高考化学一轮复习 第一部分 必考部分 第10章 化学实验 第3节 物质的制备、实验方案的设计与评价课件 新人教版.ppt

走向高考 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 高考总复习 化学实验 第十章 第一部分必考部分 第三节物质的制备 实验方案的设计与评价 第十章 考纲要求 1 掌握常见气体的实验室制法 包括所用试剂 仪器 反应原理和收集方法 2 根据实验试题要求设计 评价或改进实验方案 3 分析或处理实验数据 得出合理结论 了解控制实验条件的方法 4 绘制和识别典型的实验仪器装置图 命题趋势 以陌生有机物的制备为载体综合考查基本实验操作是近几年全国卷命题的主要形式 将定性实验与定量实验相结合 根据实验目的设计简单实验方案 或对已有方案进行评价 将实验基础与实验操作相结合 立足于综合实验能力的考查是明年高考命题的趋势 1 常见气体的制备原理和发生装置 常见气体的制备 知识梳理 暴沸 2na2o2 2h2o 4naoh o2 na2so3 h2so4 浓 na2so4 so2 h2o 3cu 8hno3 稀 3cu no3 2 2no 4h2o cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 h2o 2 气体的净化 1 除杂试剂选择的依据 制备气体和杂质气体性质上的差异 如溶解性等 如 酸性杂质用碱性物质吸收 碱性杂质用酸性物质吸收 氧化性杂质用还原性物质吸收 还原性杂质用氧化性物质吸收 易溶于水的物质用水吸收 2 除杂原则 不损失主体气体 不引入新的杂质气体 在密闭装置内进行 先除易除的气体 3 除杂装置 4 气体净化时应注意的事项 用洗气瓶吸收杂质时 气流方向是长管进 短管出 用干燥管吸收杂质时 气流方向是大口进 小口出 用玻璃管或u形管吸收杂质时 气流方向可以任意选择 当气体中含有多种杂质时 若采用洗气装置 通常是除杂在前 干燥在后 若用加热装置除杂时 通常是干燥在前 除杂在后 3 气体的干燥 1 干燥的原则 干燥剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发生反应 a 酸性干燥剂不能干燥 性气体 b 碱性干燥剂不能干燥 性气体 c 具有强氧化性的干燥剂不能干燥具有强 性的气体 注 h2 co so2虽具确还原性 但可用浓硫酸干燥 碱 酸 还原 2 常用的干燥装置及干燥剂的选用 h2 o2 co2 cl2 so2 h2 o2 nh3 nh3 hi nh3 cl2 hcl so2 4 气体的收集 不溶于水 大 小 o2 h2 no c2h4 o2 co2 no2 cl2 hcl so2 nh3 h2 5 尾气处理方法 1 对于极易溶于水的尾气 如nh3 hcl hbr等 可采用防倒吸装置 即在导气管的出气口处连接一倒置的漏斗与吸收剂液面接触 吸收 2 对于溶解度不大的尾气 如cl2 co2等 可直接将出气管插入吸收剂液面中吸收 3 对于有毒且易燃的气体 如co等 可在尾气出口处放置一点燃的酒精灯 使co燃烧转变为无毒的co2气体 6 具有特殊作用的实验改进装置 1 防堵塞安全装置 如图所示 为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出 用橡皮管连接成连通装置 见恒压式 为防止粉末或糊状物堵塞导气管 可将棉花团置于导管口处 见防阻式 和 2 液封装置 为防止气体从长颈漏斗中逸出 可在发生装置中的漏斗末端套上一支小试管 见液封式 3 启普发生器的拓展创新 1 制备同种气体时 要注意原理不同选择的装置也不同 如制备氧气 用高锰酸钾分解 选固 固加热装置 用双氧水在二氧化锰作用下分解 选择固 液不加热装置 2 进行气体制备时 不要忘记对装置进行气密性检验 检验时首先对装置密封 如关闭活塞 塞紧瓶塞 把导管插入到水中进行水封等 3 排空气法收集气体时 除了考虑气体的密度大小外 还要考虑是否与空气反应 如no能被氧气氧化 不能用排空气法收集 易错警示 互动思考 气体由b进a出时可用作防倒吸装置 气体由a通入时可用于排水法收集no co等气体 气体由b通入时可用于排气法收集h2 