2014高考化学一轮复习专题九物质的制备及实验方案的设计与评价95张.pptx

第三单元第三单元物质的制备及实验方案的设计与评价物质的制备及实验方案的设计与评价1了解常见气体和一些简单化合物的制备原理和实验室制了解常见气体和一些简单化合物的制备原理和实验室制备方法。备方法。2了解控制实验条件的方法，能改进简单的实验方案。了解控制实验条件的方法，能改进简单的实验方案。3能识别简单的实验仪器装置图，能对实验数据进行初步能识别简单的实验仪器装置图，能对实验数据进行初步分析或处理，并得出合理结论。分析或处理，并得出合理结论。4能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简能综合运用化学实验原理和方法，设计实验方案解决简单的化学问题，能对实验方案、实验过程和实验结果进单的化学问题，能对实验方案、实验过程和实验结果进行分析和评价。行分析和评价。1气体的制备原理及发生、净化、收集、尾气处理装置气体的制备原理及发生、净化、收集、尾气处理装置的组合和变形。的组合和变形。2给定实验情景或性质、实验目的、要求选择实验仪器给定实验情景或性质、实验目的、要求选择实验仪器装置、药品，设计实验程序，评价实验方案。装置、药品，设计实验程序，评价实验方案。3对实验对实验(教材上教材上)进行重组，优化和创新。进行重组，优化和创新。一、气体的制备一、气体的制备1制备原理与收集制备原理与收集气气体体反应原理反应原理发生发生装置装置图图含有的含有的杂质杂质收集收集方法方法O2_AA B_H2O排水排水法或法或向上向上排空排空气法气法H2_ B _CO2_B_向上排空气向上排空气法或排饱和法或排饱和NaHCO3溶溶液法液法Cl2_C_或或_ _NH3_A_ZnH2SO4=ZnSO4H2CaCO32HCl=CaCl2CO2H2OH2O排水法或向排水法或向下排空气法下排空气法HCl、H2OHCl、H2O向上排空向上排空气法气法饱和食盐饱和食盐排排水法水法向下排空向下排空气法气法H2O2.实验室典型的气体发生装置实验室典型的气体发生装置(1)a为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。(2)b、c一般盛液体药品，用于洗气。一般盛液体药品，用于洗气。(3)d一般盛固体药品，用于吸收某种气体成分，往往根据增一般盛固体药品，用于吸收某种气体成分，往往根据增重可测出吸收物质的质量，用于定量计算。重可测出吸收物质的质量，用于定量计算。3常见净化装置常见净化装置4常见干燥剂及气体的干燥常见干燥剂及气体的干燥液态干燥剂液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂装置装置 常见干常见干燥剂燥剂浓硫酸浓硫酸无水氯化钙无水氯化钙碱石灰碱石灰可干可干燥气燥气体体H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、NH3、N2、CO、CH4不可不可干燥干燥气体气体_NH3_NH3、H2S、HBr、HICl2、H2S、HCl、SO2、CO2如制乙酸乙酯：如制乙酸乙酯：_。5.选择适宜收集分离方法选择适宜收集分离方法饱和饱和Na2CO3溶液溶液 为什么可以用排饱和食盐水法收集为什么可以用排饱和食盐水法收集Cl2并能除去并能除去其中的其中的HCl?提示提示因为因为Cl2在饱和食盐水中的溶解度小，在饱和食盐水中的溶解度小，HCl在其中的在其中的溶解度很大。溶解度很大。二、化学实验方案的设计二、化学实验方案的设计1基本要求基本要求一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：一个相对完整的化学实验方案一般包括下述内容：(1)实验名称；实验名称；(2)实验目的；实验目的；(3)实验原理；实验原理；(4)实验用品实验用品(药品、药品、仪器、装置、设备仪器、装置、设备)及规格；及规格；(5)实验装置图、实验步骤和操实验装置图、实验步骤和操作方法；作方法；(6)实验注意事项；实验注意事项；(7)实验现象的记录及结果处理；实验现象的记录及结果处理；(8)问题与讨论。问题与讨论。2基本内容基本内容3基本思路基本思路一个实验方案的优劣主要从一个实验方案的优劣主要从_是否科学合理，是否科学合理，_是否简单可行，另外还要从是否简单可行，另外还要从_和和_两个角度去评价。两个角度去评价。三、化学实验方案的评价三、化学实验方案的评价1基本原则基本原则2评价类型评价类型实验原理实验原理绿色化学绿色化学安全性安全性操作与装置操作与装置 实验方案设计和基本步骤是什么？实验方案设计和基本步骤是什么？提示提示(1)认真审题，明确实验目的，找出实验原理。认真审题，明确实验目的，找出实验原理。