(全国通用版)2019版高考化学大一轮复习第十章化学实验基础及探究学案八物质制备及性质验证实验专题突破学案.doc
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1、1学案八 物质制备及性质验证实验专题突破【教学目标】1知识与技能:掌握物质制备及性质验证实验的一般过程,学会设计和分析物质制备及性质验证实验方案。2过程与方法:通过物质制备及性质验证实验的探究与实例分析,总结归纳物质制备及性质验证实验的思路与方法。3情感与价值观:通过物质制备及性质验证实验的分析,体会物质制备及性质验证实验的思路,实践物质制备及性质验证实验的过程,建立与工农业生产、日常生活密切联系的观念,联系元素化合物知识,进一步形成整体与统一的思想。【教学重、难点】 1.审题、答题能力培养。2物质制备及性质验证实验解题流程。【考情分析】物质制备及性质验证实验是高考热点,物质制备主要以气体、无
2、机物、有机物的制备为载体,考查学生常见化学仪器的使用,物质的分离与提纯等基本实验操作,以及实验条件的控制、产率的计算;而性质的验证过程就是科学探究的过程,过程中包括对物质性质的预测,2017课标全国卷 26 题对绿矾的性质进行探究,2016课标全国卷 28 题对 Fe2和 Fe3 的性质进行探究;2016课标全国卷制备 CaO2等,是近几年新课标考试的热点题型。1涉气类实验装置(1)常见气体制备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等试管要干燥;试管口略低于试管底;加热时先均匀加热再固定加强热2固、液加热型或液、液加热型Cl2、HCl 等烧瓶加热时要隔石棉网
3、反应物均为液体时,烧瓶内要加碎瓷片(或沸石)固、液不加热型或液、液不加热型H2、CO 2、SO2、NO、NO2等使用长颈漏斗时,要使漏斗下端插入液面以下;启普发生器只适用于块状固体和液体反应,且气体不溶于水;使用分液漏斗既可以增强气密性,又可控制液体流速(2)气体的收集装置(3)气体的定量测定装置(4)可作为冷凝或冷却的装置3(5)防倒吸装置2涉气类制备实验操作流程3涉气类制备实验先后顺序(1)装配仪器时:先下后上,先左后右。(2)加入试剂时:先固后液。(3)实验开始时:先检查装置气密性,再加药品,后点酒精灯。(4)净化气体时:一般先除去有毒、有刺激性气味的气体,后除去无毒、无味的气体,最后除
4、水蒸气。(5)防倒吸实验:往往是最后停止加热或停止通气。(6)防氧化实验:往往是最后停止通气。4制备与性质验证实验中需考虑的 7 大因素(1)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如 H2还原 CuO 应先通 H2,气体点燃前先验纯等)。(2)防氧化(如 H2还原 CuO 后要“先灭灯再停氢” ,白磷切割宜在水中进行等)。(3)防吸水(实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施,以保证达到实验目的。如 NaOH 固体应放在烧杯等玻璃器皿中称量)。(4)冷凝回流:有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置(如长玻璃管、冷凝管等)。(5)易挥发液体产
5、物(导出时可为蒸气)的及时冷却。4(6)仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)。(7)其他,如实验操作顺序,试剂加入顺序等。考点指导 1 以气体制备为主线的物质制备与性质验证【典例 1】 工业上常利用含硫废水生产 Na2S2O35H2O,实验室可用如下装置(略去部分夹持仪器)模拟生产过程。 烧瓶 C 中发生反应如下:Na2S(aq)H 2O(l)SO 2(g)=Na2SO3(aq)H 2S(aq) ()2H2S(aq)SO 2(g)=3S(s)2H 2O(l)()S(s)Na 2SO3(aq) Na2S2O3(aq)()= = = = = (1)仪器组
6、装完成后,关闭两端活塞,向装置 B 中的长颈漏斗内注入液体至形成一段液柱,若_,则整个装置气密性良好。装置 D 的作用是_。装置 E 中为_溶液。(2)为提高产品纯度,应使烧瓶 C 中 Na2S 和 Na2SO3恰好完全反应,则烧瓶 C 中 Na2S 和Na2SO3物质的量之比为_。(3)装置 B 的作用之一是观察 SO2的生成速率,其中的液体最好选择_。 a蒸馏水 B饱和 Na2SO3溶液c饱和 NaHSO3溶液 D饱和 NaHCO3溶液实验中,为使 SO2缓慢进入烧瓶 C,采用的操作是_。已知反应()相对较慢,则烧瓶 C 中反应达到终点的现象是_。反应后期可用酒精灯适当加热烧瓶 A,实验室
