11.3第三节 物质的制备

点击进入相应模块第三节物质的制备………三年9考高考指数:★★★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.掌握几种重要的有机物和无机物的制备。3.能绘制和识别典型的实验仪器装置图。一、常见气体的实验室制法1.制备氧气(1)反应原理及发生装置(2)收集方法:______________________。(3)验满方法:用________________放在集气瓶瓶口。反应物化学方程式发生装置KClO3和MnO2______________________________KMnO4_________________________________H2O2和MnO2_____________________________BBAMnO2△====2KClO32KCl+3O2↑△====2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑2H2O22H2O+O2↑MnO2====向上排空气法或排水法带火星的木条2.制备氢气和二氧化碳(1)气体发生装置(2)反应原理①制H2：______________________。②制CO2:______________________________。(3)收集方法①H2：________________________。②CO2:__________________(用燃烧的木条放在瓶口验满)。(4)净化方法制取的CO2用___________________除去HCl。Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O向下排空气法或排水法向上排空气法饱和NaHCO3溶液3.制备氯气收集方法：向上排空气法或排饱和食盐水法验满方法：将湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶瓶口尾气处理：多余的Cl2用强碱溶液吸收除去反应原理：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2OV4.制备氨气(1)常用制法干燥方法：用碱石灰除去混有的水蒸气收集方法：只能用向下排空气法验满方法：①将湿润的红色石蕊试纸置于试管口；②将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口尾气吸收：用蘸有稀硫酸的棉花团放在集气瓶瓶口吸收多余的NH3反应原理：____________________________________Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+2NH3↑+2H2OV(2)其他方法①直接加热浓氨水；②浓氨水中加生石灰(或碱石灰)。二、几种重要物质的制备1.乙酸乙酯的制备(1)原理CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O(2)收集：饱和碳酸钠溶液现象：碳酸钠溶液上层有___________________________(3)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。浓硫酸△无色油状特殊香味的液体2.氢氧化铝的制备(1)原理离子方程式：____________________________________(2)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。Al3++3NH3·H2O====Al(OH)3↓+3NH4+3.氢氧化铁胶体的制备(1)原理化学方程式：____________________________________(2)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________停止加热，不可搅拌。FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl△====红褐色1.制备二氧化碳用大理石和稀硫酸反应。()【分析】大理石和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在碳酸钙上，阻止反应的进一步进行。2.氨气通入氯化铝溶液中，现象是先有白色沉淀后溶解。()【分析】氢氧化铝是两性氢氧化物，只溶于强酸和强碱，不溶于氨水。××3.除去二氧化碳气体中的氯化氢气体，可通过饱和碳酸钠溶液。()【分析】碳酸钠虽然能与氯化氢反应，但也能与二氧化碳反应，应通过饱和碳酸氢钠溶液。4.因为氢气无毒，制备氢气时多余的尾气可以直接排放到空气中。()【分析】虽然氢气无毒，但是在一定范围内氢气浓度过大，遇明火时会发生爆炸，故剩余H2应用点燃法处理。××5.1molMnO2与含有4molHCl的浓盐酸在加热条件下反应，生成标准状况下22.4L氯气。()【分析】二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应，随着反应的进行，盐酸浓度降低，反应停止，生成的氯气小于标准状况下22.4L。×常见气体的制备与收集1.气体制备实验的操作顺序(1)仪器安装①由下到上(如制氯气的发生装置安装顺序是：放铁架台→摆酒精灯→固定铁圈→放置石棉网→固定圆底烧瓶)。②从左到右(如制氯气：发生装置→净化装置→收集装置→吸收装置)。③先塞后定(把带导管的胶塞在烧瓶固定前塞好，以免烧瓶固定后因不宜用力而塞不紧或因用力过猛而损坏仪器)。(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(便于在装置漏气时进行调整或更换仪器)，最后点燃酒精灯(所有准备工作完毕后)；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.常见气体制备的发生装置实验室制备气体发生装置选择的依据是反应物的状态及反应条件。