2020年高考化学一轮总复习第十一章第34讲物质的制备及性质探究类实验学案(含解析).doc
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1、1第 34 讲 物质的制备及性质探究类实验1.气体的制备(1)常见气体制备的发生装置(2)常见气体的收集方法2(3)气体净化的装置与方法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)、N 2(NH3)、NO(NO 2)(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。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13 14 或 c 装置或 d 装置来除去杂质。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
2、CO2(CO),可将混合气体通过盛灼热 CuO 的 e 装置来除去杂质。15 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。16 (4)尾气的处理转化处理对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体,再排放到空气中。实验室中常见有毒气体的处理方法如下表:3直接排空气处理主要是针对无毒、无害气体的处理。如 N2、O 2、CO 2等。尾气处理装置a在水中溶解度较小的有毒气体,多数可通入烧杯中的溶液中,用某些试剂吸收除去(如图甲)。如 Cl2、NO 2均可通入 NaOH
3、溶液中除去;对于溶解度很大、吸收速率很快的22 气体,吸收时应防止 倒吸(如图乙)。23 b某些可燃性气体可用点燃或转化的方法(如图丙),如 CO、H 2可点燃或通过灼热的CuO 除去。24 c收集法(如图丁),尾气也可以采用收集的方法,如 CH4、C 2H4、H 2、CO 等。2物质制备的原则(1)选择最佳反应途径用铜制取硫酸铜2CuO 2 2CuO、 CuOH 2SO4=CuSO4H 2O。25 = = = = = 26 用铜制取硝酸铜2CuO 2 2CuO、 CuO2HNO 3=Cu(NO3)2H 2O。27 = = = = = 28 用铝制取氢氧化铝2Al3H 2SO4=Al2(SO4
4、)33H 22Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2Al2(SO4)36NaAlO 212H 2O=8Al(OH)33Na 2SO4当 n(Al3 ) n(AlO )13 时,Al(OH) 3产率最高。 2(2)选择最佳原料如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29 30 4溶液(氢氧化铝可溶解在 强碱溶液中),制取氢氧化铝的离子方程式:31 Al3 3NH 3H2O=Al(OH)33NH ;用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜,应选用 氢32 4 33 氧化钠溶液,而不能选用 氨水(氢氧化铜可溶解在 氨水中)等。34 35 (3)选择适宜操作方法如实验
5、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36 37 氢氧化铁,要注意隔绝 空气。其方法是:亚铁盐需新制(用足量铁与稀硫酸反应或还38 39 原氯化铁溶液);将所用氢氧化钠溶液 煮沸以赶尽溶于其中的空气(O 2);使用长滴管40 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41 42 钠与氯化亚铁接触;还可在氯化亚铁溶液上加一层 苯或 植物油,尽量减少与 空气43 44 45 的接触。3性质实验探究(1)探究性实验设计的一般步骤提出问题要提出问题,首先得发现问题,对题给信息进行对比、质疑,通过思考提出值得探究的问题。此外,实验中出现的特
6、殊现象也是发现问题、提出问题的重要契机。提出猜想所谓猜想就是根据已有知识对问题提出几种可能的情况。有些问题,结论有多种可能(即猜想),只能通过实验进行验证。设计验证方案提出猜想后,就要结合题给条件,设计出科学、合理、安全的实验方案,对可能的情况进行探究。实验设计中,关键是试剂的选择和实验条件的控制。观察实验现象,得出结论根据设计的实验方案和观察到的实验现象进行推理分析或计算分析,从而得出结论。(2)实验探究的主要角度物质氧化性、还原性的判断。如探究 SO2具有还原性的方法是将气体通入酸性 KMnO4溶液中,通过 KMnO4溶液是否褪色来说明。物质氧化性强弱、还原性强弱的判断。如探究 Fe3 的
