高考化學(xué)答題技巧之物質(zhì)的制備和凈化

1、13/13高考化學(xué)答題技巧之物質(zhì)的制備和凈化2019年高考已經(jīng)進(jìn)入第二輪的復(fù)習(xí) ,考生們在復(fù)習(xí)中或多或少有一些困惑 ,查字典化學(xué)網(wǎng)的編輯為大家總結(jié)了高考化學(xué)答題技巧之物質(zhì)的制備和凈化 ,各位考生可以參考。一 ,制取氣體實(shí)驗(yàn)的操作順序：1.安裝順序:由下到上(如制氯氣的發(fā)生裝置安裝順序是:放鐵架臺擺酒精燈固定鐵圈放置石棉網(wǎng)固定圓底燒瓶)從左到右(如制氯氣:發(fā)生裝置收集裝置吸收裝置)先塞后定(帶導(dǎo)管的膠塞在燒瓶固定前塞好,以免燒瓶固定后因不宜用力而塞不緊或因用力過猛而損壞儀器)2.加試劑順序:固體先放入 ,液體后滴加(即先固后液)3.其它操作順序:先檢驗(yàn)氣密性,后裝入藥品(便于在裝置漏氣時(shí)進(jìn)行調(diào)整

2、和更換儀器),最后點(diǎn)燃酒精燈(所有裝備工作完畢后).三.實(shí)驗(yàn)裝置:一套完整的制備氣體的實(shí)驗(yàn)裝置應(yīng)包括四個(gè)局部:發(fā)生裝置凈化裝置收集裝置尾氣處理發(fā)生裝置：選取的依據(jù)是制取所用的試劑的狀態(tài)和反響條件(加熱與否)。凈化裝置：要根據(jù)反響物的性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)條件來分析可能含有的雜質(zhì) ,再根據(jù)主要成分與雜質(zhì)性質(zhì)上的差異選擇除雜方案。一般凈化氣體時(shí),除去水蒸氣的枯燥裝置放在最后。用作枯燥劑的物質(zhì)須具備兩個(gè)條件：一是本身要具有很強(qiáng)的吸水性 ,二是不能與被枯燥的氣體發(fā)生反響。實(shí)驗(yàn)室常用的枯燥劑可劃為三類：濃硫酸 禁用于堿性物質(zhì)和復(fù)原性物質(zhì)如NH3 HI HBr H2S等酸性枯燥劑五氧化二磷 禁用于堿性物質(zhì),如NH3中

3、性枯燥劑 無水氯化鈣 禁用于NH3和酒精固體CaO堿性枯燥劑 禁用于酸性物質(zhì),如HCl、Cl2、CO2等堿石灰(NaOH+CaO)常見氣體的枯燥裝置有兩種：洗氣瓶：可裝液體枯燥劑 ,如濃硫酸;枯燥管：可裝固體枯燥劑氣體洗滌裝置液體洗滌劑固體洗滌劑收集裝置：選用收集方法的主要依據(jù)是氣體的密度和水溶性。由氯氣的物理性質(zhì)得,用向上排空氣法收集氯氣 ,因氯氣難溶于飽和食鹽水 ,也可用排飽和食鹽水收集.尾氣吸收處理裝置：有三種：用倒扣漏斗極易溶于水的氣體;玻璃管能溶于水或溶于溶液的氣體的吸收(如用NaOH溶液吸收Cl2);點(diǎn)燃法處理CO?！疽族e指津】1.對氣體制取、除雜、枯燥、收集、轉(zhuǎn)化要進(jìn)行整體思考。

4、2.氣密性檢查：可用加熱法或水封法 ,不管哪種方法 ,事先都要確保系統(tǒng)是密封的。3.理解啟普發(fā)生器使用條件 ,明確C2H2、SO2不能用該儀器制取。4.氣體的收集：因?yàn)镃2H2、C2H4的氣體密度很接近空氣 ,所以不宜用向下排氣法收集;因?yàn)镹O極易與空氣中氧氣反響生成NO2所以只能用排水法收集。5.對于NH3和HCl這2種污染性氣體的尾氣吸收裝置要選用倒置的漏斗。6.克服思維定勢：除課本制氣方法外 ,也可有其它方法。如用Na2O2和H2O、MnO2和H2O2制O2(裝置同制C2H2);了解制氣裝置替代方法 ,如用U形管或枯燥管制CO2;氣體的收集也可用球膽或氣球來收集。7.要區(qū)分氣體的吸收和檢

