高考化學(xué)二輪總復(fù)習(xí) 第21課時 物質(zhì)的制備與合成課件 新人教版

231理解常見氣體的發(fā)生裝置，凈化裝置(干燥裝置)，收集裝置及尾氣處理裝置。2培養(yǎng)能根據(jù)物質(zhì)制備原理制定實驗操作步驟、選擇實驗儀器裝置的能力，鞏固物質(zhì)制備的實驗操作。3能夠根據(jù)問題中的制備實驗方案進行科學(xué)的評價，分析其中的優(yōu)缺點。 4 一、氣體的發(fā)生裝置1固+固(加熱)：適用于制O2、 NH3(CH4課本沒有)5注意事項：注意事項：a試管口應(yīng)稍向下傾斜，以防止產(chǎn)生的水蒸氣在管口冷卻后倒流而引起試管破裂。b鐵夾應(yīng)夾在距管口1/3處。c固體藥品要放在試管底部平鋪開，加熱時首先均勻預(yù)熱，然后在試管的最后部位集中加熱，并逐步前移。d膠塞上的導(dǎo)管伸入試管里不能過長，否則會妨礙氣體導(dǎo)出。e如用排水法收集氣體，當(dāng)停止制氣時，應(yīng)先從水槽中把導(dǎo)管撤出，然后再撤走酒精燈以防止水倒流。62固+液體(不加熱)：適用于制CO2、H2 (H2S、SO2、NO2、NO課本沒有制法)(1)常規(guī)類制備原理：制CO2： CaCO3+2HCl CaCl2+CO2+H2O；制H2：Zn+2HCl ZnCl2+H2；制SO2、NO2、H2S、NO(略)7注意事項：注意事項：a瓶內(nèi)氣密性要好。b先放固體后加液體。c加入酸的量要適當(dāng)。d生成氣體微溶或難溶于水。8(2)啟普發(fā)生器類制備原理：制CO2： CaCO3(塊狀)+2HCl CaCl2+CO2+H2O；制H2：Zn+2HCl ZnCl2+H2；制H2S：FeS+2HCl FeCl2+H2S。9注意事項：注意事項：a在簡易裝置中長頸漏斗的下口應(yīng)伸入液面以下，否則起不到液封的作用而無法使用。b加入大小適宜不溶于水的塊狀固體，如果太碎會落入底部的酸中使反應(yīng)無法控制。造成容器內(nèi)壓力過大，導(dǎo)致酸液溢出。c加入酸的量要適當(dāng)。d在導(dǎo)管口點燃?xì)錃饣蚱渌扇夹詺怏w時，必須先檢驗純度。103固+液或液+液(加熱)：適用于制C2H4、Cl2、SO2、NO、乙酸乙酯(HCl課本沒有)11制備原理：制備原理：制C2H4：CH3CH2OH CH2CH2+H2O制Cl2：MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2+2H2O制NO： 3Cu+8HNO3(稀) Cu(NO3)2+2NO+4H2Of用于Cu和濃硫酸制取SO2： Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2+2H2O；冰醋酸和乙醇濃硫酸作用下制乙酸乙酯：CH3CH2OH+CH3COOH CH3COOCH2CH3+H2O12注意事項：注意事項： 瓶內(nèi)反應(yīng)物體積不宜超過燒瓶容積的1/3。 a、b、c裝置加熱前應(yīng)放入碎瓷片，防止暴沸。 a裝置溫度計插入反應(yīng)液面以下，測反應(yīng)液溫度；b裝置溫度計水銀球與支管端口處相平，測氣體溫度，便于控制餾分。 d裝置便于隨時加入液體，但隨反應(yīng)進行燒瓶內(nèi)壓強增加，液體不易滴入(改進方法見e)。13二、氣體的凈化(干燥)裝置1常見凈化原理：氣體的凈化可分為物理方法和化學(xué)方法。遵循以下原理：不損失主體氣體；不引入新雜質(zhì)；在密閉容器中進行；先除易除的氣體。2物理方法：(1)液化法：利用沸點不同，如從空氣中分離N2和O2。(2)水洗法：利用溶解度不同，如從N2和NH3中除去 NH3。143化學(xué)方法(1)氧化還原法：灼熱銅絲網(wǎng)除去混合物中的O2(2Cu+O2 2CuO)；CuO除去H2、CO等。(2)酸堿法：NH3和CO2通過堿石灰除去CO2。(CaO+CO2 CaCO3)(3)沉淀法：除去CO2中的H2S通過CuSO4溶液。(H2S+CuSO4 CuS+H2SO4)15(4)最常用的為洗氣法 用飽和NaCl除去Cl2中的HCl； 用飽和NaHCO3除去CO2中的HCl、SO2等； 用酸性高錳酸鉀除去氣體中的SO2；(如CO2中的SO2)。* 用飽和NaHSO3除去SO2中的SO3；濃硫酸也可除SO3(SO3易溶于濃硫酸)；冷卻同樣可以除SO3。