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第3节物质的制备、实验方案的设计与评价-2-考纲要求: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.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。核心考点-3-考点一考点二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反应特点发生装置图适用气体制备原理注意事项固体+固体气体O22KClO32KCl+3O2↑(1)试管要干燥;(2)试管口略向下倾斜;(3)加热时先均匀加热再固定加热NH32NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O固体+液体气体Cl2MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(1)烧瓶加热时要垫上石棉网;(2)反应物均为液体时,烧瓶内要加碎瓷片,防止暴沸核心考点-4-考点一考点二基础梳理考点突破反应特点发生装置图适用气体制备原理注意事项固体+液体气体液体+液体气体H2Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑(1)使用分液漏斗既可以保持气密性,又可以控制生成气体的速率和量;(2)使用长颈漏斗时,要使漏斗下端插入液面以下;(3)A装置只适用于块状固体与液体的反应,如H2、CO2的制备O22Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑或2H2O22H2O+O2↑NH3NH3·H2O+CaONH3↑+Ca(OH)2SO2Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2ONO3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2ONO2Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OCO2CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O核心考点-5-考点一考点二基础梳理考点突破2.气体的净化和干燥(1)除杂试剂的选择方法。核心考点-6-考点一考点二基础梳理考点突破①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H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括号内为杂质气体,下同),可将混合气体通过盛水的A装置除去。②酸性杂质用碱性吸收剂,碱性杂质用酸性吸收剂吸收。如CO(CO2),可将混合气体通过盛有NaOH溶液的A装置,或盛放碱石灰的B装置或C装置或D装置来除去杂质。③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吸收。例如CO2(CO),可将混合气体通过盛有灼热CuO的E装置来除去杂质。④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O2(H2S),可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的A装置除去杂质。核心考点-7-考点一考点二基础梳理考点突破(2)常见的干燥剂及其应用。状态液态干燥剂固体干燥剂装置洗气瓶干燥管或U形管常见干燥剂浓硫酸无水氯化钙碱石灰可干燥的气体H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2等H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、HCl等N2、H2、O2、CH4、NH3等不可干燥的气体NH3、H2S、HBr、HI等NH3Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2等核心考点-8-考点一考点二基础梳理考点突破3.气体的收集收集方法排水法向上排空气法向下排空气法气体特性不溶于水密度比空气的大密度比空气的小收集装置实例O2、H2、NO、C2H2、CH4、C2H4等O2、H2S、CO2、NO2、Cl2、HCl、SO2等NH3、CH4、H2等核心考点-9-考点一考点二基础梳理考点突破4.尾气处理方法(1)对于极易溶于水的尾气,如NH3、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Cl2、CO2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CO2气体。核心考点-10-考点一考点二基础梳理考点突破自主巩固(1)常见气体的发生装置。①实验室用Ca(OH)2与NH4Cl、浓氨水与NaOH固体反应分别制取氨气可以选用装置A、C。②若用H2O2分解来制取氧气,可以选用装置C。③实验室制取氯气,可以选用装置D。④装置B可以制备的常见气体有CO2、H2(写出两种)。核心考点-11-考点一考点二基础梳理考点突破(2)实验室制取、收集干燥的以下6种气体:①CO2②H2S③NO2④O2⑤Cl2⑥NH3如图装置可适用的气体是①③④;制取装置不适用的是⑤;干燥装置不适用的是②⑥;收集装置不适用的是⑥。核心考点-12-考点一考点二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NH3、O2、Cl2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。核心考点-13-考点一考点二基础梳理考点突破2.装置的选择依据及连接顺序3.实验操作顺序核心考点-14-考点一考点二基础梳理考点突破例1(2018湖北孝感模拟)Ⅰ.以下是实验室制取气体的三种常见装置:(1)怎样检验B装置的气密性?。(2)实验室可用A装置制备并收集的气体有(选填序号,下同),可用C装置制备的气体有。①O2②NO③H2④CO2⑤C2H2⑥Cl2核心考点-15-考点一考点二基础梳理考点突破Ⅱ.