2020届高考化学一轮总复习 第四章 学科素养提升（三）用模块化思维破解制备类实验装置课件

素养2素养1目录ONTENTSC章末排查练（四）第四章非金属及其化合物学科素养提升(三)用模块化思维破解制备类实验装置1．实验装置模块化气体制备实验自左至右可能涉及的模块：气体发生装置→除杂装置→干燥装置→收集装置→(尾气处理装置)有气体参与的制备实验自左至右可能涉及的模块：气体发生装置→除杂装置→干燥装置→目标产物制备装置→(防干扰装置)→(除杂装置)→(收集装置)→(防干扰装置)→(尾气处理装置)2．实验中的潜规则潜规则1：在有气体参与的制备实验中，如果题中涉及的是中学常见气体，且题目中没有明确指出用哪种方法制取，要结合题中装置，优先选用课本上提供的制备方法。附：常见气体的制备方法。制氧气：①2KClO3=====MnO2△2KCl＋3O2↑②2KMnO4=====△K2MnO4＋MnO2＋O2↑③2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑制氢气：①Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑；②Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑制氨气：①2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2NH3↑＋2H2O；②NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2制CO2：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O制氯气：MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O制SO2：①Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O；②Cu＋2H2SO4(浓)=====△CuSO4＋SO2↑＋2H2O制NO2：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O制NO：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O制乙烯：CH3CH2OH―――→浓H2SO4170℃CH2===CH2↑＋H2O潜规则2：制备类实验对除杂问题要求比较严格，气体进入目标产物制备装置前，那些与反应无关的气体一般都要除掉。1．气体发生装置(1)“固(或液)＋液”不加热装置装置①反应液一次性通过长颈漏斗加入，不能对反应进行有效控制；装置②可通过夹紧夹子，使反应停止，打开夹子使反应又进行，使反应得到控制；装置③和④可通过分液漏斗控制反应液的滴加速度，从而控制反应速率；装置⑤夹紧夹子或将干燥管提起脱离反应液，从而控制反应进行。(2)“固(或液)＋液”加热装置装置①为中学课本上提供的“固(或液)＋液”加热装置，根据反应的需要，可开发出后面5种常用的改良装置。装置②可通过分液漏斗滴加反应液，从而控制反应速率；装置③可通过温度计，控制反应温度，减少副反应的发生；装置④采用水浴(或油浴)加热，使反应装置受热均匀，便于控制温度；装置⑤用导气管g将分液漏斗上口和圆底烧瓶相连，使分液漏斗内压强和圆底烧瓶内压强相等，便于液体顺利滴下；装置⑥常用于有机物的制备，使用恒压滴液漏斗，便于液体顺利滴下，使用球形冷凝管，可使易挥发的有机物冷凝回流，提高反应物的利用率。(3)“固＋固”加热装置如装置①所示，绝大多数情况下，“固＋固”加热装置的试管口要略向下倾斜，防止固体中存在的水分(受热形成水蒸气)或反应生成的水蒸气在试管口冷凝为液态水，倒流回到试管底部，使试管炸裂。但少数固体在加热过程中会熔化为液体，这种情况下就需要试管口略向上倾斜了，如装置②所示。2．除杂装置装置①被称为“洗气瓶”，“洗气瓶”盛放的是溶液或液体除杂试剂，气体的进入方向为“长导气管一端进气，短导气管一端出气”，除杂试剂不能影响预保留的气体，如除去氢气中的氯化氢气体可选择NaOH溶液，除去氯气中的氯化氢气体可选用饱和食盐水，除去二氧化碳中的氯化氢可选择饱和碳酸氢钠溶液，除去乙烯中的CO2和SO2可选用NaOH溶液。装置②干燥管和装置③U形管中盛放的都是固体除杂试剂；当气体杂质与固体除杂试剂常温下能反应时，可选用此类装置。装置④玻璃管中盛放的也是固体除杂试剂，当气体杂质与固体除杂试剂需要在加热条件下才能反应时，可选用此装置。如除去氮气中的氧气可选用铜粉。3．干燥装置用干燥剂除去少量水分的方法叫干燥，常用的干燥剂有三类：酸性干燥剂、中性干燥剂、碱性干燥剂。酸性干燥剂浓硫酸可干燥N2、O2、H2、CO、CO2、SO2等常见气体，不能干燥NH3以及还原性气体H2S、HI、HBr等。中性干燥剂无水CaCl2可干燥绝大多数气体，但不能干燥NH3。碱性干燥剂碱石灰能干燥N2、O2、H2、NH3等气体。干燥剂浓硫酸常用装置①盛放，无水CaCl2、碱石灰常用装置②或装置③盛放。4．目标产物制备装置根据反应物的状态以及反应条件的不同，选择不同类型的装置。装置①常用于气体和固体加热反应，装置②常用于气体和溶液反应。5．收集装置(1)常见排空气收集装置装置①是经典向下排空气法收集气体的装置，用来收集密度比空气小的气体，装置②是经典向上排空气法收集气体的装置，用来收集密度比空气大的气体，装置③和装置④既可收集密度比空气大的气体也可收集密度比空气小的气体，从a口或c口进气可收集密度比空气大的气体，从b口或d口进气可收集密度比空气小的气体(判断秘诀：把收集装置想象成限制气体自由的集中营，从哪个导气管口进入收集装置后，气体聚集在该导气管出口附近，就是正确的进气方向。)(2)常见的排液收集装置难溶于水且与水不发生反应的气体，都可用上图三个装置排水收集。若收集易溶于水或能与水反应的气体，我们可以把水换成其他的液体，如可用排植物油收集氨气，可用排饱和食盐水收集氯气等。(3)特殊物质的收集装置若某产物在反应温度下是气体，但离开目标产物制备装置后，温度降低该物质变成固态物质，为了防止固态物质堵塞导气管，发生危险，连接目标产物制备装置和收集装置的导气管往往很粗，如装置①所示。若某产物在反应温度下是气体，而降温后易转化为液体或固体物质，可给收集装置增加冷凝装置，使气体及时冷凝为液体或固体，减少挥发，便于收集。