* 用飽和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的乙醇或乙酸。164常見凈化裝置a為加熱固態(tài)試劑以除去氣體中雜質(zhì)的裝置，為防止固體“流動”，兩端用石棉或玻璃棉堵住，但要使氣流通暢。b、c一般盛液體藥品，用于洗液。d一般盛固體藥品，往往根據(jù)增重可測出吸收物質(zhì)的質(zhì)量，用于定量計算。175常見干燥劑及氣體的干燥液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑裝置常見干燥劑濃硫酸無水氯化鈣堿石灰可干燥氣體H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、NH3、N2、CO、CH4不可干燥氣體NH3NH3Cl2、HCl、SO2、CO218 根據(jù)氣體溶解性(分子極性)和密度(相對分子質(zhì)量，與29比較)不同，把氣體的收集方法分為排液法(常為排水法)和排氣法(常為排空氣法)。裝置圖見下：三、氣體的收集裝置19202排氣法排氣法：不與空氣反應(yīng)且密度與空氣相差較大的氣體；又可分為向上排空氣法和向下排空氣法。用排氣法收集氣體時，導(dǎo)氣管一定要伸入集氣瓶底部，把空氣盡量排出。為了減少空氣擴散，集氣瓶口可蓋上毛玻璃片(如圖b)；試管口輕輕塞上一小團疏松的棉花(如圖d)。(1)向上排空氣法：相對分子質(zhì)量大于29的氣體。如O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2(只用排空氣)、HCl等；典型裝置是b。(2)向下排空氣法：相對分子質(zhì)量小于29的氣體。如H2、CH4、NH3等；典型裝置是c。21練習(xí)：練習(xí)：( (發(fā)散思維發(fā)散思維) )1下列裝置也能用于收集氣體，試根據(jù)氣體的流向判斷收集氣體的種類。222排水法收集的氣體和排氣法收集的氣體純度有何不同？3某些氣體要求非常干燥，則收集前后都要干燥，如何組裝儀器？答案：答案：1. ac可收集比空氣輕的氣體；bd可收集比空氣重的氣體；efg可收集難溶于水的氣體；2排水法收集的氣體純度高；3在集氣瓶前后各接一個干燥裝置。 23四、尾氣處理裝置 通常有毒和有污染的尾氣必須適當(dāng)處理。常用經(jīng)典儀器有：a用于NaOH吸收氯氣、CO2；硫酸銅吸收H2S(氣體溶解或反應(yīng)速度不很快，不易引起倒吸)；b用于收集少量氣體然后處理；c、d收集極易溶且溶解很快的氣體。如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少。e用于處理難以吸收(有毒)且可燃的氣體。如H2、CO等。 24 實驗裝置總裝思路實驗裝置總裝思路 1裝置的安裝順序 252操作順序 裝置連接氣密性檢查裝固體藥品加液體藥品氣體制取要點：氣密性的檢查(1)將裝置的導(dǎo)管口一端浸沒于水中，再用雙手手掌握住容器(試管可用一只手握住，如下圖；復(fù)雜儀器還可微熱)，若在導(dǎo)管口處有氣泡冒出，松手后，水在導(dǎo)管里形成了一段水柱，則裝置的氣密性良好。概括為：概括為：微熱看氣泡，靜微熱看氣泡，靜置看液面置看液面(又稱整體法又稱整體法)。26（2）如右圖，關(guān)閉止水夾后，從長頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗內(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，靜置后若漏斗內(nèi)液面不下降，則裝置的氣密性良好；液面下降，則裝置漏氣。概括為：概括為：注液靜置看液面注液靜置看液面(又稱局部法又稱局部法)。27五、創(chuàng)新設(shè)計方案集錦 1氣體安全裝置(1)防倒吸安全裝置28(2)防堵塞安全裝置29(3)防污染安全裝置 302量氣體體積裝置 (讀數(shù)時，要使量氣裝置與排液裝置中的液面保持水平，消除水位差造成的誤差)313啟普發(fā)生器原理及類似反應(yīng)器32一、氣體的制備原理與裝置的選擇【例1】(2011江蘇)草酸是一種重要的化工產(chǎn)品。實驗室用硝酸氧化淀粉水解液制備草酸的裝置如圖所示(加熱、攪拌和儀器固定裝置均已略去)。