202X版高考化學大一輪復習專項提升4常見氣體的實驗室制備與檢驗課件魯科版VIP

1、( (四四) )常見氣體的實驗室制備常見氣體的實驗室制備常見氣體的制備是高中化學實驗中重要的組成部分,通過氣體的制備實驗能有效提升學生的化學核心素養(yǎng)。核心素養(yǎng)的認知與形成核心素養(yǎng)1:變化觀念與平衡思想氣體制備與性質(zhì)實驗中,常出現(xiàn)實際的實驗現(xiàn)象與預測的實驗現(xiàn)象或理論知識不相符的情況,這其中就蘊含著“變化觀念”的哲理。學習中要善于抓住這種現(xiàn)象,積極思考、提問、討論、分析與總結(jié)。核心素養(yǎng)2:科學探究與創(chuàng)新意識氣體制備與性質(zhì)實驗中,參與實驗設計和探究,是滿足研究和創(chuàng)造需求,發(fā)展科學探究能力和創(chuàng)新意識的核心所在。在具體的實驗中,要善于發(fā)現(xiàn)和提出有探究價值的問題,設計并優(yōu)化實驗方案,完成實驗操作。能對觀察

2、記錄的實驗信息進行加工并獲得結(jié)論;要善于在合作中分享實驗探究的成果,不斷完善與改進實驗探究的設想,養(yǎng)成獨立思考、敢于質(zhì)疑的學習習慣。核心素養(yǎng)3:證據(jù)推理與模型認知氣體制備與性質(zhì)實驗中,能讓學生學會通過觀察、實驗等手段收集證據(jù),基于事實和證據(jù)說明化學現(xiàn)象的本質(zhì);學會運用事實證據(jù)、物質(zhì)的性質(zhì)和化學變化的規(guī)律,對有關物質(zhì)的性質(zhì)和變化的實際問題作出有理有據(jù)的分析與說明;學會運用分析、推理等方法去認識研究對象的本質(zhì)特征、構(gòu)成要素及其相互關系,解釋化學現(xiàn)象,揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。核心素養(yǎng)4:科學態(tài)度與社會責任所謂的社會責任,就是要培養(yǎng)學生具有終身學習的意識和嚴謹求實的科學態(tài)度;具有關注與化學有關的社會熱點

3、問題的能力;具有環(huán)境保護、合理開發(fā)、持續(xù)發(fā)展、綠色化學的觀念;具有熱愛化學與贊賞化學對社會發(fā)展的重大貢獻,且勇于承擔責任的精神。氣體制備與性質(zhì)實驗中,要尊重實驗事實,要有嚴謹求實的科學態(tài)度;合理使用化學藥品,設計微型化、經(jīng)濟型和環(huán)保型的實驗方案,并養(yǎng)成節(jié)約藥品的習慣和環(huán)保意識。1.氣體實驗裝置的設計(1)裝置順序:制氣裝置凈化裝置反應或收集裝置除尾氣裝置。(2)安裝順序:由下向上,由左向右。(3)操作順序:裝配儀器檢驗氣密性加入藥品進行實驗。2.氣體發(fā)生裝置的類型(1)裝置基本類型: (2)幾種氣體制備的反應原理。 3.氣體的凈化、干燥及其所用裝置(1) 除雜裝置基本類型:根據(jù)凈化藥品的狀態(tài)及

4、條件來設計。(2)氣體干燥劑的類型及適用對象。常用的氣體干燥劑按酸堿性可分為三類:酸性干燥劑,如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠等。酸性干燥劑能夠干燥顯酸性或中性的氣體,如CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2、O2、CH4等氣體。堿性干燥劑,如生石灰、堿石灰、固體NaOH等。堿性干燥劑可以用來干燥顯堿性或中性的氣體,如NH3、H2、O2、CH4等氣體。中性干燥劑,如無水氯化鈣等,可以干燥中性、酸性氣體,如O2、H2、CH4等。在選用干燥劑時,顯堿性的氣體不能選用酸性干燥劑,顯酸性的氣體不能選用堿性干燥劑。有還原性的氣體不能選用有氧化性的干燥劑。能與氣體反應的物質(zhì)不能選作干燥劑,如不能用CaCl

