人教版高中化學(xué)第三冊必修選修制備實驗方案的設(shè)計(doc文檔)

1、制備實驗方案的設(shè)計學(xué)習(xí)目標(biāo)1通過氫氧化鋁的制取等實驗方案的設(shè)計掌握制備實驗方案的設(shè)計的關(guān)鍵、一般步驟、方案書寫的格式和內(nèi)容等。2培養(yǎng)能根據(jù)物質(zhì)制備原理制定實驗操作步驟、選擇實驗儀器裝置的能力，鞏固物質(zhì)制備的實驗操作。3能夠根據(jù)問題中的制備實驗方案進(jìn)行科學(xué)的評價，分析其中的優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)習(xí)過程一、自學(xué)探究1讀課本P78第二段，回答下列問題（1）在實驗室中用AlCl3溶液和NaOH溶液反應(yīng)制備Al(OH)3，若在NaOH溶液中滴加AlCl3溶液與在AlCl3溶液中滴加NaOH溶液，現(xiàn)象有何不同，請?zhí)顚懴卤?。滴加試劑順序現(xiàn) 象離子反應(yīng)方程式NaOH溶液滴加AlCl3AlCl3溶液滴加NaOH（2）為使A

2、lCl3完全轉(zhuǎn)化Al(OH)3，最好選用什么試劑代替NaOH，你由此例中，當(dāng)設(shè)計物質(zhì)制備方案時，應(yīng)注意些什么問題？2示例1課本面以鋁屑為原料制備Al(OH)3的實驗方案設(shè)計。（1）下面是課本中制備Al(OH)3的三個方案，請寫出每個方案中的化學(xué)方程式或離子方程式，在括號內(nèi)填寫所加試劑 方案一： ( ) （ ） Al(OH)3Al2(SO4)3溶液鋁 屑 反應(yīng)式 方案二： NaAlO2溶液Al(OH)3鋁屑（ ） （ ） 過濾、洗滌反應(yīng)式 方案三鋁 屑Al2(SO4)3 （ ）過濾、洗滌Al(OH)3鋁 屑（ ）NaAlO2溶液 反應(yīng)式 問題討論：（1）為使鋁屑中的鋁全部轉(zhuǎn)化成Al()3。方案三

3、中 的鋁用量相同嗎?如果不同，兩者的比例應(yīng)是多少？（2）方案評價：三個方案中請?zhí)顚懨可?mol Al()3所消耗的原料H2SO4和NaOH的物質(zhì)的量列表如下：方案消耗H2SO4的物質(zhì)的量消耗NaOH的物質(zhì)的量方案一方案二方案三從原料消耗和實驗操作的簡易性方面考慮，應(yīng)選擇的方案是 2閱讀課本P80頁以Al為原料制備Al(OH)3的實驗方案（有條件的學(xué)校，按實驗方案要求做實驗，并將實驗現(xiàn)象及數(shù)據(jù)填寫在課本相應(yīng)的地方）回答下列問題：（1）物質(zhì)制備的實驗方案包括的項目一般有 （2）步驟1中用NaOH溶液洗滌鋁屑的原因是 將鋁屑分成等質(zhì)量四份，其原因是 。（3）步驟5中如何檢證Al(OH)3已洗滌干凈

4、，請寫出操作步驟。二、總結(jié)與評價【總結(jié)】1物質(zhì)制備方案的設(shè)計，首先要弄清物質(zhì)制備的原理，從原理為切入點(diǎn)設(shè)計方案，方案一般已包括實驗名稱、目的、原理、用品、步驟、現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理。2針對一個實驗，可以設(shè)計出多種方案，要會得對每個方案進(jìn)行科學(xué)的評價，評價可從以下幾個方面進(jìn)行：理論上要科學(xué)。操作上要簡單可行。原料用量要節(jié)約。要環(huán)保，符合綠色化學(xué)原則。【例題講解】例題下圖表示某種鹽的制備步驟：稀硫酸金屬屑A 80過濾，除雜質(zhì)濾液結(jié)晶水合鹽B 300氮?dú)獗Ｗo(hù)無水鹽C已知：水合鹽B含有45.3%的水；無水鹽C焙燒分解，放出兩種無色刺激性氣體E和F，并生成紅棕色固體D。請寫出物質(zhì)的化學(xué)式或名稱：A ，B

5、，C ，D ，E ，F(xiàn) 。答案AFe；BFeSO47H2O；CFeSO4；DFe2O3；ESO2；FSO3（ESO3，F(xiàn)SO2）。分析講解紅棕色固體是一個特征信息，可聯(lián)想到氧化鐵等顯紅棕色的物質(zhì)。逆向推測無水鹽可能含鐵的硫酸鹽。再根據(jù)反應(yīng)條件可推斷出C是硫酸亞鐵，根據(jù)B中含水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可得出B是FeSO47H2O。例2海水及鹽鹵中均有氯化鎂存在，某海鹽廠副產(chǎn)品MgCl26H2O做原料，在523以上加熱，制取耐火材料原料氧化鎂和鹽酸。有關(guān)原子相對質(zhì)量：H-1，O-16，Mg-24，Cl-35.5。（1）寫出該法制取鹽酸的反應(yīng)方程式_。（2）此法制備36.5%的濃鹽酸時是否需要加入其它原料？_，并