nh3 ch4等密度比空气小的气体 答案 1 2 3 2015 辽宁大连双基测试 用如图所示装置制取表中的四种气体 图中加热及气体收集装置均已略去 必要时可以加热 a b c d表示相应仪器中加入的试剂 典例透析 解析 制备co2时不能用饱和碳酸钠溶液吸收hcl 因为co2能与饱和碳酸钠溶液反应 应用饱和碳酸氢钠溶液吸收hcl a项错误 除去cl2中混有的hcl气体不能用naoh溶液 因为cl2也能与naoh溶液反应 应用饱和食盐水 b项错误 铜与稀硫酸不反应 不能用于制备so2 c项错误 答案 d 方法技巧 1 除杂试剂的选择方法 易溶于水或能与水反应不生成其他气体杂质的用水吸收 如h2 hcl n2 nh3 no no2 括号内为杂质气体 下同 可将混合气体通过盛水的a装置来除去 酸性杂质用碱性吸收剂 碱性杂质用酸性吸收剂来吸收 如co co2 可将混合气体通过盛naoh溶液的a装置 或盛碱石灰的b装置或c装置或d装置来除去杂质 还原性杂质 可用氧化性较强的物质作吸收剂来吸收或转化 氧化性杂质 可用还原性较强的物质作吸收剂来吸收 例如co2 co 可将混合气体通过盛灼热cuo的e装置来除去杂质 选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂作吸收剂来除去杂质 如o2 h2s 可将混合气体通过盛有cuso4溶液的a装置除去杂质 2 气体制备实验中应注意的6项安全问题 爆炸 可燃性气体的点燃 不纯气体受热 气体导管堵塞导致 炸裂 玻璃仪器的骤冷骤热 受热不均等导致 暴沸 大火加热液体 受热液体沸点低等导致 倒吸 气体在用液体吸收或与液态试剂反应时 由于极易溶解或反应导致 堵塞 生成的蒸气易凝结 生成气体的同时产生粉尘等导致 空气污染 生成的气体有毒 缺少尾气处理措施或措施不当导致 跟踪演练 解析 nh3不能用浓硫酸干燥 不能用向上排空气法收集 a错误 用饱和nahco3溶液除去co2中混有的hcl气体 co2能用向上排空气法收集 b正确 no接触氧气会被氧化为no2 不能用排空气法收集 c错误 naoh溶液会与no2反应 收集不到气体 d错误 答案 b 解析 h2s nh3不能用浓h2so4干燥 cl2 no不能用水处理尾气 答案 b 解析 苯的密度小于水 应在水的上层 故x不是苯 应该是ccl4 答案 c 气体制备实验应注意的问题 1 看药品和装置是部分给出还是有剩余 若药品和装置只部分给出 则应需要作必要的补充 若有剩余 则应进行筛选和淘汰 2 看题目条件有无特殊要求 如采用最简单或最合理的实验步骤 这些要求对我们考虑反应原理 选择药品和装置 确定操作步骤都做了限定 必须高度重视 3 注意实验过程中的隐蔽性操作 如某些必要的干燥 除杂 冷凝等 这些都是实验中必不可少的 容易被忽略 总结提升 4 明确药品的名称和仪器的规格 有些题目要求指出药品的名称 这类问题最难答准确 如有些药品的准确描述为硫酸铜粉末 澄清石灰水 酸性高锰酸钾溶液 浓硫酸等 此外也应注意某些仪器的规格 5 会画简单的实验装置图 1 化学实验方案设计的五项基本原则 化学实验方案的设计 知识梳理 2 化学实验设计的基本内容 3 化学实验方案设计的基本思路根据实验目的和原理及所选用的药品和仪器 设计合理的装置 并且从几种方案中分析选择出最佳方案 4 化学实验方案的设计步骤 1 明确目的 弄清原理 5 化学实验方案设计的注意事项 1 实验操作顺序装置选择与连接 气密性检查 加固体药品 加液体药品 开始实验 按程序 拆卸仪器 其他处理等 2 加热操作先后顺序的选择若气体制备实验需加热 应先加热气体发生装置 通入气体排出装置中的空气后 再给实验中需要加热的物质加热 目的是 防止爆炸 如氢气还原氧化铜 保证产品纯度 防止反应物或生成物与空气中的物质反应 熄灭酒精灯的顺序则相反 3 实验中试剂或产物防止变质或损失 实验中反应物或产物若易吸水 潮解 水解等 要采取措施防止吸水 易挥发的液体产物要及时冷却 易挥发的液体反应物 需在反应装置中加装冷凝回流装置 如长导管 竖直的干燥管 冷凝管等 注意防止倒吸的问题 5 仪器药品的准确描述 实验中所用试剂名称 如无水硫酸铜 cuso4 硫酸铜溶液 酸性高锰酸钾溶液 澄清石灰水 