2012年高考化学复习探究课件：10.3制备实验方案的设计(1)~75B86

气体的制备（1）（2011年临沂模拟）如图是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是（）A.铜屑和稀硝酸B.二氧化锰和浓盐酸C.用浓氨水和生石灰反应D.碳酸钙和稀盐酸解析：（1）本题考查常见气体实验室的制取与干燥基础知识的掌握情况。利用这套装置制取收集气体需符合三个条件：固体与液体反应，反应不用加热；气体不与浓硫酸反应，可使用浓硫酸进行干燥；密度大于空气，可用向上排空气法收集。铜与稀硝酸反应生成NO，不能用排空气法收集；用碳酸钙与稀盐酸制CO2反应不需加热，CO2跟浓硫酸不反应且密度大于空气，可用这套装置制取。用MnO2跟浓盐酸反应需加热，NH3不能用浓硫酸干燥，均不符合题意。（2）按下列实验方法制备气体，合理而又实用的是（）A.锌粒与稀硝酸反应制备H2B.加热NH4Cl制NH3C.亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2D.大理石与浓硫酸反应制备CO2（2）锌粒与硝酸反应不能制备H2，只能生成氮的氧化物。NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，冷却时二者又化合成NH4Cl，难以得到NH3。大理石与浓硫酸反应生成微溶的CaSO4，CaSO4覆盖在大理石上，而使反应实际上停止。答案：（1）D（2）C1.O2的制备（1）实验室制O2①反应原理及装置类型：②收集方法：因为，可用排水法收集。③验满方法：，观察是否复燃。（2）工业制O2：采用。O2不易溶于水将带火星的木条伸入瓶口分离液态空气2.CO2的制备（1）实验室制CO2①反应原理：。②装置类型：固体＋液体→气体。③净化方法：用除去HCl。④收集方法：用法收集。⑤验满方法：将燃烧的木条放在瓶口，若观察到，证明CO2已收集满。（2）工业制CO2：高温煅烧石灰石，发生反应的化学方程式为：。CaCO3＋2HCl（稀）===CaCl2＋CO2↑＋H2O饱和NaHCO3向上排空气熄灭CaCO3CaO＋CO2↑3.Cl2的制备（1）实验室制Cl2①反应原理：。②装置类型：固体＋液体――→△气体。③净化方法：用除去HCl，再用除去水蒸气。④收集方法：采用法或法收集。⑤验满方法：将湿润的淀粉KI试纸放在集气瓶口，若试纸变蓝，证明Cl2已收集满。⑥尾气处理：多余的Cl2排放到空气中会造成环境污染，须用吸收除去。MnO2＋4HCl（浓）=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O饱和食盐水浓H2SO4向上排空气排饱和食盐水NaOH溶液（2）工业制Cl2：电解饱和食盐水，发生反应的化学方程式为：。4.NH3的制备（1）实验室制NH3①反应原理：。②装置类型：固体＋固体――→△气体。2NaCl＋2H2O=====电解2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2NH4Cl＋Ca（OH）2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O③除杂方法：用除去混有的水蒸气。④收集方法：只能用法。⑤验满方法：a.用湿润的红色石蕊试纸置于试管口，若，说明已收集满。b.将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，若，说明已收集满。⑥尾气吸收：用H2O吸收多余的NH3（或用蘸有稀H2SO4的棉花团吸收）。碱石灰向下排空气变蓝有白烟5.H2的制备（1）实验室制H2①反应原理：。②装置类型：固＋液――→△气体。③收集方法：法。（2）工业制H2：水煤气法。Zn＋H2SO4（稀）===ZnSO4＋H2↑排水集气C＋H2O（g）=====高温CO＋H2气体的制备1.气体的制备思路，可从下面几个方面来归纳2.操作顺序（1）组装仪器：自下而上，从左到右，气体净化时：先净气装置，后干燥装置；（2）检查装置的气密性；（3）装药品进行实验操作；（4）记录实验现象、数据；（5）拆卸、洗涤仪器：自右而左、从上到下。3.发生装置：依据所用试剂的状态及反应条件4.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。［特别提醒］（1）启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，实验室中没有启普发生器时，我们可以设计成如下装置。（2）刚开始排出的气体不能收集，只有当气体连续并比较均匀地放出时才能收集，否则收集的气体中混有空气。（3）用排空气法收集的气体中混有空气，用排水法收集的气体中混有水蒸气。若想得到干燥纯净的气体，可用气囊或塑料袋收集。5.气体的净化（1）净化原则：不减少被净化气体的量，不引入新的杂质，操作简便，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或盛碱石灰的b或c或d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来除去杂质。④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做吸收剂来除去杂质。如O2（H2S），可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的a除去杂质。6.尾气的吸收对于有毒、有害、污染空气的气体尾气必须进行处理，用溶液吸收或点燃使它们变为无毒、无害、无污染的物质。（1）吸收原则①能充分吸收气体。②不能倒吸。（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中的方法除去，如图D、E。［特别提醒］（1）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。（2）尾气处理装置应与大气相通，如图就不能作为尾气处理装置。（2010年岳阳一中质检）下图是气体制取装置，下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是（）A.大理石和稀硫酸制取二氧化碳B.锌粒和稀硫酸制氢气C.浓盐酸和二氧化锰制氯气D.电石和水制取乙炔［思路点拨］本题应明确的问题：（1）反应原理是否正确。（2）据药品状态和反应条件中判断能否用该装置制取。［听课记录］根据题中所给装置特点，制取气体的反应应该具备以下特点：①反应不需加热，②反应不能太剧烈，因此C、D选项不合理，又因硫酸钙微溶于水，故生成的CaSO4附着于大理石表面时，可能阻止反应进行，故A不符合，选B。