5、2來干燥NH3(因生成CaCl28NH3),不能用濃硫酸干燥NH3、H2S、HBr、HI等氣體。(3)氣體凈化與干燥裝置的連接次序。洗氣裝置總是進氣管插入接近瓶底,出氣管口略出瓶塞。干燥管總是大口進氣,小口出氣。一般情況下,若采用溶液作除雜試劑,則要先除雜后干燥;若采用加熱除去雜質(zhì),則是先干燥后加熱。對于有毒、有害的氣體尾氣必須用適當?shù)娜芤杭右晕?或點燃),使它們變?yōu)闊o毒、無害、無污染的物質(zhì)。如尾氣Cl2、SO2、Br2(蒸氣)等可用NaOH溶液吸收;尾氣H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收;尾氣CO可用點燃的方法將其轉(zhuǎn)化為CO2氣體。4.收集裝置(1)收集的方法:根據(jù)氣體的溶解性或密度確

6、定收集的方法。易溶于水或與水反應的氣體:用向上(或下)排空氣法。與空氣成分反應或與空氣密度相近的氣體:排水(液)法。兩種方法皆可用時,排水法收集的氣體較純。若欲制取的氣體要求干燥,用排空氣法或排非水溶劑法。(2)裝置基本類型: 5.尾氣處理裝置及安全裝置尾氣的處理方法:直接排放、直接吸收、防倒吸吸收、燃燒處理。處理裝置:(1)直接吸收。(2)防止倒吸裝置的設計。在某些實驗中,由于吸收液的倒吸,會對實驗產(chǎn)生不良的影響,如玻璃儀器的炸裂,反應試劑的污染等,因此,在有關實驗中必須采取一定的措施防止吸收液的倒吸。防止倒吸一般采用的措施有:a切斷裝置;b設置防護裝置。常見防倒吸裝置:(3)防污染安全裝置

7、:燃燒處理或用袋裝 -18-典例(2018北京理綜,28)實驗小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。資料:K2FeO4為紫色固體,微溶于KOH溶液;具有強氧化性,在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2,在堿性溶液中較穩(wěn)定。(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應方程式是 (錳被還原為Mn2+)。將除雜裝置B補充完整并標明所用試劑。C中得到紫色固體和溶液,C中Cl2發(fā)生的反應有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外還有。 -19-(2)探究K2FeO4的性質(zhì)取C中紫色溶液,加入稀硫酸,產(chǎn)生黃綠色氣體,得溶液a,經(jīng)檢驗氣體中含有Cl2

8、。為證明是否K2FeO4氧化了Cl-而產(chǎn)生Cl2,設計以下方案:.由方案中溶液變紅可知a中含有離子,但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl-氧化,還可能由產(chǎn)生(用方程式表示)。 .方案可證明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗滌的目的是。-20-解析 (1)裝置A中濃鹽酸與高錳酸鉀反應生成氯化鉀、氯化錳、氯氣和水,反應方程式為2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2MnCl2+ 5Cl2+8H2O;裝置B的目的是用飽和食鹽水除去氯氣中混有的氯化氫氣體;氯氣還可能與氫氧化鉀溶液反應生成氯化鉀、次氯酸鉀和水;-21-22-答案 (1)2KMnO4+16HCl(濃)=2KCl+2Mn

9、Cl2+5Cl2+8H2O-23-121.(2019安徽合肥調(diào)研)過氧化鈣是一種溫和的氧化劑,常溫下為白色固體,易溶于酸,難溶于水、乙醇等溶劑。(1)某實驗小組擬選用如下裝置(部分固定裝置略)制備過氧化鈣,按氣流方向連接順序為(填儀器接口的字母編號,裝置可重復使用);實驗步驟如下:檢驗裝置的氣密性后,裝入藥品;打開分液漏斗活塞,通入一段時間氣體,加熱藥品;反應結(jié)束后,先熄滅酒精燈,待反應管冷卻至室溫后,停止通入氣體;拆除裝置,取出產(chǎn)物。實驗步驟的操作目的是。 -24-12儀器C的名稱;反應結(jié)束后,經(jīng)(填操作名稱)、洗滌、低溫烘干可獲得CaO28H2O。 裝置A中發(fā)生反應的化學方程式為;裝置B中