饱和碳酸氢钠溶液等 仪器名称 如坩埚 研钵 100ml容量瓶 6 会画简单的实验装置图考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图 可用 示意装置图 表示 一般能画出简单的装置图即可 但要符合要求 例如形状 比例等 1 实验方案的设计对细节要求较高 往往在细节上失分 如实验原理 仪器选择 操作步骤 实验现象的描述 实验安全等方面 不全面 不准确是失分的重要方面 2 实验设计不完整 也是实验题失分的重要原因 如制备一些在空气中易变质的物质时 在制备装置后还要连接一防变质装置 3 补画装置图的题目中 装置图画得不准确也会失分 易错警示 典例透析 1 写出装置a中发生反应的化学方程式 2 写出试剂y的名称 3 已知 通入一定量的氯气后 测得d中只有一种常温下为黄红色的气体 其为含氯氧化物 可以确定的是c中含氯元素的盐只有一种 且含有nahco3 现对c成分进行猜想和探究 提出合理假设 假设1 存在两种成分 nahco3和 假设2 存在三种成分 nahco3和 设计方案 进行实验 请写出实验步骤以及预期现象和结论 可不填满 限选实验试剂和仪器 蒸馏水 稀hno3 bacl2溶液 澄清石灰水 agno3溶液 试管 小烧杯 方法技巧 性质实验方案的设计依据 1 证明酸性 ph试纸或酸碱指示剂 与碳酸钠反应 与锌等反应 2 证明弱酸性 证明存在电离平衡 测定对应盐溶液的酸碱性 测量在稀释前后的ph变化 3 证明氧化性 与还原剂反应现象明显 4 证明还原性 与氧化剂反应现象明显 5 证明为胶体分散系 丁达尔效应 6 证明有碳碳双键 或三键 使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色 7 比较金属的活动性 与水反应 与酸反应 金属间的置换反应 原电池原理 电解原理 最高价氧化物对应水化物的碱性 8 比较非金属性的强弱 非金属间的置换反应 与氢气化合的难易 气态氢化物稳定性 最高价氧化物对应水化物的酸性 9 比较酸碱性 强酸或强碱制弱酸或弱碱 跟踪演练 解析 a 由于硝酸有强的氧化性 会将so氧化为so 因此无论亚硫酸钠试样是否变质 最终都会产生白色沉淀 不能用于检验物质是否变质 a错误 b 检验某盐是否为铵盐应该利用盐与碱共热 观察是否产生能使湿润的红色石蕊试纸变蓝的气体 而不能利用物质的稳定性 b错误 c hno3有强的氧化性 也会将nai氧化为i2 因此该方法不可行 c错误 d 硝酸钾的溶解度受温度的影响变化较大 而氯化钠的溶解度受温度的影响变化较小 因此除去氯化钠晶体中少量硝酸钾可以用重结晶的方法 d正确 答案选d 答案 d 1 测定硝酸的物质的量反应结束后 从如图装置b中所得100ml溶液中取出25 00ml溶液 用0 1mol l 1的naoh溶液滴定 用酚酞作指示剂 滴定前后的滴定管中液面的位置如上图所示 在b容器中生成硝酸的物质的量为 mol 则ag与浓硝酸反应过程中生成的no2在标准状况下的体积为 ml 选用如图所示仪器组合一套可用来测定生成no体积的装置 其合理的连接顺序是 填各导管口编号 在测定no的体积时 若量筒中水的液面比集气瓶的液面要低 此时应将量筒的位置 填 下降 或 升高 以保证量筒中的液面与集气瓶中的液面持平 3 气体成分分析若实验测得no的体积为112 0ml 已折算到标准状况 则ag与浓硝酸反应的过程中 填 有 或 没有 no产生 作此判断的依据是 解析 1 b容器中是二氧化氮和水反应生成硝酸和一氧化氮 100ml溶液中取出25 00ml溶液 用0 1mol l的naoh溶液滴定 用酚酞做指示剂 终点时 消耗氢氧化钠溶液的体积为20 40ml 0 40ml 20 00ml 所以生成硝酸25 00ml溶液中含有0 02l 0 1mol l 0 002mol 则b容器中生成硝酸的物质的量为0 008mol 由3no2 h2o 2hno3 no可知金属与硝酸反应生成二氧化氮物质的量为0 012mol 其体积为0 012 22 4 268 8ml 故答案为 0 008mol 268 8ml 2 一氧化氮气体易被氧化生成二氧化氮对验证产生干扰 ad相比a装置利用氮气可以把装置中的空气排净 