示 mno2与浓盐酸反应需要加热 kmno4与浓盐酸反应不需要加热 二者制备cl2的装置不同 典题探究 典题 2017 全国卷 实验室用h2还原wo3制备金属w的装置如图所示 zn粒中往往含有硫等杂质 焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气 下列说法正确的是导学号79100145 a 中依次盛装kmno4溶液 浓h2so4 焦性没食子酸溶液b 管式炉加热前 用试管在 处收集气体并点燃 通过声音判断气体纯度c 结束反应时 先关闭活塞k 再停止加热d 装置q 启普发生器 也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 探微题眼 1 本题的化学过程是制取氢气 除去杂质 干燥氢气 氢气还原wo3 2 h2还原wo3的操作要点 加热前 先 通气 后验纯 再 点灯 解析 选b 浓硫酸应放在最后 来干燥氢气 a项错误 可燃性气体在加热前需要验纯 所以管式炉加热前 用试管在 处收集气体并点燃 通过声音判断气体纯度 b项正确 结束反应时 先停止加热 再关闭活塞k c项错误 二氧化锰为粉末状固体 不能在装置q 启普发生器 中与浓盐酸反应制取氯气 d项错误 母题变式 1 本题中尾气处理的方法是 提示 在 处用气囊收集气体或点燃 2 检验装置q产生的气体是h2的方法是 提示 验纯后 在 处连接尖嘴玻璃导气管并点燃 在火焰上方罩一个干而冷的烧杯 有淡蓝色火焰 烧杯里有水雾生成 归纳提升 气体净化与干燥的先后顺序 1 若采用溶液除杂 应该是除杂在前 干燥在后 其原因是气体除杂过程中会从溶液中带出水蒸气 干燥剂可除去水蒸气 如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备co2 欲制得干燥 纯净的co2 可先将产生的气体通过饱和nahco3溶液 除去混入其中的hcl气体 再通过浓硫酸除去水蒸气 2 若采用加热除杂 则一般是干燥在前 如n2中混有o2 co2 h2o g 可先将混合气体通过碱石灰 除去co2和h2o g 再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管 除去o2 即可得到干燥 纯净的n2 若将混合气体先通过灼热的铜网 因气体中混有水蒸气 易使硬质玻璃管炸裂 素养升华 模型认知 装置连接题的思维模型 题组过关 1 lk必修2 p56改编题 下图是一套实验室制取气体的装置 用于发生 干燥 收集和吸收有毒气体 下列各组物质能利用这套装置进行实验的是 a mno2和浓盐酸b na2so3 s 和浓硫酸c cu片和稀硝酸d 浓氨水和生石灰 解析 选b mno2和浓盐酸制氯气需加热 不符合题意 cu片和稀硝酸生成的no不能用排空气法收集 浓氨水和生石灰生成的nh3不能用浓硫酸干燥 2 2018 衡水模拟 二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体 其熔点为 59 沸点为11 0 易溶于水 工业上用稍潮湿的kclo3和草酸 h2c2o4 在60 时反应制得 某学生用如图所示的装置模拟工业制取及收集clo2 其中a为clo2的发生装置 b为clo2的凝集装置 c为尾气吸收装置 请回答下列问题 1 a中反应产物有k2co3 clo2和co2等 请写出该反应的化学方程式 a部分还应添加温水浴装置 控制温度在60 b部分还应补充装置 2 该装置按 1 补充完整后 装置a b c中还有一处设计明显不合理的是 填 a b 或 c 3 c中的试剂为naoh溶液 反应时生成氯酸钠和亚氯酸钠 naclo2 该反应的离子方程式为 若实验时需要450ml4mol l 1的naoh溶液 则在精确配制时 需要称取naoh的质量是 g 所使用的仪器除托盘天平 量筒 胶头滴管 玻璃棒外 还必须有 解析 1 a中反应产物有k2co3 clo2 co2 由反应物与生成物可知反应为2kclo3 h2c2o4 k2co3 2clo2 co2 h2o 因为b为clo2的凝集装置 二氧化氯是一种黄绿色有刺激性气味的气体 其熔点为 59 沸点为11 0 所以b部分还应补充装置为冰水浴冷凝装置或盛有冰水的水槽 2 c处为密封装置 