《物质的制备》教案2.doc

物质的制备教案【考纲要求】1掌握制备实验方案的设计程序，方案书写的格式、内容。2培养能根据物质制备原理制定实验操作步骤、选择实验仪器装置的能力，巩固物质制备的实验操作。3能够对实验方案进行科学的评价。【热点重点】运用已学知识分析并评价氢氧化铝制备的最佳途径。【教学内容】一、制备新物质需先设计方案的原因制备新物质是科学研究和工农业生产的发展的需要，它是在一定的实验条件和过程中进 行的。我们还知道反应物相同，反应条件不同时产物也不一样。如苯和氯气在光照下发生加成反应，但在FeCl3作催化剂时却发生取代反应生成氯苯。再如，用同浓度、同体积的AlCl3溶液和NaOH溶液制备Al(OH)3时，如果将NaOH溶液滴到AlCl3溶液中或将AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中实验现象和结果完全不同。这种例子还有很多，因此，在设计物质制备的实验方案时，要使实验过程达到和保持某种状态、发生某种特定变化，并得到理想的结果，就必须注意对实验条件进行设计。二、制备实验方案设计的要求：原理正确、步骤简单； 条件适宜、操作方便；原料丰富、价格低廉；节省试剂、安全防污；产品纯净、易于提纯。三、制备实验设计思路及一般方法列出可能的几种制备方法和途径，从上面的5项要求进行分析和比较，从中选取最佳的实验 方法。在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。其顺序是：四、用铝屑制备Al(OH)3的几种方案及评价根据中学化学所学内容，制备Al(OH)3我们可以：用铝先和酸反应生成Al3+盐，再用Al3+盐和NaOH溶液或氨水反应制出Al(OH)3，也可用铝屑先和强碱溶液如NaOH溶液反应生成AlO2盐，再用稀硫酸中和过量的碱液，并促使AlO2与酸溶液反应或水解，得到Al(OH)3，我们还可以先用铝屑分别和稀硫酸、浓氢氧化钠溶液作用生成铝盐溶液、偏铝酸盐溶液，然后将这两溶液相混合，得到氢氧化铝。下面从原料消耗、生成氢氧化铝是否便于控制等方面加以讨论：(1)方案一：铝屑和稀硫酸反应生成Al3+的盐溶液，再用NaOH溶液（或）氨水使Al(OH)3沉淀析出。发生反应为：2Al+3H2SO4（稀）=Al2(SO4)3+3H2，2Al+6H+=2Al3+3H2，Al2(SO4)3+6HaOH=2 Al(OH)3+3Na2SO4，Al3+3OH-= Al(OH)3。用氨水时：Al2(SO4)3+6NH3H2O=2 Al(OH)3+3(NH4)2SO4，Al3+3NH3H2O= Al(OH)3+3NH4+。从方程式可看出，用NaOH溶液沉淀Al3+，若NaOH溶液不足，则Al3+沉淀不完全；NaOH溶液过量，则生成的Al(OH)3又将有一部分转化为NaAlO2溶液，即Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O，终点不易控制，因为Al(OH)3溶于过量的NaOH溶液，影响Al(OH)3的生成量。用氨水沉淀Al3+，随着氨水的滴加，Al(OH)3沉淀量逐渐增大，当Al3+完全转化为Al(OH)3沉淀时，再滴入氨水，Al(OH)3不溶解（氢氧化铝不跟弱碱反应），反应易于控制。从消耗原料物质的量方面分析：若制取1mol Al(OH)3需要3mol H+和3mol OH-或3mol NH3H2O。（2）方案二：铝屑先跟浓NaOH溶液反应，再用稀硫酸中和过量的碱液，促使AlO2与酸反应得到Al(OH)3。发生反应为：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2，2NaAlO2+H2SO4+2H2O=2 Al(OH)3+Na2SO4，AlO2-+H+H2O= Al(OH)3。若制取1mol Al(OH)3，需消耗H+、OH各1mol。（3）方案三：用铝屑分别与稀硫酸和浓NaOH溶液反应，将得到的铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合过滤，再将得到的沉淀洗涤，可得Al(OH)3。