2023高考化学一轮复习教参+练案+课件第29讲　物质的制备　实验方案的设计与评价

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级2022-3-19�›第十章化学实验基础第29讲物质的制备 实验方案的设计与评价备考导航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．掌握常见物质检验、分离和提纯的方法。掌握溶液的配制方法。4．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。5．以上各部分知识与技能的综合应用。核心素养1.科学探究与创新意识：认识科学探究是进行科学解释和发现、创造和应用的活动；能设计合理的物质制备实验方案，并对不同的实验方案作出科学的评价；善于合作，敢于质疑，勇于创新。2．科学态度与社会责任：在化学实验方案的设计和评价中，要具有环境保护和合理开发、利用资源的意识；能关心并积极参与和化学有关的社会热点问题的讨论，有社会责任感，参与相关实践活动。考点一考点二考点三考点一考点一 物质制备及性质探究型综合实验必备知识·梳理夯实知 识 梳 理1．物质制备的三大原则(1)选择最佳反应途径如用铝制取氢氧化铝：Al2(SO4)3＋3H2↑ 2NaAlO2＋3H2↑ 1∶3 (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________，而不能选用强碱(如____________)溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用____________溶液，而不能选用________(氢氧化铜可溶解在氨水中)等。(3)选择适宜操作方法如实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与____________反应生成氢氧化铁，所以要注意隔绝空气。氨水 氢氧化钠 氢氧化钠 氨水 氧气、 水 (2)加热操作先后顺序的选择若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后，再给实验中需要加热的物质加热。其目的是：①防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；②保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。而完成实验后，熄灭酒精灯的顺序则相反。(3)防止实验中反应物或产物变质或损失①实验中反应物或产物若易吸水潮解、水解等，要采取措施防止吸水；②易挥发的液体产物要及时冷却；③易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)；④注意防止倒吸的问题。(4)选用仪器及连接顺序3．物质性质实验探究(1)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SO2气体通入________________溶液中，通过____________溶液褪色来说明SO2具有还原性。(2)物质氧化性、还原性强弱的判断。如探究Fe3＋的氧化性强于I2时，可利用FeCl3与KI淀粉溶液反应，通过溶液变________来说明Fe3＋的氧化性强于I2。酸性KMnO4 KMnO4 蓝色 (3)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________来说明Mg的活泼性强于Al。(4)电解质强弱的判断。如探究一元酸HA是弱酸的方法是在常温下配制NaA的溶液，测该溶液的pH，若pH_______，则说明HA为弱酸。快慢 ＞7 (5)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，有____________生成说明碳酸酸性比硅酸强。(6)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、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，找出规律。白色沉淀 4．物质制备与性质验证实验中需考虑的7大因素(1)进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO时应先通______，再________。可燃性气体点燃前先________等)。(2)防氧化(如H2还原CuO后要“________________”，切割白磷宜在______中进行等)。(3)防吸水(实验取用和制取易吸水、潮解、水解的物质时宜采取必要措施防止________，以保证达到实验目的)。H2 加热 验纯 先灭灯再停氢 水 吸水 (4)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____________装置(如长玻璃管、冷凝管等)。(5)易挥发液体产物(导出时为蒸气)的及时冷却。(6)仪器拆卸的科学性与安全性(可从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)。(7)其他，如实验操作顺序，试剂加入顺序等。冷凝回流 O2、 NH3 略低于 均匀 固定 Cl2、HCl、NH3 石棉网 碎瓷片(或沸石) CO2 NO2 块状固体 液体 插入液面以下 气密性 加入液体 6.常见气体的净化和干燥(1)装置(2)原理①易溶于水或能与水反应不生成其他气体的气体杂质用水吸收。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装置来除去。②酸性杂质用________吸收剂吸收，碱性杂质用________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，或盛碱石灰的B装置(或C装置或D装置)来除去杂质。碱性 酸性 ③还原性杂质，可用__________较强的物质作吸收剂来吸收或转化；氧化性杂质，可用__________较强的物质作吸收剂来吸收。例如CO2(CO)，可将混合气体通过盛灼热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___________溶液的A装置除去杂质。