(2)根据实验原理选择仪器和药品，并设计出合理的实验装根据实验原理选择仪器和药品，并设计出合理的实验装置和操作步骤。置和操作步骤。(3)准确地记录实验过程中的现象和数据，并运用分析、计准确地记录实验过程中的现象和数据，并运用分析、计算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据，得出正算、图表、推理等方法处理有关实验现象和数据，得出正确的结论。确的结论。尾气吸收时应遵循的原则及注意事项尾气吸收时应遵循的原则及注意事项 吸收原则吸收原则 1能充分吸收气体。能充分吸收气体。2不能倒吸。不能倒吸。注意事项注意事项 1当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置净化气当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置净化气体，通常是除杂在前，干燥在后。若用加热装置除杂时，体，通常是除杂在前，干燥在后。若用加热装置除杂时，通常是干燥在前，除杂在后。通常是干燥在前，除杂在后。两项原则、三项注意两项原则、三项注意2尾气处理装置应与大气相通，如图尾气处理装置应与大气相通，如图 就不能作为就不能作为尾气处理装置。尾气处理装置。3有些生成物需要防潮处理有些生成物需要防潮处理(如如FeCl3、AlCl3等等)，这时尾气，这时尾气处理前必须有干燥装置，以防止水蒸气进入，如图所处理前必须有干燥装置，以防止水蒸气进入，如图所示：示：(1)排液法：难溶或微溶于水且不与水发生化学反应的气体。排液法：难溶或微溶于水且不与水发生化学反应的气体。例如：例如：H2、O2、CO、CH4、NO(只能用排液法收集只能用排液法收集)，CH2=CH2、等。等。注意：注意：Cl2不用排水法收集，但可用排饱和食盐水法收集，不用排水法收集，但可用排饱和食盐水法收集，CO2可以用排饱和可以用排饱和NaHCO3溶液收集。排液法的典型仪器是溶液收集。排液法的典型仪器是a，注意导管只能伸入集气瓶内少许。，注意导管只能伸入集气瓶内少许。(2)排气法：不与空气反应且密度与空气相差较大的气体；排气法：不与空气反应且密度与空气相差较大的气体；又可分为向上排空气法和向下排空气法。用排气法收集气又可分为向上排空气法和向下排空气法。用排气法收集气体时，导气管一定要伸入集气瓶底部，把空气尽量排出。体时，导气管一定要伸入集气瓶底部，把空气尽量排出。三种方法三种方法1气体收集装置的选择方法气体收集装置的选择方法为了减少气体对流，集气瓶口可盖上毛玻璃片为了减少气体对流，集气瓶口可盖上毛玻璃片(如图如图b)；试管；试管口可轻轻塞上一小团疏松的棉花口可轻轻塞上一小团疏松的棉花(如图如图d)。向上排空气法：相对分子质量大于向上排空气法：相对分子质量大于29的气体。如的气体。如O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2(只能用排空气法只能用排空气法)、HCl等；典型装等；典型装置是置是b。向下排空气法：相对分子质量小于向下排空气法：相对分子质量小于29的气体。如的气体。如H2、CH4、NH3等；典型装置是等；典型装置是c。通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常用经典装置有：通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常用经典装置有：a装置可用于装置可用于NaOH溶液吸收氯气、溶液吸收氯气、SO2；硫酸铜溶液吸收；硫酸铜溶液吸收H2S(气体溶解或反应速度不很快，不易引起倒吸气体溶解或反应速度不很快，不易引起倒吸)；b装置可装置可用于收集少量气体然后处理；用于收集少量气体然后处理；c、d装置可吸收易溶且溶解性装置可吸收易溶且溶解性很大的气体，如很大的气体，如HCl、HBr、NH3等，其中等，其中d吸收量少；吸收量少；e用用于处理难以吸收于处理难以吸收(有毒有毒)且可燃的气体，如且可燃的气体，如H2、CO等。等。2尾气处理的选择方法尾气处理的选择方法3.几种重要物质的制备方法几种重要物质的制备方法制备物质制备物质制取原料制取原料注意事项注意事项Fe(OH)3胶体胶体FeCl3溶液溶液将将FeCl3溶液滴到沸水中溶液滴到沸水中，继续煮继续煮沸至溶液变为红褐色沸至溶液变为红褐色FeCl3溶液溶液FeCl3晶体晶体用稀盐酸溶解用稀盐酸溶解FeCl3晶体晶体，防止水防止水解解溴苯溴苯苯和液溴苯和液溴苯和液溴在铁作催化剂的条件下苯和液溴在铁作催化剂的条件下反应反应，不用溴水不用溴水CH2CH2乙醇、浓乙醇、浓硫酸硫酸控制温度控制温度170，防止副反应发生防止副反应发生，加入碎瓷片防止暴沸加入碎瓷片防止暴沸乙酸乙酯乙酸乙酯冰醋酸、冰醋酸、无水乙醇、无水乙醇、浓硫酸浓硫酸将浓硫酸加到乙醇中将浓硫酸加到乙醇中，冷却后再冷却后再向混合液中加入冰醋酸向混合液中加入冰醋酸，导气管导气管末端不能浸入饱和末端不能浸入饱和Na2CO3溶液液溶液液面下面下，以防倒吸以防倒吸，不能用不能用NaOH溶溶液代替液代替Na2CO3溶液溶液，以防乙酸乙以防乙酸乙酯水解酯水解 