(江苏专用)2019版高考化学一轮复习专题10化学实验4第三单元重要物质的制备教案.doc
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1、1第三单元 重要物质的制备1掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。 2.能正确选用实验装置。3以上各部分知识与技能的综合应用。常见气体的制备知识梳理一、实验室典型的气体发生装置二、气体收集方法收集方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法收集原理收集的气体不与水反应或难溶于水收集的气体密度比空气大,与空气密度相差较大,且不与空气中的成分发生反应收集的气体密度比空气小,与空气密度相差较大,且不与空气中的成分发生反应收集装置三、常见气体的实验室制备与收集气体 反应原理发生装置图含有的杂质收集装置图2KMnO4 O2= = = = = K2MnO4MnO 2A2KClO3
2、 2KCl= = = = =MnO2 3O2AO22H2O2 2H2OO 2= = = = =MnO2 B H2O或2H2 ZnH 2SO4=ZnSO4H 2 B H2O 或CO2CaCO32HCl= =CaCl2CO 2H2OB HCl、H 2O( 排饱和NaHCO3溶液法)或Cl2MnO24HCl(浓)MnCl2Cl 2= = = = = 2H 2OC HCl、H 2O(排饱和食盐水法)或NH3Ca(OH)22NH 4ClCaCl22NH 3= = = = = 2H 2OA H2O 四、气体的净化1常见净化装置a 装置为加热固态试剂除去气体杂质的装置,为防止固体“流动”,两端用石棉或玻璃棉
3、堵住,但要使气流通畅。b 装置一般盛液体试剂,用于洗气。c 装置一般盛固体试剂,用于气体除杂和定量计算。2常见干燥剂干燥剂类型 液态干燥剂 固态干燥剂装置常见干燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性)不可干燥的气体NH3、H 2S、HBr、HI等 NH3Cl2、H 2S、HCl、SO 2、CO 2等五、尾气的处理1直接排空处理主要是针对无毒、无害气体的处理,如 N2、O 2、CO 2等。2尾气处理装置3(1)在水中溶解度较小的有毒气体,多数可通入盛有某种试剂的烧杯中被吸收除去(如图甲),如 Cl2、NO 2均可通入 NaOH 溶液中除去。(2)某些可燃性气体可用点燃(如图
4、丙)或转化的方法除去,如 CO、H 2可点燃或通过灼热的 CuO 除去。(3)某些可燃性气体可以采用收集的方法除去(如图丁),如 CH4、C 2H4、H 2、CO 等。(4)对于溶解度很大、吸收速率很快的气体,吸收时应防止倒吸,典型装置如图乙。常见的防倒吸装置还有如下改进装置(以 NH3的吸收为例,未注明的液体为水)。自我检测1判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)用 CaCO3和稀硫酸快速制 CO2。( )(2)用稀 HNO3和锌粉快速制 H2。( )(3)可以加热分解 NH4Cl、NH 4HCO3等铵盐制 NH3。( )(4)用浓 H2SO4干燥 H2S、NH 3等气体。( )(5)
5、用碱石灰干燥 CO2、Cl 2、SO 2等气体。( )(6)NO 和 NO2的收集方法相同。( )解析:(1)因生成的 CaSO4不溶于水覆盖在 CaCO3表面阻止反应进一步进行,不可快速制 CO2,错误;(2)反应不生成氢气,生成 NO,错误;(3)NH 4Cl 分解生成 HCl 和 NH3,冷却后又生成 NH4Cl,错误;(4)浓硫酸具有强氧化性不能干燥还原性气体如 H2S,还具有酸性不能干燥碱性气体如 NH3,错误;(5)碱石灰不能干燥 CO2、Cl 2、SO 2等酸性气体,错误;(6)NO 只能用排水法收集,NO 2只能用向上排空气法收集,错误。答案:(1) (2) (3) (4) (
6、5) (6)2(2018保定一模)据下图所示的实验装置回答问题:4(1)实验室用高锰酸钾制取比较干燥的氧气应选用的发生装置是_,收集装置为_。(2)实验室用双氧水制取并收集较纯的氧气时应选用的发生装置是_,收集装置为_。(3)实验室用氯化铵与熟石灰两种固体加热制取氨气时应选用的发生装置为_,收集装置为_。答案:(1)A D (2)B C (3)A E(1)气体制备实验,在连接实验装置后,添加药品前要进行装置的气密性检查。(2)实验室制取氨气,除用氯化铵和消石灰加热外,还可用浓氨水制取:直接加热浓氨水使 NH3挥发出来;将浓氨水滴入固体碱性干燥剂(生石灰、固体氢氧化钠或碱石灰等)中。(3)实验室