5、驗(yàn)兩種不同的操作 ,例如 ,要檢驗(yàn)CO2 ,是通過澄清石灰水;要吸收CO2 ,那么是通過NaOH溶液。檢驗(yàn)要求靈敏、現(xiàn)象明顯;而吸收那么要求反響迅速、完全?！镜湫屠}評析】例1 以下反響適用于實(shí)驗(yàn)室制備氧氣的是高錳酸鉀熱分解2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2MnO2硝酸銨熱分解2NH4NO3 4H2O+N2+O2過氧化催化分解2H2O2 2H2O+O2二氧化氮熱分解2NO2 2NO+O2A.只有 B.和 C.和 D.思路分析：答復(fù)此題 ,首先需要考生通過幾年的化學(xué)學(xué)習(xí) ,體會到物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室制法所必須具備的根本要求和條件。一般來說 ,物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室制法(尤其是中學(xué))所要求的條件大致為：反響

6、盡可能快一些 ,反響條件盡可能簡單 ,操作比擬易行 ,盡量使制備的產(chǎn)物單一易于別離;而對反響物的本錢、能耗 ,可以較少考慮 ,盡可能使用常用的儀器設(shè)備 ,如試管、燒瓶、燒杯等等。反響較為平安或平安性可控。在此題所給的4個(gè)反響中 ,除了KMnO4熱分解反響是眾所周知實(shí)驗(yàn)室里O2的制法之外 ,H2O2分解也可以方便地用于實(shí)驗(yàn)室制備O2。為此 ,可將MnO2置于一只燒瓶內(nèi) ,從分液漏斗中滴入H2O2立即有O2發(fā)生 ,并可用控制滴速的方法來調(diào)節(jié)產(chǎn)生O2的氣流量。NH4NO3不行 ,一是其受熱溫度不同分解產(chǎn)物不同 ,二是即使發(fā)生題中指定的反響 ,生成的N2和O2也難以別離 ,三是NH4NO3受熱易發(fā)生爆

7、炸。NO2顯然不行(兩氣體在常溫下又化合成NO2)。答案：C方法要領(lǐng)：實(shí)驗(yàn)室制氨除可用銨鹽和堿反響外 ,還可用下述方法：濃NH3.H2O與NaOH ,利用NaOH溶于水放熱(主要因素)和OH-離子濃度的增加使氨水的電離平衡左移;濃NH3.H2O與CaO反響：NH3.H2O+CaO=NH3+Ca(OH)2例2 按以下實(shí)驗(yàn)方法制備氣體,合理而又實(shí)用的是A.鋅粒與稀硝酸反響制備H2 B.向飽和氯化鈉溶液中滴加稀硫酸制備HClC.亞硫酸鈉與濃硫酸反響制備SO2 D.大理石與濃硫酸反響制備CO2思路分析：鋅粒與硝酸反響不能制備H2 ,只能生成氮的氧化物;HCl氣體是固體氯化鈉與濃硫酸共熱而制取;大理石與

8、濃硫酸反響生成微溶的CaSO4 ,CaSO4覆蓋在大理石上 ,而使反響實(shí)際上停止。答案：C引申發(fā)散：此題考查學(xué)生是否明確某些制氣反響不能進(jìn)行的原因。由于多種因素使外表上看似可以的制氣實(shí)驗(yàn)變得并不適宜。除了此題選項(xiàng)列舉的A、B、D的類型外 ,還有：不能用硝酸或濃硫酸與FeS制H2S或與NaBr、KI之類的鹵鹽制HBr和HI ,因?yàn)閺?qiáng)氧化性酸會將H2S、HBr、HI氧化;用稀鹽酸就不可能與MnO2制Cl2 ,因?yàn)橄←}酸濃度太低 ,反響幾乎無法進(jìn)行;無法用稀H2SO4與C2H5OH加熱制C2H4 ,因?yàn)橄2SO4沒有脫水性。制CH4的堿石灰必須是枯燥的。例3 以下圖是一套實(shí)驗(yàn)室制氣裝置 ,用于發(fā)生