7、用酒精灯加热时必须使用石棉网的仪器还有 5_。 a烧杯 B蒸发皿 c试管 D锥形瓶 (4)反应终止后,烧瓶 C 中的溶液经蒸发浓缩、冷却结晶即可析出 Na2S2O35H2O,其中可能含有 Na2SO3、Na 2SO4等杂质。利用所给试剂设计实验,检测产品中是否存在 Na2SO4,简要说明实验操作、现象和结论:_。已知 Na2S2O35H2O 遇酸易分解:S 2O 2H =SSO 2H 2O23供选择的试剂:稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸、BaCl 2溶液、AgNO 3溶液【思维提示】 答案 (1)液柱高度保持不变 防止倒吸 NaOH(合理即可) (2)21 (3)c 控制滴加硫酸的速度(合理即可) 溶
8、液变澄清(或浑浊消失) ad (4)取少量产品溶于足量稀盐酸,静置,取上层溶液(或过滤,取滤液),滴加 BaCl2溶液,若出现沉淀则说明含有 Na2SO4杂质(合理即可)【课堂对点训练】1氮是生物体不可缺少的一种元素,其化合物是实验室和生活中常见的物质。(1)某学习小组为了探究“Ag 与浓硝酸反应生成气体的情况” ,设计如下实验流程: Ag与 浓 HNO3反 应 生 成 的 气 体 通 入 H2O .测 定 NO的 体 积 .测 定 装 置 B中 n( HNO3)6仪器 b 是_(填名称);用图中的装置组合成一套可实现、目的的实验装置,合理的连接顺序是:a1_(填各导管口的编号)。反应前要先打
9、开开关 a,通一会儿 N2,原因是_。反应结束后,假设装置 B 中溶液仍为 100 mL,从中取出 25.00 mL,用 0.10 molL1 NaOH 溶液进行滴定(酚酞作指示剂),滴定前后滴定管液面的位置如图乙。则在装置 B中生成 HNO3的物质的量为_ mol。实验收集到 NO 的体积为 112.0 mL(标准状况下),则装置 A 中 Ag 与浓硝酸反应_(填“有”或“没有”)NO 生成,依据是_(用计算所得的数据说明)。(2)小明同学进一步用下图装置探究(1)中反应产生的气体的氧化性和还原性:通气体的过程,观察到甲中溶液变浑浊,小明得出的结论 1 是 NO2具有氧化性。乙中鼓入空气后观
10、察到有红棕色气体生成,小明得出的结论 2 是 NO 具有还原性。小华对小明的实验设计提出了质疑,他认为甲中的现象不足以得出结论 1,他的理由是_。你认为怎样才能准确得出小明的结论 1?(简要回答出原理和现象即可)_。解析 (1)广口瓶 B 中气体跟水反应,长进短出;广口瓶 C 是短进长出进行排水。反应前要先打开开关 a,通一会儿 N2,目的是将装置中的空气排尽,防止 NO 被空气氧化。7 c(NaOH)V(NaOH) c(HNO3)V(HNO3),即 0.10 molL1 (20.400.40) mL25.00 mLc(HNO3),则 c(HNO3)0.08 molL1 ,则装置 B 中 n(
11、HNO3)0.080.1 mol0.008 mol。根据 3NO2H 2O=2HNO3NO,则由该反应生成的 NO 的物质的量为 0.004 mol,而实验收集到 0.005 mol,所以 Ag 和浓硝酸反应有 NO 生成。(2)由(1)知 Ag 与浓 HNO3反应生成 NO2和 NO;分别在不同的装置中探究它们的性质,甲装置不能区分 NO2和 HNO3是谁氧化了 Na2S,故应在无水的环境中检验 NO2的氧化性。答案 (1)圆底烧瓶 2 3 5 4 6 将装置中的空气排尽,防止 NO 被空气中 O2氧化 0.008 有 NO 2与水反应生成 NO 的体积 89.6 mL 小于收集到 NO 的
12、体积 112.0 mL(其他合理答案也给分)(2)NO 2和水反应生成的 HNO3是一种强氧化性酸,可将 Na2S 氧化,使溶液变浑浊 可将干燥的 NO2与干燥的 H2S 气体混合,若有淡黄色固体生成,即可证明 NO2的氧化性【解题建模】物质制备审、答题模板考点指导 2 以模拟工业生产为载体的无机物的制备【典例 2】 (2016四川化学,9)CuCl 广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解 CuCl22H2O 制备 CuCl,并进行相关探究。【资料查阅】【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)8请回答下列问题:(1)仪器 X 的名称是_。(2)实验操作的先后顺序是
