高考化学大一轮复习 第十章 化学实验基础 10.3 物质的制备课件 新人教版.ppt

第三节物质的制备 考点一常见气体的实验室制法 核心自主排查 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 原理 酸性杂质用 吸收 碱性杂质用 吸收 易溶于水或能与水反应的用水吸收 还原性杂质 可用 来吸收或转化 氧化性杂质 可用 来吸收或转化 碱性物质 酸性物质 氧化性较强的物质 还原性较强的物质 2 装置 3 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 no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 4 防倒吸装置的理解与应用 1 肚容式 对于nh3 hcl等易溶于水的气体吸收时 常用倒置的小漏斗 干燥管 双耳球等防倒吸装置图如下所示 2 分液式 把导气管末端插入气体溶解度小的液体中 不会发生倒吸 气体进入上层液体被充分吸收 像hcl nh3均可用如图所示装置吸收 思维诊断 正确的打 错误的打 1 向alcl3溶液中通入nh3至过量 其现象为先产生白色沉淀后溶解 提示 al oh 3不溶于氨水 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 方法点拨 1 气体制备实验的 两大要求 1 加热操作要求 使用可燃性气体 如 h2 co ch4等 先用原料气赶走系统内的空气 再点燃酒精灯加热 以防止爆炸 制备一些易与空气中的成分发生反应的物质 如h2还原cuo的实验 反应结束时 应先熄灭酒精灯 继续通原料气至试管冷却 2 实验室装置要求 制备在空气中易吸水 潮解以及水解的物质 如al2s3 alcl3等 往往在装置的末端再接一个干燥装置 以防止空气中水蒸气的进入 用盛有碱石灰的干燥管吸收测定实验中生成co2的质量时 在干燥管前连盛有无水cacl2的u形管 在干燥管后再连一个盛有碱石灰的干燥管 前一个的目的是干燥co2 后一个的目的是防止空气中的co2和h2o g 进入 2 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入水蒸气 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 基础小题快练 1 利用下图装置能制取并收集到相应气体的是 a 浓氨水与固体cao制氨气b 浓盐酸与kclo3固体制氯气c 稀硝酸与铜片制nod 饱和食盐水与电石 cac2 制乙炔 c2h2 解析 选b 浓氨水与cao固体混合可制得nh3 制备装置正确 但氨气只能用向下排空气法收集 a错误 浓盐酸与kclo3固体常温下可制得氯气 制备装置正确 氯气可用向上排空气法收集 故b正确 金属铜能与稀硝酸在常温下反应制得no 制备装置正确 但no能被空气中的氧气氧化 不能用排空气法收集 故c错误 饱和食盐水与电石制取乙炔 制备装置正确 但 乙炔密度与空气相差不大 不能用排空气法收集 d错误 2 实验室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 是氨气吸收装置c 是氨气发生装置d 是氨气收集装置 解析 选c nh4cl固体受热分解生成nh3和hcl 二者在试管口相遇时nh3和hcl又重新化合成固体nh4cl 不能制得氨气 错误 氨气极易溶于水 按照题给装置图会发生倒吸 错误 向cao 或naoh或碱石灰 固体中滴加浓氨水可制得氨气 正确 装置中试管口处应塞一团棉花 图中直接用橡皮塞堵住试管口 则无法收集气体 错误 答案选c 高考模拟预测 1 2014 北京高考 用如图装置 夹持 加热装置已略 进行实验 由 中现象 不能证实 中反应发生的是 世纪金榜导学号30682181 解析 选a a选项 肥皂水冒泡无法证明生成氢气 现象应为生成大量气泡并上浮 点燃有爆鸣声 错误 b选项 加热氯化铵和氢氧化钙的混合物 酚酞溶液变红色 说明有碱性气体产生 说明 中反应发生 c选项 碳酸氢钠受热分解 产生的气体能使澄清的石灰水变浑浊 说明产生了二氧化碳 说明 中 反应发生 d选项 石蜡油主要是18个碳原子以上的烷烃 不能使br2的ccl4溶液褪色 加热之后 br2的ccl4溶液褪色 说明有含有不饱和键的新物质生成 说明 中发生反应 2 2017 福州模拟 如图是用于干燥 收集并吸收多余气体的装置 