6、說明理由_。（3）1000kg的MgCl26H2O理論上可以制得氧化鎂_kg，同時制得36.5%的濃鹽酸_kg。（4）在干燥的氯化氫氣流中加熱MgCl26H2O也可制得電解冶煉鎂的原料無水MgCl2，試解釋干燥氯化氫的作用是_。（5）若該工廠不再增加原料（干燥劑可循環(huán)利用，忽略水蒸氣的損失），利用MgCl26H2O同時制取氧化鎂、濃鹽酸和無水氯化鎂，請你為該廠設(shè)計的工藝流程提出合理建議：_。并計算原料的分配最佳物質(zhì)的量之近似比（制氧化鎂所用原料a mol：制無水氯化鎂所用原料b mol），則a:b_:_。分析講解試題取材于工業(yè)生產(chǎn)中的實際問題，從知識上看試題涉及到基本理論、化學(xué)計算和工業(yè)生產(chǎn)中

7、工藝流程設(shè)計等問題，是一道既能考查多方面的化學(xué)基礎(chǔ)知識，又緊密聯(lián)系生產(chǎn)實際問題的綜合題。（1）試題中的新信息是“用MgCl26H2O做原料制氧化鎂和鹽酸”，要用到已有知識、技能是“升高溫度能促進(jìn)鹽類水解、HCl易揮發(fā)、書寫化學(xué)方程式”，結(jié)合起來就可得到反應(yīng)式。（2）這是一個定量計算和定性判斷相互結(jié)合的問題。根據(jù)（1）中反應(yīng)的化學(xué)方程式，每生成2molHCl的同時還產(chǎn)生5molH2O，所以在所得的酸霧中HCl的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：= 45%36.5%（3）作簡單的計算就可得到結(jié)果。（4）加熱氯化鎂晶體時，由于氯化氫易揮發(fā)，容易生成氧化鎂。所以，只有在能夠抑制氯化鎂水解的條件下，才能加熱氯化鎂晶體直接制取

8、無水氯化鎂。（5）在分析第（2）、（4）過程中可得到這樣的信息：若加熱氯化鎂晶體只為了制取氧化鎂和鹽酸，需要另加原料水（反過來分析就是HCl過量）；若只是制取無水氯化鎂，必需加入一定的氯化氫氣流。工業(yè)生產(chǎn)最理想的工藝要求是充分利用現(xiàn)有原料，不產(chǎn)生廢物，以此為原則可提出合理的建議。答案（1）MgCl26H2OMgO+2HCl+5H2O。（2）若用此法制取36.5%鹽酸，必須再加入水。（3）可制得氧化鎂197kg，濃鹽酸986kg 。（4）氯化氫氣流可抑制氯化鎂水解，并帶走水蒸氣。反應(yīng)式為： MgCl26H2OMgCl2+6H2O（5）制取氧化鎂時生成鹽酸，多余氯化氫經(jīng)干燥后用于制無水氧化鎂時的氯

9、化氫氣流。若amol MgCl26H2O 用于制氧化鎂， b molMgCl26H2O用于制取無水氯化鎂，則有：aMgCl26H2O+ bMgCl26H2O= aMgO + bMgCl2 + 2a HCl + (5a+6b)H2O那么，根據(jù)所得的36.5%鹽酸有：n(HCl) :n(H2O)= :=1:3.53即：= a:b3:1?！驹u價】1用以下三種途徑制取等質(zhì)量的硝酸銅（1）銅跟濃硝酸反應(yīng)（2）銅跟稀硝酸反應(yīng)（3）銅跟氧氣反應(yīng)生成氧化銅，氧化銅再跟硝酸反應(yīng)。以下敘述正確的是（ ）。A三種途徑所消耗銅的物質(zhì)的量相等B三種途徑所消耗硝酸的物質(zhì)的量相等C三種途徑所消耗銅的物質(zhì)的量：途徑（3）途徑

10、（1）途徑（2）D所消耗的硝酸的物質(zhì)的量是：途徑（1）途徑（2）途徑（3）2長期存放的亞硫酸鈉可能會被部份氧化，可通過實驗來測量某無水亞硫酸鈉的純度，某同學(xué)設(shè)計有如下幾步操作。稱量a克樣品，置于燒杯中加入足量蒸餾水，使樣品溶解。加入稀鹽酸、使溶液顯強(qiáng)酸性，再加過量的BaCl2溶液。過慮，用蒸餾水洗滌沉淀。加熱干燥沉淀物。將沉淀冷卻至室溫后，稱量。重復(fù)操作直到合格，最后得到bg固體。（1）本實驗是否能用Ba(NO3)2代替BaCl2？ 其理由是 _。（2）步驟中加鹽酸使溶液呈強(qiáng)酸性的目是： 。（3）步驟中的合格標(biāo)準(zhǔn)是： 。（4）實驗測得樣品中無水亞硫酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是 。3（1）在Inorgani

