內(nèi)蒙古伊圖里河高級中學(xué)高一化學(xué)《1.1.3 氣體的制備和實驗方案的設(shè)計》課件 新人教版.ppt

第三課時氣體的制備和實驗方案的設(shè)計 1 實驗室中常見氣體的制備 1 制o2 原料 和 反應(yīng)原理 反應(yīng)裝置 固 固氣 收集方法 排水法或向排空氣法 上 kclo3 mno2 2 制h2 原料 和 反應(yīng)原理 反應(yīng)裝置 固 液 氣 收集方法 排水法或向排空氣法 zn 稀h2so4 zn h2so4 znso4 h2 下 3 制co2 原料 caco3和稀鹽酸 反應(yīng)原理 反應(yīng)裝置 固 液 氣 收集方法 caco3 2hcl cacl2 co2 h2o 向上排空氣法 4 制nh3 原料 和 反應(yīng)原理 反應(yīng)裝置 固 固氣 收集方法 向排空氣法 ca oh 2 nh4cl ca oh 2 2nh4clcacl2 2nh3 2h2o 下 5 制cl2 原料 二氧化錳和濃鹽酸 反應(yīng)原理 反應(yīng)裝置 固 液氣 收集方法 向排空氣法 mno2 4hcl 濃 mncl2 cl2 2h2o 上 2 化學(xué)實驗方案的設(shè)計 1 實驗設(shè)計的內(nèi)容完整的實驗方案包括以下內(nèi)容 實驗名稱 實驗?zāi)康?儀器 藥品及規(guī)格 包括實驗儀器裝配和操作 實驗現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理 誤差分析 實驗原理 實驗用品 實驗步驟 問題和討論 2 實驗設(shè)計時遵循的原則化學(xué)實驗設(shè)計要遵循一定的原則 這也是評價一個實驗方案優(yōu)劣的重要依據(jù) 它包括以下幾個方面 實驗方法和操作程序是否科學(xué)合理 實驗方案是否切實可行 實驗現(xiàn)象是否明顯 實驗數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確 實驗步驟是否簡單易行 實驗過程中安全及環(huán)保問題是否能夠得到妥善解決 科學(xué)性 可行性 簡約性 安全性 1 設(shè)計學(xué)生實驗要注意安全 無污染 現(xiàn)象明顯 根據(jù)啟普發(fā)生器原理 可用底部有小孔的試管制簡易的氣體發(fā)生器 見下圖 若關(guān)閉k 不能使反應(yīng)停止 可將試管從燒杯中取出 會有部分氣體逸散 下列氣體的制取宜使用該裝置的是 a 用二氧化錳 粉末 與雙氧水制氧氣b 用鋅粒與稀硫酸制氫氣c 用硫化亞鐵 塊狀 與鹽酸制硫化氫d 用碳酸鈣 塊狀 與稀硫酸制二氧化碳解析 a項中固體為粉末會落入燒杯中 c項中h2s有毒 d項生成的caso4微溶于水會覆蓋在caco3表面上從而阻止反應(yīng)的進(jìn)行 答案 b a alcl3 nh3 h2ob zncl2 nh3 h2oc alcl3 naohd zncl2 naoh解析 因al oh 3不溶于過量的氨水 故將alcl3溶液滴入nh3 h2o和將nh3 h2o滴入alcl3溶液的現(xiàn)象相同 不能通過互相滴加的方法進(jìn)行鑒別 答案 a 3 2009 浙江金麗衢模擬 將空氣緩慢通過如圖所示裝置后 在試管中收集到少量稀有氣體 空氣在通過a d裝置時 依次除去的氣體是 a o2 n2 h2o co2b co2 h2o o2 n2c h2o co2 n2 o2d n2 o2 co2 h2o解析 此題考查除雜的原則 既要除掉原來的雜質(zhì) 又不能生成新的難分離的雜質(zhì) 