下列方案正确的是 世纪金榜导学号30682182 解析 选c 氯化氢能够与碱石灰反应 a错误 氨气应采用向下排空气法收集 b错误 二氧化硫不与氯化钙反应 能与氢氧化钠反应 c正确 no不能用排空气法收集且no不能与氢氧化钠反应 剩余的no不能被吸收 d错误 加固训练 有气体产生的化学实验中 某段时间内气流速率可能过快 这极有可能导致实验不能顺利进行 甚至会引起危险 下列实验装置可使反应顺利进行或能有效保证实验安全的是 a b c d 解析 选b 中的橡胶管能够平衡分液漏斗和烧瓶中的气压 保证分液漏斗中的液体顺利滴下 可使反应顺利进行 中气流速率过快时 压强增大 液体被压入长颈漏斗中存储起来 保证实验安全 中气流速率过快时 压强增大 部分气体存储在气球中 保证实验安全 中随着反应的进行 烧瓶中压强逐渐增大 液体不能顺利滴下 实验不能顺利进行 综上所述 b项正确 2 下列所示实验合理的是 a 图1用于证明非金属性强弱b 图2用于制备少量氧气c 图3用于配制100ml一定浓度硫酸溶液d 图4用于制备并收集少量no2气体 解析 选a 图1可以证明酸性 h2so4 h2co3 h2sio3 从而可以证明非金属性 s c si a项正确 图2中na2o2为粉末状固体且溶于水 不能用这种随开随用随关随停的装置制取气体 b项错误 图3中配制100ml一定浓度硫酸溶液时 不能直接在容量瓶中进行 应先在烧杯中稀释 冷却至室温 再转移至容量 瓶 然后加蒸馏水至刻度线下1 2cm处后 用胶头滴管定容 c项错误 图4中no2能与水反应 不能用排水法收集 d项错误 考点二气体制备综合实验探究 高考命题探究 模拟母题示例1 2017 信阳模拟 图中是在实验室进行氨气快速制备与性质实验的组合装置 部分固定装置未画出 世纪金榜导学号30682183 1 在组装好装置后 若要检验a e装置的气密性 其操作是首先 然后微热a 观察到e中有气泡冒出 移开酒精灯或松开双手 e中导管有水柱形成 说明装置气密性良好 2 装置b中盛放的试剂是 3 点燃c处酒精灯 关闭弹簧夹2 打开弹簧夹1 从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后关闭分液漏斗 稍候片刻 装置c中黑色固体逐渐变红 装置e中溶液里出现大量气泡 同时产生 答现象 从e中逸出液面的气体可以直接排入空气 请写出在c中发生反应的化学方程式 4 当c中固体全部变红色后 关闭弹簧夹1 慢慢移开酒精灯 待冷却后 称量c中固体质量 若反应前固体质量为16g 反应后称重固体质量减少2 4g 通过计算确定该固体产物的成分是 用化学式表示 5 在关闭弹簧夹1后 打开弹簧夹2 残余气体进入f中 很快发现装置f中产生白烟 同时发现g中溶液迅速倒吸流入f中 写出产生白烟的化学方程式 迅速产生倒吸的原因是 解析 a是制备nh3的装置 b是干燥nh3的装置 c是nh3与cuo的反应装置 e是处理含nh3尾气的装置 f是nh3与cl2的反应装置 g是处理尾气cl2的装置 1 若要检验a e装置的气密性 首先a e装置形成一个密封体系 关闭弹簧夹2和分液漏斗活塞 打开弹簧夹1 在e中装入水 2 干燥nh3需使用碱性干燥剂 如碱石灰 3 c中cuo与nh3发生氧化还原反应生成红色的cu n2和h2o e中未反应的nh3 so2可与bacl2溶液反应生成baso3沉淀 4 若产物全部是cu 则由差量法知减少的部分全部是氧元素的质量 即n cuo n o 2 4g 16g mol 1 0 15mol 所以反应的cuo的质量为0 15mol 80g mol 1 12g 16g 所以cuo未完全转化成cu 剩余固体为红色 故为cu2o和cu的混合物 5 cl2可将nh3氧化为n2 同时生成的hcl会和nh3反应生成nh4cl 产生白烟 f瓶内压强变小从而出现倒吸现象 答案 1 关闭弹簧夹2和分液漏斗活塞 打开弹簧夹1 在e中装入水 2 碱石灰 或生石灰 3 白色沉淀2nh3 3cuo3cu n2 3h2o 4 cu2o cu 5 3cl2 8nh3 n2 6nh4cl盛满氯气的集气瓶中因氨气消耗氯气生成部分固体 导致瓶内压强减小 引起溶液倒吸 模拟母题变式 1 e装置的作用是什么 写出e中反应的化学方程式 提示 e装置可以吸收未反应的氨气 并检验nh3溶于水显碱性 e中发生反应 2nh3 bacl2 so2 h2o baso3 2nh4cl 2 已知cu2o可与稀硫酸反应 cu2o 