7、氧化性强于 I2时,可利用FeCl3与 KI淀粉溶液反应,通过溶液是否变蓝色来说明。同周期、同主族元素性质的递变规律一般通过设计元素金属性、非金属性的强弱实验来完成,如通过 Mg、Al 与同浓度盐酸反应产生 H2的快慢来说明 Mg 的活泼性强于 Al。电解质强弱的判断。如探究一元酸 HA 是弱酸的方法是常温下配制 NaA 的溶液,测pH,若 pH7,则说明 HA 为弱酸。物质酸性强弱的判断。如探究碳酸和硅酸的酸性强弱,可利用相对强的酸制备相对弱的酸的反应原理,将 CO2气体通入 Na2SiO3溶液,看是否有白色沉淀生成来判断。钢铁发生电化学腐蚀的规律探究。可以通过控制所含的杂质是否与空气接触、
8、所接触的电解质溶液的酸碱度、钢铁在腐蚀过程中体系内的气压变化等角度设计实验,找出规5律。1判断正误,正确的画“” ,错误的画“” ,并指明错因。(1)用大理石与稀硫酸反应可快速制取 CO2。()错因:CaCO 3与 H2SO4反应,生成的 CaSO4微溶于水,附着在 CaCO3表面阻止反应进行。(2)将 KI 和 FeCl3溶液在试管中混合后,加入 CCl4,振荡,静置,下层溶液显紫红色,证明氧化性:Fe 3 I 2。()错因:_(3)分别加热 Na2CO3和 NaHCO3固体,试管内壁都有水珠,说明两种物质均受热分解。()错因:Na 2CO3受热不分解。(4)可以用加热分解 NH4Cl、NH
9、 4HCO3等铵盐快速制 NH3。()错因:NH 4Cl 受热分解生成的 NH3与 HCl,一离开受热部位就又化合生成 NH4Cl 固体。(5)启普发生器可用于制备 H2、CO 2、O 2、C 2H4等气体。()错因:启普发生器不能制 O2和 C2H4。(6) 气体由 A 通入时,可用于收集 NO、NO 2气体,气体由 B 通入时,可用于收集 H2、NH 3、CH 4等气体。()错因:NO 不能用排空气法收集。(7)加热盛有 NH4Cl 固体的试管,试管底部固体消失,试管口有晶体凝结,则 NH4Cl 固体可以升华。()错因:现象发生是先发生分解反应,又发生化合反应。2(2018青岛市一模)如图
10、是实验室进行二氧化硫制备与性质实验的组合装置,部分固定装置未画出。下列有关说法正确的是( )A关闭 K2,打开 K1,滴加硫酸,则装置 B 中每消耗 1 mol Na2O2,转移电子数为 NAB关闭 K1,打开 K2,试剂 X 是酸性 KMnO4或 FeCl3溶液,均可证明 SO2有还原性6C为防止环境污染,装置 C 和 E 中的试剂均取用饱和的石灰水D实验过程中体现了硫酸的酸性、吸水性、难挥发性、强氧化性答案 B解析 70%的硫酸和 Na2SO3反应生成 SO2气体,关闭 K2,打开 K1,装置 B 中发生反应Na2O2SO 2=Na2SO4,每消耗 1 mol Na2O2,转移电子数为 2
11、NA,A 项错误;酸性 KMnO4或FeCl3溶液,均能氧化 SO2为 SO ,均可证明 SO2有还原性,B 项正确;饱和石灰水的浓度24太小,不能用来除去 SO2,应该用浓的氢氧化钠溶液,C 项错误;实验过程中体现了硫酸的强酸性、难挥发性和二氧化硫的还原性,D 项错误。3下列由实验现象得出的结论正确的是( )操作及现象 结论A 向 AgCl 悬浊液中加入 NaI 溶液时出现黄色沉淀 Ksp(AgCl) Ksp(AgI)B 向某溶液中滴加氯水后再加入 KSCN 溶液,溶液呈红色 溶液中一定含有 Fe3C向 NaBr 溶液中滴入少量氯水和苯,振荡、静置,溶液上层呈橙红色 Br 还原性强于 ClD
12、向溶液 X 的稀溶液中滴加 NaOH 稀溶液,将湿润的红色石蕊试纸置于试管口,试纸不变蓝溶液 X 中无 NH 4答案 C解析 A 项,AgCl 变成 AgI,说明 AgI 的溶度积小,错误;B 项,加入的氯水可以将Fe2 氧化成 Fe3 ,所以不能证明原溶液中一定含有 Fe3 ,错误;C 项,NaBr 和 Cl2反应生成 NaCl 和溴单质,溴溶解在苯层,显橙红色,说明 Br 还原性比 Cl 强,正确;D 项,NH能与 NaOH 浓溶液反应生成 NH3,和稀溶液在不加热的条件下不能产生 NH3,因此不能说 4明溶液中没有 NH ,错误。 4考点 常见物质的制备一典例 1 (2018石家庄市一模
13、)亚硝酰氯(ClNO)常用作催化剂和合成洗涤剂,其沸点为5.5 ,遇水反应生成一种氢化物和两种氧化物。某学习小组在实验室用 Cl2和 NO制备 ClNO 并测定其纯度,进行如下实验(夹持装置略去)。请回答:7.Cl 2的制备(1)Cl2的发生装置可以选择上图中的_(填大写字母),反应的离子方程式为_。(2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择上图中的装置,其连接顺序为:a_(按气流方向,用小写字母表示)。.亚硝酰氯(ClNO)的制备实验室可用下图装置制备亚硝酰氯(ClNO)。(3)实验室也可用 B 装置制备 NO,与之相比 X 装置的优点为_。(4)在检查完装置气密性,并装入药品后,打开 k2,然后再打