过量气体不能排出 可导致仪器炸裂 则c不合理 3 c为尾气吸收装置 可选择naoh溶液来吸收尾气 发生的氧化还原反应为2clo2 2naoh naclo2 naclo3 h2o 离子反应为2clo2 2oh cl cl h2o 配制450ml4mol l 1的naoh溶液 应该选用 500ml容量瓶 根据提供的仪器可知 还需要烧杯 需要naoh的质量为0 5l 4mol l 1 40g mol 1 80 0g 答案 1 2kclo3 h2c2o4 k2co3 2clo2 co2 h2o盛有冰水混合物的水槽 或冰水浴装置 2 c 3 2clo2 2oh cl cl h2o80 0500ml容量瓶 烧杯 加固训练 1 下图是产生和收集气体的实验装置 该装置最适合于 a 用浓硝酸与cu反应制取no2b 用浓盐酸和mno2反应制取cl2c 用h2o2溶液和mno2反应制取o2d 用nh4cl和ca oh 2反应制取nh3 解析 选c no2溶于水 不能用排水法收集 用浓盐酸和mno2反应制取cl2需加热 nh4cl和ca oh 2是固体间反应 需加热 nh3不能用排水法收集 该装置适合用h2o2溶液和mno2反应制取o2 2 下列制备和收集气体的实验装置合理的是 解析 选d a中的发生装置大试管口要略向下倾斜 b中no不能用排空气法收集 它易和氧气反应 c中氢气密度小于空气密度 氢气要用向下排空气法收集 实验室制o2装置正确 考点二气体制备综合实验探究 典题探究 典题 2018 聊城模拟 三氯化硼的熔点为 107 3 沸点为12 5 易水解生成硼酸和氯化氢 可用于制造高纯硼 有机合成催化剂等 实验室制取三氯化硼的原理为b2o3 3c 3cl22bcl3 3co 导学号79100146 1 甲组同学拟用下列装置制取纯净干燥的氯气 收集装置略 装置b中盛放的试剂是 装置c的作用是 装置a中发生反应的离子方程式为 2 乙组同学选用甲组实验中的装置a b c和下列装置 装置可重复使用 制取bcl3并验证反应中有co生成 乙组同学的实验装置中 依次连接的合理顺序为a b c f d i 实验开始时 先通入干燥n2 的目的是 能证明反应中有co生成的现象 是 解析 1 根据实验装置图可知 用高锰酸钾与浓盐酸反应制得氯气 同时生成氯化钾和氯化锰 制得的氯气中含有氯化氢和水蒸气 要用饱和食盐水除去氯化氢 用浓硫酸除去水蒸气 从而得到干燥纯净的氯气 根据上面的分析可知 装置b中盛放的试剂是饱和食盐水 装置c中装有浓硫酸 其作用是干燥氯气 装置a中高锰酸钾与浓盐酸反应制得氯气 同时生成氯化钾和氯化锰 发生反应的离子方程式为2mn 16h 10cl 2mn2 5cl2 8h2o 2 乙组同学选用甲组实验中的装置a b c制得干燥的氯气 用氯气与b2o3 c反应生成三氯化硼和co 三氯化硼的熔点为 107 3 沸点为12 5 所以收集三氯化硼要用冰水冷却 未反应的氯气用氢氧化钠溶液吸收 三氯化硼易水解 为防止氢氧化钠溶液中水进入装置e 在e和j之间接上h装置 用于吸水 生成的co 经干燥后再通过f装置还原氧化铜 再将生成的气体通过澄清石灰水检验 澄清石灰水变浑浊可以证明原反应中有一氧化碳生成 多余的co不能排放到空气中 要用排水法收集 根据上面的分析可知 乙组同学的实验装置中 依次连接的合理顺序为a b c g e h j h f d i 三氯化硼易水解 在实验 开始时 要将装置中的空气排尽 所以要先通入干燥的n2 根据实验的原理可知 生成的co能将黑色的氧化铜还原为红色的铜 同时产生能使澄清石灰水变浑浊的气体 所以能证明反应中有co生成的现象是装置f中黑色粉末变为红色 装置d中澄清石灰水变浑浊 答案 1 饱和食盐水干燥氯气 2mn 16h 10cl 2mn2 5cl2 8h2o 2 gehjh 排尽装置中的空气 装置f中黑色粉末变为红色 装置d中澄清石灰水变浑浊 母题变式 1 装置连接中两处用到装置h的目的分别是 提示 干燥气体 前者是防止水蒸气进入装置e中 使三氯化硼水解 后者是防止气体中混有水蒸气易使装置f的硬质玻璃管炸裂 2 装置i收集的气体成分为 提示 co n2 co2 实验开始时通入的n2不参与反应 生成的co反应后有剩余 以及未被澄清石灰水完全吸收的co2 归纳提升 1 物质制备流程 