13、a_e(填操作的编号)。a检查装置的气密性后加入药品b熄灭酒精灯,冷却c在“气体入口”处通入干燥 HCld点燃酒精灯,加热e停止通入 HCl,然后通入 N2(3)在实验过程中,观察到 B 中物质由白色变为蓝色,C 中试纸的颜色变化是_。(4)装置 D 中发生的氧化还原反应的离子方程式是_。【探究反思】(5)反应结束后,取出 CuCl 产品进行实验,发现其中含有少量的 CuCl2或 CuO 杂质,根据资料信息分析:若杂质是 CuCl2,则产生的原因是_。若杂质是 CuO,则产生的原因是_。【思维提示】 第 1 步:审题干信息,本题题干信息很简单,提取实验目的:用热分解CuCl22H2O 晶体制取
14、 CuCl。第 2 步:(1)审“流程” ,获取反应条件等有效信息:CuCl 22H2O 要在 HCl 气流中加热先脱结晶水,再继续加热使无水 CuCl2分解,若不在 HCl 气流中加热,CuCl 22H2O 将会水解,最终产物为 CuO。(2)审“装置图” ,获取每个仪器的作用等有效信息:A 为 CuCl22H2O 分解产生 CuCl 的装置,气体入口必须通入 HCl 气体;X 干燥管中盛放的无水 CuSO4检验分解产生的水蒸气;C 中湿润的红色石蕊试纸检验 HCl 以及反应产生的 Cl2;D 为尾气处理装置,吸收 HCl 和 Cl2。第 3 步,审问题信息:结合第 1 步、第 2 步提取的
15、有效信息,结合题目提出的具体问题,9联想已学过的知识,规范解答题目中的具体问题。如本题第(2)问,结合第 2 步中获取的流程信息的条件控制,必须先通 HCl 排尽空气,防止O2影响产品纯度,然后点燃酒精灯,在 HCl 气流中加热分解 CuCl22H2O,最后在 HCl 气流中冷却生成 CuCl,即可顺利选择操作顺序:acdbe。第(3)问,结合第 2 步获取的有效信息,知通入 C 装置的气体有 HCl 和 Cl2,再根据 HCl 和Cl2的性质,即可得出石蕊试纸“先变红后褪色”的实验结论。第(4)问中 NaOH 吸收 Cl2属于氧化还原反应,即可写离子方程式。第(5)问,结合流程信息,可知有
16、CuCl2的原因,是分解不完全,肯定是“加热时间不够” ;产生 CuO 肯定是 CuCl22H2O 发生水解,肯定是“HCl 通入的量不足” 。答案 (1)干燥管 (2)cdb(3)先变红后褪色(4)Cl22OH =Cl ClO H 2O(5)加热时间不足或温度偏低 通入 HCl 的量不足【课堂对点训练】2三氯化六氨合钴Co(NH 3)6Cl3是一种重要的化工产品,某兴趣小组用如下装置模拟工业制法,在 NH3和 NH4Cl 存在条件下,以活性炭为催化剂,用 H2O2氧化 CoCl2溶液来制备Co(NH3)6Cl3(该反应为放热反应),实验步骤如下:称取研细的 CoCl26H2O 粉末 10.0
17、 g 和 NH4Cl 5.0 g 于烧杯中并加水溶解,将溶液转入三颈烧瓶,加入 25 mL 浓氨水和适量活性炭粉末,逐滴加入 5 mL 30%的 H2O2溶液。在 60 水浴中恒温 20 min,然后用冰水浴冷却,充分结晶后过滤。将沉淀溶于热的盐酸中,趁热过滤,滤液中加适量浓盐酸并冷却结晶。过滤、用乙醇洗涤晶体并在 105 条件下烘干。晶体制备完成后,该小组通过以下步骤测定产品的纯度:称取 0.285 8 g 样品放入锥形瓶中并加水溶解,再加入 3 mL 10%的 NaOH 溶液,充分加热产生 Co(OH)3沉淀,加 6 molL1 盐酸将沉淀完全溶解后加入足量 KI 粉末和 5 滴 2%的淀
18、粉溶液,用 0.040 0 molL1 的 Na2S2O3溶液滴定,最终消耗 Na2S2O3溶液 25.00 mL。10已知:2Co 3 2I =2Co2 I 2,I 22S 2O =2I S 4O23 26请回答下列问题:(1)制备Co(NH 3)6Cl3的化学方程式为_。(2)请指出装置中存在的一处缺陷_。(3)若将 5 mL 30%的 H2O2溶液一次性加入三颈烧瓶,可能出现的问题是_。(4)若无活性炭作催化剂,所得产物中除Co(NH 3)6Cl3外还会有大量二氯化一氯五氨合钴Co(NH3)5ClCl2和三氯化五氨一水合钴Co(NH 3)5H2OCl3晶体,而在活性炭的催化作用下,主要产
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