11、c Syntheses一書中，有一裝置是用以制備某種干燥的純凈氣體。如圖甲所示：其A中應(yīng)盛放一種密度比B中密度小的液體。下表中為幾種液體的密度。溶液名稱濃鹽酸濃硫酸濃氨水濃氫氧化鈉溶液濃醋酸密度(gmL-1)1.191.840.891.411.06現(xiàn)從上述液體中選出幾種適宜的試劑，利用該裝置制取干燥純凈氣體。 （a）制備的氣體其化學(xué)式是 。 （b）應(yīng)選用的試劑（寫名稱）：A中盛 ；B中盛 。 （c）裝置中毛細(xì)管的作用是_。 （2）某學(xué)生擬用50mL NaOH溶液吸收CO2氣體，制備Na2CO3溶液。為了防止通入的CO2氣體過量而生成NaHCO3，他設(shè)計了如下實驗步驟：取25mL NaOH溶液吸

12、收過量CO2氣體，至CO2氣體不再溶解；小心煮沸溶液12min排除溶液中溶解的CO2氣體；在得到的溶液中加入另一半（25mL）NaOH溶液，使溶液充分混合。（a）他能否制得較純凈的Na2CO3？ 理由是 。按他的設(shè)計，第步實驗裝置如圖乙所示： 乙（b）裝置A使用的試劑是石灰石和鹽酸溶液，可否使用純堿代替石灰石？ ；原因是 。（c）裝置B使用的試劑是 ，作用是 。（d）有人認(rèn)為實驗步驟的順序?qū)φ{(diào)，即先混合，再煮沸，更合理，你認(rèn)為對嗎？為什么？41862年，比利時人索爾維以氯化鈉、二氧化碳、氨和水為原料制得純凈的碳酸鈉，叫索爾維制堿法。其主要操作是：（1）在氨化的飽和氯化鈉溶液中通入二氧化碳，制得

13、碳酸氫鈉；（2）再把碳酸氫鈉焙燒制得純堿，通入的二氧化碳可循環(huán)使用；（3）在析出碳酸氫鈉的母液中加入生石灰，氨氣循環(huán)使用。1940年，我國著名科學(xué)家侯德榜先生，沖破了“索爾維法”的技術(shù)封鎖，并加以改進(jìn)，用氯化鈉固體代替生石灰，加入母液中使氯化銨晶體析出，生產(chǎn)出純堿和氯化銨，這便是舉世聞名的“侯氏制堿法”。試回答：（1）在制小蘇打的第一步操作中，是在飽和食鹽水中先通入氨，后通入二氧化碳，兩種氣體通入的順序不能顛倒的原因是_。（2）第一步操作中的兩步反應(yīng)的化學(xué)方程式是_。（3）不能在氯化鈉溶液中通入二氧化碳制碳酸氫鈉的原因是_。（4）“侯氏制堿法”較之“索爾維法”的優(yōu)點(diǎn)是_。得到碳酸鈉、氯化銨兩種

14、有用產(chǎn)品；消耗了無用的產(chǎn)物氯化鈣；減少了氧化鈣原；原料得到充分有效的利用；提高純堿的質(zhì)量。（A） （B） （C） （D）參考答案1.A D2不能 在酸性溶液中，NO3-能將SO32-氧化成SO42-、造成結(jié)果誤差。保證得到的沉淀都是BaSO4，沒有BaSO4連續(xù)兩次稱量的質(zhì)量不變。(3（1）（a）HCl；（b）濃鹽酸，濃硫酸；（c）將濃鹽酸導(dǎo)入濃硫酸底部，濃鹽酸的密度小于濃硫酸，濃鹽酸在濃硫酸中上升，濃鹽酸中水分被濃硫酸充分吸收，有利于產(chǎn)生 HCl氣體。（2）a；能；實驗生成NaHCO3，其中溶解的CO2氣體煮沸時除去，在實驗NaHCO3恰好被NaOH中和完全轉(zhuǎn)化成Na2CO3。b，不能；實驗中使用的CO2的氣體發(fā)生器，只適用于塊狀固體和液體反應(yīng)，Na2CO3是粉末狀固體，反應(yīng)過于猛烈。c，NaHCO3飽和溶液，除去 HCl，d， 不合理；若不先驅(qū)除溶液中溶解的CO2氣體，實驗加入的NaOH將有一部分消耗于與CO2氣體的反應(yīng)，使NaHCO3不能完全轉(zhuǎn)化為Na2CO3。（根據(jù)“制取干燥純凈氣體”就可作出判斷，若是用濃氨水、濃氫氧化鈉溶液反應(yīng)制