第3讲常见物质的实验室制法doc.docx
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第3讲常见物质的实验室制法doc
第3讲：
常见物质的实验室制法
一、考纲要求
1、掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、仪器装置、反应原理和收集方法）；
2、掌握几种重要的无机物的制取及物质制备的实验设计。
二、双基回顾
（一）、气体发生装置的类型（根据原理、反应物状态和反应条件等来选择）
注意：
1、制备气体，可用如图1所示的装置。
可制备的气体有等。
试管口应稍倾斜，以防止产生的在管口冷凝后倒流而引起试管破裂。
铁夹应夹在距试管口处。
2、制备气体，可用如图2-图11所示的装置。
用它可制备的气体有等。
3．制备气体，可用如图12-图15所示的装置。
用它可制备的气体有：
等。
（二）、气体的收集
收集气体常用的方法有
（三）、气体的净化与干燥
1．气体的净化与干燥装置
气体的净化常用洗气瓶、干燥管。
如图所示。
①易溶于水的气体杂质可用来吸收；②酸性杂质可用物质吸收；
③碱性杂质可用物质吸收；④水份可用来吸收；
⑤能与杂质反应生成沉淀（或可溶物）的物质也可作为吸收剂。
2．气体干燥剂
酸性干燥剂（如：
等）不能用来干燥性气体；
碱性干燥剂（如等）不能用来干燥性气体
有氧化性的干燥剂（如）不能干燥有还原性气体（如等）。
注意：
能与气体反应的物质不能选作干燥剂，如不能用无水CaCl2来干燥NH3（因生成CaCl2·8NH3）.
3、尾气处理装置：
根据多余气体的性质选择，常见的装置有：
三、例题评析
例1、实验室中准备有下面主要仪器：
大试管、带导管的单孔塞、药匙、镊子、水槽、集气瓶、玻璃片、酒精灯、铁架台九种，如果药品选用合理，仪器可以选其中的几种，能制取的气体有 （ ）
A．只有氧气 B．只有二氧化碳
C．氢气和二氧化碳 D．氧气、氢气和二氧化碳
例2、化学课外活动小组设计了如图所示的一套气体发生、收集和尾气吸收装置，以探究该装置的多功能。
（1）甲同学认为利用装置Ⅱ可直接收集NH3、H2，但不能收集O2，其理由是：
____________
（2）乙同学认为装置Ⅰ可作为实验室制氧气的快速发生器，对装置Ⅱ稍作改进后即可作为O2的收集装置，乙同学对装置Ⅱ的改进方法是：
_________________________，
制O2时在装置Ⅰ中的a中加入________，b仪器中加入____________。
（3）丙同学认为利用装置Ⅰ,可以用两种不同类的方法来收集NO,试简述操作方法：
（4）丁同学认为装置Ⅱ经乙同学改进后只需在装置Ⅱ之后连一尾气吸收装置即可收集SO2气体。
试将吸收SO2的尾气吸收装置画在方框内。
（5）戊同学认为利用装置Ⅰ和装置Ⅲ可进行验证Cl2的氧化性比Br2强的实验，进行此项实验时在装置Ⅰ中的a仪器中加入___________试剂，b仪器中加入________试剂，装置Ⅲ中应加入
_______试剂，根据装置Ⅲ中观察到的_______________________________实验现象即可得出Cl2的氧化性比Br2强的结论。
例3、 某研究小组进行与NH3有关的系列实验。
（1）从下图中挑选所需的仪器，画出制取干燥NH3的装置简图（添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管。
固定装置和尾气处理装置不用画），并标明所用试剂
（2）为验证“同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”，该小组同学设计了如右图所示的装置，
图中Ｂ管的容积是Ａ管的2倍，活塞Ｋ1、Ｋ2、Ｋ3、Ｋ4、Ｋ5均关闭（固定装置和尾气处理装置略；HCl和NH3均不溶于石蜡油，也不与之反应；装置气密性好）。
①在Ａ管中充满与大气压强相等的干燥HCl气体。