一步除去一種雜質(zhì) 氫氧化鈉顯堿性 吸收二氧化碳 帶出水蒸氣 濃硫酸吸收水分 銅除去氧氣 鎂粉除去氮氣 答案 b 2 氣體的凈化 1 除雜試劑選擇的依據(jù)主要氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異 如溶解性 酸堿性 氧化還原性 可燃性等 2 除雜原則 不損失主要氣體 不引入新的雜質(zhì)氣體 在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行 先除易除的氣體 3 除雜裝置洗氣瓶 干燥瓶 u形管 硬質(zhì)玻璃管等 4 氣體的干燥 除去氣體中的水分 干燥是使用適宜的干燥劑和裝置除去氣體中混有的少量水分 常用裝置有干燥管 a u形管 b 內(nèi)裝固體干燥劑 和洗氣瓶 c 內(nèi)裝液體干燥劑 常用的干燥劑有 濃硫酸 酸性干燥劑 可干燥n2 o2 h2 cl2 co co2 so2 hcl no no2 ch4 c2h4等 不可干燥還原性或堿性氣體 如h2s hbr hi nh3等 p2o5 酸性干燥劑 可干燥h2s hbr hi及濃硫酸能干燥的氣體 不可干燥nh3等 無水cacl2 中性干燥劑 可干燥除nh3以外的其他氣體 nh3能與cacl2反應(yīng)生成絡(luò)合物cacl2 8nh3 堿石灰 堿性干燥劑 可干燥nh3及中性氣體 n2 o2 h2 co no ch4 c2h4等 不能干燥酸性氣體 硅膠 酸性干燥劑 可干燥cl2 o2 h2 co2 ch4 c2h4 其他 如生石灰 naoh也可用于干燥nh3及中性氣體 不可干燥有酸性或能與之反應(yīng)的氣體 5 注意事項 用洗氣瓶吸收雜質(zhì)時 氣流方向是長管進(jìn) 短管出 用干燥管吸收雜質(zhì)時 氣流方向是大口進(jìn) 小口出 用u型管吸收雜質(zhì)時 氣流方向可以任意選擇 當(dāng)氣體中含有多種雜質(zhì)時 若采用洗氣裝置 通常是除雜在前 干燥在后 若用加熱裝置除雜時 通常是干燥在前 除雜在后 若氣體中有多種酸性氣體雜質(zhì)時 應(yīng)先將酸性較強的雜質(zhì)氣體除去 再除酸性較弱的雜質(zhì)氣體 3 氣體的收集 1 收集方法 排水集氣法適用范圍 a 難溶于水 且不與水發(fā)生反應(yīng)的氣體 如h2 o2 co c2h4等 b 對能溶于水 但溶解度不大的氣體 可采用排相應(yīng)的飽和溶液的方法收集 如cl2可用排飽和食鹽水的方法 co2可用排飽和nahco3溶液的方法等 向上排空氣法適用范圍 不與空氣反應(yīng)且密度比空氣大的氣體 如o2 co2 so2 no2等 向下排空氣法適用范圍 不與空氣反應(yīng)且密度比空氣小的氣體 如h2 nh3 ch4等 2 收集裝置 4 尾氣處理 1 吸收溶解度較小或吸收速率不太大的尾氣 如cl2等 2 吸收溶解度較大的尾氣 如hcl nh3等 3 點燃除去或收集于塑料袋中 例題1 下列實驗裝置圖正確的是 點撥 本題中所有的裝置均源于課本 考查學(xué)生對實驗基本原理的認(rèn)識 該類型題目 要求學(xué)生對常見物質(zhì)的制取 收集 凈化及尾氣吸收裝置要牢固掌握并靈活運用 解析 a項在實驗室制取乙烯時必須控制反應(yīng)液的溫度為170 故溫度計的水銀球必須插入液面以下 c項為實驗室制取氯氣的裝置 用二氧化錳與濃鹽酸制取氯氣時必須加熱才能反應(yīng) d項在制取乙酸乙酯時 為了除去乙酸乙酯中混有的乙酸 乙醇 用飽和碳酸鈉溶液吸收 但導(dǎo)管不能插入液面以下 否則易發(fā)生倒吸現(xiàn)象 