高考化学一轮复习103物质的制备、实验方案的设计与评价.ppt

,第十单元,第,3,节物质的制备、实验方案的设计与评价,考点一,*,考点二,对点演练,课堂教学流程,完美展示,全书优质试题,随意编辑,独家研发,错题组卷系统,志鸿优化,永远更新,高中总复习用书课件光盘,目 录,CONTENTS,目 录,CONTENTS,命,题,调,研,明析考向,热,点,聚,焦,归纳拓展,典,题,试,做,评析指正,创,新,模,拟,预测演练,-,*,-,考点一,-,*,-,考点二,-,*,-,对点演练,-,*,-,-,*,-,-,*,-,-,*,-,-,*,-,第,3,节物质的制备、实验方案的设计与评价,考纲要求,:,1,.,了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。,2,.,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,),。,3,.,根据化学实验的目的和要求,能做到,:(1),设计实验方案,;(2),正确选用实验装置,;(3),掌握控制实验条件的方法,;(4),预测或描述实验现象、分析或处理实验数据,得出合理结论,;(5),评价或改进实验方案。,-,3,-,基础梳理,考点突破,常见气体的实验室制法,1,.,常见气体的制备原理和发生装置,-,4,-,基础梳理,考点突破,-,5,-,基础梳理,考点突破,2,.,气体的净化和干燥,(1),除杂试剂的选择方法。,-,6,-,基础梳理,考点突破,易溶于水或能与水反应不生成其他气体杂质的用水吸收。如,H,2,(HCl),、,N,2,(NH,3,),、,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。,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(CO,2,),可将混合气体通过盛,NaOH,溶液的,A,装置,或盛碱石灰的,B,装置或,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作吸收剂来吸收或转化,;,氧化性杂质,可用还原性较强的物质作吸收剂来吸收。例如,CO,2,(CO),可将混合气体通过盛灼热,CuO,的,E,装置来除去杂质。,选用能与气体中的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,O,2,(H,2,S),可将混合气体通过盛有,CuSO,4,溶液的,A,装置除去杂质。,-,8,-,基础梳理,考点突破,-,9,-,基础梳理,考点突破,4,.,尾气处理方法,(1),对于极易溶于水的尾气,如,NH,3,、,HCl,、,HBr,等,可采用防倒吸装置,(,即在导气管的出气口处连接一倒置的漏斗与吸收剂液面接触,),吸收。,(2),对于溶解度不大的尾气。如,Cl,2,、,CO,2,等,可直接将导管插入吸收剂液面下吸收。,(3),对于有毒且易燃的气体如,CO,等,可在尾气出口处放置一点燃的酒精灯,使,CO,燃烧转变为无毒的,CO,2,气体。,-,10,-,基础梳理,考点突破,自主巩固,(1),常见气体的发生装置。,实验室用,Ca(OH),2,和,NH,4,Cl,、浓氨水和,NaOH,固体分别制取氨气可以选用装置,A,、,C,。,若用,H,2,O,2,分解来制取氧气,可以选用装置,C,。,实验室制取氯气,可以选用装置,D,。,装置,B,可以制备的常见气体有,CO,2,、,H,2,(,写出两种,),。,-,11,-,基础梳理,考点突破,(2),实验室制取、收集干燥的以下,6,种气体,:,CO,2,H,2,S,NO,2,O,2,Cl,2,NH,3,如图装置可适用的气体是,;,制取装置不适用的是,;,干燥装置不适用的是,;,收集装置不适用的是,。,-,12,-,基础梳理,考点突破,做气体的制备与性质检验类实验题要有清晰的解题思路,审清题意,明确实验目的,结合制备气体的性质,确定实验原理,选择合适的试剂及仪器。