2h cu2 cu h2o 试检验c中反应后的红色固体是否含有cu2o 提示 取少量红色固体 加入稀硫酸振荡 若溶液变为蓝色 说明含有cu2o 若溶液不变蓝 说明不含cu2o 探究归纳总结 气体制备的实验流程和装置特点 1 气体制备实验流程 装置选择与连接 气密性检查 装固体药品 加液体药品 按程序实验 拆卸仪器 气体处理等 2 实验组合装置的连接顺序一般为 模拟母题示例2 2017 石家庄模拟 实验室制备1 2 二溴乙烷的反应原理如下 ch3ch2ohch2 ch2 h2och2 ch2 br2 brch2ch2br可能存在的主要副反应有 乙醇在浓硫酸的存在下在140 脱水生成乙醚 用少量的溴和足量的乙醇制备1 2 二溴乙烷的装置如图所示 有关数据列表如下 回答下列问题 世纪金榜导学号30682184 1 在此制备实验中 要尽可能迅速地把反应温度提高到170 左右 其最主要的目的是 填正确选项前的字母 a 引发反应b 加快反应速度c 防止乙醇挥发d 减少副产物乙醚生成 2 在装置c中应加入 填正确选项前的字母 其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体 a 水b 浓硫酸c 氢氧化钠溶液d 饱和碳酸氢钠溶液 3 判断该制备反应已经结束的最简单方法是 4 将1 2 二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水 振荡后静置 产物应在 层 填 上 或 下 5 若产物中有少量未反应的br2 最好用 填正确选项前的字母 洗涤除去 a 水b 氢氧化钠溶液c 碘化钠溶液d 乙醇 6 若产物中有少量副产物乙醚 可用 的方法除去 7 反应过程中应用冷水冷却装置d 其主要目的是 但又不能过度冷却 如用冰水 其原因是 解析 2 根据题中提示 选碱来吸收酸性气体 3 制备反应是溴与乙烯的反应 明显的现象是溴的颜色褪去 4 1 2 二溴乙烷的密度大于水 因而在下层 5 溴在水中溶解度小 不能用水 碘化钠与溴反应生成碘会溶解在1 2 二溴乙烷中 不能用碘化钠溶液除溴 乙醇与1 2 二溴乙烷混溶也不能用 6 根据表中数据 乙醚沸点低 可通过蒸馏 除去 不能用蒸发 乙醚不能散发到空气中 且蒸发会导致1 2 二溴乙烷挥发到空气中 7 溴易挥发 冷却可减少挥发 但如果用冰水冷却会使产品凝固而堵塞导管 答案 1 d 2 c 3 溴的颜色完全褪去 4 下 5 b 6 蒸馏 7 避免溴大量挥发1 2 二溴乙烷的熔点低 过度冷却会凝固而堵塞导管 模拟母题变式 1 该实验中b瓶可以防止倒吸 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 提示 b中水面会下降 玻璃管中的水柱会上升 甚至溢出 2 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 提示 乙烯产生速度过快 实验过程中 乙醇和浓硫酸的混合液没有迅速达到170 发生副反应而消耗乙醇 使其用量增大 高考模拟预测 2016 四川高考 cucl广泛应用于化工和印染等行业 某研究性学习小组拟热分解cucl2 2h2o制备cucl 并进行相关探究 资料查阅 实验探究 该小组用下图所示装置进行实验 夹持仪器略 请回答下列问题 世纪金榜导学号30682185 1 仪器x的名称是 2 实验操作的先后顺序是a e 填操作的编号 a 检查装置的气密性后加入药品b 熄灭酒精灯 冷却c 在 气体入口 处通入干燥hcld 点燃酒精灯 加热e 停止通入hcl 然后通入n2 3 在实验过程中 观察到b中物质由白色变为蓝色 c中试纸的颜色变化是 4 装置d中发生的氧化还原反应的离子方程式是 探究反思 5 反应结束后 取出cucl产品进行实验 发现其中含有少量的cucl2或cuo杂质 根据资料信息分析 若杂质是cucl2 则产生的原因是 若杂质是cuo 则产生的原因是 解析 1 仪器x的名称为干燥管 2 热分解cucl2 2h2o制备cucl 为防止cucl被氧化和cu 水解必须要先赶走装置中的氧气和水蒸气后才能加热 且要在hcl气流中加热制备 反应结束后先熄灭酒精灯 应继续通入氮气直至装置冷却 所以操作顺序为a c d b e 3 b中物质由白色变为蓝色 说明有水生成 产物中还有cl2 所以c中湿润的蓝色石蕊试纸先变红 后褪色 4 d中多余的cl2和naoh反应生成氯化钠 次氯酸钠和水 