答案 b 1 2009 廈門模擬 下圖是制取 干燥和收集某氣體的實驗裝置 可用于 a 用cu與稀hno3反應(yīng)制nob 用naoh固體與濃氨水反應(yīng)制nh3c 用fe與稀h2so4反應(yīng)制h2d 用mno2與濃hcl反應(yīng)制cl2解析 a項 no不能用排空氣法收集 錯誤 b項 nh3不能用濃h2so4干燥 錯誤 d項 cl2制取時需加熱且收集時應(yīng)長管進(jìn)氣 短管出氣 錯誤 只有c項 h2制取 干燥 收集全符合 正確 答案 c 2 為制備干燥 純凈的co2 將大理石和鹽酸反應(yīng)生成的氣體先后通過裝有下列物質(zhì)的兩個吸收裝置 兩個裝置應(yīng)按順序裝入 a 飽和na2co3溶液 無水cacl2b 飽和nahco3溶液 濃h2so4c 濃h2so4 飽和nahco3溶液d 飽和nahco3溶液 稀h2so4 解析 實驗室制取co2時 混有雜質(zhì)為hcl h2o g 應(yīng)先通過飽和的nahco3溶液以除去hcl 再通過濃h2so4或無水cacl2 目的是除去co2中的水蒸氣 除hcl時 不能用飽和na2co3溶液 因為na2co3能消耗co2 故只有b正確 答案 b 1 化學(xué)實驗方案設(shè)計的思路實驗?zāi)康?實驗原理 儀器裝置 操作步驟 數(shù)據(jù)處理方法 形成方案 確定最佳方案 2 實驗設(shè)計的步驟 1 明確目的 原理首先必須認(rèn)真審題 明確實驗的目的要求 弄清題目有哪些新的信息 綜合已學(xué)過的知識 通過類比 遷移 分析 從而明確實驗原理 2 選擇儀器 藥品根據(jù)實驗的目的和原理 以及反應(yīng)物和生成物的性質(zhì) 反應(yīng)條件 如反應(yīng)物和生成物的狀態(tài) 能否腐蝕儀器和橡膠 反應(yīng)是否加熱及溫度是否控制在一定的范圍等 從而選擇合理的化學(xué)儀器和藥品 3 設(shè)計裝置 步驟根據(jù)實驗?zāi)康暮驮?以及所選用的儀器和藥品 設(shè)計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟 學(xué)生應(yīng)具備識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖的能力 實驗步驟應(yīng)完整而又簡明 4 記錄現(xiàn)象 數(shù)據(jù) 根據(jù)觀察 全面而準(zhǔn)確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù) 5 分析得出結(jié)論根據(jù)實驗觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù) 通過分析 計算 圖表 推理等處理 得出正確的結(jié)論 3 實驗設(shè)計注意的問題 1 儀器連接的順序 所用儀器是否恰當(dāng) 所給儀器是全用還是選用 儀器是否齊全 例如制有毒氣體及涉及有毒氣體的實驗是否有尾氣的處理裝置 安裝順序是否合理 例如是否遵循 自下而上 從左到右 的原則 氣體凈化裝置中不應(yīng)先干燥后又經(jīng)水溶液洗氣 儀器間連接順序是否正確 例如 洗氣時 進(jìn)氣管長 出氣管短 用干燥管除雜質(zhì)時 大進(jìn)小出 等 2 實驗操作的順序 連接儀器 按氣體發(fā)生 除雜質(zhì) 干燥 主體實驗 尾氣處理順序連接好實驗儀器 檢查氣密性 在整套儀器連接完畢后 應(yīng)先檢查裝置的氣密性 然后裝入藥品 