应特别注意,同一种气体可能有多种制法,如,NH,3,、,O,2,、,Cl,2,等气体的制备,制备原理不同,反应特点不同,制备装置不同。,1,.,气体制备实验的基本思路,实验目的,实验原理,药品选择,反应装置,操作步骤,注意事项,形成方案。,-,13,-,基础梳理,考点突破,-,14,-,基础梳理,考点突破,例,1,(2016,福建龙岩教学质量检查,)FeCl,2,是一种常用的还原剂。有关数据如下,:,实验室可以用多种方法来制备无水,FeCl,2,。回答下列问题,:,-,15,-,基础梳理,考点突破,.,按如图装置用,H,2,还原无水,FeCl,3,制取,FeCl,2,。,(1),装置,C,的作用是,;E,中盛放的试剂是,;D,中反应的化学方程式为,。,(2),若温度控制不当,产品中会含单质铁。检验产品中是否含铁的方案是,。,-,16,-,基础梳理,考点突破,.,按下图装置,在三颈烧瓶中放入,162.5 g,无水氯化铁和,225 g,氯苯,控制反应温度在,128139,加热,3 h,反应程度接近,100%,。冷却,分离提纯得到的粗产品。反应如下,:,-,17,-,基础梳理,考点突破,(3),该制取反应中,作还原剂的是,。,(4),反应温度接近或超过,C,6,H,5,Cl,的沸点,但实验过程中,C,6,H,5,Cl,并不会大量损失。原因是,。,(5),冷却实验装置,将三颈瓶内物质经过过滤、洗涤、干燥后,将得到粗产品。,洗涤所用的试剂可以是,;,回收滤液中,C,6,H,5,Cl,的方案是,。,(6),仅通过烧杯中的现象变化就可以监控氯化铁的转化率。若要监控氯化铁转化率达到或超过,90%,则烧杯中加入的试剂可以是,。,-,18,-,基础梳理,考点突破,答案,:,(1),干燥氢气碱石灰,H,2,+2FeCl,3,2FeCl,2,+2HCl,(2),取样,加入盐酸中,观察是否有气泡产生,(3)C,6,H,5,Cl,(4),实验使用了冷凝回流装置,(5),苯,蒸馏滤液,并收集,132,时的馏分,(6),滴有酚酞且含,18 g NaOH,的溶液,-,19,-,基础梳理,考点突破,解析,:,(1),用,H,2,还原无水,FeCl,3,制取无水,FeCl,2,则,A,装置用来制取氢气,由于无水,FeCl,2,易吸水,所以装置,C,用来干燥氢气,;E,中盛放的试剂用来吸收空气中的水蒸气,应为碱石灰,D,中发生,H,2,还原无水,FeCl,3,的反应,化学方程式为,H,2,+2FeCl,3,2FeCl,2,+2HCl,。,(2),检验产品中是否含铁的方案是取样加入盐酸中,观察是否有气泡产生,若产生气泡,则含铁,反之不含铁。,(3),该反应中,C,6,H,5,Cl,中碳元素化合价升高,失电子,作还原剂。,(4),由于实验装置中使用了冷凝回流装置,所以反应温度接近或超过,C,6,H,5,Cl,的沸点,在实验过程中,C,6,H,5,Cl,并不会大量损失。,(5),C,6,H,5,Cl,、,C,6,H,4,Cl,2,易溶于苯,而,FeCl,2,不易溶于苯,所以洗涤所用的试剂可以是苯。,C,6,H,5,Cl,、,C,6,H,4,Cl,2,的沸点不同,所以回收滤液中,C,6,H,5,Cl,的方案是蒸馏滤液,并收集,132,时的馏分。,-,20,-,基础梳理,考点突破,(6)162.5,g,无水氯化铁的物质的量是,1,mol,若转化率达到,90%,会生成氯化氢,0.45,mol,若仅通过烧杯中的现象变化就可以监控氯化铁的转化率,可以根据盐酸和滴有酚酞的碱液反应,观察红色褪去的程度,;0.45,mol,HCl,需消耗,18,g,NaOH,所以烧杯中加入的试剂可以是滴有酚酞且含,18,g,NaOH,的溶液。,-,21,-,基础梳理,考点突破,归纳总结,常见改进的尾气吸收装置,-,22,-,基础梳理,考点突破,跟踪训练,1,.(2016,河南八市重点高中质监,),利用如图装置进行实验,在试管丁中收集到,Cl,2,则仪器甲、乙、丙中盛有的试剂分别是,(,),C,-,23,-,基础梳理,考点突破,解析,:,浓盐酸与,MnO,2,反应制取氯气,需要进行加热,而该装置无酒精灯,A,、,B,项错误,;,常温下,浓盐酸与,KMnO,4,反应可制取氯气,饱和食盐水可除去氯气中混有的,HCl,C,正确,;,稀盐酸还原性差,与,KMnO,4,反应制取氯气的效果很差,D,错误。