实验室制取氨气，除用氯化铵和消石灰加热外，还可实验室制取氨气，除用氯化铵和消石灰加热外，还可用浓氨水制取，用浓氨水制取，可以加热浓氨水使可以加热浓氨水使NH3挥发出来，挥发出来，可可用浓氨水和生石灰混合，生石灰与水反应放热，使用浓氨水和生石灰混合，生石灰与水反应放热，使NH3挥挥发出来，发出来，也可用浓氨水与固体氢氧化钠混合，借助氢氧也可用浓氨水与固体氢氧化钠混合，借助氢氧化钠溶解放热，使化钠溶解放热，使NH3挥发出来。挥发出来。仪器安装顺序：一放灯，二放瓶，三连管，四验封，仪器安装顺序：一放灯，二放瓶，三连管，四验封，五加药，六反应。五加药，六反应。我的我的总结总结我的我的闪记闪记制备氧气的途径有哪些？制备氧气的途径有哪些？提示提示制备氧气的方法有物理方法如分离空气法；加制备氧气的方法有物理方法如分离空气法；加热方法如加热分解氯酸钾和高锰酸钾；常温方法如双氧水热方法如加热分解氯酸钾和高锰酸钾；常温方法如双氧水的分解、过氧化钠与水的反应；电解法如电解水。的分解、过氧化钠与水的反应；电解法如电解水。问题征解问题征解气体的制备是中学化学实验的重要内容，涉及试剂的选气体的制备是中学化学实验的重要内容，涉及试剂的选择、药品的取用、仪器的选择、仪器的组装、物质的加择、药品的取用、仪器的选择、仪器的组装、物质的加热等多种基本实验操作，具有较强的综合性。热等多种基本实验操作，具有较强的综合性。1试剂的选择：以实验室常用药品为原料，方便、经济、试剂的选择：以实验室常用药品为原料，方便、经济、安全，尽量做到有适宜的反应速率安全，尽量做到有适宜的反应速率(不可过大，也不可过不可过大，也不可过小小)，且所得气体唯一。，且所得气体唯一。必考点必考点80气体制备实验方案的设计气体制备实验方案的设计2装置的选择：由反应物的状态，反应条件和所制备气体装置的选择：由反应物的状态，反应条件和所制备气体的性质、量的多少决定。装置从左到右的组装顺序为：的性质、量的多少决定。装置从左到右的组装顺序为：发生装置发生装置净化装置净化装置干燥装置干燥装置收集装置收集装置尾气处理尾气处理装置。装置。3仪器的装配：在装配仪器时，应自下而上，从左至右，仪器的装配：在装配仪器时，应自下而上，从左至右，先塞好后固定；加入试剂时，先固后液；实验开始时，先塞好后固定；加入试剂时，先固后液；实验开始时，先检查装置的气密性，后点燃酒精灯；在连接导管时，先检查装置的气密性，后点燃酒精灯；在连接导管时，应长进短出；量气装置的导管应短进长出；干燥管应大应长进短出；量气装置的导管应短进长出；干燥管应大口进，小口出。口进，小口出。4气体的除杂：先除杂，后干燥，加热除氧放末尾。常用气体的除杂：先除杂，后干燥，加热除氧放末尾。常用的除杂试剂的除杂试剂(括号内为杂质气体括号内为杂质气体)有：硫酸铜溶液有：硫酸铜溶液(H2S)、碳酸氢钠溶液碳酸氢钠溶液(SO2或或HCl)、加热氧化铜粉末、加热氧化铜粉末(CO或或H2)、浓浓NaOH溶液溶液(CO2、SO2、Cl2)、加热铜网、加热铜网(O2)、浓、浓H2SO4或无水氯化钙或无水氯化钙(H2O)碱石灰碱石灰(CO2、H2O)等。等。5尾气的处理：燃烧法尾气的处理：燃烧法(如如CH4、C2H4、C2H2、H2、CO等等)，碱液吸收法，碱液吸收法(如如Cl2、H2S、CO2、SO2、NO2等等)，水溶，水溶解法解法(如如HCl、NH3)。(2013南师附中模拟南师附中模拟)某学生利用如图装置探究纯净干燥的某学生利用如图装置探究纯净干燥的氯气与氨气之间的反应。所提供的试剂有：浓盐酸、熟石氯气与氨气之间的反应。所提供的试剂有：浓盐酸、熟石灰、二氧化锰、碱石灰、氯化铵灰、二氧化锰、碱石灰、氯化铵【典例典例1】回答下列问题：回答下列问题：(1)实验室制取氨气应选用的装置是实验室制取氨气应选用的装置是(填对应字母填对应字母)_，反应的化学方程式是反应的化学方程式是_。(2)根据实验目的，所选装置的连接顺序为根据实验目的，所选装置的连接顺序为(填装置的接口字填装置的接口字母母)：()接接()，()接接(f)，(g)接接()，()接接()，()接接()，其中，其中，G装置的作用是装置的作用是_。(3)氯气和氨气在常温下混合就会发生反应生成氯化铵和氮气，氯气和氨气在常温下混合就会发生反应生成氯化铵和氮气，该反应的化学方程式为：该反应的化学方程式为：_；其中氧化剂与还原剂的物质的量之比是其中氧化剂与还原剂的物质的量之比是_。(4)请你评价此套装置有何缺点请你评价此套装置有何缺点_。思维引入思维引入明确实验目的。明确实验目的。