檢查氣密性的方法要依裝置而定 裝藥品 進(jìn)行實驗操作 3 檢驗氣體的純度 點燃或加熱通有可燃性氣體 h2 co ch4 c2h2等 的裝置前 必須檢驗氣體的純度 4 加熱操作先后順序的選擇 若氣體產(chǎn)生需加熱 應(yīng)先用酒精燈加熱產(chǎn)生氣體的裝置 而產(chǎn)生氣體后 再給實驗需要加熱的固體物質(zhì)加熱 目的是 一則防止爆炸 如氫氣還原氧化銅 二則保證產(chǎn)品純度 防止反應(yīng)物或生成物與空氣中其他物質(zhì)反應(yīng) 5 冷凝回流的問題 有些易揮發(fā)的液體反應(yīng)物 為了避免反應(yīng)物損耗和充分利用原料 要在發(fā)生裝置中設(shè)計冷凝回流裝置或在發(fā)生裝置中安裝長玻璃管等 6 冷卻問題 有的實驗為防止氣體冷凝不充分而受損失 需用冷凝管冷凝氣體 物質(zhì)蒸氣 使物質(zhì)蒸氣冷凝為液態(tài)便于收集 7 防止倒吸問題 實驗過程用到加熱操作的 要防倒吸 氣體易溶于水的要防倒吸 8 具有特殊作用的實驗改進(jìn)裝置 如為防止分液漏斗中的液體不能順利流出 用橡皮管連接成連通裝置 為防止氣體從長頸漏斗中逸出 可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套住一支小試管等 9 拆卸時的安全性和科學(xué)性 實驗儀器的拆卸要注意安全性和科學(xué)性 有些實驗為防止 爆炸 或 氧化 應(yīng)考慮停止加熱或停止通氣的先后順序 如對有尾氣吸收裝置的實驗 必須將尾氣導(dǎo)管提出液面后才能熄滅酒精燈 以免造成溶液倒吸 用氫氣還原氧化銅的實驗應(yīng)先熄滅加熱氧化銅的酒精燈 同時繼續(xù)通氫氣 待加熱區(qū)冷卻后再停止通氫氣 這是為了避免空氣倒吸入加熱區(qū)使銅氧化 或形成易爆氣體 拆卸用排水法收集需要加熱制取氣體的裝置時 需先把導(dǎo)管從水槽中取出 才能熄滅酒精燈 以防止水倒吸 拆下的儀器要清洗 干燥 歸位 例題2 氮化鋁 aln 是一種新型無機材料 廣泛用于集成電路生產(chǎn)領(lǐng)域 某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質(zhì) 現(xiàn)用下圖中的裝置來進(jìn)行檢驗 使氮化鋁樣品和naoh溶液反應(yīng) aln naoh h2o naalo2 nh3 根據(jù)反應(yīng)中所生成氨氣的體積來測定樣品中氮化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 并根據(jù)實驗現(xiàn)象來確定雜質(zhì)的成分 實驗中導(dǎo)管體積忽略不計 1 實驗有關(guān)操作為 a 往錐形瓶中放入少量的aln樣品 b 從分液漏斗往錐形瓶中加入稍過量的naoh濃溶液 c 檢驗裝置的氣密性 d 測定收集到水的體積 正確的操作順序為 以字母進(jìn)行排序 2 廣口瓶中的試劑x可選用 填選項的字母 a 酒精b 植物油c ccl4 3 廣口瓶中的液體沒有裝滿 上方留有少量空間 實驗測得nh3的體積將 填 偏大 偏小 或 不變 4 實驗結(jié)束后 若觀察到錐形瓶中還有固體 則樣品中含有的雜質(zhì)是 5 若實驗中測得樣品的質(zhì)量為wg 氨氣的體積為al 標(biāo)準(zhǔn)狀況 則樣品中aln的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 6 有學(xué)生改用通過測定生成氨氣的質(zhì)量來確定樣品中的aln的質(zhì)量分?jǐn)?shù) 應(yīng)將產(chǎn)生的氨氣通入裝置 忽略溶劑的揮發(fā) 填選項的字母 點撥 解答該類題目 首先要理解實驗?zāi)康暮蛯嶒炘?