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高考专题:物质的制备综合实验
[考纲要求]
了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。
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。)
根据化学实验的目的和要求,能做到:
设计实验方案;
正确选用实验装置;
掌握控制实验条件的方法;
预测或描述实验现象、分析或处理实验数据,得出合理结论;
评价或改进实验方案。
4.对教材演示实验进行重组、优化和创新。
考点一无机物的制备综合实验
[要点细化]
1.物质制备流程
2.气体发生装置
(1)设计原则:根据制备原理(化学方程式)、反应物状态和反应所需条件、制取气体的量等因素来设计反应装置。
(2)气体发生装置的基本类型
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
O2
2KClO32KCl+3O2↑
(1)试管要干燥;
(2)试管口略向下倾斜;
(3)加热时先预热再固定加热;
(4)用KMnO4制取O2时,需在管口处塞一小团棉花
NH3
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
固体+
液体气体
Cl2
MnO2+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
HCl
NaCl+H2SO4(浓)eq\o(=====,\s\up7(△))NaHSO4+HCl↑
固体+
液体气体
液体+
液体气体
H2
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
(1)使用分液漏斗既可以增强气密性,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;
(4)启普发生器只适用于块状固体和液体反应,且气体难溶于水
O2
2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑或2H2O22H2O+O2↑
NH3
NH3·H2O+
CaONH3↑+Ca(OH)2
SO2
Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O
NO
3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
NO2
Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
CO2
CaCO3+2HCl
CaCl2+CO2↑+H2O
Cl2
浓盐酸与KMnO4
3.气体的净化(干燥)装置
(1)设计原则:根据主要气体及杂质气体的性质差异来选择除杂试剂及除杂装置。
(2)除杂装置基本类型
装置
示意图
适用
范围
试剂与杂质气体反应,与主要气体不反应;装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体
杂质气体被冷却后变为液体,主要气体不变为液体
(3)吸收剂的选择
选择吸收剂应根据被提纯气体的性质和杂质的性质而确定,一般情况如下:
①易溶于水的气体杂质可用水来吸收;
②酸性杂质可用碱性物质吸收;
③碱性杂质可用酸性物质吸收;
④水为杂质时,可用干燥剂来吸收;
⑤能与杂质发生反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。
4.尾气处理装置的选择
a用于吸收溶解或反应速率不是很快的气体,如用NaOH溶液吸收Cl2、CO2等。
b用于收集少量气体。
c、d用于吸收极易溶且溶解很快的气体,如HCl、HBr、NH3等;其中d吸收量少。
e用于处理难以吸收的可燃性气体,如H2、CO等。
5.实验条件的控制
(1)排气方法
为了防止空气中的成分氧气、CO2、水蒸气干扰实验,常用其他稳定的气体(如氮气)排尽装置中的空气;有时也可充分利用反应产物气体(如:氨气、氯气、二氧化硫)等排尽装置中的空气。
(2)控制气体的流速及用量
①用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。
②观察气泡,控制气流速度,如图,可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶2的混合气。
③平衡气压如图,用长玻璃管平衡气压,防堵塞。
(3)压送液体
根据装置的密封性,让反应生成气体或消耗气体,产生压强差,将液体压入或倒流入另一反应容器。
(4)温度控制
①控制低温的目的:减少某些反应物或产品分解如H2O2、NH4HCO3等;减少某些反应物或产品挥发,如盐酸、氨水等;防止某物质水解,避免副反应发生等。
②采取加热的目的:加快反应速率或使平衡移动,加速溶解等。
③常考温度控制方式:
a.水浴加热:均匀加热,反应温度100℃以下。
b.油浴加热:均匀加热,反应温度100~260℃。
c.冰水冷却:使某物质液化、降低产物的溶解度;减少其他副反应,提高产品纯度等。
d.保温:如中和热测定时,两烧杯之间填泡沫,真空双层玻璃容器等。
6.解答物质制备试题的思维流程
(1)认真阅读题干,提取有用信息,包括实验目的、反应条件、陌生物质的性质、陌生反应原理等。
(2)仔细观察装置图(或框图),联想熟悉的实验,找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方,分析每件仪器中
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