9、、枯燥和收集氣體。以下各組物質(zhì)中能利用這套裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的是 (填正確選項(xiàng)的標(biāo)號)A.銅屑和濃硝酸 B.二氧化錳和濃鹽酸C.電石和水 D.碳酸鈣和稀鹽酸思路分析：此題考查常見氣體實(shí)驗(yàn)室的制取與枯燥根底知識的掌握情況。能利用這套裝置制得的氣體需符合三個(gè)條件：固體與液體反響 ,反響不用加熱;氣體不與濃硫酸反響 ,可使用濃硫酸進(jìn)行枯燥;密度大于空氣 ,可用向上排空氣集氣法收集。此外注意尾氣的吸收 ,而銅屑與濃硝酸反響制取NO2沒有;用碳酸鈣與稀鹽酸制CO2反響不需加熱 ,CO2跟濃硫酸不反響且密度大于空氣 ,可用這套裝置。用MnO2跟濃鹽酸反響需加熱 ,電石跟水反響產(chǎn)生的乙炔密度比空氣略小 ,均不符合

10、題意。答案：D方法要領(lǐng)：為正確判斷制取、枯燥氣體的裝置和枯燥劑是否正確 ,應(yīng)該牢記有關(guān)物質(zhì)間反響的條件和所生成氣體的物理性質(zhì)(密度、溶解性等)與化學(xué)性質(zhì)(酸堿性、對氧化劑的穩(wěn)定性等)。解答時(shí) ,可考慮用淘汰法 ,即：依次以制氣裝置的適用范圍(此題為固液反響、不需加熱) ,枯燥劑的適用范圍(此題濃硫酸可枯燥中性、酸性且常溫下不被它氧化的氣體) ,以及收集裝置的適用范圍(此題為密度大于空氣 ,跟空氣常溫下不反響)這三重標(biāo)準(zhǔn) ,逐級對各選項(xiàng)進(jìn)行判斷 ,凡有一條不符合題意即予淘汰 ,從而較快地確定正確答案。引申發(fā)散：為什么A項(xiàng)不宜呢?問題在于裝置沒有尾氣吸收裝置 ,而NO2是會嚴(yán)重污染環(huán)境的有毒氣體。

11、有關(guān)集氣裝置問題 ,要弄懂使用裝置的原理。難、微溶于水的用排水集氣法。密度大于空氣的用向上排空氣法;密度小于空氣的用向下排空氣法;要注意密度與空氣接近的(如C2H4等)或易與空氣中O2反響的(如NO)不宜用排空氣法。有毒氣體一定要注意帶尾氣處理裝置。必要時(shí) ,如NO、N2、CO等用氣袋、球膽之類密封收集。例4 某無色混合氣體可能含有CO2、CO、H2O(水蒸氣)、H2中的一種或幾種 ,依次進(jìn)行如下連續(xù)處理(假定每步處理均反響完全)：通過堿石灰時(shí) ,氣體體積變小;通過赤熱的氧化銅時(shí) ,固體變?yōu)榧t色;通過白色硫酸銅粉末時(shí) ,粉末變?yōu)樗{(lán)色;通過澄清的石灰水時(shí) ,溶液變得渾濁。由此可以確定混合氣體中A

12、.一定含有CO2、H2O ,至少含有H2、CO中的一種B.一定含有H2O、CO ,至少含有CO2、H2中的一種C.一定含有CO、CO2 ,至少含有H2O、H2、中的一種D.一定含有CO、H2 ,至少含有H2O、CO2中的一種思路分析：此題通過氣體反響有關(guān)必然性和可能性的推斷 ,著重考查思維的連續(xù)性和邏輯性。由可知 ,堿石灰吸收的是CO2或H2O ,或二者的混合物;中CuO被復(fù)原為Cu ,復(fù)原劑為CO或H2 ,或二者的混合物;但由可知 ,反響生成了H2O ,故原混合氣體中一定有H2;由反響可知 ,反響又生成了CO2 ,故原混合氣體中一定有CO。答案：D方法要領(lǐng)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 ,結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì) ,