,-,24,-,基础梳理,考点突破,2,.(2016,河南郑州第一次质量预测,),高铁酸钾,(K,2,FeO,4,),是一种理想的绿色高效水处理剂。某学习小组用如图所示装置,(,夹持仪器已略去,),制备,KClO,溶液,并通过,KClO,溶液与,Fe(NO,3,),3,溶液的反应制备,K,2,FeO,4,。,查阅资料知,K,2,FeO,4,的部分性质如下,:,可溶于水、微溶于浓,KOH,溶液,;,在,05,、强碱性溶液中比较稳定,;,在,Fe,3+,和,Fe(OH),3,催化作用下发生分解,;,在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成,Fe(OH),3,和,O,2,。,-,25,-,基础梳理,考点突破,请回答下列问题,:,(1),仪器,C,和,D,中都盛有,KOH,溶液,其中,C,中,KOH,溶液的用途是,。,(2)Cl,2,与,KOH,的浓溶液在较高温度下反应生成,KClO,3,。为保证反应生成,KClO,在不改变,KOH,溶液浓度的前提下,需要将反应控制在,05,下进行,实验中可以采取的措施是,。,(3),在搅拌下,将,Fe(NO,3,),3,饱和溶液缓慢滴加到含,KOH,的,KClO,饱和溶液中即可制取,K,2,FeO,4,写出该反应的化学方程式,:,;,该操作不能将,KClO,饱和溶液滴加到,Fe(NO,3,),3,饱和溶液中,其原因是,。,-,26,-,基础梳理,考点突破,(4),制得的粗产品中含有,Fe(OH),3,、,KCl,等杂质。一种提纯方案是,:,将一定量的,K,2,FeO,4,粗产品溶于冷的,3 molL,-1,KOH,溶液中,用砂芯漏斗过滤,将滤液置于冰水浴中,向滤液中加入饱和,KOH,溶液,搅拌、静置,再用砂芯漏斗过滤,晶体用适量乙醇洗涤,23,次后,在真空干燥箱中干燥。,第一次和第二次过滤得到的固体分别对应的是,、,(,填化学式,),过滤时不用普通漏斗而采用砂芯漏斗的原因是,。,晶体用乙醇洗涤的原因是,。,-,27,-,基础梳理,考点突破,答案,:,(1),和氯气反应制备,KClO,(2),装置,C,加冰水浴冷却,(3)2Fe(NO,3,),3,+3KClO+10KOH=2K,2,FeO,4,+3KCl+6KNO,3,+5H,2,O,生成的,K,2,FeO,4,在,Fe,3+,催化作用下会发生分解,(4),Fe(OH),3,K,2,FeO,4,滤纸在强碱条件下易被腐蚀,乙醇挥发时带走水分,防止,K,2,FeO,4,与水发生反应,-,28,-,基础梳理,考点突破,解析,:,(1),装置,A,中,KMnO,4,与浓盐酸反应制取,Cl,2,装置,B,中饱和食盐水用于除去,Cl,2,中混有的,HCl,装置,C,中,KOH,溶液用于吸收,Cl,2,制取,KClO,装置,D,中,KOH,溶液用于吸收尾气,防止污染环境。,(2)Cl,2,与,KOH,的浓溶液在较高温度下反应生成,KClO,3,在不改变,KOH,浓度的前提下,可采用冰水浴来控制反应温度,防止生成,KClO,3,。,(3),在,KOH,溶液中,Fe(NO,3,),3,溶液与,KClO,溶液反应制取,K,2,FeO,4,铁元素由,+3,价升高到,+6,价,根据氧化还原反应规律推知,KClO,中,+1,价氯元素价态降低至,-1,价,即生成,Cl,-,化学方程式为,2Fe(NO,3,),3,+3KClO+10KOH=2K,2,FeO,4,+3KCl+6KNO,3,+5H,2,O,。,K,2,FeO,4,在,Fe,3+,催化作用下发生分解,若将,KClO,饱和溶液滴加到,Fe(NO,3,),3,溶液中,由于,Fe,3+,过量,生成的,K,2,FeO,4,易发生分解。,-,29,-,基础梳理,考点突破,(4),K,2,FeO,4,粗产品中含有,Fe(OH),3,、,KCl,等杂质,而,Fe(OH),3,难溶于水,故第一次用砂芯漏斗过滤,得到的固体为,Fe(OH),3,;K,2,FeO,4,微溶于浓,KOH,溶液,故第二次用砂芯漏斗过滤,得到的固体为,K,2,FeO,4,。