明確各裝置的作用 然后根據(jù)實驗要求逐一解答 解析 1 實驗步驟 連接裝置 檢查裝置氣密性 加藥品 測定結(jié)果 故正確的順序為c a b d 2 因nh3極易溶于水 而該裝置設(shè)計成用排水法來測nh3的體積 因此需在水的上方加上難溶于水 nh3也難溶 且比水的密度小的物質(zhì) 故a c不可 只有b符合 3 廣口瓶中的液體體積只要比能產(chǎn)生的nh3的體積大即可 不一定充滿 4 因aln al2o3均能與naoh反應(yīng)且無不溶物生成 今反應(yīng)后錐形瓶仍有固體 說明含有雜質(zhì)碳 某興趣小組同學(xué)根據(jù)mg與co2反應(yīng)原理 推測鈉也應(yīng)能在co2中燃燒 為了確定其生成產(chǎn)物并進(jìn)行實驗論證 請你參與以下研究過程 1 甲同學(xué)首先設(shè)計了實驗室制取二氧化碳的三種發(fā)生裝置 若選用碳酸氫鈉分解制取二氧化碳 則應(yīng)選用裝置是 選填裝置序號a b c 下同 若用石灰石與稀鹽酸為原料 并能控制反應(yīng)隨時發(fā)生隨時停止 最好應(yīng)選用的裝置是 若用碳酸鈉固體與稀硫酸反應(yīng)應(yīng)選用的裝置是 2 乙同學(xué)按實驗要求 用下列裝置進(jìn)行實驗 已知pdcl2溶液能被co還原得到黑色的pd 請回答下列問題 若裝置6中有黑色沉淀 裝置4中的殘留固體 只有一種物質(zhì) 加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出 則鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為 若裝置6中溶液無明顯現(xiàn)象 裝置4中殘留固體加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出 則鈉與二氧化碳反應(yīng)的化學(xué)方程式為 3 指導(dǎo)老師認(rèn)為 不僅要檢驗殘留固體中是否有碳酸鈉 還要檢驗其中是否有氧化鈉和碳 當(dāng)確認(rèn)鈉充分反應(yīng)后 請你設(shè)計一個簡單實驗 驗證裝置4中得到的殘留固體中是否含有na2o和c 3 將固體溶于水 若有黑色不溶顆粒 則說明有碳生成 在所得水溶液中加入過量bacl2溶液 用ph試紙檢驗 若溶液顯堿性 則原來含有氧化鈉 2009 福建理綜高考 某研究性學(xué)習(xí)小組借助ad的儀器裝置完成有關(guān)實驗 實驗一 收集no氣體 1 用裝置a收集no氣體 正確的操作是 填序號 a 從 口進(jìn)氣 用排水法集氣b 從 口進(jìn)氣 用排氣法集氣c 從 口進(jìn)氣 用排水法集氣d 從 口進(jìn)氣 用排氣法集氣 實驗二 為了探究鍍鋅薄鐵板上鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù) zn 和鍍層厚度 查詢得知鋅易溶于強堿 zn 2naoh na2zno2 h2 據(jù)此 截取面積為s的雙面鍍鋅薄鐵板試樣剪碎 稱得質(zhì)量為m1g 用固體燒堿和水作試劑 擬出下列實驗方案并進(jìn)行相關(guān)實驗 方案甲 通過測量試樣與堿反應(yīng)生成的氫氣體積來實現(xiàn)探究目標(biāo) 2 選用b和 填儀器標(biāo)號 兩個裝置進(jìn)行實驗 