用下列装置测定Na2O、Na2O2固体混合物中Na2O2的质量分数,回答下列问题。仪器a的名称是,该实验原理中发生氧化还原反应的离子方程式为。核心考点-16-考点一考点二基础梳理考点突破(3)实验步骤:①连接好装置,检查装置气密性②装入试剂,其中固体混合物样品质量为cg③调节两边液面在同一高度后,读取碱式滴定管读数为V1mL④打开仪器a的活塞,将水全部放入锥形瓶⑤待反应完成,且气体恢复到室温时,,读取碱式滴定管读数为V2mL。(4)实验计算:若实验状况下的气体摩尔体积为bL·mol-1,则固体混合物中Na2O2的质量分数为。核心考点-17-考点一考点二基础梳理考点突破(5)误差分析:下列操作导致所测Na2O2质量分数偏低的有(填字母)。A.没有等气体恢复到室温时便读数B.第二次俯视读取滴定管读数C.没有进行上述实验步骤中⑤空白处的操作,便读数D.仪器a中的水太多E.实验时去掉仪器a中的橡皮软管和相应的导管核心考点-18-考点一考点二基础梳理考点突破答案Ⅰ.(1)关闭弹簧夹,向长颈漏斗中注入水至长颈漏斗中液面高于试管中液面后停止加水,放置一段时间后,若液面高度差不变,则气密性良好,否则,气密性不好(2)①⑥Ⅱ.分液漏斗2Na2O2+2H2O==4Na++4OH-+O2↑(3)调节两边液面在同一高度(4)0.156(𝑉1-𝑉2)𝑏𝑐(5)C核心考点-19-考点一考点二基础梳理考点突破解析Ⅰ.(1)根据装置B的特点,检验装置气密性的方法是关闭弹簧夹,向长颈漏斗中注入水至长颈漏斗中液面高于试管中液面后停止加水,放置一段时间后,若液面高度差不变,则气密性良好,否则,气密性不好。(2)A装置适合固体加热制取难溶于水的气体,故①O2适合;C装置适合固—液或液—液加热制取气体,故⑥Cl2适合。Ⅱ.如题图所示,a是分液漏斗,左侧固体中的Na2O2与水反应生成O2,在右侧通过排水法收集,气体的体积等于碱式滴定管中上升的水的体积,实验原理中发生氧化还原反应的离子方程式为2Na2O2+2H2O==4Na++4OH-+O2↑。(3)为了使测量结果更准确,待反应完成,先冷却至室温,再调节两边液面在同一高度,然后读取碱式滴定管数据。核心考点-20-考点一考点二基础梳理考点突破(4)O2的体积为(V1-V2)×10-3L,物质的量为(𝑉1-𝑉2)×10-3𝑏mol,则Na2O2的物质的量为2×(𝑉1-𝑉2)×10-3𝑏mol,质量为156(𝑉1-𝑉2)×10-3𝑏g,所以固体混合物中Na2O2的质量分数为0.156(𝑉1-𝑉2)𝑏𝑐。(5)A项,没有等气体恢复到室温时便读数,则测得氧气体积偏大,使结果偏高;B项,因为滴定管刻度越往上数越小,所以第二次俯视读取滴定管读数会导致V2偏小,使测得氧气体积偏大,导致结果偏高;C项,未调节两边液面在同一高度,则气体被压缩,测得体积偏小,使结果偏低;D项,分液漏斗和锥形瓶是连通的,所以仪器a中的水太多对结果没有影响;E项,实验时去掉仪器a中的橡皮软管和相应的导管,则将水全部放入锥形瓶后未反应的水占用了一定空间,导致测得气体体积偏大,使结果偏高。综上,C项符合题意。核心考点-21-考点一考点二基础梳理考点突破归纳总结常见改进的尾气吸收装置核心考点-22-考点一考点二基础梳理考点突破跟踪训练1.(2018湖南重点中学联考)某兴趣小组用如图装置制备气体(酒精灯可以根据需要选择),对应说法正确的是()核心考点-23-考点一考点二基础梳理考点突破选项①中药品②中药品③中药品④中药品制备气体⑥中药品及作用A浓盐酸MnO2饱和食盐水浓硫酸Cl2NaOH溶液,尾气吸收B稀硝酸Cu烧碱溶液浓硫酸NONaOH溶液,尾气吸收C浓盐酸大理石饱和Na2CO3溶液浓硫酸CO2澄清石灰水,检验D浓盐酸Zn水浓硫酸H2撤去答案解析解析关闭二氧化锰与浓盐酸加热反应生成的氯气中混有氯化氢和水蒸气,通过饱和食盐水除去氯化氢,通过浓硫酸除去水蒸气,氯气的密度比空气的大,可以用向上排空气法收集,氯气有毒,应用氢氧化钠溶液吸收尾气,实验过程正确,A项正确;稀硝酸与铜加热反应生成一氧化氮,气体中含硝酸蒸气和水蒸气,应通过烧碱溶液吸收硝酸,通过浓硫酸干燥,一氧化氮易被空气中的氧气氧化生成二氧化氮,不能用排空气法收集一氧化氮气体,B项错误;浓盐酸与大理石反应生成的二氧化碳气体中混有氯化氢和水蒸气,饱和碳酸钠溶液会吸收二氧化碳,不能得到二氧化碳气体,C项错误;浓盐酸与锌反应生成的氢气中混有氯化氢和水蒸气,通过水吸收氯化氢,浓硫酸干燥氢气,氢气的密度比空气的小,不能用装置⑤收集氢气,剩余氢气应点燃处理,不能使之逸散到空气中,D项错误。答案解析关闭A核心考点-24-考点一考点二基础梳理考点突破2.高铁酸钾(K2FeO4)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(NO3)3溶液的反应制备K2FeO4。核心考点-25-考点一考点二基础梳理考点突破查阅资料知K2FeO4的部分性质如下:①可溶于水、微溶于浓KOH溶液;②在0~5℃、强碱性溶液中比较稳定;③在Fe3+和Fe(OH)3催化作用下发生分解;④在酸性至弱碱性条件下,能与水反应生成Fe(OH)3和O2。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)Cl2与KOH的浓溶液在较高温度下反应生成KClO3。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0~5℃下进行,实验中可以采取的措施是。(3)在搅拌下,将Fe(NO3)3饱和溶液缓慢滴加到含KOH的KClO饱和溶液中即可制取K2FeO4,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(NO3)3饱和溶液中,其原因是。核心考点-26-考点一考点二基础梳理考点突破(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K2FeO4粗产品溶于冷的3mol·L-1KOH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2~3次后,在真空干燥箱中干燥。①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。②用乙醇洗涤晶体的原因是。核心考点-27-考点一考点二基础梳理考点突破答案:(