氧化性 还原性 CuSO4 (3)常见干燥剂及其应用 液态干燥剂固体干燥剂装置洗气瓶球形干燥管或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、________、________、________、________、________、N2等H2、O2、________、_______、________、________、HCl等N2、H2、O2、________、________等不可干燥的气体NH3、H2S、HBr、HI等NH3Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2等Cl2 SO2 CO2 CO CH4 Cl2 SO2 CO2 CH4 CH4 NH3 8．常见尾气的处理(选择依据：气体有无毒性和污染性)通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常见装置仪器有： (1)吸收溶解度较小的尾气(如Cl2、H2S等)用图______装置。(2)吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图______或______装置。(3)CO等气体可用点燃或收集于塑料袋(气球)中的方法除去，如图______或______。A B C D E (1)有氧化性的干燥剂(如浓硫酸)不能干燥有还原性的气体(如H2S、HI等)。(2)不能用CaCl2干燥NH3，因为CaCl2与NH3能反应。特别提醒(3)当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置除杂，通常是除杂在前，干燥在后。若用加热装置除杂，通常是干燥在前，除杂在后。(4)尾气处理装置应与大气相通，如图所示装置就不能作为尾气处理装置。9．防倒吸装置的理解与应用(1)肚容式：对于NH3、HCl等易溶于水的气体吸收时，常用倒置的小漏斗、干燥管、双耳球等防倒吸，装置图如下所示：(2)分液式：把导气管末端插入气体溶解度小的液体中，不会发生倒吸，气体进入上层液体被充分吸收。像HCl、NH3均可用如图所示装置吸收：(1)制备同种气体时，要注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。(2)进行气体制备时，不要忘记对装置进行气密性检验，检验时首先对装置密封，如关闭活塞、塞紧瓶塞，把导管插入到水中进行水封等。(3)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。特别提醒10．几种重要非气态物质的制备(1)氢氧化铝①原理a．铝盐法：__________________________________________；b．偏铝酸盐法：_________________________________________；c．铝盐和偏铝酸盐水解法：________________________________。②注意事项氢氧化铝是________氢氧化物，能溶于氢氧化钠溶液，但不溶于________，制备时一般用可溶性铝盐与________反应。两性 氨水 氨水 (2)氢氧化亚铁①原理离子方程式：Fe2＋＋2OH－====Fe(OH)2↓。②注意事项a．Fe(OH)2有强________性，易被空气中的O2氧化而迅速变色，因此用于配制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液的蒸馏水常通过________除去水中溶解的________。还原 煮沸 氧气 b．将吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管________硫酸亚铁溶液液面下，再将氢氧化钠溶液挤出。c．还可在硫酸亚铁溶液上方加一层__________，以减少与空气的接触。伸入 植物油 11．氢氧化铁胶体的制备实验步骤在洁净的小烧杯里加入约25mL蒸馏水，加热至沸腾，然后向沸水中逐滴加入1～2mLFeCl3饱和溶液，继续煮沸至液体呈________色，停止加热实验现象及结论所制胶体呈________色透明状化学方程式______________________________________________红褐 红褐 NaHCO3 NaHCO3 纯碱 NaCl＋NH3＋H2O＋CO2====NaHCO3↓＋NH4Cl 小 题 自 测1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)用镁粉和稀硝酸反应制备H2。 ( )(2)加热NH4Cl可制得纯净Cl2。 ( )(3)用排水法可收集NH3、NO2。 ( )(4)用排空气法可收集CH2==CH2和NO等气体。 ( )(5)向AlCl3溶液中通入NH3至过量，其现象为先产生白色沉淀后溶解。 ( )× × × × × (6)除去CO2中混有的HCl，可依次通过盛有饱和Na2CO3溶液的洗气瓶和盛有浓硫酸的洗气瓶。 ( )(7)除去SO2中的水蒸气，可利用盛浓硫酸的U形管。 ( )(8)吸收NH3可用如下图装置，或将有机溶剂CCl4换成苯。 ( )[提示] NH3极易溶于水，如图所示装置可以防倒吸，苯的密度小于水，不能有效防倒吸。× × × (9)可利用如图装置收集H2。 ( )(10)SO2是还原性气体，不能用浓硫酸干燥。 ( )[提示] SO2与浓硫酸不反应，可以用浓硫酸干燥。(11)使用MnO2作催化剂制备氧气，不一定需要加热。 ( )[提示] 若用MnO2催化氯酸钾分解需要加热，而催化过氧化氢分解不需加热。× × √ (12)除去SO2中混有的HCl气体，可将气体通过装有饱和Na2SO3溶液的洗气瓶，再干燥。 ( )[提示] 除杂试剂应选用饱和NaHSO3溶液。(13)实验室中可利用二氧化锰或高锰酸钾与浓盐酸反应制取氯气，两制备方法中氯气的发生装置完全相同。 ( )[提示] 二氧化锰与浓盐酸反应需要加热，高锰酸钾与浓盐酸反应不需要加热，二者制备氯气的装置不同。× × (14)在FeCl2溶液中加入NaOH溶液时，生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。 ( )(15)铝盐和铁盐能够净水的原理是二者水解时均能生成胶体。 ( )(16)SO2通入Ba(NO3)2溶液中，溶液出现浑浊现象，说明有BaSO3沉淀生成。 ( )√ √ × 2．深度思考：(1)常见气体的发生装置。①实验室用Ca(OH)2和NH4Cl、浓氨水和NaOH固体分别制取氨气可以选用