7、用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气时,一定要加热。(2017高考全国卷,10,6 分)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、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、O 2装置除去 H2S 装置干燥氢气装置氢气还原氧化钨装置
8、尾气处理装置。Zn2HCl= =ZnCl2H 2、ZnS2HCl= =ZnCl2H 2S,用装置 Q 制得的氢气中含有 H2S、O 2、HCl、H 2O 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5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;加热 WO3之前,要确保排尽装置内的空气,因为 H2在空气中的浓度达到一定范围时,加热易发生爆炸,通过检验氢气的纯度判断空气是否排尽,B 项正确;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
9、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下列关于气体制备的说法不正确的是( )A用碳酸钠粉末可以制备 CO2B用铁片和稀 H2SO4反应制取 H2时,为加快产生 H2的速率可改用浓 H2SO4C加热分解 NH4HCO3固体,将所得的气体进行适当处理可获得 NH3D用 KMnO4固体和用 KClO3固体制备 O2的装置完全相同解析:选 B。选项 A,Na 2CO3粉末可以与稀硫酸等反应制备 CO2;选项 B,Fe 在浓 H2SO4中发生钝化,不能得
10、到大量的 H2;选项 C,加热 NH4HCO3得到 CO2、NH 3、H 2O 的混合气体,将混合气体通过碱石灰除去 CO2和 H2O 即可得到 NH3;选项 D,用 KMnO4固体和 KClO3固体制备 O2都属于“固固加热”型,其装置完全相同。有关气体制备实验装置的解题思路常见气体的制备1草酸晶体(H 2C2O42H2O)100 开始失水,101.5 熔化,150 左右分解产生H2O、CO 和 CO2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体,应该选择的气体发生装置是(图中加热装置已略去)( )6解析:选 D。草酸晶体加热过程中有水生成,不能利用 A、B 装置,否则生成的水冷凝后会使仪器炸裂;因草
11、酸晶体在 101.5 熔化,在试管中会流到管口而发生堵塞,不能利用 C 装置。2下列制备和收集气体的实验装置合理的是( )解析:选 D。A 中大试管的管口应略向下倾斜,且收集气体的试管口应放一团棉花;B中 NO 很容易被空气中的氧气氧化,所以采用 B 装置得不到 NO;C 中氢气的密度比空气小,所以集气瓶中的进气导管应比出气导管要短;D 装置合理。气体的净化与尾气处理3有关图示装置的叙述不正确的是( )A装置可用于吸收实验中多余的少量 SO2B装置可用于收集 H2、NH 3、Cl 2、NO 2等C装置中 X 为苯,可用于吸收氨气或氯化氢D装置可用于收集 NH3,并吸收多余的 NH3解析:选 C
12、。SO 2和 NaOH 溶液会发生反应,故用 NaOH 溶液吸收 SO2可以防止污染,A7选项正确。装置中如果气体从长导管通入,只能收集密度比空气大且不能与空气中的成分发生反应的气体,此时可以收集 Cl2、NO 2等;如果从短导管通入,只能收集密度比空气小且不能与空气中的成分发生反应的气体,此时可以收集 H2、NH 3等,B 选项正确。装置中如果 X 为苯,因为苯的密度比水的小,故苯应该在上层,C 选项错误。装置中先用盛有碱石灰的干燥管除去氨气中的水蒸气,然后用排空气法收集 NH3,最后用防倒吸的装置吸收多余的 NH3,D 选项正确。4请回答下列实验室中制取气体的有关问题。(1)下图是用 KM
13、nO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。装置 B、C、D 的作用分别是B_;C_;D_。(2)在实验室欲制取适量 NO 气体。下图中最适合完成该实验的简易装置是_(填序号)。根据所选的装置完成下表(不需要的可不填):应加入的物质 所起的作用AB8CD简单描述应观察到的实验现象:_。解析:(1)KMnO 4与浓盐酸发生反应 2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl 25Cl 28H 2O。装置 B 采用向上排空气法收集 Cl2,装置 C 起安全瓶作用,防止 D 中的液体倒吸进入 B 中。Cl 2具有毒性,装置 D 中 NaOH 溶液用于吸收多余的 Cl2,防止污染环境。(2)实验室制取
