高考化学物质制备的综合实验

专题九综合化学实验第39讲物质制备的综合实验目标导航复习目标1.知道化学实验是化学科学探究的一种重要方法，了解实验探究的一般过程。2.能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程和实验结果进行分析和评价。知识体系栏目导航考点透视质量验收考点透视考点常见物质的制备基础梳理1.常见物质的实验室制备名称原理(反应方程式)装置注意事项氢气Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为了加快反应速率，可以往稀硫酸中滴加几滴硫酸铜溶液名称原理(反应方程式)装置注意事项氧气2KClO3=====催化剂△2KCl＋3O2↑2KMnO4=====△K2MnO4＋O2↑＋MnO22H2O2=====催化剂2H2O＋O2↑2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑固固加热时，试管口略向下倾斜二氧化碳CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O不能用稀硫酸代替盐酸名称原理(反应方程式)装置注意事项氯气MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O用饱和食盐水除氯化氢，用浓硫酸干燥，用氢氧化钠吸收尾气名称原理(反应方程式)装置注意事项氨气2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2OCaO＋NH3·H2O===NH3↑＋Ca(OH)2NH3·H2O=====△NH3↑＋H2O常用碱石灰来干燥氨气名称原理(反应方程式)装置注意事项NO3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O不能用排空气法收集，用排水法收集NO2Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O不能用排水法收集，用向上排空气法收集名称原理(反应方程式)装置注意事项乙烯CH3CH2OH――→浓硫酸170℃CH2===CH2↑＋H2O快速升至170℃乙炔CaC2＋2H2O―→Ca(OH)2＋HC≡CH↑用饱和食盐水代替水，不能用启普发生器制取名称原理(反应方程式)装置注意事项氢氧化亚铁Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)①用煮沸过的蒸馏水配制溶液；②用长滴管吸取NaOH伸入新制备的FeSO4溶液中滴加；③在溶液中加苯、汽油、植物油等有机溶剂，隔绝空气；④电解法(铁作阳极电解NaCl溶液)名称原理(反应方程式)装置注意事项氢氧化铝Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH＋4不能用可溶性的铝盐与NaOH溶液反应制取氢氧化铝无水氯化铝3Cl2＋2Al=====△2AlCl3应该先点燃A处的酒精灯，待装置中的空气排尽后再点燃D处的酒精灯名称原理(反应方程式)装置注意事项Fe(OH)3胶体Fe3＋＋3H2O=====△Fe(OH)3(胶体)＋3H＋①滴入饱和FeCl3溶液后不能长时间加热；②不用FeCl3溶液与NaOH溶液或氨水制备胶体绿矾Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Fe2＋＋SO2－4＋7H2O===FeSO4·7H2O↓①铁粉要过量；②从硫酸亚铁溶液中得到绿矾要经过：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤(用酒精)、干燥名称原理(反应方程式)装置注意事项胆矾2Cu＋O2=====△2CuOCuO＋2H＋＋SO2－4＋4H2O===CuSO4·5H2O不能用铜和浓硫酸制备胆矾，因为既浪费了原料又造成环境污染硫酸亚铁铵(莫尔盐)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Fe2＋＋2NH＋4＋2SO2－4＋6H2O===(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O↓①制备硫酸亚铁铵时，铁过量，趁热过滤；②用少量酒精洗涤莫尔盐晶体名称原理(反应方程式)装置注意事项乙酸乙酯CH3COOH＋C2H5OH浓硫酸△CH3COOCH2CH3＋H2O导气管不能伸到液面以下酚醛树脂nHCHO＋――→一定条件＋(n－1)H2O用沸水浴加热，反应装置中的长玻璃管对挥发的反应物起冷凝回流作用名称原理(反应方程式)装置注意事项溴苯不需要加热，长的导气管起导气兼起冷凝作用银镜CH3CHO＋2Ag(NH3)2OH――→水浴△CH3COONH4＋2Ag↓＋3NH3＋H2O试管要洁净，用新配制的银氨溶液，要用水浴加热2.重要的化工生产资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明海水1.海水晒盐及粗盐(主要含有Fe3＋、Mg2＋、Ca2＋和SO2－4等离子)提纯Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓SO2－4＋Ba2＋===BaSO4↓CO2－3＋Ca2＋===CaCO3↓CO2－3＋Ba2＋===BaCO3↓粗盐提纯时，所加的沉淀剂要过量，且要在后续的操作中除去，Na2CO3一定要在BaCl2之后加入，待过滤完再加盐酸调溶液的pH资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明海水2.氯碱工业①次氯酸钠的制备②氯化氢的制备2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2OH2＋Cl2=====点燃2HCl资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明海水3.侯氏制碱法NaCl＋NH3＋CO2＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O(1)侯氏制碱法：向饱和氯化钠溶液中先通入氨气再通入二氧化碳，通入气体的顺序不能颠倒。侯氏制碱法的原料利用率高，副产物NH4Cl是化肥(2)索维尔制碱法：原料利用率低，副产物CaCl2几乎无用NH3＋CO2＋H2O===NH4HCO3NH4HCO3＋NaCl===NaHCO3↓＋NH4Cl2NaHCO3=====△Na2CO3＋CO2↑＋H2O2NH4Cl＋CaO=====△2NH3↑＋CaCl2＋H2O资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明海水4.电解熔融的氯化钠制钠2NaCl(熔融)=====通电2Na＋Cl2↑(1)电解熔融的氯化钠，而不是氯化钠溶液(2)制钾：利用钾的沸点比钠的沸点低，不断地将钾的蒸气分离出去，就能使反应持续进行Na(l)＋KCl(l)========850℃左右K(g)＋NaCl(l)资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明5.