33實驗過程如下：將一定量的淀粉水解液加入三頸瓶中。控制反應(yīng)液溫度在5560 條件下，邊攪拌邊緩慢滴加一定量含有適量催化劑的混酸(65%HNO3與98% H2SO4的質(zhì)量比為2 1.5)溶液。反應(yīng)3 h左右，冷卻，抽濾后再重結(jié)晶得草酸晶體。硝酸氧化淀粉水解液過程中可發(fā)生下列反應(yīng)：C6H12O612HNO3 3H2C2O49NO23NO9H2OC6H12O68HNO3 6CO28NO10H2O3H2C2O42HNO3 6CO22NO4H2O34(1)檢驗淀粉是否水解完全所需用的試劑為_。(2)實驗中若混酸滴加過快，將導(dǎo)致草酸產(chǎn)率下降，其原因是_。(3)裝置C用于尾氣吸收，當(dāng)尾氣中n(NO2) n(NO)1 1 時，過量的NaOH溶液能將NOx全部吸收，原因是_(用化學(xué)方程式表示)。(4)與用NaOH溶液吸收尾氣相比較，若用淀粉水解液吸收尾氣，其優(yōu)、缺點是_。(5)草酸重結(jié)晶的減壓過濾操作中，除燒杯、玻璃棒外，還必須使用屬于硅酸鹽材料的儀器有_。碘水或碘水或KII2溶液溶液由于溫度過高、硝酸濃度過大，導(dǎo)致由于溫度過高、硝酸濃度過大，導(dǎo)致C6H12O6和和H2C2O4進一步被氧化進一步被氧化NO2NO2NaOH2NaNO2H2O優(yōu)點：提高優(yōu)點：提高HNO3利用率；缺點：利用率；缺點：NOx吸收不完全吸收不完全布氏漏斗、吸濾瓶布氏漏斗、吸濾瓶35【例2】請設(shè)計CO2在高溫下與木炭反應(yīng)生成CO的實驗。(1)在下面方框中，A表示由長頸漏斗和錐形瓶組成的氣體發(fā)生器，請完成該反應(yīng)的實驗裝置示意圖(夾持裝置，連接膠管及尾氣處理部分不必畫出，需要加熱的儀器下方用標(biāo)出)，按氣流方向在每件儀器下方標(biāo)出字母B、C；其他可選用的儀器(數(shù)量不限)簡易表示如下： 二、儀器的組裝及產(chǎn)物的檢驗3637 (2)根據(jù)方框中的裝置圖，填寫該表：儀器符號儀器中所加物質(zhì)作用A石灰石、稀鹽酸石灰石與鹽酸作用生成CO238(3)有人對氣體發(fā)生器作如下改進：在錐形瓶中放入一小試管，將長頸漏斗下端插入小試管中。改進后的優(yōu)點是_。(4)驗證CO的方法是_。39【解析】 (1)設(shè)計思路：用CaCO3和HCl溶液反應(yīng)制取CO2，用干燥的CO2與C反應(yīng)生成CO，沒有反應(yīng)的CO2用澄清石灰水除去，點燃證明有CO生成。其流程如下：制取CO2飽和NaHCO3濃硫酸碳Ca(OH)2點燃據(jù)此可完成實驗裝置圖。(2)根據(jù)試劑的常規(guī)作用及結(jié)合制取流程可分析出各試劑所起作用。(3)原裝置存在不易控制反應(yīng)快慢，錐形瓶內(nèi)液面過低時容易漏氣的缺點，改進后的裝置使這個問題迎刃而解。通過漏斗加酸可控制反應(yīng)速率，小試管中的液體可起液封作用，防止氣體從長頸漏斗口逸出。(4)點燃E出口的氣體，用內(nèi)壁涂有澄清石灰水燒杯倒扣在火焰上，燒杯透明性變差，說明E出口氣體生成的是CO。40答案：答案： (1)見下圖41儀器符號儀器中所加物質(zhì)作用A石灰石、稀鹽酸石灰石與鹽酸作用生成CO2B飽和碳酸氫鈉溶液除去CO2中的HCl氣體C濃硫酸除去CO2中的水蒸氣D干燥木炭粉與CO2反應(yīng)產(chǎn)生COE澄清石灰水吸收未反應(yīng)的CO2(2)見下表42(3) 可以通過控制加酸的量，來控制氣體產(chǎn)生的快慢；同時小試管中充滿鹽酸，可以起到液封的作用，防止反應(yīng)劇烈時氣體經(jīng)漏斗沖出(4) 點燃?xì)怏w，火焰呈藍(lán)色，再用一個內(nèi)壁附著有澄清石灰水的燒杯罩在火焰上，燒杯內(nèi)壁的石灰水變渾濁43【例3】 (2011全國新課標(biāo))氫化鈣固體是登山運動員常用的能源提供劑。某興趣小組擬選用如下裝置制備氫化鈣。 三、儀器的連接順序及氣體的確認(rèn)44請回答下列問題：(1)請選擇必要的裝置，按氣流方向連接順序為_(填儀器接口的字母編號)。(2)根據(jù)完整的實驗裝置進行實驗，實驗步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開分液漏斗活塞；_(請按正確的順序填入下列步驟的標(biāo)號)。