13、判斷其存在與否。例5 如果只有燒堿、鹽酸、大理石、硝酸鈉、銅片、蒸餾水 ,從欠缺試劑的角度看 ,無法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)工程是A.制純堿 B.制氯化銅 C.制氫氣 D.制發(fā)煙硝酸思路分析：考查學(xué)生對無機(jī)物相互反響知識的掌握情況和物質(zhì)制備中運(yùn)用上述知識的能力。了解各物質(zhì)的制備反響是解此題的關(guān)鍵。制純堿 ,可用CO2和燒堿 ,而CO2可由鹽酸與大理石反響制得;制氯化銅 ,可用銅與氯氣反響 ,氯氣可由電解鹽酸制得;制氫氣 ,可用電解水的方法;但制發(fā)煙硝酸 ,需要濃硫酸與硝酸鹽反響 ,而此題中未提供濃硫酸 ,由上述試劑也不能制出濃硫酸 ,故無法實(shí)現(xiàn)。答案：D方法要領(lǐng)：如果想不到可用電解法 ,可能會以為無法制得C

14、l2、H2而導(dǎo)致錯選B或C。也有的同學(xué)不知發(fā)煙硝酸是什么而造成錯選。發(fā)煙硝酸通常指85%以上的硝酸 ,它會因逸出N2O5而與空氣中的水蒸氣結(jié)合形成酸霧 ,故得此名。發(fā)煙硝酸可由向稀硝酸中參加濃硫酸作吸水劑 ,再蒸餾制得。例6 實(shí)驗(yàn)室一般用回收的銅屑與硫酸硝酸混合溶液反響制備CuSO4.5H2O晶體 ,反響可在以下圖中進(jìn)行。反響方程式為：3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO+4H2O(1)A中的濃硝酸不能一次參加的原因是(2)C裝置的作用是(3)D裝置中的次氯酸鈉溶液(含有NaOH)用來吸收尾氣 ,吸收液與尾氣發(fā)生化學(xué)反響的方程式為 。以下溶液中能夠代替次氯酸鈉吸收尾氣的是A.

15、碘水 B.硝酸 C.酸性高錳酸鉀 D.氯化鈉(4)欲得到不含Cu(NO3)2的硫酸銅晶體 ,應(yīng)采取的措施是(5)反響完成后將溶液水浴加熱濃縮 ,冷卻析出CuSO4.5H2O晶體 ,采用水浴加熱的目的是 。思路分析：考查學(xué)生根據(jù)題給信息 ,利用已有的常用試劑使用常識 ,進(jìn)行分析、推理能力。中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中有CuSO4.5H2O分解失水的實(shí)驗(yàn) ,而此實(shí)驗(yàn)題從另一角度制CuSO4.5H2O晶體 ,解題的關(guān)鍵是學(xué)生要掌握常用試劑的相互反響規(guī)律 ,并具有一些實(shí)驗(yàn)操作的經(jīng)驗(yàn)。該實(shí)驗(yàn)中有較多的中學(xué)生不熟悉的問題 ,要求學(xué)生運(yùn)用已有知識 ,把握住解題的尺度。問題(1)的答復(fù) ,很容易認(rèn)為是為了控制反響物用量 ,