反应的离子方程式为cl2 2oh cl clo h2o 5 因为cucl2在300 以上才能完全分解成cucl 若杂质是cucl2说明cucl2没有反应完全 所以可能是加热时间不足或分解温度偏低 若杂质是氧化铜 说明cucl被氧气氧化才产生了cuo 说明装置中有氧气 可能通入hcl的量不足 答案 1 干燥管 2 c d b 3 先变红 后褪色 4 cl2 2oh cl clo h2o 5 加热时间不足或温度偏低 通入hcl的量不足 加固训练 1 2017 烟台模拟 下图是实验室中制备气体或验证气体性质的装置图 1 写出用装置a制取氯气的化学方程式 2 利用上图装置制备纯净的氯气 并证明氧化性 cl2 fe3 则装置b中溶液的作用是 装置d中加的最佳试剂是 填序号 供选试剂 a 浓硫酸b fecl2溶液c kscn与fecl2的混合溶液d 无水氯化钙 3 在上图所示圆底烧瓶内加入碳 a中加入浓硫酸 开始实验 加热产生的气体缓慢通过后续装置同时完成如下实验 实验1 证明so2具有氧化性和漂白性 实验2 证明碳元素的非金属性比硅元素的强 证明so2具有氧化性和漂白性 b中为少量na2s溶液 c中加品红溶液 d中应加入足量的 填溶液名称 e中加入 填化学式 溶液 证明碳元素的非金属性比硅元素的强的现象为 4 实验2不严谨之处应如何改进 解析 1 圆底烧瓶内发生的反应为二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰 氯气 水 2 浓盐酸易挥发 制备的氯气中含有hcl 装置b中溶液的作用为吸收hcl气体 fe2 有还原性 当遇到强氧化性的物质会被氧化成fe3 d装置为验证氯气具有氧化性 因此选含亚铁离子的物质被氯气氧化成铁离子 利用铁离子能使硫氰化钾变红色来证明 根据反应判断氧化性cl2 fe3 故装置d中加的最佳试剂是kscn与fecl2的混合溶液 3 证明so2具有氧化性的装置是b 装置中析出黄色沉淀 说明二氧化硫把硫离子氧化成单质硫 c中加品红溶液证明二氧化硫具有漂白性 元素的非金属性越强 最高价氧化物对应的水化物酸性越强 利用碳酸的酸性强于硅酸 二氧化碳能与硅酸钠反应制得硅酸沉淀 由于co2中混有二氧化硫 二氧化硫也能与 硅酸钠溶液反应 需要用酸性高锰酸钾溶液除去so2并再次通过酸性高锰酸钾溶液检验是否除尽 d装置是检验二氧化硫是否除尽 防止干扰实验 4 空气中含有二氧化碳 可能干扰实验 故应排除空气中二氧化碳的干扰 将烧杯换成洗气瓶 右端连接盛有碱石灰的干燥管可排除空气中二氧化碳的干扰 答案 1 mno2 4hcl 浓 mncl2 cl2 2h2o 2 除去氯气中的氯化氢c 3 酸性高锰酸钾溶液na2sio3d中酸性高锰酸钾溶液不褪色 e中溶液变浑浊 4 将烧杯换成洗气瓶 右端连接盛有碱石灰的干燥管 2 工业上常利用含硫废水生产na2s2o3 5h2o 实验室可用如下装置 略去部分夹持仪器 模拟生产过程 烧瓶c中发生反应如下 na2s aq h2o l so2 g na2so3 aq h2s aq 2h2s aq so2 g 3s s 2h2o l s s na2so3 aq na2s2o3 aq 1 仪器组装完成后 关闭两端活塞 向装置b中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱 若 则整个装置气密性良好 装置d的作用是 装置e中为 溶液 2 为提高产品纯度 应使烧瓶c中na2s和na2so3恰好完全反应 则烧瓶c中na2s和na2so3物质的量之比为 3 装置b的作用之一是观察so2的生成速率 其中的液体最好选择 a 蒸馏水b 饱和na2so3溶液c 饱和nahso3溶液d 饱和nahco3溶液 实验中 为使so2缓慢进入烧瓶c 采用的操作是 已知反应 相对较慢 则烧瓶c中反应达到终点的现象是 反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶a 实验室用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有 a 烧杯b 蒸发皿c 试管d 锥形瓶 4 反应终止后 烧瓶c中的溶液经蒸发浓缩 冷却结晶即可析出na2s2o3 5h2o 其中可能含有na2so3 na2so4等杂质 利用所给试剂设计实验 检测产品中是否存在na2so4 简要说明实验操作 现象和结论 已知na2s2o3 5h2o遇酸易分解 s