分析各装置的用途及连接原则。分析各装置的用途及连接原则。掌握常见气体制备中的注意问题。掌握常见气体制备中的注意问题。气体的实验室制备所用的化学原理也不能局限于课本上的气体的实验室制备所用的化学原理也不能局限于课本上的知识，比如实验室制取知识，比如实验室制取O2除可用除可用KClO3、KMnO4加热分加热分解解(固固加热制气装置固固加热制气装置)外，还可用外，还可用Na2O2与与H2O反应、反应、H2O2催化分解催化分解(固液不加热制气装置固液不加热制气装置)得到；其他气体如得到；其他气体如NH3、H2、CO2也可根据具体情况选择不同于课本上的反应也可根据具体情况选择不同于课本上的反应原理和实验装置。原理和实验装置。(1)启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，实验室中启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，实验室中没有启普发生器时，可设计成如下装置。没有启普发生器时，可设计成如下装置。(2)刚开始排出的气体不能收集，只有当气体连续并比较均匀刚开始排出的气体不能收集，只有当气体连续并比较均匀地放出时才能收集，否则收集的气体中混有空气。地放出时才能收集，否则收集的气体中混有空气。如图是实验室常见的气体制取、干燥和收集装置。若用过如图是实验室常见的气体制取、干燥和收集装置。若用过氧化氢和催化剂二氧化锰制取干燥的氧气，则合理的装置氧化氢和催化剂二氧化锰制取干燥的氧气，则合理的装置组合为组合为()。【应用应用1】A BC D答案答案C(1)用铜制取硫酸铜用铜制取硫酸铜CuOH2SO4(稀稀)=CuSO4H2O(2)用铜制取硝酸铜用铜制取硝酸铜CuO2HNO3(稀稀)=Cu(NO3)2H2O(3)用铝制取氢氧化铝用铝制取氢氧化铝2Al3H2SO4=Al2(SO4)33H22Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2必考点必考点81典型无机物的制取实验方案的设计典型无机物的制取实验方案的设计1选择最佳反应途径选择最佳反应途径Al2(SO4)36NaAlO212H2O=8Al(OH)33Na2SO4当当n(Al3)n(AlO2)1 3时，时，Al(OH)3的产率最高。的产率最高。实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱如氢氧化钠溶液等；用铜盐与碱溶液反应制而不能选用强碱如氢氧化钠溶液等；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水(氢氧氢氧化铜可溶解在氨水中化铜可溶解在氨水中)等。等。2选择最佳原料选择最佳原料实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，所以更要注意隔绝空气。其方法气、水反应生成氢氧化铁，所以更要注意隔绝空气。其方法是：是：亚铁盐需新制亚铁盐需新制(用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液溶液)；将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气(O2)；使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后，将滴管伸至使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后，将滴管伸至FeSO4或或FeCl2溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠溶液的液面以下，慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠溶液与溶液与FeSO4或或FeCl2溶液反应，溶液反应，在溶液上面加保护层，如在溶液上面加保护层，如苯、煤油或植物油。苯、煤油或植物油。充入保护气，如氢气，氮气等。充入保护气，如氢气，氮气等。3选择适宜的操作方法选择适宜的操作方法根据反应原理和实际反应情况，选择适宜的收集或分离方法根据反应原理和实际反应情况，选择适宜的收集或分离方法以获得所需产物。如过滤法可分离出不溶于水的固体产物，以获得所需产物。如过滤法可分离出不溶于水的固体产物，蒸发结晶可以得到溶液中的溶质，蒸馏可以分离出指定的液蒸发结晶可以得到溶液中的溶质，蒸馏可以分离出指定的液态产物。其他常用的分离提纯方法还有结晶、萃取、分液、态产物。其他常用的分离提纯方法还有结晶、萃取、分液、升华、渗析、盐析等。升华、渗析、盐析等。