高三化学026.doc

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期数： 0511 HXG3 026
学科：化学 年级：高三 编稿老师：张晓娟
审稿老师：曲宝琦

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复 习 篇

第六单元 化学实验方案的设计（六）
《制备实验方案的设计-2》
复习篇
【基础知识梳理】
（一）制备实验方案设计的前题
1了解所制备物质的结构、性质
①物理性质（颜色、状态、气味、密度、毒性、溶解性、熔沸点、挥发性等）
②化学性质（稳定性、氧化性、还原性、酸碱性、能否水解等）
2、原料
①限定原料（可含杂质的原料或废料回收）
②自选原料（可以在给出的多种物质中自选）
3、实验仪器
（1）给出实验仪器和实验程序（仪器已连接好或已给出实验程序的框图）
（2）给出多种实验仪器、要求设计实验程序（组装仪器，也叫接口实验）
（3）自选实验仪器 自行设计实验方案（对实验能力要求较高）
（二）制备实验方案的设计
实验方案的设计要求联系高中阶段所学的理论与元素化合物知识和掌握的实验技能以及所给出的实际条件，进行知识的类比、迁移、重组。理论和实验的相互渗透，经过合理周密地思考，演化出符合实际的实验设计方案。
1、制备实验方案设计的原则
原理正确 步骤简单 操作方便 原料丰富 价格低廉 减少污染
2、思考问题的顺序
（1）制备物质的反应原理
由原料转化为产品，或由产品逆推原料，依据必要的反应原理，综合考虑反应速率、化学平衡、实验条件等因素，选择最佳途径，这是实验成败的关键。
（2）制备实验的方案设计
由已确定的基本反应原理，设计出实验程序，并综合考虑原料，中间产物、产品的物质状态、性质及产品的净化、收集、存放和对尾气及副产品的处理等因素，选择实验步骤及
所需的仪器。为使实验过程达到和保持某种状态，发生某种特定变化，并达到理想的结果，要注意对实验条件进行严格、有效的控制。
（三）制备物质实验的操作
1、实验装置的安装顺序
发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置→吸收装置。
2、制备实验装置的各步原则
①发生装置选择应依据所用试剂的状态及反应条件：收集装置选择应依据产物的性质及状态，产物为气体的则主要考虑其水溶性和相对空气密度大小；净化装置选择依据产物与杂质的性质差异，仅使杂质被吸引；尾气处理装置选择应依据气体产物的水溶性、酸碱性、可燃性等，勿使有毒气体排入空气中造成环境污染，也勿使空气的成分对装置有不良影响。
②装配仪器的原则：在装配仪器时，应从下而上；从左至右，先塞好后固定；加入试剂时，先固后液；实验开始时，先检验仪器的气密性，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；干燥管应大口进，小口出。（也有先通入气体后再加热，如：用H2或CO还原CuO）
③混合物除杂质原则：先除杂、后除水、加热除氧放末尾。
常见气体应选用的除杂试剂：
杂 质
H2S
HCl
CO、H2
CO2、SO2
O2
H2O（气）
C2H2、C2H4
除杂质
CuSO4或Pb(NO3)2
溶 液
水
加 热
CuO粉末
澄 清
石灰水
加热的
铜 网
浓硫酸
无水CaCl2
溴水
④尾气的处理原则：a、燃烧法。例CH4、C2H4、C2H2、H2、CO等。b、碱液反应法。例：Cl2、H2S、CO2、SO2、NO2等。c、水溶解法。例：HCl、NH3。
3、注意实验中的安全问题（腐蚀性、毒性、暴沸、火灾、玻璃割伤等）
4、记录实验现象（实验数据等）
5、收集产品
6、实验结束后
①实验停止的顺序（如先撤导管后撤灯）
②仪器的拆卸（一般自右向左，从上而下）
③仪器的洗涤
④实验台的整理。

【疑难点悟】
小结：制备实验方案设计的程序

原料→原理— →最佳途径→设计完成实验方案→实施方案→制得物质。

【例题解析】
例如右图所示的装置制取氢气，在塑料隔板上放粗锌粒，漏斗和带支管的试管中装有稀硫酸，若打开弹簧夹，则酸液由漏斗流下，试管中液面上升与锌粒接触，发生反应，产生的氢气由支管导出；若关闭弹簧夹，则试管中液面下降，漏斗中液面上升，酸液与锌粒脱离接触，反应自行停止。需要时再打开弹簧夹，又可以使氢气发生。这是一种仅适用于室温下随制随停的气体发生装置。
回答下面问题：
(1)为什么关闭弹簧夹时试管中液面会下降？
(2)这种制气装置在加入反应物前，怎样检查装置的气密性？
(3)从下面三个反应中选择可以用这种随制随停的制气装置制取的气体，填写下表中的空白。
①大理石与盐酸反应制取二氧化碳
②黄铁矿与盐酸反应制取硫化氢
③用二氧化锰催化分解过氧化氢制氧气
气体名称
收集方法
检验方法

(4)食盐跟浓硫酸反应制氯化氢不能用这种装置随制随停。试说明理由。
解析：这套装置的基本原理和启普发生器是相同的。根据启普发生器制气的三个条件：①块状固体或较大颗粒固体跟液体反应，且不需加热；②固体跟液体反应时，其固体不能迅速变成粉末状，且反应时放热或吸热很小；③生成的气体在水中的溶解度不大。
答案：(1)关闭弹簧夹时，反应产生的气体使试管内液面上的压力增加，所以液面下降。
(2)塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后漏斗中与试管中的液面差保持不变，说明装置不漏气。
(3)
二氧化碳
向上排空气法
通入澄清石灰水中使石灰水浑浊
硫化氢
向上排空气法
有臭鸡蛋味
(4)因为：①此反应要加热；②食盐是粉末状。