操作是
控制活塞Ｋ4、Ｋ5，调节Ｃ，使Ｂ管充满与Ａ管同压的干燥NH3。
②缓慢开启活塞Ｋ3，Ａ管中的现象是 。
要达到实验目的，当反应完成并恢复到室温时，Ｂ管中预期的现象
是 ；
若观察不到预期现象，主要原因是
。
例4、某校化学兴趣小组为测定混合物组成的质量比，实验过程中所加试剂和操作步骤如下表所示：
实验序号
混合物A
加入适量水得到
加入试剂B
过滤后经洗涤干燥所得固体C
蒸发滤液得到晶体D
称量
Ⅰ
BaCl2
NaCl
溶液
过量CO2
D
A、D
Ⅱ
CaCl2
NaCl
溶液
过量饱和Na2CO3溶液
CaCO3
NaCl
A、C
Ⅲ
Na2SO4
MgSO4
溶液
试回答下列问题：
①实验Ⅰ中D的成分是，通过称量后（填“能”或“不能”）计算
得到A中各组分的质量比。
②实验Ⅱ填写的内容中一定错误的是，其原因是
。
③对实验Ⅲ进行设计，并将相应内容填入Ⅲ中对应的空格内。
四、课堂练习
1、下列物质的制备合理的是---------------------------------------（）
①将氯化铝溶液与硫化钾溶液混和后过滤来制备硫化铝；
②将过量的铁与氯气加热反应氯化亚铁；
③在配制FeSO4溶液时常向其中加入一定量铁粉和稀硫酸
④铜先氧化成氧化铜，再与硫酸反应来制取硫酸铜；
⑤将45mL水加入到盛有5gNaCl的烧杯中，搅拌溶解来配制50g质量分数为5%NaCl
A.④B.②③C.③④D.全部
2、已知KMnO4与浓HCl在常温下反应能产生Cl2。
若用图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验它与金属的反应。
每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是（不考虑①单元装置）（）
A．只有④处B．只有②处
C．只有②和③处D．②、③、④处
3、如图装置进行实验，将液体A逐滴加入到固体B中，下列叙述正确的是（）
A．若A为浓盐酸,B为MnO2,C中盛品红溶液,则C中溶液褪色
B．若A为醋酸，B为贝壳，C中盛澄清石灰水，则C中溶液会有先变浑浊后又澄清的现象
C．若A为浓氨水，B为生石灰，C中盛A1C13溶液，则C中先产生白色沉淀后沉淀又溶解
D．实验仪器D可以起到防止溶液倒吸的作用
c
4、用右图装置制取、提纯并收集表中的四种气体（a、b、c表示相应仪器中加入的试剂），其中可行的是
气体
a
b
c
A
NO2
浓硝酸
铜片
NaOH溶液
B
SO2
浓硫酸
Cu
酸性KMnO4溶液
C
NH3
浓氨水
生石灰
碱石灰
D
CO2
稀盐酸
CaCO3
浓硫酸
5、我国化工专家侯德榜的“侯氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献。
他利用NaHCO3、NaCl、NH4C1等物质溶解度的差异，以食盐、氨气、二氧化碳等为原料先制得NaHCO3，进而生产出纯碱。
下面是在实验室中模拟“侯氏制碱法”制取NaHCO3的实验步骤：
第一步：
连接好装置，检验气密性，在仪器内装入药品。
第二步：
先让一装置发生反应，直到产生的气体不能再在C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体，片刻后，C中出现固体。
继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生。
第三步：
过滤C中所得的混合物，得到NaHCO3固体。
第四步：
向滤液中加入适量的NaCl粉末，有NH4C1晶体析出。
请回答下列问题：
（1）装置的连接顺序是：
（a）接（）（）接（）；（b）接（）
（2）A中常选用的固体反应物为；D中应选用的液体为；B中发生反应的化学方程式为。
（3）第二步骤中必须先让装置先发生反应。
（4）C中用球形干燥管而不用直导管，其作用是，
C中广口瓶内产生固体的总化学方程式为。
