物质制备实验方案的设计与评价-课件-2021届高三化学一轮复习

物质制备实验方案的设计与评价高三年级化学目的与要求综合实验方案的设计和评价是综合应用实验基础知识、基本操作，结合化学基本理论、元素化合物知识、化学计算等相关知识，进行整合，从而解决有关实验问题。一、常见气体的制备与收集（1）仪器的安装①由下到上：②从左到右：③先塞后定：1、气体制备实验的操作顺序（2）加试剂顺序：固体先放入，液体后滴加（即先固后液）。（3）其他操作顺序：先检验气密性，后装入药品，最后点酒精灯；在连接导管时，应“长进短出”；量气装置的导管应“短进长出”；干燥管应“大口进，小口出”。2．常见气体发生装置反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、固加热型

O2、NH3等①试管要干燥②试管口略向下倾斜③加热时先均匀加热再固定加热固、液加热型或液、液加热型

Cl2、HCl等①烧瓶加热时要垫石棉网②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片2．常见气体发生装置反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、液不加热型或液、液不加热型

H2、CO2、SO2、NO、NO2等①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下②启普发生器只适用于块状固体和液体的反应，且气体不溶于水③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速。3、气体的收集方法（1）常用的收集方法收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不溶于水或难溶于水收集的气体的密度比空气大，与空气密度相差较大，且不与空气中的成分发生反应收集的气体的密度比空气小，与空气密度相差较大，且不与空气中的成分发生反应收集装置

适用的气体H2、O2、NO、CH4Cl2、CO2、NO2、SO2H2、NH3、CH43、气体的收集方法（2）其他收集方法Cl2：排饱和食盐水；SO2：排饱和亚硫酸氢钠溶液；CO2：排饱和碳酸氢钠溶液。4、检验装置气密性（1）微热法：（2）液差法：二、气体的净化、尾气处理。1、气体的净化（1）气体的净化原则不减少被净化气体的量，不引入新的杂质，操作简单，易于分离。二、气体的净化、尾气处理。1、气体的净化（2）气体的净化装置与方法二、气体的净化、尾气处理。1、气体的净化（2）气体的净化装置与方法①易溶于水或能与水反应不生成其他气体的杂质用水吸收。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装置来除去杂质气体。②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，也可用盛碱石灰的b装置或c装置或d装置来除去杂质。二、气体的净化、尾气处理。1、气体的净化（2）气体的净化装置与方法③还原性杂质，可用氧化性较强的物质来吸收或转化；氧化性杂质可用还原性较强的物质来吸收。如CO2(CO),可将混合气体通过盛灼热CuO的e装置来除去杂质。④选用能与气体中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。（3）气体的干燥——“酸干酸、碱干碱、氧化不能干还原”常用干燥剂浓硫酸无水氯化钙碱石灰状态及性质液体，酸性，强氧化性固体、中性固体、碱性可干燥的气体H2，O2，Cl2，SO2，CO2，CO，CH4，N2H2，O2，Cl2，SO2，CO2，CO，CH4，N2H2，O2，CH4，N2，NH3不可干燥的气体NH3

，HBr，HI，H2SNH3Cl2，SO2，CO2，NO2，HCl，H2S二、气体的净化、尾气处理

2、尾气处理装置常见装置：三、化学实验方案设计的基本要求和注意事项

1、实验方案设计的基本要求⑴科学性：⑵安全性：⑶可行性：⑷简约性：⑸经济性：三、化学实验方案设计的基本要求和注意事项

2、化学实验方案设计的注意事项⑴药品和仪器是部分给出还是有剩余⑵条件有无特殊要求⑶实验过程中的隐蔽性操作⑷药品的描述⑸会画简单的实验装置图⑹其他注意事项：①冷凝回流的问题。②冷却问题。③防止倒吸问题。④具有特殊作用的实验改进装置。四、化学实验方案的评价

1、从可行性方面对实验方案作出评价（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。四、化学实验方案的评价

2、从“绿色化学”视角对实验方案做出评价（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。四、化学实验方案的评价

3、从“安全性”方面对实验方案做出评价（1）净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止倒吸；（2）进行某些易燃易爆实验时要防爆炸；（3）防氧化；（4）防吸水；（5）冷凝回流；（6）易挥发液体产物及时冷却；（7）仪器拆卸的科学性与安全性；（8）其他，如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等。四、化学实验方案的评价

4、最佳方案的选择几个实验方案都能达到目的，选出一个最佳方案。⑴原理：CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O⑵收集：饱和碳酸钠溶液现象：碳酸钠溶液上层有油状液体⑶注意事项：①试剂的混合方法：先取无水乙醇，再沿器壁慢慢加入浓硫酸，冷却至室温后再加冰醋酸；②长导管不要插入液面下；③饱和碳酸钠溶液的作用：中和乙酸，吸收乙醇，降低乙酸乙酯的溶解度。五、几种重要物质的制备1.乙酸乙酯的制备：⑴原理离子方程式为：Al3＋＋3NH3·H2O=Al(OH)3↓＋3NH4＋

AlO2－＋CO2＋2H2O=Al(OH)3↓＋HCO3－⑵注意事项：氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于氢氧化钠溶液，但不溶于氨水，制备时一般用可溶性盐与氨水反应。2．氢氧化铝的制备：五、几种重要物质的制备⑴原理化学方程式为：FeCl3＋3H2O（沸水）