反应装置图适用气体操作注意事项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，烧瓶内要加碎瓷片固、固加热型固、液加热型或液、液加热型反应装置类型O2、NH3等Cl2、HCl等反应装置图适用气体操作注意事项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，又可控制液体流速固、液不加热型或液、液不加热型反应装置类型H2、CO2、SO2、NO、NO2等3.气体的收集方法确定气体的收集方法时要考虑气体的密度、溶解性、稳定性。(1)常用的收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集方法收集的气体密度比空气大，与空气密度相差较大，且不与空气中的成分发生反应收集原理收集装置适用的气体H2、O2、NO、CH4Cl2、CO2、NO2、SO2H2、NH3、CH4收集的气体密度比空气小，与空气密度相差较大，且不与空气中的成分发生反应收集的气体不与水反应或难溶于水(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。用手捂或酒精灯微热导管口产生气泡停止微热后导管中回升一段水柱说明气密性良好4．检验气密性(1)微热法：用手捂或酒精灯微热，导管口产生气泡，停止微热后导管中回升一段水柱，说明气密性良好。(2)液差法：夹紧弹簧夹，从长颈漏斗中加水，至长颈漏斗中液面高于锥形瓶中液面，停止加水，液面高度不变，说明气密性良好。夹紧弹簧夹从长颈漏斗中加水弹簧夹液面高度不变说明气密性良好【高考警示钟】(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。【典例1】(2012·长沙模拟)实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示：(1)实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的药品是__________；检查C装置气密性的操作方法是_________________________________________________。(2)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列气体的性质与收集方法无关的是__________(填序号，下同)。①密度②颜色③溶解性④热稳定性⑤是否与氧气反应(3)下图是某学生设计收集气体的几种装置，其中不可行的是_______________________________________________。(4)若用A装置与D装置相连制取收集X气体，则X可能是下列气体中的___________；①CO2②NO③Cl2④H2其中在D装置中连接小烧杯的目的是___________________。【解题指南】解答本题注意以下几点：(1)选择制备装置时要以反应原理为依据。(2)收集气体的装置应该是气流通畅的，不能是密闭容器。【解析】(1)采用B装置制取氨气时应选用消石灰和氯化铵固体；C装置适用于固体与液体不需要加热的反应，故应选用浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等)。检查C装置气密性的操作是连接一根导管，将导管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处有气泡产生，松开手或停止加热后，在导管里形成一段水柱，则说明C装置气密性良好。(2)选择气体收集方法，无需考虑气体的颜色和热稳定性，根据密度和是否与氧气反应选择能否采用向上或向下排空气法，根据溶解性判断能否选择排水或排其他液体的方法。(3)收集气体时不应采取b、c装置，前者密闭不能排出空气，后者伸入试管内的导管过长。(4)制取CO2时不需加热，也不必处理尾气；NO常温下与氧气反应，不能用排空气法收集；制取H2时不需加热，应采用向下排空气法，尾气处理时一般用点燃的方法，故X可能是氯气。D装置中的小烧杯用来吸收尾气，防止污染空气。答案：(1)浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等)连接一根导管，将导管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处有气泡产生，松开手或停止加热后，在导管里形成一段水柱，说明C装置气密性良好(2)②④(3)b、c(4)③吸收尾气，防止污染空气气体的净化、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。(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。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。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。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)气体的干燥浓硫酸无水氯化钙碱石灰常用干燥剂状态及性质液体，酸性，强氧化性固体，中性固体，碱性H2、O2、N2、CH4、NH3H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2可干燥的气体不可干燥的气体NH3、HBr、HI、H2SNH3Cl2、SO2、CO2、NO2、HCl、H2S2.尾气处理(1)尾气处理原则选择合适的方法把有毒、有害的气体，变成无毒、无害、无污染的物质。(2)常见装置①吸收溶解度较小的尾气(如Cl2、SO2等)用图A装置。②吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图B、C装置。③CO等气体可用点燃或收集于塑料袋(气球)中的方法除去，如图D、E。【高考警示钟】(1)对气体提纯时若用溶液做除杂质的试剂，要注意溶液中含水应先除杂质后干燥；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，如用饱和碳酸氢钠溶液除去CO2中的HCl。(3)若制备的物质易潮解时(如FeCl3、AlCl3等)，不要忽视空气中水蒸气的影响，应在制备装置后连接一个干燥装置，如图甲：(4)尾气处理时要注意装置应与大气相通，如图乙装置就不能