发生反应为：2Al+3H2SO4（稀）= Al2(SO4)3+3H2，2Al+6H+=2Al3+3H2，2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2，2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2，Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O=Al(OH)3+3Na2SO4，Al3+3AlO2+6H2O=4 Al(OH)3。按此方案，若制备1mol Al(OH)3，需消耗mol H+和mol OH-。我们来比较这三种方案，同样是制备1mol Al(OH)3，使用的药品都是三种：铝屑、稀硫酸、氢氧化钠溶液，第一种方案消耗酸、碱的物质的量最多，第三种方案最少；从操作要求可看出：方案一、二不如方案三简单。综上所述，制备Al(OH)3宜用第三种方案，其流程应为：五、用铝屑制备Al(OH)3的具体实验方案的设计实验名称：以铝为原料制备Al(OH)3实验目的：分析评价制备Al(OH)3的最佳条件；认识铝的化学性质和Al(OH)3的两性。实验原理：铝屑分别与稀硫酸和浓NaOH溶液反应得到Al2(SO4)3和NaAlO2溶液，将铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合过滤，再将得到的沉淀洗涤，即可得到Al(OH)3。实验用品：烧杯、量筒、玻璃棒、漏斗、托盘天平、铁架台、石棉网、酒精灯、pH试纸、滤纸、剪刀、火柴、铝屑、稀硫酸、稀NaOH溶液、浓NaOH溶液、蒸馏水。实验步骤：在烧杯1中加入50mL稀NaOH溶液，再加入足量铝屑，给溶液稍加热12分钟后取出，用蒸馏水把铝屑洗涤干净，称量铝屑的质量，设为m1，将铝屑分为四份，备用。在烧杯2中放入1份铝，再加入适量稀硫酸，使铝屑完全溶解。在烧杯3中放入3份铝，再加入适量浓NaOH溶液，使铝屑完全溶解。将烧杯2和烧杯3中的溶液混合，将沉淀过滤。将所得沉淀转移到烧杯中，用热蒸馏水洗涤3次，再过滤、洗涤，至溶液的pH值为78。过滤，干燥，得到Al(OH)3固体。用托盘天平称量所得Al(OH)3固体的质量为m2，计算出产率。实验现象记录及结果处理：实验现象（略）实验结果处理铝屑的质量（m1）氢氧化铝的质量（m2）氢氧化铝的理论产量（m3）产率计算公式本实验Al（OH）3的产率注意：1、实验步骤1中铝屑先用稀NaOH溶液处理，是为了除去铝屑表面的薄薄的氧化铝膜。2、铝屑的质量要均分为相同的四份，使它们能按Al3+3AlO2-+6H2O=4 Al(OH)3完全反应。3、Al3+3H2O Al(OH)3+3H+，AlO2-+2H2O Al(OH)3+OH-正是由于这两个水解反应相互促进，使得Al3+盐和AlO2-盐相混后产生Al(OH)3沉淀。【综合应用】例1、实验室现有：（1）未知浓度的烧碱溶液100mL；（2）能随时提供CO2的发生装置；（3）50mL量筒；（4）200mL烧杯。请仅利用上述药品和仪器制备较纯净的纯碱溶液。分析 CO2气体和NaOH物质的量之比不同，反应可生成Na2CO3或NaHCO3。要制备较纯净的纯碱溶液，通入CO2量的控制是实验成败的关键，若直接向NaOH溶液中通入CO2，使其恰好生成Na2CO3通常是难以做到的。我们不妨采取“欲擒故纵”的策略，将100mL NaOH溶液分成两等份，其中一份通入过量的CO2，使之生成NaHCO3，然后将另一份NaOH溶液与之混合，最终得到Na2CO3。发生的反应是：（1）NaOH+CO2=NaHCO3（2）NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O答案：（1）用50mL量筒量取50mL的NaOH溶液；（2）将量筒里的NaOH溶液倒入200mL烧杯中，通入过量的CO2；（3）将剩余的50mL NaOH溶液倒入烧杯中混合即可。例2、设计硫酸亚铁的制备实验方案并进行实验。分析硫酸亚铁的制备可用铁屑与稀硫酸反应制得，先用铁屑和稀硫酸制得FeSO4溶液，然后用冷却结晶的方法使FeSO4结晶析出，即可得到较为纯净的硫酸亚铁晶体。解（1）首先用热NaOH稀溶液洗涤铁屑2次，并用玻璃棒搅拌，然后用蒸馏水冲洗以除去油污。（2）在烧杯中倒入40mL稀硫酸，加入足量上述废铁屑，以稀硫酸浸没所有铁屑为度，小心加热（保持温度在5080之间），直到只有极少量气泡发生，同时溶液呈浅绿色为止（这时烧