16、而實(shí)際上是因?yàn)樵摲错懛艧?,要防止硝酸的揮發(fā)和分解。問題(3)中NO吸收劑的選擇 ,因?yàn)橄跛岷吐然c無法吸收 ,碘水氧化性不夠 ,只有選擇高錳酸鉀。答案：(1)A中的濃硝酸不能一次參加的原因是防止HNO3揮發(fā)。(2)C裝置的作用是緩沖瓶 ,防止D中溶液回吸到反響裝置B中。(3)化學(xué)反響的方程式為：3NaClO+2NO+2NaOH=3NaCl+2NaNO3+H2O C(4)應(yīng)采取的措施是加熱的濃硝酸不過量(或定量參加濃硝酸)(5)采用水浴加熱的目的是防止CuSO4.5H2O脫水(或防止溶液局部過熱)。方法要領(lǐng)：對第(4)問的答復(fù)難度相對較大 ,因?yàn)镃uSO4和Cu(NO3)2都易溶于水 ,學(xué)生不

17、易想到SO42-與NO3-濃度對析出其銅鹽的影響。即使是可溶物 ,溶解到達(dá)飽和時(shí) ,也會建立溶解平衡 ,如：CuSO4 (s) SO42-+Cu2+ Cu(NO3)2 (s) Cu2+2NO3-如果SO42-或NO3-的濃度越大 ,其相應(yīng)的鹽就越易析出 ,因此 ,可通過控制NO3-的濃度使Cu(NO3)2不析出。例7 用圖示的裝置制取氫氣 ,在塑料隔板上放粗鋅粒 ,漏斗和帶支管的試管中裝有稀硫酸 ,假設(shè)翻開彈簧夾 ,那么酸液由漏斗流下 ,試管中液面上升 ,與鋅粒接觸 ,發(fā)生反響 ,產(chǎn)生的H2由支管導(dǎo)出。假設(shè)關(guān)閉彈簧夾 ,那么試管中液面下降漏斗中液面上升 ,酸液與鋅粒脫離接觸 ,反響自動停止。需

18、要時(shí)翻開彈簧夾 ,又可以使氫氣發(fā)生。這是一種僅用于室溫下隨制隨停的氣體發(fā)生裝置。答復(fù)以下問題：(1)為什么關(guān)閉彈簧夾試管中液面會下降?(2)這種裝置在參加反響物前 ,怎樣檢查裝置的氣密性?(3)從下面三個(gè)反響中選擇一個(gè)可以用這種隨制隨停的制氣裝置制取的氣體 ,填寫下表的空白：大理石與鹽酸反響制取二氧化碳 黃鐵礦與鹽酸反響制取硫化氫用二氧化錳催化分解過氧化氫制取氧氣氣體名稱收集方法檢驗(yàn)方法(4)食鹽跟濃硫酸反響制取氯化氫不能用這種裝置隨制隨停。試說明理由。思路分析：該題考查了實(shí)驗(yàn)室制取氣體的簡易裝置 ,難度不大 ,但據(jù)抽樣調(diào)查 ,第(2)問答對率只有1%。其實(shí) ,答案就在題目所給信息和裝置圖中

19、,關(guān)鍵在于考生能否讀懂圖 ,能否利用題目所給信息。題目所給信息1：用圖示的裝置制取氫氣 ,在塑料隔板上放粗鋅粒 ,漏斗和帶支管的試管中裝有稀硫酸 這是一種僅用于室溫下隨制隨停的氣體發(fā)生裝置。分析以上信息可以得出以下結(jié)論：要用該裝置制取氣體必須具備以下條件：一是顆粒狀或塊狀固體與液體反響 ,且固體不溶于水;二是反響不需要加熱;三是所制氣體不易溶于水。而第(4)問 ,用食鹽跟濃硫酸制取氯化氫不能用該裝置 ,因?yàn)樵摲错懶枰訜?,固體食鹽是粉末狀 ,這恰是該裝置所不允許的。而第(3)問中所要制取CO2、H2S氣體正好是該裝置所允許的。這樣(3)、(4)兩問即可輕松作答。題目所給信息2：假設(shè)關(guān)閉彈簧夾