3 測得充分反應(yīng)后生成氫氣的體積為vl 標(biāo)準(zhǔn)狀況 zn 4 計算鍍層厚度 還需檢索的一個物理量是 5 若裝置b中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗 測量結(jié)果將 填 偏大 偏小 或 無影響 方案乙 通過稱量試樣與堿反應(yīng)前后的質(zhì)量實現(xiàn)探究目標(biāo) 選用儀器c做實驗 試樣經(jīng)充分反應(yīng) 濾出不溶物 洗滌 烘干 稱得其質(zhì)量為m2g 6 zn 方案丙 通過稱量試樣與堿反應(yīng)前后儀器 試樣和試劑的總質(zhì)量 其差值即為h2的質(zhì)量 實現(xiàn)探究目標(biāo) 實驗同樣使用儀器c 7 從實驗誤差角度分析 方案丙 方案乙 填 優(yōu)于 劣于 或 等同于 1 2009 福州高三質(zhì)檢 用下列裝置制取并收集no2氣體 其中最合理的是 解析 銅和濃硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是二氧化氮 其密度比空氣大 因此利用排空氣法用封閉裝置收集二氧化氮氣體時 導(dǎo)氣管應(yīng)該長進(jìn)短出 這樣有利于把試管中的空氣排盡 答案 c 2 1 在沒有現(xiàn)成的co2氣體發(fā)生器的情況下 請你選用下圖中的部分儀器 裝配成一個簡易的 能隨開隨用 隨關(guān)隨停的co2氣體發(fā)生裝置 應(yīng)選用的儀器是 填入編號 2 若用上述發(fā)生裝置制取co2氣體 而實驗室只有稀硫酸 濃硝酸 水 塊狀純堿 塊狀大理石 比較合理的方案 應(yīng)選用的藥品是 解析 1 本題實質(zhì)是考查考生是否掌握啟普發(fā)生器的原理 用干燥管 燒杯和單孔塞組合 可以取代啟普發(fā)生器中的 球形漏斗 和 容器 這兩個核心部分 從而達(dá)到隨關(guān)隨停的目的 2 選用試劑時要注意 題目沒有提供學(xué)生熟悉的鹽酸 而硫酸會與大理石生成caso4沉淀 包在其表面阻止caco3繼續(xù)和酸作用產(chǎn)生co2 塊狀na2co3遇酸會溶解 使制氣裝置起不到隨關(guān)隨停的作用 本題只能選用大理石 濃硝酸和水 答案 1 a c d e 2 濃硝酸 水 塊狀大理石 3 實驗室制取h2 co2 h2s等氣體 往往都用啟普發(fā)生器 它有開后即制氣 關(guān)閉即停止的便利 其不足之處在于體積大 浪費藥品 制作工藝水平高 價格較貴 某課外興趣小組的同學(xué)設(shè)計了以下幾種簡易的裝置 1 圖 圖 圖 裝置是基于什么物理原理設(shè)計的 2 圖 與圖 圖 圖 有很大不同 如果用fes固體與稀硫酸 用圖 裝置來制取h2s 請簡述操作步驟 3 如果利用圖 裝置制取一定量的h2 其操作過程是 解析 為達(dá)到四個 隨 的要求 隨用隨制 隨關(guān)隨停 組裝儀器的關(guān)鍵是要讓固體時而接觸液體 時而又和液體分離 仔細(xì)觀察后 發(fā)現(xiàn)圖 圖 圖 都與啟普發(fā)生器的功能類似 圖 則換了一種思路 也是利用了實際的操作方法來實現(xiàn)隨用隨制 答案 1 連通器原理 2 在錐形瓶中注入適量的稀硫酸 把fes固體裝入多孔袋中 用高強度的化纖扎緊袋口 并系好銅絲 將多孔袋懸空 按圖示裝置放好 打開活塞 塞好橡皮塞 放松銅絲 讓袋浸泡在稀硫酸中 若要停止反應(yīng) 上提銅絲 便可將裝有fes的袋子脫離稀硫酸而終止反應(yīng) 3 打開活塞把裝有鋅粒的干燥管浸入裝有稀硫