6、右图所示的A、B两支大试管中各盛有等质量的同一种液体，试管
口各系有一个小气球，气球内分别装有等质量的不同固体（纯净物），
实验时将两气球抬起，将其中固体同时倾入试管内，固体全部溶解，同时看到两气球都鼓气胀大，但A试管气球胀大的速度及最终胀大的体积都明显大于B。
若两试管产生同一种气体，试推测A、B中盛放的液体和固体的可能组合，将各组合填入下表，要求各组分产生的气体不能相同。
（可以不填满）
组合编号
A、B中的液体
A中的固体
B中的固体
产生的气体
①
②
③
④
7、
（1）如何检查上述图1装置的气密性？
。
（2）以下是测量收集到气体体积（上图1）必须包括的几个步骤；
1调整量简内外液面高度使之相同；
②使试管和量筒内的气体都冷却至室温；
③读取量简内气体的体积。
这三步操作的正确顺序是：
（请填写步骤代号）。
（3）测量收集到气体体积时，如何使量筒内外液面的高度相同？
（4）用一定质量的Zn（分片状和粒状）、浓硫酸、水以及如图2装置制取H2，要保证不漏出H2，应如何操作
如何检查上述装置的气密性？
（5）用上图中图3的装置制取氢气，在塑料隔板上放粗锌粒，漏斗和带支管的试管中装有稀硫酸，若打开弹簧夹，则酸液由漏斗流下，试管中液面上升与锌粒接触，发生反应。
产生的氢气由支管导出；若关闭弹簧夹，则试管中液面下降，漏斗中液面上升，酸液与锌粒脱离接触，反应自行停止。
需要时再打开弹簧夹，又可以使氢气发生。
这是一种仅适用于室温下随制随停的气体发生装置。
回答下面问题：
为什么关闭弹簧夹时试管中液面会下降？
②这种制气装置在加入反应物前，怎样检查装置的气密性
8、为了在实验室模拟用二氧化氮溶于水生成硝酸，现进行如下实验：
实验一：
制备并收集一试管二氧化氮
（1）实验室常用浓硝酸与铜反应制备二氧化氮，化学方程式是。
（2）可用右图装置制备并收集一试管二氧化氮，
①在加入药品前，必须进行的操作是
。
②该装置的缺点是（只填一个缺点既可）
实验二：
尽可能多地使试管中的二氧化氮被水吸收
（3）将装有二氧化氮的试管A倒插入水中（图I），并轻轻晃动试管，观察到的现象是：
反应的化学方程式是 。
（4）从下图中挑选所需的仪器，完成制取O2，并将O2通入到上述实验后的试管A中。
①画出制取O2装置简图（添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管。
固定装置不用画），并标明所用试剂。
②某同学在图II的试管A内通入O2的过程中没有观察到液面上升，而是试管内充满了无色气气体，主要原因是。
9、硫酸铜的制备实验是无机化学实验教学中一个必做实验，某研究性学习小组设计了如下两个实验方案：
实验一：
因铜不能与稀硫酸直接反应，实验中以浓硝酸分次加入到铜和稀硫酸的混合液中，加热使之完全反应，通过蒸发、析晶等操作得到硫酸铜晶体。
（1）浓硝酸所起的作用是___________________________________
（2）该反应的原理是（用化学方程式表示）
______________________________________________。
实验二：
以空气为氧化剂的一步氧化法，将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，其反应原理为2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O，但反应速率太小，当升高温度到80～90℃，反应仍然缓慢。
如在铜粉和稀硫酸的混合物中加入少量Fe2（SO4）3溶液，则速率明显加快。
（3）用离子方程式表示速率明显加快的原理
______________________________________________。
Fe2（SO4）3的作用是__。
（4）得到的混合液用______________调节pH=2～4，使Fe3+形成Fe（OH）3沉淀而除去，且Fe（OH）3可以循环使用。
