制备实验方案的设计.docx

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制备实验方案的设计

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制备实验方案的设计

性质实验方案的设计

一、重点难点：

1、化学是一门以实验为基础的学科，在学习元素化合物知识的过程中，往往需要制备一些重要的单质及化合物。

那么，选择什么样的试剂；如何控制条件以取得最好的效果；装置怎样选取；如何最大程度地提高反应物的利用率等。

这些问题的解决就要依靠制备实验方案的设计来完成。

元素化合物的制备实验的设计要求学生有牢固的化学基础知识和较熟练的实验技能。

课本以用铝屑为原料制备氢氧化铝为例,从铝及其化合物的性质入手,分析了几种氢氧化铝的制备方法，并从中进行了最优化选择，进而制订出一个较为完整的制备方案。

并在此基础上要求学生讨论“怎样利用酯化反应和水解反应原理进行苯甲酸甲酯的合成与皂化反应”，从而对有机化合物的制备有一定的了解和认识。

学习进行实验方案的设计，有助于巩固知识，培养分析问题、解决问题的能力。

2、物质在不同条件下表现出来的各种性质都与它的结构有关。

即：

结构决定性质。

反过来，性质又可以反映物质的结构，了解了物质的性质就可以考虑如何去制备该物质，也可以推测该物质的可能用途。

因此在性质实验方案的设计过程中，要充分了解物质的结构、性质、用途与制法之间的相互关系。

学会抓住物质的本质特征进行整体思考，学会分析、比较、综合、概括。

性质实验方案的设计对元素化合物知识、元素周期律知识、物质结构知识等的要求是很高的。

课本以乙二酸化学性质实验方案的设计为例，介绍了性质实验方案设计的一般思路及方法。

学习过程中重在方法，通过解题提高综合分析、处理问题的能力。

二、例题分析：

第一阶段

[例1]根据平衡移动原理，设计两种实验方法，以证明氨水是一种弱碱。

除氨水外，限在以下范围内选用

试剂：

蒸馏水、酚酞试液、石蕊试液、NH4Cl晶体、消石灰、浓盐酸、醋酸铵晶体。

思路分析：

此题是一道实验设计题。

要证明NH3·H20是弱碱，可采用两种方法：

一种是弱碱溶液中一定存在电离平衡，只要说明氨水中存在电离平衡即可证明氨水是弱碱；另一种方法是弱碱阳离子会破坏水的电离平衡，只要证明NH4+能破坏水的电离平衡即可说明氨水是弱碱。

答案：

（1）取少量氨水，滴加酚酞试液，溶液呈红色，然后向其中加入少量CH3COONH4晶体，振荡，可看到红色变浅，说明氨水中存在电离平衡，说明氨水是弱碱。

（2）取少量NH4Cl晶体溶于水，滴加石蕊试液，溶液呈红色，说明NH4+水解，破坏了水的电离平衡，说明氨水是弱碱第二阶段

[例2]Na2SO4溶液、NaCl溶液、NaOH溶液和Na2CO3溶液，这几种溶液都可以与某些物质反应，生成化合物A。

（1）写出A的化学式_____

（2）写出由Na2SO4溶液、NaCl溶液生成A的化学方程式______

思路分析：

此题主要考查分解反应中阴阳离子重组知识。

NaCl、Na2SO4、NaOH、Na2CO3四种物质在组成上的共同点是都含有Na+，既然都能与另外的物质生成化合物A，则A中必含Na+,与上述四种钠的化合物反应的物质也必然含有相同的阴离子（不产生沉淀离子），即A中的阴离子。

答案：

（1）NaNO3

（2）Na2SO4+Ba（NO3）2=BaSO4↓+2NaNO3NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3