10、用冰水浴控制溫度,其可能的原因是。 -25-12測定產(chǎn)品中CaO28H2O的含量的實驗步驟如下:步驟一:準確稱取a g產(chǎn)品放入錐形瓶中,加入適量蒸餾水和過量的b g KI晶體,再滴入少量2 molL-1的硫酸,充分反應。步驟二:向上述錐形瓶中加入幾滴(作指示劑)。 步驟三:逐滴加入濃度為c molL-1的Na2S2O3溶液至反應完全,滴定至終點,記錄數(shù)據(jù),再重復上述操作2次,得出三次平均消耗Na2S2O3溶液體積為V mL。則CaO28H2O的質(zhì)量分數(shù)為 (用含字母的式子表示)。-26-12答案 (1)cedabe或cedbae防止倒吸(2)分液漏斗過濾Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2

11、+2NH3+2H2O溫度低可減少過氧化氫分解,提高過氧化氫的利用率(或反應放熱,溫度低有利于提高產(chǎn)率)淀粉溶液(108cV10-3)/a100%-27-12解析 (1)制備過氧化鈣時,用雙氧水制備氧氣,鈣屬于極活潑的金屬,極易與水反應生成氫氧化鈣和氫氣,而制備的氧氣中會混有水蒸氣,所以在與鈣化合之前需要干燥,選用試劑是濃硫酸;同時為防止空氣中的水蒸氣進入反應裝置,最后還需要連接裝有濃硫酸的洗氣瓶,所以正確的順序為cedabe或cedbae;實驗結(jié)束時為防止?jié)饬蛩徇M入裝置,還要繼續(xù)通氧氣直到裝置冷卻,所以實驗步驟的操作目的是防止倒吸;(2)根據(jù)圖中儀器可知,儀器C的名稱為分液漏斗;反應結(jié)束后,經(jīng)

12、過濾、洗滌、低溫烘干可獲得CaO28H2O;裝置A中利用熟石灰與氯化銨共熱制取氨氣,發(fā)生反應的化學方程式為Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3+2H2O;裝置B中用冰水浴控制溫度,其可能原因是溫度低可減少過氧化氫分解,提高過氧化氫的利用率(或反應放熱,溫度低有利于提高產(chǎn)率);利用淀粉遇碘變藍的原理,選擇的指示劑為淀粉溶液;根據(jù)電子轉(zhuǎn)移守恒關系可知:-28-12-29-122.(2019河北衡水中學二模)Cl2常用作自來水消毒劑,Cl2作消毒劑時生成的有機氯化物可能對人體有害。ClO2被世界衛(wèi)生組織(WHO)列為A級高效、安全滅菌消毒劑,將逐漸取代Cl2成為自來水的消毒劑。某小組探

13、究“地康法制氯氣”的原理并驗證Cl2的性質(zhì),設計實驗如下(夾持裝置略去)。請回答下列問題:-30-12(1)A裝置中反應利用了濃硫酸的難揮發(fā)性,則該反應的化學方程式為。 (2)當B裝置中反應轉(zhuǎn)移0.08 mol電子時,則消耗的Na2O2固體的質(zhì)量為。 (3)反應開始后,硫酸銅變藍,則裝置D中發(fā)生反應的化學方程式為。 (4)ClO2的制備方法比較實用的有數(shù)十種,下列方法是常見方法之一。方法一:2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O。當有0.4 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時,得到的還原產(chǎn)物為mol。 方法二:實驗室常用氯酸鉀(KClO3)、草酸(H2C2O4)和硫酸溶液共熱制備ClO2。-31-12有同學設計如下裝置制備ClO2并用其處理含錳離子的工業(yè)廢水。 C裝置的作用為。 B中反應產(chǎn)物有ClO2、CO2等,發(fā)生氧化反應的過程為:(用化學式表示)。 寫出裝置D中除去Mn2+(已知Mn2+轉(zhuǎn)化為MnO2)的離子方程式:。 -32-12-33-12-34-12(4)方法一:根據(jù)2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O反應可知,NaClO3中+5價氯被還原到+4價,NaClO3作氧化劑,HCl中-1價氯被氧化到0價,HCl作還原劑;因此還原產(chǎn)物為ClO2;根據(jù)2ClO22e-關系,當有0.4 mol電