A加熱反應(yīng)一段時間B收集氣體并檢驗其純度C關(guān)閉分液漏斗活塞D停止加熱，充分冷卻45(3)實驗結(jié)束后，某同學(xué)取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出，溶液中加入酚酞后顯紅色，該同學(xué)據(jù)此判斷，上述實驗確有CaH2生成。寫出CaH2與水反應(yīng)的化學(xué)方程式_；該同學(xué)的判斷不準(zhǔn)確，原因是_。(4)請你設(shè)計一個實驗，用化學(xué)方法區(qū)分鈣與氫化鈣，寫出實驗簡要步驟及觀察到的現(xiàn)象_。(5)登山運動員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，其優(yōu)點是_。46【解析解析】 (1)鈣屬于極活潑的金屬，極易與水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣，而新制備的氫氣中會混有水蒸氣和氯化氫，所以氫氣與鈣發(fā)生反應(yīng)之前需要除雜和干燥，分別選用試劑是氫氧化鈉和濃硫酸；同時為防止空氣中水蒸氣進入，最后還需要連接一個干燥管，所以正確的順序為：ie，fd，cj，k(或k，j)a。(2)由于不純氫氣與氧氣在加熱的條件下會爆炸，所以應(yīng)該先收集一部分氣體并檢驗其純度，反應(yīng)結(jié)束后還需要使氫化鈣在氫氣的氛圍中冷卻，所以應(yīng)該最后關(guān)閉分液漏斗活塞，因此正確的順序為BADC。(3)氫化鈣中氫元素的化合價為1價，與水發(fā)生歸中反應(yīng)，生成氫氣。鈣單質(zhì)也可以與水反應(yīng)，生成氫氧化鈣和氫氣。(4)氫化鈣與鈣的區(qū)別就是含有氫元素，可以采用燃燒后，鑒別產(chǎn)物是否含有水的方法。(5)氫氣是氣體，登山運動員不便于攜帶，而氫化鈣是固體，便于攜帶。47答案：答案：(1)ie，fd，cj，k(或k，j)a(2)BADC(3)CaH22H2OCa(OH)22H2金屬鈣與水反應(yīng)也有類似現(xiàn)象(4)取適量氫化鈣，在加熱條件下與干燥氧氣反應(yīng)，將反應(yīng)氣相產(chǎn)物通過裝有無水硫酸銅的干燥管，觀察到白色變?yōu)樗{(lán)色；取鈣做類似實驗，觀察不到白色變?yōu)樗{(lán)色(5)氫化鈣是固體，攜帶方便48四、裝置氣密性的檢查【例】檢查裝置氣密性是化學(xué)實驗中的重要操作之一。試按要求回答下列問題：(1)下列儀器或裝置在使用前一定要檢查氣密性的是 (填序號，下同)。A容量瓶 B洗氣瓶C分液漏斗 D酸(堿)式滴定管(2)下列關(guān)于不進行氣密性檢查可能導(dǎo)致后果的敘述中，正確的是 。A收集不到氣體B造成環(huán)境污染C觀察到的實驗現(xiàn)象有誤D引發(fā)爆炸事故BABCD49(3)為檢查右圖所示簡易氣體發(fā)生裝置的氣密性，甲、乙兩位同學(xué)進行了以下操作和方案設(shè)計。甲同學(xué)認(rèn)為，只要往漏斗中加水，便可檢驗其氣密性是否良好。經(jīng)檢驗他的方案可行。則甲同學(xué)的操作方法、現(xiàn)象和結(jié)論是通過長頸漏斗向試管中加水至一定量后，當(dāng)漏斗導(dǎo)管中液面高于試管中的液面時，停止加水，若液面差保持不變，說明氣密性良好。50乙同學(xué)設(shè)計的方案是：往漏斗中注入一定量的水至浸沒長頸漏頭下端。關(guān)閉活塞，用手捂住試管中上部，待漏斗中液面上升一定高度，打開活塞讓液面回落后，迅速關(guān)閉活塞，松開手，見漏斗中液面低于試管中液面且不再升降，說明氣密性良好。乙同學(xué)設(shè)計方案的原理是依乙同學(xué)操作在裝置不漏氣的情況下，試管上部空間中氣體壓強小于大氣壓，故有“漏斗中液面低于試管中液面且不再升降”的現(xiàn)象 51答案：答案：(1)B(2)ABCD關(guān)閉活塞，通過長頸漏斗向試管中加水至一定量后，當(dāng)漏斗導(dǎo)管中液面高于試管中的液面時，停止加水，若液面差保持不變，說明氣密性良好依乙同學(xué)操作在裝置不漏氣的情況下，試管上部空間中氣體壓強小于大氣壓，故有“漏斗中液面低于試管中液面且不再升降”的現(xiàn)象