4选择适宜的收集、分离方法选择适宜的收集、分离方法(2012江苏江苏，19)废弃物的综合利用既有利于节约资源，又废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn 总含量约为总含量约为99%)回收回收Cu并制备并制备ZnO 的部分实验过程如下：的部分实验过程如下：【典例典例2】(1)铜帽溶解时加入铜帽溶解时加入H2O2的目的是的目的是_(用化学方程式表示用化学方程式表示)。铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H2O2除去。除去除去。除去H2O2的简便方法是；的简便方法是；_。(2)为确定加入锌灰为确定加入锌灰(主要成分为主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧，杂质为铁及其氧化物化物)的量，实验中需测定除去的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中后溶液中Cu2的含量。的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2的溶液于带塞的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH34，加入过量，加入过量的的KI，用，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下：离子方程式如下：2Cu24I=2CuI(白色白色)I22S2O32I2=2IS4O62滴定选用的指示剂为滴定选用的指示剂为_，滴定终点观察到的，滴定终点观察到的现象为现象为_。若滴定前溶液中的若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的没有除尽，所测定的Cu2含量将含量将会会_(填填“偏高偏高”、“偏低偏低”或或“不变不变”)。(3)已知已知pH11时时Zn(OH)2能溶于能溶于NaOH溶液生成溶液生成Zn(OH)42。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的。下表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的开始沉淀的pH按金属离子浓度为按金属离子浓度为1.0 molL1计算计算)。开始沉淀的开始沉淀的pH沉淀完全的沉淀完全的pHFe31.13.2Fe25.88.8Zn25.98.9实验中可选用的试剂：实验中可选用的试剂：30%H2O2、1.0 molL1HNO3、1.0 molL1NaOH。由除去铜的滤液制备。由除去铜的滤液制备ZnO的实验步骤依次的实验步骤依次为：为：_；_；过滤；过滤；_；过滤、洗涤、干燥；过滤、洗涤、干燥；900 煅烧。煅烧。思维引入思维引入答案答案(1)CuH2O2H2SO4=CuSO42H2O加热加热(至沸至沸)(2)淀粉溶液蓝色褪去淀粉溶液蓝色褪去偏高偏高(3)向滤液中加入适量向滤液中加入适量30%H2O2，使其充分反应，使其充分反应滴加滴加1.0 molL1NaOH，调节溶液，调节溶液pH约为约为5(或或3.2pH5.9)，使，使Fe3沉淀完全沉淀完全向滤液中滴加向滤液中滴加1.0 molL1NaOH，调节溶液，调节溶液pH约为约为10(或或8.9pH11)，使，使Zn2沉淀完全沉淀完全1明确物质制备原理：进行物质制备实验设计前必须先明确物质制备原理：进行物质制备实验设计前必须先认真审题，明确要制备的物质，弄清题目有哪些新信息，认真审题，明确要制备的物质，弄清题目有哪些新信息，综合学过的知识，通过类比、分析、迁移，从而明确制备综合学过的知识，通过类比、分析、迁移，从而明确制备原理。原理。2选择实验仪器与实验试剂：根据制备的物质的性质，选择实验仪器与实验试剂：根据制备的物质的性质，需要的反应条件，选择合理的实验仪器和试剂。需要的反应条件，选择合理的实验仪器和试剂。3设计物质制备步骤：根据物质制备的原理以及所选用设计物质制备步骤：根据物质制备的原理以及所选用的实验仪器和试剂，设计出合理的实验装置和实验操作步的实验仪器和试剂，设计出合理的实验装置和实验操作步骤，实验步骤应完整、简明。骤，实验步骤应完整、简明。4检验制备的物质的纯度：采用可行的方法对制备的物检验制备的物质的纯度：采用可行的方法对制备的物质进行检验，确定实验是否成功。质进行检验，确定实验是否成功。物质制备的基本思路物质制备的基本思路高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。利用湿法、高铁酸盐在能源、环保等方面有着广泛的用途。利用湿法、干法制备高铁酸盐的原理如表所示。干法制备高铁酸盐的原理如表所示。