如装置①中盛有冷水的烧杯和装置②中盛有冰水的水槽。6．尾气处理装置有毒、有害的气体(如氯气、氯化氢、二氧化硫等)或易燃、易爆的气体需要设置尾气处理装置。装置①若盛有碱液(如NaOH溶液)可吸收氯气、氯化氢、二氧化硫等。装置②若盛有碱石灰也可吸收氯气、氯化氢、二氧化硫等。装置③是典型的“引燃法”处理尾气，可处理H2、CO等易燃、易爆的气体。若气体在吸收液中溶解度较大，则可能会导致装置中压强迅速降低，可使用装置④→装置⑧所示装置，预防倒吸事故的发生。7．防干扰装置有些制备实验，空气中的某些成分(如水蒸气、CO2、O2等)可能会与目标产物制备装置中的物质发生反应或者制备实验中用到了可燃性气体，而可燃性气体与空气混合加热会发生爆炸，在目标产物制备装置发生反应前，要先通入一段时间的气体，排尽装置中的空气。[巩固训练]题组1高考新题型——和气体制备有关的仪器连接分析1．(2017·全国高考卷Ⅰ，10)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是()A．①②③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C．结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热D．装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气解析：装置Q是启普发生器，是氢气的发生装置，装置排列顺序是氢气发生装置→安全瓶→除去HCl、O2装置→除去H2S装置→干燥氢气装置→氢气还原氧化钨装置→尾气处理装置。Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑、ZnS＋2HCl===ZnCl2＋H2S↑，用装置Q制得的氢气中含有H2S、O2、HCl、H2O等杂质，由于酸性高锰酸钾溶液氧化氯化氢生成氯气，所以，应先用焦性没食子酸溶液吸收氧气，同时除去氯化氢(易溶于水)，再用酸性高锰酸钾溶液吸收硫化氢，最后用浓硫酸干燥，试剂盛放顺序依次为焦性没食子酸溶液、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸，A项错误；类似氢气还原氧化铜，实验完毕后，先停止加热，再继续通入氢气一段时间，C项错误；装置Q不能加热，适合块状固体与液体在常温下反应，而实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气需要加热，且二氧化锰是粉末状固体，故不能用装置Q制备氯气，D项错误。答案：B[巩固训练]2．Cl2O是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物或还原剂接触会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示，加热装置和夹持仪器已略。已知：Cl2O的熔点为－116℃，沸点为3.8℃；Cl2的沸点为－34.6℃；HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O。下列说法正确的是()A．装置②③中盛装的试剂依次是浓硫酸和饱和食盐水B．通干燥空气的目的是作氧化剂C．从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2OD．装置④与⑤之间不用橡皮管连接，是为了防止橡皮管燃烧和爆炸解析：A项，从饱和食盐水中逸出的气体中含有水蒸气，所以氯气要先通过饱和食盐水，再通过浓硫酸，即装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸，错误；B项，通干燥空气的目的是将Cl2O从发生装置完全赶出至收集装置，错误；C项，从装置⑤中逸出气体的主要成分是Cl2，错误；D项，装置④与⑤之间不用橡皮管连接，是为了防止橡皮管燃烧和爆炸，正确。答案：D[巩固训练]题组2仪器连接专练3．将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20℃，1.01×105Pa)的体积。某同学拟选用如图实验装置完成实验：最简易的装置其连接顺序：A接(________)(________)接(________)(________)接(________)(填接口字母，可不填满)。答案：DEG[巩固训练]4．实验室合成硫酰氯要先制取干燥氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器如下图：上述仪器的连接顺序：e接________，________接________，________接________，________接________(按气流方向，用小写字母表示)。答案：dcabihg[巩固训练]5．利用如图装置，进行NH3与金属氧化物MxOy反应生成M、N2、H2O，通过测量生成水的质量来测定M的相对原子质量。a中试剂是浓氨水。(1)仪器a的名称为________，仪器b中装入的试剂可以是________。(2)按气流方向正确的装置连接顺序为________(填字母，装置可重复使用)。答案：(1)分液漏斗NaOH或生石灰或碱石灰(2)BDADC[巩固训练]6．亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。已知：①NO＋NO2＋2OH－===2NO－2＋H2O②气体液化的温度：NO2(21℃)、NO(－152℃)(1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，目的是______________________________________________________________________________________________。(2)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(从左向右连接)：A→________；组装好仪器后，接下来进行的操作是_________________________。答案：(1)排出装置中的空气，防止干扰NO的检验(2)CEDB检查装置的气密性