制备实验方案.doc

北京四中制备实验方案的设计 ［重点难点］ 1、 了解制备实验方案的设计方法和要求。 2、 运用已学知识分析并评价氢氧化铝制备的最佳途径。 ［知识讲解］ 1、 制备新物质需先设计方案的原因 制备新物质是科学研究和工农业生产的发展的需要，它是在…定的 实验条件和过程屮进行的，我们还知道反应物相同，反应条件不同时产 物也不一样。如苯和氯气在光照下发生加成反应，但在FeCh作催化剂 时却发生取代反应生成氯苯。再如，用同浓度、同体积的AlCh溶液和 NaOH溶液制备A1(OH)3时，如果将NaOH溶液滴到A1C13溶液中或将 AlCh溶液滴加到NnOH溶液中实验现象和结果完全不同。这种例子还 有很多，因此，在设计物质制备的实验方案时，要使实验过程达到保持 某种状态、发牛某种特定变化，并得到理想的结果，就必须注意对实验 条件进行设计。 2、 作用和要求 根据提供的药品和仪器、化学实验的IJ的要求，依拥正确的化学原 理，结合所给的信息，运用相关的化学知识和技能，对实验的仪器、装 置和方法所进行的一种规划。选择最佳方案，达到制取某种物质的目的。 作用:①直接关系到实验效率的高低，甚至实验的成败; 科学、合理、周密、巧妙的实验设计，往往能导致 化学科学的重大发现。 要求：①原理正确步骤简单； 条件适宜。操作方便； 原料丰富、价格低廉； 节省试剂、安全防污； 产品纯净、易于提纯。 3、制备实验设计思路及一般方法 列出可能的几种制备方法和途径，从方法是否可行、装置和操作是 否简单、经济与安全等方面进行分析和比较，从中选取最佳的实验方法, 在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。 其顺序是： 原理正确、方法可行、仪器 简单、操作方便、经济安全 「途径I 原料-原理-匕途径II-最佳途径-设计完整实验方案-实施方案-制得物质 4、用铝屑制备AI(OH)3的几种方案及评价 根据中学化学所学内容，制备A1(OH)3我们可以用铝先和酸反应生 成A1*盐，再用Ap+盐和NaOH溶液或氨水反应制；l| A1(OH)3,也可用 铝屑先和强碱溶液如NaOH溶液反应牛成A?「盐，再用稀硫酸中和过 量的碱液，并促使A1OJ水解，得到A1(OH)3,我们还可以先用铝屑分别 和稀硫酸、浓氢氧化钠溶液作用生成铝盐溶液、偏铝酸盐溶液，然后将 这两溶液相混合，得到氢氧化铝。 下而从原料消耗、牛成氢氧化铝是否便于控制等方面加以讨论： 方案一：铝屑和稀硫酸反应生成AF+的盐溶液，再用NaOH溶 液(或)氨水使A1(OH)3沉淀析出。发生反应为：2A1+3H2SO4(稀) ===A12(SO4)3+3H2 f , 2A1+6H+===2A13++3H2 t , Al2(SO4)3+6HaOH===2 A1(OH)3 ! +3Na2SO4, A13++3OH === ai(oh)3 I o 用氨水时：A以SO4)3+6NH3 ? H2O===2 A1(OH)3 ! +3(NH4)2SO4, ai3++3nh3 ? h2o=== ai(oh)3 I +3NH4+。 从方程式可看出，用NaOH溶液沉淀Al3+, NaOH溶液少了，则 A1*沉淀不完全；NaOH溶液多了，生成的A1(OH)3又将有一部分转化 为 NaAlCh 溶液，即 Al(OH)3+NaOH===NaAlO24-2H2O,终点不易控制, 因为A1(OH)3溶于过量的NaOH溶液，影响A1(OH)3的生成量。 用氨水沉淀Al3+,随着氨水的滴加，A1(OH)3沉淀量逐渐增大，半 A1%完全转化为A1(OH)3沉淀时，再滴入氨水，A1(OH)3不溶解(氢氧化 铝不跟弱碱反应)，反应易于控制。 从消耗原料物质的量方面分析：若制取lmol A1(OH)3需要3mol H+ 和 3mol OH或 3mol NH3 ? H2Oo 2)方案二：铝屑先跟浓NaOH溶液反应，再用稀硫酸屮和过量的碱液, 促使A1O］水解，得到A1(OH)3。 2A14-2OH +2H2O===2A1O2 4-3H2 t , 2NaAlO24-H2SO4+2H2O===2 A1(OH)3 I +Na2SO4 , aio2 +h+4-h2o=== ai(oh)3 I o 若制取 1 molAl(OH)3,需消耗 H+、OH■各 lmoL 方案三：用铝屑分别与稀硫酸和浓NaOH溶液反应，将得到 的铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合过滤，再将得到的沉淀洗涤，可得 A1(OH)3。 发生反应为：2AI+3H2SO4 (稀)二=A12(SO4)3+3H2 t , 2A1+6H+==2A1+3H2 t , 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2 t , 2A14-2OH +2H2O===2AIO2 +3H2 t , A12(SO4)3+6