【高考真题演练】
（2004、全国统一）已知KMnO4与浓HCl在常温下反应能产生Cl2.若用图2所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气,并试验它与金属的反应.每个虚线框表示一个单元装置,其中错误的是（ ）

A．只有①和②处 B．只有②处
C．只有②和③处 D．只有②、③、④处
答案：D

酸A
酸石粉B
溶液
无色无味气体
溶液
水合盐D
无水盐E
加乳状液体C
至pH为8~9
加酸A至弱酸
性蒸发，结晶
约
260℃
过滤、除杂质
（2004、全国理综）下图表示制备无水无盐E的主要步骤：
已知B是石灰石，D盐含有约49%的结晶水，无水盐E可用作干燥剂。取少量E溶于水，向其中滴加硝酸后，再滴加硝酸银溶液，有白色沉淀F生成。
填写以下空白（写出化学式或名称）：
A ，C ，D ，E ，F 。
答案：A．HCl（盐酸），C．Ca(OH)2（石灰乳） D．CaCl2·6H2O E．CaCl2 F．AgCl

稀硫酸
金属屑A
滤液
水合盐B
过滤，除杂质
80℃
结晶
300℃
氮气保护
无水盐C
（2004、全国普通）下图表示某种盐的制备步骤：
已知：水合盐B含有45.3%的水；无水盐C焙烧分解，放出两种无色刺激性气体E和F，并生成红棕色固体D。
请写出物质的化学式或名称：
A ，B ，C ，D ，E ，F 。
答案：A．Fe B．FeSO4·7H2O C．FeSO4 D．Fe2O3 E．SO2 F．SO3（E．SO3 F．SO2）

（2005年理综）28．（16分）下图中的实验装置可用于制取乙炔。请填空：
（1）图中，A管的作用是 。
制取乙炔的化学方程式是 。
（2）乙炔通入KMnO4酸性溶液中观察到的现象是 ，
乙炔发生了 反应。
（3）乙炔通入溴的CCl4溶液中观察到的现象是 ，
乙炔发生了 反应。
（4）为了安全，点燃乙炔前应 ，
乙炔燃烧时的实验现象是 。
答案：（1）调节水面高度以控制反应的发生和停止
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2
(2)KmnO4溶液褪色 氧化
（3）溴的CCl4溶液褪色 加成
（4）检查乙炔的纯度； 火焰明亮并伴有浓烈的黑烟
【本周强化训练】
※1、有如图所示的实验装置，其中a、b、c是活塞。

(1)如果开启a和c，关闭b，则II中的现象是__________
(2)如果将I管中的稀硝酸换成浓硝酸，开启a和c，关闭b，过一会观察，可以看到II里没入水中的导管口有气泡冒出，导管内气体呈红棕色，液面上气体为无色，试解释这一现象：________________。
(3)在实验(1)中，要使II里的气体始终保持无色，应该怎样操作？答：________。
(4)在实验(1)中，如果装置液面上空间的体积为V mL，空气中氧气的体积分数为21%，实验在标准状况下进行，全部氧气通过反应转化为硝酸；实验开始时加入的铜为mg，实验完毕后剩余的铜为ng，所得溶液也是V mL。则装置(II)中所得溶液的物质的量浓度是________。
答案：(1)没有水中的导管口有气泡冒出，瓶中气体由无色变成红棕色，再变成无色。
(2)导管里红棕色的NO2与H2O反应生成无色的NO。
(3)先关闭a，开启b和c，过一会儿，再关闭b，开启a。
(4)mol·L－1
※※15、(春季高考理科综合题)从固体物质A开始，可以发生如下框所示的一系列变化

回答下面问题：
(1)在实验室中收集气体B的方法是________。
(2)操作①的名称是______。在操作①中所使用的玻璃仪器的名称是______。
(3)写出反应②和反应③的化学方程式：
反应②：________________________
反应③：____________________
(4)A的化学式是____________。
(5)在实验室中，如要获得干燥纯净的气体D，可以将它通过如下示意图的装置，其中瓶I中盛放的试剂是______。瓶II中盛放的试剂是______。收集干燥气体D的方法是______。

答案：(1)排水集气
(2)过滤；漏斗、玻璃棒、烧杯
(3)Ca(OH)2+CO2CaCO3+H2O；Ca(OH)2+Ca(HCO3)22CaCO3↓+2H2O
(4)CaC2
(5)饱和碳酸氢钠溶液(答水也给分)；浓硫酸；向上排空气法(其他合理答案也给水)
※※3、标准状况下，将1L可能含有N2、H2、CO、NH3、NO2、H2S杂质的无色SO2气体，依次通过如下图所示装置。(各容器中液体均为足量)

其变化情况是：
①气体通过A瓶，浓H2SO4无明显变化，气体体积无变化。
②气体通过B瓶，饱和Na2CO3溶液质量增加0.5g，气体体积无变化。
③气体通过C瓶后，再通过D管，D管中红色物质生成。冷却后，气体体积变为888mL(标准状况)。
④将上述气体通过E后，再通入F中，使澄清石灰水变浑浊，同时增重1.54g。
⑤气体经过干燥管P后，在量筒H中，收集到水104mL。
根据以上实验回答：
(1)混合气体中SO2的体积分数为________。
(2)混合气体中含有的杂质为___________。
(3)混合气体中是否有H2、CO杂质，若有指出其体积，若没有说明理由。
a．H2：_________，b．CO：__________。
答案： 3、(1)56%
(2)N2，H2，CO
(3)112mL，224mL