2 实验操作流程 3 操作先后流程 1 装配仪器时 先下后上 先左后右 2 加入试剂时 先固后液 3 实验开始时 先检查装置气密性 再加药品 后点酒精灯 4 净化气体时 一般先除去有毒 有刺激性气味的气体 后除去无毒 无味的气体 最后除水蒸气 5 防倒吸实验 往往是最后停止加热或停止通气 6 防氧化实验 往往是最后停止通气 素养升华 模型认知 综合实验题的解题模板 题组过关 1 2018 昆明模拟 某同学设计如图所示的实验方案 请回答下列问题 导学号79100147 1 a装置的分液漏斗中盛装浓盐酸 烧瓶中固体为重铬酸钾 k2cr2o7 还原产物是 crcl3 写出a中反应的离子方程式 2 b装置有两个作用 分别是除去氯气中的氯化氢 拆去a导管的后果可能是 3 u形管c中盛装的可以是 填序号 浓硫酸 碱石灰 无水cacl2 4 证明溴的非金属性比碘强的实验操作和现象是 5 e装置中进行的实验存在明显不足 不足之处是 溶液x可以是 填序号 氢氧化钠溶液 亚硫酸钠溶液 亚硫酸氢钠溶液 氯化亚铁溶液 硫氢化钠溶液 碳酸氢钠溶液 解析 1 反应生成氯化铬 氯气 水 离子反应为cr2 14h 6cl 2cr3 3cl2 7h2o 2 浓盐酸易挥发 b起除杂作用 且b的结构决定b能作安全瓶 防止实验过程中因导管堵塞而发生事故 a导管利于液体流下 若撤去a 则浓盐酸不能顺利滴入烧瓶 3 c中为固体干燥剂干燥氯气 只有 符合 4 证明非金属性的反应为2i br2 i2 2br 操作和现象为实验完毕 打开活塞 使少量液体流入锥形瓶 关闭活塞 振荡锥形瓶 下层液体呈紫红色 5 e装置中进行的实验存在明显不足 没有排除氯气对溴单质与ki反应的干扰 溶液x用于尾气吸收 能吸收氯气等有毒气体 答案 1 cr2 14h 6cl 2cr3 3cl2 7h2o 2 作安全瓶 防止实验过程中因导管堵塞而发生事故浓盐酸不能顺利滴入烧瓶 3 4 实验完毕 打开活塞 使少量液体流入锥形瓶 关闭活塞 振荡锥形瓶 下层液体呈紫红色 5 没有排除氯气对溴单质与ki反应的干扰 2 2018 孝感模拟 以下是实验室制取气体的三种常见装置 1 怎样检验b装置的气密性 2 实验室可用a装置制备并收集的气体有 选填序号 下同 可用c装置制备的气体有 o2 no h2 co2 c2h2 cl2 用下列装置测定na2o na2o2固体混合物中na2o2的质量分数 完成下列填空 仪器a名称 该实验原理中发生氧化还原反应的离子方程式为 3 实验步骤 连接好装置 检查装置气密性 装入试剂 其中固体混合物样品质量为cg 调节两边液面在同一高度后 读取碱式滴定管读数为v1ml 打开仪器a的活塞 将水全部放下 待反应完成 且气体恢复到室温时 读取碱式滴定管读数为v2ml 4 实验计算若实验状况下的气体摩尔体积为bl mol 1 则固体混合物中na2o2的质量分数为 5 误差分析下列操作导致所测na2o2质量分数偏低的有 选填序号 a 没有等气体恢复到室温时便读数b 第二次俯视读取滴定管读数c 没有进行上述实验步骤中 空白处的操作 便读数 d 仪器a中的水太多e 实验时去掉仪器a中的橡皮软管和相应的导管 解析 1 根据装置b的特点 可用水压法检验b装置的气密性 方法是关闭弹簧夹 向长颈漏斗中注入水至长颈漏斗中液面高于试管中液面后停止加水 放置一段时间后 若液面高度差不变 则气密性良好 否则 气密性不好 2 a装置适合固体加热制取难溶于水的气体 故 o2适合 c装置适合固 液或液 液加热制取气体 故 cl2适合 如图所示 a是分液漏斗 左侧固体中的na2o2与水反应生成o2 在右侧通过排水法收集 气体的体积等于碱式滴定管中上升的水的体积 实验原理中发生氧化还原反应的离子方程式为2na2o2 2h2o 4na 4oh o2 3 为了使测量结果更准确 待反应完成 先冷却至室温 再调节两边液面在同一高度 然后读取碱式滴定管数据 4 o2的体积为 v1 v2 10 3l 物质的量为则na2o2的物质的量为2 mol 质量为g 所以固体混合物中na2o2的质量分数为 5 a项 没有等气体恢复到室温时便读数 则测得氧气体积偏大 使结果偏高 b项 因为滴定管刻度越往上数越小 所以第二次俯视读取滴定管读数会导致v2偏小 使测得氧气偏大 导致结果偏高 c项 