(1)工业上利用湿法制备高铁酸钾工业上利用湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的流程如图所的流程如图所示：示：【应用应用2】湿法湿法强碱性介质中，强碱性介质中，Fe(NO3)3与与NaClO反应生成紫红反应生成紫红色高铁酸盐溶液色高铁酸盐溶液干法干法Fe2O3、KNO3、KOH混合加热生成紫红色高铁混合加热生成紫红色高铁酸盐和酸盐和KNO2等产物等产物反应反应的化学方程式为的化学方程式为_。反应反应的离子方程式为的离子方程式为_。加入饱和加入饱和KOH溶液的目的是溶液的目的是_。(2)高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为高铁酸钾是一种理想的水处理剂，其处理水的原理为_。(3)干法制备干法制备K2FeO4的反应的反应中，氧化剂与还原剂的物质中，氧化剂与还原剂的物质的量之比为的量之比为_。(4)高铁电池是正在研制中高铁电池是正在研制中的可充电干电池，如图为该的可充电干电池，如图为该电池和常用的高能碱性电池和常用的高能碱性电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有电池的放电曲线，由此可得出高铁电池的优点有_、_。解析解析本题设计了用次氯酸钠氧化本题设计了用次氯酸钠氧化Fe3生成生成FeO42，然后与，然后与KOH反应生成反应生成K2FeO4，再经提纯得到纯产品，再经提纯得到纯产品K2FeO4。反应。反应为常温下氯气与烧碱溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，为常温下氯气与烧碱溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，反应反应为次氯酸根离子氧化为次氯酸根离子氧化Fe3生成生成FeO42，次氯酸根离子，次氯酸根离子被还原成氯离子，调节被还原成氯离子，调节pH可以使高铁酸盐中的杂质转化为可以使高铁酸盐中的杂质转化为沉淀而除去，然后高铁酸盐再与稀沉淀而除去，然后高铁酸盐再与稀KOH溶液反应生成高铁溶液反应生成高铁酸钾，结晶后得到高铁酸钾晶体，用饱和酸钾，结晶后得到高铁酸钾晶体，用饱和KOH溶液洗涤高溶液洗涤高铁酸钾晶体可以减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析铁酸钾晶体可以减小高铁酸钾的溶解，促进高铁酸钾晶体析出，用异丙醇可以洗去高铁酸钾晶体表面的出，用异丙醇可以洗去高铁酸钾晶体表面的KOH和其他杂和其他杂质，得到纯产品高铁酸钾。干法制质，得到纯产品高铁酸钾。干法制K2FeO4的反应式为的反应式为Fe2O33KNO34KOH=2K2FeO43KNO22H2O，由此可得出氧化剂与还原剂的物质的量之比为由此可得出氧化剂与还原剂的物质的量之比为3 1。从所给。从所给的图像不难看出高铁电池的优点为使用时间比高能碱性电池的图像不难看出高铁电池的优点为使用时间比高能碱性电池的长，且放电电压比高能碱性电池的稳定。的长，且放电电压比高能碱性电池的稳定。答案答案(1)2NaOHCl2=NaClNaClOH2O3ClO10OH2Fe3=2FeO423Cl5H2O增大增大K浓度，促进浓度，促进K2FeO4晶体析出晶体析出(2)高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒，且其被还原生成的高铁酸钾有强氧化性，能杀菌消毒，且其被还原生成的Fe3水解生成水解生成Fe(OH)3胶体，具有吸附性和絮凝作用胶体，具有吸附性和絮凝作用(3)3 1(4)使用时间长工作电压稳定使用时间长工作电压稳定 对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断。要考虑是否完全合理、有无干扰现象、经准确做出判断。要考虑是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。济上是否合算和对环境有无污染等。科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则。因此，科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则。因此，在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法的要求，在实际操实验方案是否遵循化学理论和实验方法的要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时，从以下作时能否做到可控易行。评价时，从以下4个方面分析：个方面分析：(1)实验原理是否正确、可行；实验原理是否正确、可行；(2)实验操作是否安全、合实验操作是否安全、合理；理；(3)实验步骤是否简单、方便；实验步骤是否简单、方便；(4)实验效果是否明显实验效果是否明显等。