20、 ,那么試管液面下降 ,漏斗中液面上升 ,酸液與鋅粒脫離接觸 ,反響自行停止以上信息正好說明該裝置氣密性良好 ,這是因?yàn)?,關(guān)閉彈簧夾時(shí) ,產(chǎn)生的氣體不能從支管導(dǎo)出 ,試管口被橡皮塞密閉 ,試管中氣體越集越多 ,從而使試管內(nèi)液面上的壓力越來越大 ,將酸液壓回到漏斗中 ,使試管中液面下降 ,這即是第(1)問的答案。裝置圖中 ,彈簧夾是關(guān)閉的 ,且試管口已塞緊了橡皮塞 ,漏斗中液面與試管中液面有液面差 ,這正好說明該裝置氣密性良好 ,也就告訴我們怎樣檢查該裝置的氣密性。由此可見 ,即使以前未用過此裝置制取過氣體 ,只要能夠理解題意 ,看懂裝置圖 ,就會得出正確的答案。答案：(1)關(guān)閉彈簧夾時(shí) ,反

21、響產(chǎn)生的氣體使試管內(nèi)液面上的壓力增加 ,所以液面下降。(2)塞緊橡皮塞 ,夾緊彈簧夾后 ,從漏斗注入一定量的水 ,使漏斗內(nèi)的水面高于試管內(nèi)的水面 ,停止加水后漏斗中與試管中的液面差保持不再變化 ,說明裝置不漏氣。(3)二氧化碳向上排空氣法通入澄清石灰水中使石灰水渾濁硫化氫向排空氣法有臭雞蛋味(4)因?yàn)椋捍朔错懸訜?食鹽是粉末狀方法要領(lǐng)：做題時(shí)要認(rèn)真審題 ,仔細(xì)看圖 ,理解題意 ,利用好題目提供的信息 ,通過分析、比擬、綜合 ,問題便可迎刃而解。氣密性檢查方法 ,依據(jù)物理學(xué)中的氣壓知識 ,結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn) ,設(shè)計(jì)出解決問題的方案。從原理上講有多種 ,但原理可行的 ,實(shí)際操作過程并不一定能保證成功。

22、考生中有采用：塞緊橡皮塞 ,翻開彈簧夾 ,從漏斗加水浸沒漏斗尖端。再夾緊彈簧夾 ,用手捂住試管的上半部 ,稍后假設(shè)見漏斗中的液面高于試管中液面 ,說明裝置不漏氣 ,是錯誤的。因體溫所供熱量甚微 ,加上水的比熱大 ,吸收熱量少 ,即使產(chǎn)生液面差也是微乎其微 ,難以發(fā)覺。例8 某學(xué)生利用氯酸鉀分解制氧氣的反響,測定氧氣的摩爾質(zhì)量.實(shí)驗(yàn)步驟如下把適量的氯酸鉀粉末和少量二氧化錳粉末混合均勻,放入枯燥試管中,準(zhǔn)確稱量,質(zhì)量為ag. 裝好實(shí)驗(yàn)裝置 檢查裝置氣密性 加熱,開始反響,直到產(chǎn)生一定量的氣體 停止加熱(如圖,導(dǎo)管出口高于液面) 測量收集到氣體的體積 準(zhǔn)確稱量試管和殘留物的質(zhì)量為bg 測量實(shí)驗(yàn)室的溫

23、度 把殘留物倒入指定的容器中,洗凈儀器,放回原處,把實(shí)驗(yàn)桌面收拾干凈 處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),求出氧氣的摩爾質(zhì)量答復(fù)以下問題:(1)如何檢查裝置的氣密性?(2)以下是測量收集到氣體體積必須包括的幾個(gè)步驟;調(diào)整量筒內(nèi)外液面高度,使之相同;使試管和量筒內(nèi)的氣體都冷卻到室溫;讀取量筒內(nèi)氣體的體積.這三步操作的正確順序是: 。(請?zhí)顚懖襟E代號)(3)測量收集到氣體體積時(shí),如何使量筒內(nèi)外液面的高度相同?(4)如果實(shí)驗(yàn)中得到的氧氣體積是c L(25、1.01105Pa),水蒸氣的影響忽略不計(jì),氧氣的摩爾質(zhì)量的計(jì)算式為(含a、b、c,不必化簡):M(O2)=思路分析：此題考查了考生對根本實(shí)驗(yàn)知識和實(shí)驗(yàn)技能的掌握情況以及對具體問題的