14、 NO 气体通常用铜与稀硝酸反应:3Cu8HNO 3(稀)= =3Cu(NO3)22NO4H 2O。由于 NO 易与空气中的 O2反应生成 NO2,不宜用排空气法收集 NO 气体,应用排水法收集 NO,故装置和错误。装置和比较,更简单,A 中 Cu 与稀硝酸反应生成 NO 气体,B 中盛满水,用排水法收集 NO。答案:(1)向上排空气收集氯气 作安全瓶,防止 D 中的液体倒吸进入试管 B 中 吸收尾气,防止氯气扩散到空气中污染环境(2)应加入的物质 所起的作用A 铜屑和稀硝酸 制取 NO 气体B 水 排水法收集 NO 气体C 主要是接收 B 中排出的水D反应开始时,A 中铜表面出现无色小气泡,
15、反应速率逐渐加快;A 中上部空间由无色逐渐变为浅红棕色,随着反应的进行又逐渐变为无色;A 中的液体由无色变为浅蓝色;B 中的水面逐渐下降,水逐渐流入烧杯 C 中气体制备试剂的选择和仪器的装配(1)试剂的选择以实验室常用药品为原料,依据造气原理,选择方便、经济、安全的试剂,尽量做到有适宜的反应速率,且所得气体比较纯净。例如:用锌粒与酸制取氢气,一般选择稀硫酸,而不用稀盐酸。原因是盐酸是挥发性酸,用其制取的氢气中常混有 HCl 气体。(2)仪器的装配9装配仪器的原则:在装配仪器时,应从下而上,从左至右,先装好后固定;先检查装置的气密性再加入试剂;加入试剂时,先固后液;实验开始时,先验纯,再点燃酒精
16、灯;连接导管时,对于洗气装置应“长”进“短”出,球形干燥管应“大”进“小”出;先净化后干燥。 重要有机物的制备知识梳理一、实验室制乙酸乙酯(详见本书专题 9 第二单元考点 1)二、实验室制溴苯1实验装置2反应原理3注意事项(1)添加药品前先检查装置的气密性。(2)冷凝管下口进水,上口出水。三、实验室制硝基苯1实验装置2反应原理3注意事项10(1)先将浓硝酸和浓硫酸混合均匀,冷却到 50 以下,然后在不断振荡下,逐滴加入苯,并注意避免使混合物的温度超过 60 。(2)水浴温度:5060 。(3)长导管作用:冷凝回流。(1)溴苯、硝基苯的密度均比水大,均不溶于水。(2)溴苯反应的条件是液溴、苯、铁
17、粉。自我检测乙醇的沸点是 78 ,能与水以任意比混溶,易与氯化钙结合生成配合物。乙醚的沸点为 34.6 ,难溶于水,乙醚极易燃烧。实验室制乙醚的反应原理是 2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3(乙醚)H 2O。 浓 H2SO4 140实验步骤:.乙醚的制备在分液漏斗中加入 2 mL 95%的乙醇,在一干燥的三颈烧瓶中放入 12 mL 95%的乙醇,在冷水浴中的冷却下边摇动边缓慢加入 12 mL 浓硫酸,使混合均匀,并加入 2 粒沸石。实验装置如下图:将反应瓶放在电热套上加热,使温度迅速地上升到 140 ,开始由分液漏斗慢慢滴加乙醇,控制流速并保持温度在 135140 之间。待乙醇加完后
18、,继续反应 10 min,直到温度上升到 160 止。关闭热源,停止反应。.乙醚的精制将馏出物倒入分液漏斗中,依次用 8 mL 15% NaOH 溶液、8 mL 饱和食盐水洗涤,最后再用 8 mL 饱和氯化钙溶液洗涤 2 次,充分静置后分液。将乙醚倒入干燥的锥形瓶中,用块状无水氯化钙干燥。待乙醚干燥后,加入到蒸馏装置中用热水浴蒸馏,收集 3338 的馏分。请根据上述信息,完成下列问题:(1)乙醚的制备和精制过程中都需要使用沸石,其作用是_,如果实验中忘记加沸石,需要怎么处理?_。(2)乙醚的制备和精制过程中都需要使用温度计,其水银球位置是否相同?11_(填“是”或“否”),原因是_。(3)仪器
19、 C 的名称为_。(4)如果温度太高,将会发生副反应,产物是_。(5)精制乙醚中,加入 15% NaOH 溶液的作用是_,加入饱和氯化钙溶液的作用是_。解析:(2)制备乙醚,应控制反应液的温度(140 );精制乙醚,应测量乙醚蒸气的温度。(4)CH3CH2OH CH2=CH2H 2O。 浓 H2SO4 170(5)NaOH 可以中和酸,除去酸性杂质;乙醚不溶于水,而乙醇和水可以以任意比例互溶,且乙醇易与氯化钙结合生成配合物,故用饱和氯化钙溶液可除去乙醇。答案:(1)防止暴沸 停止加热,冷却后补加沸石(2)否 制备要控制反应液的温度,水银球要放在反应液里,蒸馏要测馏分的温度,水银球要放在蒸馏烧瓶
20、支管口处 (3)冷凝管 (4)乙烯 (5)除去酸性杂质 除乙醇(2018石家庄模拟)实验室制备 1,2二溴乙烷的反应原理如下:CH3CH2OH CH2=CH2H 2O 浓 H2SO4 170CH2=CH2Br 2 BrCH 2CH2Br可能存在的主要副反应有乙醇在浓硫酸的存在下在 140 脱水生成乙醚。用少量的溴和足量的乙醇制备 1,2二溴乙烷的装置如图所示:有关数据列表如下:乙醇 1,2二溴乙烷 乙醚状态 无色液体 无色液体 无色液体密度/gcm3 0.79 2.2 0.71沸点/ 78.5 132 34.612熔点/ 130 9 116回答下列问题:(1)在此制备实验中,要尽可能迅速地把反
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