等。必考点必考点82化学实验方案的评价化学实验方案的评价1从可行性方面对实验方案做出评价从可行性方面对实验方案做出评价“绿色化学绿色化学”要求设计更安全的、对环境友好的合成线路，降要求设计更安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。根据物的产生和排放。根据“绿色化学绿色化学”精神，对化学实验过程或精神，对化学实验过程或方案从以下方案从以下4个方面进行综合评价：个方面进行综合评价：(1)反应原料是否易得、反应原料是否易得、安全、无毒；安全、无毒；(2)反应速率是否较快；反应速率是否较快；(3)原料利用率以及合原料利用率以及合成物质的产率是否较高；成物质的产率是否较高；(4)合成过程是否造成环境污染。合成过程是否造成环境污染。2从从“绿色化学绿色化学”角度对实验方案做出评价角度对实验方案做出评价化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：(1)净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；(2)进行进行某些易燃易爆实验时要防爆炸某些易燃易爆实验时要防爆炸(如如H2还原还原CuO应先通应先通H2，气，气体点燃前先验纯等体点燃前先验纯等)；(3)防氧化防氧化(如如H2还原还原CuO后要后要“先灭灯先灭灯再停氢再停氢”，白磷切割宜在水中等，白磷切割宜在水中等)；(4)防吸水防吸水(如实验、取用、如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达制取易吸水、潮解、水解的物质宜采取必要措施，以保证达到实验目的到实验目的)；(5)冷凝回流冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体有些反应中，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流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；(6)易挥易挥发液体产物发液体产物(导出时可为蒸气导出时可为蒸气)的及时冷却；的及时冷却；(7)仪器拆卸的科仪器拆卸的科学性与安全性学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑泄漏等角度考虑)。3从从“安全性安全性”方面对实验方案做出评价方面对实验方案做出评价某研究小组同学为探究某研究小组同学为探究Fe3能否氧化能否氧化SO2，设计了如下的，设计了如下的实验装置实验装置(假设实验中所用装置的气密性良好假设实验中所用装置的气密性良好)。(1)甲同学利用实线框内的装置制取甲同学利用实线框内的装置制取SO2，并进行探究实验。，并进行探究实验。装置装置A中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为_。【典例典例3】装置装置B的作用是的作用是_。反应一段时间后，甲同学取出装置反应一段时间后，甲同学取出装置C中的少量溶液，向其中的少量溶液，向其中加入盐酸酸化的中加入盐酸酸化的BaCl2溶液，观察到有白色沉淀生成。由溶液，观察到有白色沉淀生成。由此得出结论：此得出结论：Fe3可以氧化可以氧化SO2。(2)乙同学认为甲同学的实验不严谨，用虚线框内的装置代替乙同学认为甲同学的实验不严谨，用虚线框内的装置代替装置装置A，先让装置，先让装置E内的试剂反应一段时间后，关闭活塞内的试剂反应一段时间后，关闭活塞1，打开活塞打开活塞2，又反应片刻后，取装置，又反应片刻后，取装置C中的少量溶液，向其中中的少量溶液，向其中加入酸性加入酸性KMnO4溶液，观察到溶液，观察到KMnO4溶液紫红色褪去。由溶液紫红色褪去。由此得出结论：此得出结论：Fe3可氧化可氧化SO2，且可被，且可被SO2还原成还原成Fe2。该实验制取该实验制取H2时需用浓硫酸配制时需用浓硫酸配制450 mL 3 molL1的稀硫的稀硫酸，所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外，酸，所需的玻璃仪器除烧杯、量筒、玻璃棒、胶头滴管外，还需用到还需用到_。配制过程中若其他操作无误，但没有洗涤烧杯与玻璃棒，则配制过程中若其他操作无误，但没有洗涤烧杯与玻璃棒，则所配制溶液的浓度会所配制溶液的浓度会_(填填“偏高偏高”、“偏低偏低”或或“无影响无影响”)。在该实验过程中，在该实验过程中，H2所起的作用是所起的作用是_。(3)丙同学认为甲、乙两位同学的实验均不严谨，为此利用乙丙同学认为甲、乙两位同学的实验均不严谨，为此利用乙同学的实验装置及操作重新进行实验。