未调节两边液面在同一高度 则气体被压缩 测得体积偏小 使结果偏低 d项 分液漏斗和锥形瓶是连通的 所以仪器a中的 水太多对结果没有影响 e项 实验时去掉仪器a中的橡皮软管和相应的导管 则将水全部放下后未反应的水占用了一定空间 导致测得气体体积偏大 使结果偏高 综上 c符合题意 答案 1 关闭弹簧夹 向长颈漏斗中注入水至长颈漏斗中液面高于试管中液面后停止加水 放置一段时间后 若液面高度差不变 则气密性良好 否则 气密性不好 2 分液漏斗2na2o2 2h2o 4na 4oh o2 3 调节两边液面在同一高度 4 0 156 v1 v2 bc 5 c 加固训练 2018 银川模拟 氯化铜是一种广泛用于生产颜料 木材防腐剂等的化工产品 某研究小组用粗铜 含杂质fe 按下述流程制备氯化铜晶体 cucl2 2h2o 1 实验室采用如图所示的装置 可将粗铜与cl2反应转化为固体1 部分仪器和夹持装置已略去 仪器a的名称是 仪器b中发生的离子反应方程式为 实验开始前 需要做的操作是 有同学认为应在浓硫酸洗气瓶前增加吸收hcl的装置 你认为 填 是 或 否 原因是 2 试剂x用于调节ph以除去杂质 x可选用下列试剂中的 填序号 a cuob cuso4c cu2 oh 2co3d nh3 h2oe fe2o3f fe 3 若制备的氯化铜晶体经检验含有fecl2 其原因可能是 试提出改进方案 4 在溶液2转化为cucl2 2h2o的操作过程中 发现溶液颜色由蓝色变为绿色 小组同学欲探究其原因 已知 在氯化铜溶液中有如下转化关系 cu h2o aq 4cl aq cucl aq 4h2o l 蓝色绿色 取氯化铜晶体配制成蓝绿色溶液y 进行实验验证以上关系 下列实验中说法不正确的是 填序号 a 在y中加入nacl固体 溶液变为绿色b 在y中加入cucl2晶体 溶液变为绿色c 将y加水稀释 发现溶液呈蓝色d 取y溶液用惰性电极进行电解 溶液颜色最终消失 解析 粗铜 含杂质fe 与氯气反应生成氯化铁和氯化铜 加稀盐酸溶解 形成氯化铁和氯化铜溶液 再加cuo或氢氧化铜等调节ph 使铁离子转化为氢氧化铁沉淀 过滤得到的固体2为氢氧化铁 溶液2为氯化铜溶液 氯化铜溶液在hcl氛围中蒸发结晶得到cucl2 2h2o 则 1 根据装置图可知仪器a的名称是分液漏斗 仪器b 用来制备氯气 其中发生的离子反应方程式为mno2 4h 2cl mn2 cl2 2h2o 实验开始前 需要做的操作是检查装置气密性 hcl与粗铜不反应 之后可被naoh溶液吸收 所以氯气中的氯化氢不需要除去 2 试剂x用于调节ph 则试剂x要能与酸反应 且不引入杂质 所以可以用氧化铜或碱式碳酸铜 答案选 a c 3 若制备的氯化铜晶体经检验含有fecl2 这说明前面反应时氯气不足 铜过量 溶于盐酸时 铜与铁离子反应引入了亚铁离子 改进方案为在溶液1加试剂调节溶液ph之前 通入足量cl2或加足量h2o2 4 a 在y中加入nacl固体 溶液中氯离子浓度增大 平衡向右移动 溶液变为绿色 a正确 b 在y中加入cucl2晶体 溶液中cu h2o 浓度增大 平衡向右移动 溶液变为绿色 b正确 c 将y稀释 平衡向逆反应移动 溶液呈蓝色 c正确 d 取y进行电解 铜离子放电 溶液颜色最终消失不能证明cucl2溶液中的转化关系 d错误 答案 1 分液漏斗mno2 4h 2cl mn2 cl2 2h2o 检查装置气密性 否hcl不影响反应实验的测定结果 2 a c 3 cl2不足以反应粗铜 在溶液1加试剂调节溶液ph之前 通入足量cl2或加足量h2o2 4 d 2 2018 安庆模拟 氮气和氮的化合物在工农业上生产 生活中有重要的用途 1 n2在空气中含量约78 其性质稳定 可作保护气 常温下不与o2发生反应 但在闪电或者高温条件下可发生反应 标准状况下11 2l氮气与氧气反应吸收90kj热量 写出n2与o2在放电条件下的热化学反应方程式 根据no的性质 收集no气体的正确方法是 填 排水法 向上排空气法 或 向下排空气法 2 为探究nh3的还原性 某实验小组设计了如下实验装置 其中a为nh3的制取装置 下面是实验室制取nh3的装置和选用的试剂 其中不合理的是 选取合理的nh3的制取装置 小组开始实验 并发现了如下现象 同时小组对现象进行了讨论并得出了相应的