14、开_(填“k 1”或“k3”),通入一段时间气体,其目的为_。接下来,两种气体在 Z 中反应,当有一定量液体生成时,停止实验。解析 .(1)Cl 2的制备原理有两种:4HCl(浓)MnO 2 MnCl2Cl 22H 2O,2KMnO 416HCl(浓)= = = = = =2MnCl25Cl 28H 2O2KCl ,若用,发生装置应选择 A 装置,反应的离子方程式为MnO24H 2Cl Mn2 Cl 22H 2O;若用,则发生装置应选择 B 装置,= = = = = 8反应的离子方程式为 2MnO 16H 10Cl =2Mn2 5Cl 28H 2O。 4(2)欲收集一瓶干燥的氯气,选择装置的连
15、接顺序为:afgcbdejh。.(3)B 装置没有排除锥形瓶中的空气,NO 与 O2会发生反应,而 X 装置中右侧管充满了稀硝酸,排除了空气的干扰;关闭 k1,NO 产生会越来越多,迫使铜丝与稀硝酸分离,反应会自动停止,打开 k1,随着 NO 的消耗,铜丝会与稀 HNO3重新接触,继续反应。(4)NO 与 ClNO 会与空气中的氧气反应,故装入药品后,打开 k2,再打开 k3,通入一段时间气体,排除三颈烧瓶中的空气。答案 .(1)A MnO 24H 2Cl Mn2 Cl 22H 2O(或 B = = = = = 2MnO 16H 10Cl =2Mn2 5Cl 28H 2O) 4(2)fgcbd
16、ejh.(3)排除装置内空气的干扰;可以随开随用,随关随停(4)k3 排尽三颈烧瓶中的空气,防止 NO 和 ClNO 变质名师精讲(1)制备实验方案设计的基本思路(2)有气体参加的反应实验方案设计(装置连接)的基本思路(3)气体除杂的一般思路气体的除杂,首先要判断气体中的杂质,判断气体中的杂质的方法:看反应物的性质,如用盐酸制取的气体中应含有 HCl 气体杂质;看气体是否完全反应,如用 CO2与Na2O2反应制取的氧气中应含有 CO2杂质;看反应实质,如 C 和浓硫酸加热制取的 SO2中一定含有 CO2;看是否有副反应发生等。最后再根据杂质的性质选择合适的试剂及装置。(4)制备同种气体时,要注
17、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。(5)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。(6)常见干燥装置与干燥剂的选择9(7)若制备的物质(如 FeCl3、AlCl 3等)易潮解时,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。1(2018广东省二模)战争的气体化学和分析中介绍了一种制取 COCl2(光气,熔点为118 ,沸点为 8.2 ,微溶于水,易溶于甲苯等有机溶剂)的方法,其实验装置如图所示(夹持装置已省略)。已知:3CC
18、l 42H 2SO4(浓)3COCl24HClS 2O5Cl2。下列说法正确的是( )= = = = =55 60 10A该反应属于氧化还原反应B自来水从冷凝管的 X 口通入,且被冷凝的物质是 CCl4C可将装置丁的尾气通过导管直接通入 NaOH 溶液中进行尾气处理D装置乙中可收集到光气的甲苯溶液,装置丙、丁均可收集到液态光气答案 D解析 反应 3CCl42H 2SO4(浓) 3COCl24HClS 2O5Cl2没有化合价= = = = =55 60 的变化,为非氧化还原反应,A 项错误;自来水从冷凝管的 Y 口通入,B 项错误;装置丁的尾气中含有大量 HCl,HCl 极易溶于水,易发生倒吸,
19、故应该有防倒吸装置,不能将导管直接通入 NaOH 溶液中进行尾气处理,C 项错误;COCl 2微溶于水,易溶于甲苯等有机溶剂,故装置乙中可收集到光气的甲苯溶液,COCl 2沸点为 8.2 ,装置丙、丁为冷却装置,故均可收集到液态光气,D 项正确。2(2018太原市一模)高氯酸铵 NH4ClO4是复合火箭推进剂的重要成分,实验室可通过下列反应制取。(1)氯酸钠受热分解生成高氯酸钠和氯化钠的化学方程式为_。(2)反应得到的混合溶液中 NH4ClO4和 NaCl 的质量分数分别为 0.30 和 0.15,从混合溶液中获得较多 NH4ClO4晶体的实验操作依次为(填操作名称)_、_、_、冰水洗涤、干燥
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- 2020 年高 化学 一轮 复习 第十一 34 物质 制备 性质 探究 实验 解析 DOC