待装置同学的实验装置及操作重新进行实验。待装置F内的试剂反内的试剂反应一段时间后，取装置应一段时间后，取装置C中的少量溶液，向其中加入盐酸酸中的少量溶液，向其中加入盐酸酸化的化的BaCl2溶液，得出与甲同学相同的结论。溶液，得出与甲同学相同的结论。甲同学实验不严谨的原因是甲同学实验不严谨的原因是_(填序号填序号)。ASO2的溶解度太小的溶解度太小BSO2与与Fe3不发生反应不发生反应CH2SO3与与BaCl2溶液不反应溶液不反应D装置中的空气与装置中的空气与SO2进入水中可生成进入水中可生成H2SO4乙同学的实验结论不严谨的原因是乙同学的实验结论不严谨的原因是_。思维引入思维引入在评价几个实验方案优劣及选择合理装置时，首在评价几个实验方案优劣及选择合理装置时，首先要明确实验原理和实验目的，再分析各种方案设计是否合先要明确实验原理和实验目的，再分析各种方案设计是否合理，确定实验方案的不合理之处。认真对比各实验方案、各理，确定实验方案的不合理之处。认真对比各实验方案、各实验装置的异同，分析哪个实验方案、实验装置更合理，从实验装置的异同，分析哪个实验方案、实验装置更合理，从而得到最佳实验方案。而得到最佳实验方案。解析解析(1)硫酸的酸性强于亚硫酸，浓硫酸与亚硫酸钠反应硫酸的酸性强于亚硫酸，浓硫酸与亚硫酸钠反应的化学方程式为的化学方程式为Na2SO3H2SO4(浓浓)=Na2SO4SO2H2O。装置装置B的作用是防止倒吸。的作用是防止倒吸。(2)要配制要配制450 mL 3 molL1的稀硫酸，由于实验室中没有的稀硫酸，由于实验室中没有450 mL的容量瓶，故应选用的容量瓶，故应选用500 mL的容量瓶；由于配制过的容量瓶；由于配制过程中未洗涤烧杯与玻璃棒，会造成溶质损失，导致所配溶液程中未洗涤烧杯与玻璃棒，会造成溶质损失，导致所配溶液的浓度偏低。的浓度偏低。乙同学用乙同学用H2排尽装置中的空气，防止发生排尽装置中的空气，防止发生反应反应2SO22H2OO2=2H2SO4。(3)乙同学设计用乙同学设计用H2排尽装置中的空气来改进甲同学的实排尽装置中的空气来改进甲同学的实验，正是改进甲同学实验方案不严谨的地方，因为装置中的验，正是改进甲同学实验方案不严谨的地方，因为装置中的O2会把会把SO2溶于水生成的溶于水生成的H2SO3氧化成氧化成H2SO4。丙同学改进了乙同学实验不够严谨的地方，丙同学改进了乙同学实验不够严谨的地方，Fe2能使酸性能使酸性KMnO4溶液褪色，溶液褪色，SO2也能使酸性也能使酸性KMnO4溶液褪色。溶液褪色。答案答案(1)Na2SO3H2SO4(浓浓)=Na2SO4SO2H2O防止倒吸防止倒吸(2)500 mL容量瓶偏低容量瓶偏低排尽装置中的空气排尽装置中的空气(3)DSO2也能使酸性高锰酸钾溶液褪色也能使酸性高锰酸钾溶液褪色原理原理反应物质反应物质仪器装置仪器装置现象现象结论结论作用意义作用意义联想。联想。具体分析为：具体分析为：(1)实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？实验是根据什么性质和原理设计的？实验的目的是什么？(2)所用各物质名称、状态、代替物所用各物质名称、状态、代替物(根据实验目的和相关的根据实验目的和相关的化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择化学反应原理，进行全面的分析比较和推理，并合理选择)。(3)有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有关装置：性能、使用方法、适用范围、注意问题、是否有替代装置可用、仪器规格等。有替代装置可用、仪器规格等。(4)有关操作：操作顺序、注意事项或操作错误的后果。有关操作：操作顺序、注意事项或操作错误的后果。(5)实验现象：自下而上，自左而右全面观察。实验现象：自下而上，自左而右全面观察。(6)实验结论：直接结论或导出结论。实验结论：直接结论或导出结论。(2012南京二模南京二模)下列实验操作与实验目的不一致的是下列实验操作与实验目的不一致的是()。【应用应用3】选项选项实验操作实验操作实验目的实验目的A向试管中加入相同体积浓度为向试管中加入相同体积浓度为0.005 molL1的的FeCl3溶液和溶液和0.01 molL1的的KSCN溶液，再溶液，再加入几滴饱和加入几滴饱和FeCl3溶液溶液证明增大反应物证明增大反应物浓度，平衡向正浓度，平衡向正反应方向移动反应方向移动B将将Cl2通入通入0.1 molL1 KBr溶溶液中，再加入少量液中，再加入少量CCl4，振荡，振荡证明氯、溴的非证明氯、溴的非金属强弱金属强弱C用饱和用饱和Na2CO3溶液可将溶液可将BaSO4转化为转化为BaCO3证明证明Ksp(BaCO3)Ksp(BaS