【答案】B1.CO中混有CO2、H2S、HCl和水蒸气，为了得到干燥、纯净的CO，操作步骤和顺序完全正确的是（）①通过装浓H2SO4的洗气瓶②通过装水的洗气瓶③通过装NaOH溶液的洗气瓶④通过灼热的CuO⑤通过装CuSO4溶液的洗气瓶⑥通过装P2O5的干燥管A.①③④⑥B.②⑤③①C.②④③①D.①③⑤⑥解析：由于CO难溶于水而CO2、H2S、HCl溶于水且HCl极易溶于水，因此可选盛水的洗气瓶把HCl及部分CO2、H2S除去。由于H2S与CuSO4溶液反应生成CuS既不溶于水，又不溶于酸，因此，再通过盛CuSO4溶液的洗气瓶把H2S完全除去。CO2用NaOH溶液除去，最后干燥时用浓H2SO4或P2O5。答案：B制备实验方案的设计1.制备实验方案设计的基本思路最佳途径原则：原理正确、方法可行、仪器简单、操作方便、经济安全、绿色环保。2.典型物质的实验室制备（1）选择最佳反应途径①用铜制取硫酸铜2Cu＋O22CuOCuO＋H2SO4（稀）===CuSO4＋H2O②用铜制取硝酸铜2Cu＋O22CuOCuO＋2HNO3（稀）===Cu（NO3）2＋H2O③用铝制取氢氧化铝2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑Al2（SO4）3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al（OH）3↓＋3Na2SO4当n（Al3＋）∶n（AlO）＝1∶3时，Al（OH）3产率最高。（2）选择最佳原料实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱溶液；同理用偏铝酸盐与酸反应制取氢氧化铝，应选用通入CO2，而不能选用强酸溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水（氢氧化铜可溶解在氨水中）等。（3）选择适宜操作方法实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。其方法是：①亚铁盐需新制（用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液）；②将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气（O2）；在亚铁盐溶液中加几滴苯或植物油以隔绝空气；③使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。（2008年高考天津理综）Ⅰ.化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中。请从下图中挑选所需仪器，在方框内画出用该方法制备、收集干燥氯化氢气体的装置简图，并在图中标明所用试剂。（仪器可重复使用，固定装置不必画出）Ⅱ.实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%～30%的稀硫酸溶液，在50℃～80℃水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。（1）写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：____。（2）硫酸溶液过稀会导致_________。（3）采用水浴加热的原因是___________。（4）反应时铁屑过量的目的是（用离子方程式表示）。（5）溶液趁热过滤的原因是__________。塞紧试管口的目的是__________。（6）静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是。［思路点拨］Ⅰ.从制备→干燥→收集→尾气吸收组装画出简图。Ⅱ.本问应考虑（1）反应速率；（2）FeSO4随温度降低，溶解度减小；（3）防止Fe2＋被氧化。［听课记录］Ⅰ.浓硫酸和浓盐酸反应制取HCl气体，不需要加热，即：液＋液→气，可采用分液漏斗和圆底烧瓶组成发生装置；干燥HCl可以用装有浓硫酸的洗气瓶，收集HCl用向上排空气法，由于HCl气体极易溶于水，故在水面用倒扣的漏斗来吸收尾气。整个装置为：Ⅱ.（1）铁和稀硫酸反应的方程式为：Fe＋H2SO4（稀）FeSO4＋H2↑。（2）硫酸浓度如果过稀，则反应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸亚铁晶体的析出。（3）水浴加热受热均匀，温度容易控制。（4）铁屑过量的目的是防止Fe2＋被氧化成Fe3＋，即使被氧化，Fe也可以使Fe3＋还原：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。（5）溶液趁热过滤的目的是减少FeSO4的损失；塞紧试管口的目的是防止空气中的氧气将FeSO4氧化。（6）硫酸亚铁热溶液在冷却过程中，溶解度降低，在静置冷却一段时间后会有浅绿色硫酸亚铁晶体析出。【答案】Ⅰ.见解析Ⅱ.（1）Fe＋H2SO4（稀）FeSO4＋H2↑（2）硫酸浓度如果过稀，则反应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸亚铁晶体的析出（3）水浴加热受热均匀，温度容易控制（4）Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋（5）减少FeSO4的损失防止空气中的氧气将FeSO4氧化（6）有浅绿色晶体析出2.（2011年杭州一中模拟）某研究小组制备消毒液（主要成分NaClO）设计了A、B两套装置。并查阅到下列资料，“在加热情况下卤素和碱液发生如下反应3X2＋6OH－――→70℃5X－＋XO－3＋3H2O”。回答下列问题：（1）装置A的大试管内发生反应的离子方程式为__________。（2）装置A中能否省去盛饱和NaCl溶液的洗气瓶？________，理由是___________。（3）装置A中能否省去盛浓硫酸的洗气瓶？，理由是____________。（4）装置A中能否省去盛冰水的烧杯？，理由是__________。（5）装置B中制备Cl2时发生的电解反应的化学方程式为_____。（6）装置B中a端应接电源的极，理由是__________。答案：（1）Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O（2）否氯气中混有的HCl气体进入大试管中也会和氢氧化钠溶液反应，降低了NaClO的产量和纯度（3）能