提取溴Cl2＋2Br－===Br2＋2Cl－要用热的空气或水蒸气把生成的溴吹出海水6.海水制镁CaCO3=====高温CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2MgCl2＋Ca(OH)2===Mg(OH)2↓＋CaCl2Mg(OH)2＋2H＋===2H2O＋Mg2＋MgCl2(熔融)=====通电Mg＋Cl2↑结晶析出MgCl2·6H2O，要在氯化氢气流中加热氯化镁晶体得到无水氯化镁资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明海藻海带提碘Cl2＋2I－===I2＋2Cl－通入氯气氧化，萃取分液得到碘的CCl4溶液，最后用蒸馏的方法提纯得到碘资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明空气1.合成氨及尿素CH4(g)＋H2O(g)=====高温CO(g)＋3H2(g)H2O(g)＋CO(g)=====催化剂CO2(g)＋H2(g)N2＋3H2高温、高压催化剂2NH32NH3＋CO2===CO(NH2)2＋H2O液化空气后再分离得到氮气；天然气制氢气或一氧化碳制氢气：CH4(g)＋H2O(g)=====高温CO(g)＋3H2(g)CO(g)＋H2O(g)=====高温CO2(g)＋H2(g)资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明空气2.合成氨态氮肥NH3＋H2O===NH3·H2ONH3＋HNO3===NH4NO3NH3＋H2O＋CO2===NH4HCO32NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4NH3＋HCl===NH4Cl2NH3＋CO2===CO(NH2)2＋H2O氨态氮肥不能和草木灰(含碳酸钾)共用资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明空气3.工业制硝酸4NH3＋5O2=====催化剂△4NO＋6H2O2NO＋O2===2NO23NO2＋H2O===NO＋2HNO3资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明矿产1.工业制硫酸FeS2――→O2高温SO2――――――→O2V2O5，△SO3――――――→98%H2SO4吸收发烟硫酸4FeS2＋11O2=====高温2Fe2O3＋8SO22SO2＋O2催化剂△2SO3SO3＋H2O===H2SO4三步反应都是放热反应，所以要充分地利用能源：如第一步是在沸腾炉中进行，进入接触室的气体要净化、预热用98%浓硫酸吸收SO3，防止形成酸雾，得到发烟硫酸，再稀释资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明矿产2.钢铁的冶炼C＋O2=====点燃CO2C＋CO2=====高温2CO3CO＋Fe2O3=====高温3CO2＋2FeCaCO3=====高温CaO＋CO2↑CaO＋SiO2=====高温CaSiO3加入石灰石的作用是除去铁矿石中的脉石资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明矿产3.铝的冶炼Al2O3―→AlO－2―→Al(OH)3―→Al2O3，这一系列的变化是为了得到纯净的Al2O3资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明矿产4.粗硅的提纯SiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑粗硅提纯：方法一：Si＋2Cl2=====高温SiCl4SiCl4＋2H2=====高温Si＋4HCl方法二：Si＋3HCl=====高温SiHCl3＋H2SiHCl3＋H2=====高温Si＋3HClSiO2＋2C=====高温Si＋2CO↑，氧化产物不是CO2资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明5.煅烧石灰石(制备熟石灰)CaCO3=====高温CaO＋CO2↑CaO＋H2O===Ca(OH)2矿产6.硅酸盐工业①玻璃②水泥③陶瓷CaCO3＋SiO2=====高温CaSiO3＋CO2↑Na2CO3＋SiO2=====高温Na2SiO3＋CO2↑制玻璃的原料是Na2CO3、CaCO3、SiO2，玻璃的主要成分是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明1.制水煤气C(s)＋H2O(g)=====高温CO(g)＋H2(g)碳和高温的水蒸气反应化石燃料2.制甲醇CO＋2H2高温、高压催化剂CH3OH资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明3.制合成橡胶nCH2=CH—CH=CH2―→CH2—CH=CH—CH24.制聚乙烯nCH2=CH2――――→一定条件CH2—CH2化石燃料5.石油的裂化C16H34―――――→催化剂加热、加压C8H16＋C8H18裂化是在一定的条件下，将相对分子质量较大、沸点较高的烃断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烃的过程(热裂化、催化裂化)资源名称原理(主要的离子方程式、化学方程式)说明化石燃料6.石油的裂解C9H20―――――→催化剂加热、加压3C2H4＋C3H8裂解是石油化工生产过程中，以比裂化更高的温度(700～800℃，有时甚至高达1000℃以上)，使石油分馏产物(包括石油气)中的长链烃断裂成乙烯、丙烯等短链烃的加工过程举题悟法例题1(2016·江苏高考)实验室以一种工业废渣(主要成分为MgCO3、Mg2SiO4和少量Fe、Al的氧化物)为原料制备MgCO3·3H2O。实验过程如下：(1)加入H2O2氧化时发生反应的离子方程式为_____________________________________。H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(2)用如图所示的实验装置进行萃取分液，以除去溶液中的Fe3＋。①实验装置图中仪器A的名称为。②为使Fe3＋尽可能多地从水相转移至有机相，采取的操作：向装有水溶液的仪器A中加入一定量的有机萃取剂，、静置、分液，并重复多次。分液漏斗充分振荡(3)请补充完整由萃取后得到的水溶液制备MgCO3·3H2O的实验方案：边搅拌边向溶液中滴加氨水，__________________________________________________________________________________________________________