,K,2,FeO,4,可溶于水,在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成,Fe(OH),3,和,O,2,用乙醇洗涤可降低,K,2,FeO,4,的溶解,并防止,K,2,FeO,4,与水发生反应。,-,30,-,基础梳理,考点突破,实验方案的设计与评价,1,.,常见实验方案的设计依据,(1),证明酸性,:,pH,试纸或酸碱指示剂,;,与碳酸钠反应,;,与锌等反应。,(2),证明弱酸性,:,证明酸在溶液中存在电离平衡,;,测定对应盐溶液的酸碱性,;,测量稀释前后酸溶液的,pH,的变化。,(3),证明氧化性,:,与,还原,剂反应现象明显。,(4),证明还原性,:,与,氧化,剂反应现象明显。,(5),证明为胶体分散系,:,丁达尔效应。,(6),证明有碳碳双键,(,或三键,):,使,溴水,或酸性高锰酸钾溶液褪色。,(7),比较金属的活动性,:,与水反应,;,与酸反应,;,金属间的置换反应,;,原电池原理,;,电解池原理,;,最高价氧化物对应水化物的,碱,性。,-,31,-,基础梳理,考点突破,(8),比较非金属性的强弱,:,非金属间的置换反应,;,与氢气化合的难易,;,气态氢化物的,稳定,性,;,最高价氧化物对应水化物的,酸,性。,(9),比较酸碱性,:,强酸或强碱制弱酸或弱碱。,-,32,-,基础梳理,考点突破,-,33,-,基础梳理,考点突破,-,34,-,基础梳理,考点突破,3,.,实验方案评价题的解题要点,(1),理论上要,科学,。,(2),操作上要,简单可行,。,(3),原料用量要,节约,。,(4),要环保,符合,绿色化学,原则。,-,35,-,基础梳理,考点突破,4,.,实验评价题的常见考查角度,(1),可行性方面。,分析实验方案是否科学可行,;,实验操作是否安全合理,;,实验步骤是否简单方便,;,实验效果是否明显。,(2),绿色化学方面。,实验过程中是否造成环境污染,;,原料是否无毒、安全、易得,;,原料利用率是否较高,;,反应速率是否较快。,(3),安全性方面。,化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下,:,净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防止液体倒吸,;,进行某些易燃易爆实验时要防爆炸,;,防氧化,;,污染性的气体要进行尾气处理,;,有粉末状态物质参加的反应,要注意防止导气管堵塞,;,防吸水。,-,36,-,基础梳理,考点突破,(4),规范性方面。,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、竖装的干燥管及冷凝管等,;,易挥发液体产物,(,导出时可为蒸气,),的及时冷却,;,仪器拆卸与组装顺序相反,按照从右向左,从高到低的顺序,;,其他,如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等。,(5),最佳方案的选择。,几个实验方案都能达到目的,选出一个最佳方案。所谓最佳,就是装置最简单,药品容易取得、价格低廉,现象明显,干扰小,无污染。,-,37,-,基础梳理,考点突破,自主巩固,判断正误,正确的画,“,”,错误的画,“”,。,(1),将,KI,和,FeCl,3,溶液在试管中混合后,加入,CCl,4,振荡,静置,下层溶液显紫红色,证明氧化性,:Fe,3+,I,2,(,),(2),将浓,(NH,4,),2,SO,4,、,CuSO,4,溶液分别加入蛋白质溶液,都出现沉淀,表明二者均可使蛋白质变性,(,),(3),分别加热,Na,2,CO,3,和,NaHCO,3,固体,试管内壁都有水珠,说明两种物质均受热分解,(,),(4),向,AgCl,悬浊液中加入,NaI,溶液时出现黄色沉淀,则,K,sp,(AgCl)CSi,A,合理,;,碘在,CCl,4,中的溶解度比在水中大,故可用四氯化碳萃取碘水中的碘,溶液分层后再分液分离,B,合理,;,铜和稀硝酸反应生成,NO,NO,不溶于水,可用排水法收集,C,合理,;,过氧化钠和水制取氧气时不能用带孔的隔板,过氧化钠颗粒较小,不能放在带孔隔板上,D,不合理,选,D,。