（5）请根据以上内容，对这两个实验方案进行评价，填下表：
实验一
实验二
主要优点
主要缺点
第3讲：
常见物质的实验室制法（详解）
三、例题评析
例1、D
例2、
（1）H2、NH3的密度比空气小，而O2的密度比空气大。
（2）把装置Ⅱ中的进气导管改为长导管插到试管底部，出气导管管口应与胶塞相平
3%的H2O2溶液、少量的MnO2粉末
（3）排水法收集--广口瓶中盛满水,NO从d管通入
利用排CO2集气法收集--广口瓶中先收集满CO2气体,然后将NO从d管通入。
（4）（5）浓盐酸、KMnO4、NaBr溶液、溶液由无色变橙色
例3、
i.打开K1、K2，从K2处通入干燥的HCl气体，直到K1处有白雾出现，关闭K1、K2。
②生成大量的白烟。
B管中充满石蜡油。
实验时A管中未全部充满干燥HCl气体
例4、①BaCl2和NaCl不能②DD中不仅含有NaCl，还有Na2CO3
③过量NaOH溶液Mg（OH）2Na2SO4（NaOH）A、C
课堂练习
1、C2、D3、BD4、D
5、
（1）装置的连接顺序是：
（a）接（f）（e）接（d）；（b）接（c）
（2）碳酸钙；饱和碳酸氢钠；NH3.H2O+CaO==NH3+Ca（OH）2
（3）B
（4）防止倒吸NH3+CO2+H2O+NaCl=NH4Cl+NaHCO3↓
6、
组合编号
A、B中的液体
A中的固体
B中的固体
产生的气体
①
稀盐酸（或稀硫酸）
镁粉
铁粉
H2
②
稀盐酸（或稀硫酸）
NaHCO3
Na2CO3
CO2
③
稀盐酸（或稀硫酸）
Na2S
FeS
H2S
④
稀硝酸
铁粉
铜粉
NO
7、
（1）将导管的出口浸入水槽的水中，手握住试管，有气泡从导管口逸出，放开手后，有少量水进入导管，表明装置不漏气。
（2）②①③
（3）慢慢将量筒下降
（4）取下试管A，向其中加入少量水，再沿试管慢慢加入少量浓硫酸，振荡，使液体总体积不超过试管容积的1/3，将试管斜放，把锌片放在试管内壁上，塞紧塞子，慢慢直立，使锌片滑下与稀硫酸接触。
固定A、甲、乙三管，在乙管内注入适量水，将A、甲两管橡皮塞塞紧，上下移乙管，使乙管液面高于甲管液面，，静置片刻后，水面保持不变，说明装置气密性好。
（5）①关闭弹簧夹时，反应产生的气体使试管内液面上的压力增加，所以液面下降。
②塞紧橡皮寨，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，漏斗中与试管中的液面差保持不再变化，说明装置不漏气。
8、
（1）Cu+4HNO3（浓）==Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O
（2）①检查装置的气密性②没有尾气处理装置，过量的NO2逸出后将导致空气污染。
（或：
不能随时控制反应的开始和停止，浪费药品，且过量的NO2逸出后将导致空气污染）
（3）试管内液面上升到约为试管体积的2/3，气体由棕红色变为无色。
3NO2+H2O==2HNO3+NO
H2O2
溶液
（4）
①
②O2通入的速度过快，导致试管内迅速充满了O2。
9、
（1）氧化剂
（2）Cu+2HNO3+H2SO4=CuSO4+2NO2↑+2H2O
或3Cu+2HNO3+3H2SO4=3CuSO4+2NO↑+4H2O
（3）2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+、4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
催化剂
（4）CuCO3或CuO
（5）
实验一
实验二
主要
优点
操作简便
（1）原料充分转化为产品
（2）没有有害气体排放
主要
缺点
（1）可能有有毒气体排放；
（2）硝酸没有转化为产品，不符合绿色化学原理
（1）操作步骤较多
（2）硫酸铜晶体可能不太纯净
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