Fe(OH)3（胶体）＋3HCl⑵操作步骤加热蒸馏水至沸腾，逐滴滴加饱和氯化铁溶液，加热至液体呈红褐色停止加热，不可搅拌。3．氢氧化铁胶体的制备五、几种重要物质的制备（1）巧审题（2）想过程（3）看准图（4）细分析1、解题思路、方法六、综合实验题的解题策略2、解题技巧六、综合实验题的解题策略1、制备同种气体时，要注意原理不同选择的装置也不同。2、进行气体制备时，不要忘记对装置进行气密性检验。3、排空气收集气体时，除了考虑气体的密度大小外，还要考虑是否与空气反应。一、常见气体的制备和收集总结1、对气体提纯时若用溶液作除杂质的试剂，要注意溶液中含水应先除去杂质后干燥；用加热除去杂质时，应先干燥后加热。2、气体净化时，除考虑除去杂质外，最好是把杂质转化成要提纯的物质。二、气体的净化、尾气处理总结1、根据试题要求，分析所给信息，选择并确定实验原理。2、根据实验原理，确定药品，选择仪器，提出实验方案。3、分析实验成败关键，修改完善实验程序。三、化学实验方案设计的基本要求和注意事项总结1、合理选择2、排除干扰3、操作准确四、化学实验方案的评价总结

SO2是大气污染物之一，某同学在实验室中对SO2与氯水的反应进行了探究。制备SO2与氯水可供选择的仪器如图所示，请回答下列问题：例题

（1）该同学选用KMnO4和浓盐酸快速制备Cl2，该反应的离子方程式为________________。欲制备一瓶饱和氯水，请选择上图中的装置，其连接顺序为：________(按气流方向，用字母衣示)。【答案】（1）2MnO4－＋10Cl－＋16H＋===5Cl2↑＋2Mn2＋＋8H2OBEH或BEC例题

（2）制备SO2的适宜药品为________(填代号)。①Na2SO3固体②Na2SO3溶液③20%硫酸④70%硫酸⑤铜片【答案】（2）①④（3）对SO2与氯水的反应进行探究①用注射器吸入一定量的饱和氯水和SO2，震荡，静置，再吸入少量品红溶液，发现品红溶液不褪色，解释其原因(用化学反应方程式表示)_________。【答案】（3）①Cl2＋SO2＋2H2O===2HCl＋H2SO4例题

②改变氯水用量，重复①操作，发现品红溶液红色褪色，你认为可能的原因是________。设计一个实验(说明操作方法、现象及结论)来验证你的假设：_________。【答案】（3）②过量氯水将品红氧化漂白或过量SO2与品红结合成无色物质；将实验②注射器中的溶液注入试管少许，加热，若无红色出现，原因为前者，反之则为后者（4）请你设计一个实验，测定饱和氯水中氯元素的含量：________。【答案】（4）量取一定量的试样，加入足量的Fe(NO3)2溶液，再加入足量的硝酸银溶液，过滤、洗涤，干燥，称量沉淀质量例题

碱式碳酸镁可用于牙膏、医药和化妆品等工业，化学式为4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O，某碱式碳酸镁中含有SiO2杂质，为测定其纯度，某兴趣小组设计了如下几个方案：方案Ⅰ.取一定质量的样品，与硫酸充分反应，通过测定生成CO2的质量计算纯度：例题（1）乙中发生反应的方程式为______________________。（2）仪器接口的连接顺序为(装置可以重复使用)a________，丁的作用是________。（3）当样品充分反应完后，缓慢通入空气的目的是：_______________。【答案】（1）4MgCO3·Mg(OH)2·5H2O＋5H2SO4===5MgSO4＋11H2O＋4CO2↑（2）debcb除去CO2中的水蒸气（3）将装置中残留的CO2全部赶出被完全吸收。例题

方案Ⅱ.①称取碱式碳酸镁样品mg；②将样品充分高温煅烧，冷却后称量；③重复操作②，测得剩余固体质量为m1g。（4）下列仪器中，该方案不会用到的是________。

【答案】（4）E例题

（5）判断样品完全分解的方法是__________________；本实验至少需要称量________次。（6）有同学认为方案Ⅱ高温煅烧的过程中会发生MgCO3＋SiO2MgSiO3＋CO2↑，会导致测定结果有误，你认为这位同学的观点正确吗？________。(填“正确”或“错误”)请说明理由：________。【答案】（5）样品连续两次高温煅烧，冷却称量质量相差0.1g以内4（6）错误该反应的发生不影响生成CO2和水蒸气的量例题

已知：CH3Cl常温下为气态，难溶于水，易溶于乙醇等有机溶剂。实验室制备CH3C1原理为：CH3OH＋HCl(浓)===CH3Cl(g)＋H2O（1）实验步骤如下：①干燥ZnCl2晶体。实验室干燥ZnCl2晶体制得无水ZnCl2的方法是________________。【答案】（1）①在干燥的HCl气氛中加热例题

②洗气瓶A中发生反应的离子方程式：______________；洗气瓶C中发生反应的离子方程式：____________________________________。③产生的CH3Cl气体，最好选用________(填“向上排空气法”、“向下排空气法”、“排水法”)收集，原因是________________。【答案】（1）②Ⅲ③排水法；CH3Cl不易溶于水，用排水法收集同时可除去HCl、CH3OH等杂质气体例题

（2）为探究CH3Cl与CH4分子稳定性的差别，某化学兴趣小组设计实验验证CH3Cl能被强氧化剂酸性高锰酸钾溶液氧化。①将CH3Cl制备装置中产生的气体依次通过洗气瓶________(填洗气瓶编号)，如果观察到现象________则证明CH3C1稳定性弱于CH4。【答案】（2）①BAC；A中