故答案选a 因为a装置可以通过n2将装置中的空气排尽 防止no被空气中o2氧化 用a进行银和浓硝酸的反应 用水吸收生成的二氧化氮气体 导气管长进短出 可以用排水量气法测定一氧化氮气体的体积 排水集气瓶导气管应短进长出 连接顺序为 123547 故答案为123547 读数之前应保持内外压强相同 恢复到室温下读取量筒中液体的体积 故答案为 等液体冷却到室温 并使集气瓶和量筒内液面相平 3 实验测得no的体积为112 0ml 已换算到标准状况 依据上述计算得到银和浓硝酸生成二氧化氮气体物质的量为0 012mol 依据3no2 h2o 2hno3 no 计算得到一氧化氮气体物质的量为0 004mol 标准状况下体积为0 004mol 22 4l mol 0 0896l 89 6ml 112 0ml可知银和硝酸反应生成一氧化氮气体 故答案为 有 因为no2与水反应生成的no的体积小于收集到的no的体积 89 6 112 0 答案 1 0 008268 8 2 a因为a装置可以通过n2将装置中的空气排尽 防止no被空气中的o2氧化 123547 升高 3 有因为no2与水反应生成的no的体积小于收集到的no的体积 89 6 112 0 物质性质实验题的解题策略和答题规范 1 解题策略性质验证型实验题的关键是结合题目要求和所给的仪器 装置以及所给的试剂 了解命题的意图 一般思路是 总结提升 已给出试剂或装置 仪器 的实验 该类题目的关键是通读全题 结合题意或元素化合物的性质 弄清楚在某一仪器处发生的反应或该反应的现象 同时要理解设置的仪器或装置的目的 这样问题就能迎刃而解 已知反应或反应现象及仪器操作要求 该类题目的关键是根据题目的现象或操作要求等 通过所学元素化合物性质或化学实验的仪器使用和基本操作 确定此处缺少的试剂或缺少的装置或仪器 2 答题规范注意回答问题时 一定要锤炼语言 使自己的语言描述准确 规范 避免 心里知道却说不清 的现象 如对实验的描述可按 操作 现象 结论 的顺序组成语言 另外叙述要精确 表达要清楚 化学实验方案的评价 1 从可行性方面对实验方案做出评价科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则 在对实验方案进行评价时 要分析实验方案是否科学可行 实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求 在实际操作时能否做到可控易行 评价时 从以下4个方面分析 1 实验原理是否正确 可行 2 实验操作是否安全 合理 3 实验步骤是否简单 方便 4 实验效果是否明显等 知识梳理 2 从 绿色化学 视角对实验方案做出评价 绿色化学 要求设计安全的 对环境友好的合成线路 降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害 减少废弃物的产生和排放 据此 对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价 1 反应原料是否易得 安全 无毒 2 反应速率是否较快 3 原料利用率以及生成物质的产率是否较高 4 实验过程中是否造成环境污染 3 从 安全性 方面对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下 1 净化 吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸 2 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 如h2还原cuo应先通h2 气体点燃先验纯等 3 防氧化 如h2还原cuo后要 先灭灯再停氢 4 防吸水 如实验取用 制取易吸水 潮解 水解的物质时宜采取必要措施 以保证达到实验目的 5 冷凝回流 有些反应中 为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料 需在反应装置上加装冷凝回流装置 如长玻璃管 竖装的干燥管及冷凝管等 6 易挥发液体产物 导出时可为蒸气 的及时冷却 7 仪器拆卸的科学性与安全性 也从防污染 防氧化 防倒吸 防爆炸 防泄