,答案,解析,关闭,D,-,68,-,1,2,3,4,5,4,.(2016,福建厦门模拟,),利用反应,I,2,(s)+Cl,2,(g)=2ICl(l),实验室可用如图所示装置,(,加热、夹持仪器已略去,),制取少量,ICl,。,-,69,-,1,2,3,4,5,已知,:,ICl,的熔点为,13.9,沸点为,97.4,易水解,且能发生反应,ICl(l)+Cl,2,(g)=ICl,3,(l),。,ICl,3,的熔点,33,沸点,77,。,(1),装置,A,中发生反应的化学方程式是,。,(2),装置,B,的作用是,。不能用装置,F,代替装置,E,理由是,。,(3),所制得的,ICl,中溶有少量,ICl,3,杂质,提纯的方法是,(,填字母编号,),。,A.,过滤,B.,蒸发结晶,C.,蒸馏,D.,分液,答案,:,(1)MnO,2,+4HCl(,浓,)MnCl,2,+Cl,2,+2H,2,O,(2),除去氯气中的氯化氢杂质装置,F,中的水蒸气会进入装置,D,中,使,ICl,水解,(,其他合理答案也可,),(3)C,-,70,-,1,2,3,4,5,解析,:,(1),装置,A,用于制,Cl,2,反应的化学方程式为,MnO,2,+4HCl(,浓,),MnCl,2,+2H,2,O+Cl,2,。,(2),浓盐酸具有挥发性,制得的,Cl,2,中含有,HCl,、,H,2,O,杂质气体,应在与碘反应前将杂质除去。,(3),根据二者沸点的差别,可以用蒸馏的方法除去,ICl,中溶有的少量,ICl,3,杂质。,-,71,-,1,2,3,4,5,5,.(2016,四川理综,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,CuCl,2,2H,2,O,制备,CuCl,并进行相关探究。,-,72,-,1,2,3,4,5,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,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,HCl,d.,点燃酒精灯,加热,e.,停止通入,HCl,然后通入,N,2,(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,。,-,73,-,1,2,3,4,5,【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,CuCl,2,或,CuO,杂质。根据资料信息分析,:,若杂质是,CuCl,2,则产生的原因是,。,若杂质是,CuO,则产生的原因是,。,答案,:,(1),干燥管,(2)cdb,(3),先变红,后褪色,(4)Cl,2,+2OH,-,=ClO,-,+Cl,-,+H,2,O,(5),加热时间不足或温度偏低,通入,HCl,的量不足,-,74,-,1,2,3,4,5,解析,:,(2),热分解,CuCl,2,2H,2,O,制备,CuCl,要防止,CuCl,被氧化和,Cu,+,水解,所以必须要先赶走装置中的,O,2,且要在,HCl,气流中加热制备,反应结束后先熄灭酒精灯,冷却,然后通入,N,2,所以操作顺序为,acdbe,。,(3)B,中物质由白色变为蓝色,说明有,H,2,O,生成,且产物中还有,Cl,2,所以,C,中石蕊试纸先变为红色,后褪色。,(4)D,中是,Cl,2,和,NaOH,反应生成,NaCl,、,NaClO,和,H,2,O,进而写出反应的离子方程式。,(5),若杂质是,CuCl,2,说明,CuCl,2,没有反应完全,原因是加热时间不足或温度偏低,;,若杂质是,CuO,说明,CuCl,被,O,2,氧化生成了,CuO,说明装置中有,O,2,可能是没有在,HCl,的氛围中加热或者未等试管冷却就停止通入,HCl,气体。,