[例3]下列三个问题均与右图中实验装置有关，请选择A～D序号填入空格中

（1）制取某无色非金属氧化物气体时，烧瓶X内的药品应是（）

A、铜与稀HNO3B、铜与浓HNO3C、CaCO3与稀H2SO4D、Na2SO3与浓盐酸

（2）洗气瓶Y中所装液体应是（不允许非水杂质混在气体中）（）

A、浓H2SO4B、NaOH溶液C、饱和NaHSO3溶液D、NaHCO3溶液

（3）检验集气瓶口是否集满气体，置于瓶口的滤纸应沾上的溶液是（）

A、BaCl2溶液B、酸性KMnO4溶液C、KI淀粉D、石灰水

思路分析：

（1）铜与稀HNO3反应需加热，且得到无色NO气体易被空气中O2氧化为红棕色NO2。

铜与浓HNO3反应直接生成NO2，均不符合题意。

CaCO3与稀H2SO4反应生成CaSO4覆盖在CaCO3表面，反应逐渐停止，不能制得CO2；Na2SO3与浓盐酸常温下反应生成无色气体，符合题意。

（2）从X中出来的SO2中将混有较多的HCl和少量的水蒸气，应选用饱和NaHSO3除掉HCl，而SO2不与NaHSO3反应，能实现除去气体中非水杂质的目的。

（3）SO2与BaCl2、KI不反应；SO2与石灰水反应生成CaSO3沉淀，在滤纸上不易观察，也不能作为检测手段；SO2遇强MnO-4可被氧化，可使KMnO4酸性溶液褪色，现象明显，易于观察，符合题意。

答案：

（1）D

（2）C（3）B

第三阶段

[例4]Cu+在酸性溶液中不稳定，可发生自身氧化、还原反应生成Cu2+和Cu，现有浓硫酸、浓硝酸、稀H2SO4、稀HNO3、FeCl3溶液及pH试纸，而没有其他试剂，简述用最简便的方法来检验CuO经H2还原所得红色物质是否含有碱性氧化物Cu2O.

分析：

此题要解决的问题是CuO经H2还原得到的红色物质是否含有碱性氧化物Cu2O。

本题提供的信息是Cu+在酸性条件下不稳定可生成Cu2+和Cu。

已有知识是Cu不与非氧化性酸反应，试题提供的试剂中除pH试纸外均可提供酸性条件，其中浓H2SO4、HNO3、FeCl3溶液还可与Cu反应生成Cu2+，Cu2+在水溶液中呈蓝色。

将信息与已有知识结合起来，Cu与Cu+在酸性条件下的区别就显而易见了。

所以，答案为：

取少量红色产物放入试管中，加入稀H2SO4振荡后，若溶液变为蓝色，说明产物中有

Cu2O.

三、检测题

1、关于实验室制取乙烯的实验，下列说法正确的是（）

A、反应物是乙醇和3mol/LH2SO4的混合液

B、温度计插入反应液面下，以便控制温度在140℃

C、反应容器（烧瓶）中应加入少许碎瓷片

D、反应完毕后先灭火，再从水中提出导管

2、下列金属均可用H2、CO把它们从化合物中还原出来的是（）

A、Ca、MgB、Al、FeC、Fe、CuD、Na、Ag

3、下列物质中，既可用化合反应制取，又可利用溶液中的复分解反应制取的是（）

A、Al2S3B、Fe2S3C、FeCl3D、CuS

4、同时符合以下要求的实验条件：

（1）干燥

（2）使用药物不能含有结晶水（3）加热（4）使用排水集气法收集气体，所能制取的气体是（）

A、CO2B、Cl2C、CH4D、HCl

5、下列关于物质的制备方法正确的是（）

A、用加热蒸发AlCl3溶液的方法制取无水AlCl3

B、小心加热稀HNO3使水蒸发可制得浓HNO3

C、因乙醇的沸点较低，可将工业酒精加热并冷却蒸气得到无水乙醇

D、将胆矾放入坩埚中灼烧，可得无水硫酸铜

6、下列实验能成功的是（）

A、用电石与饱和食盐水反应制取乙炔

B、将等物质的量的乙醇和乙酸放在烧瓶里加热蒸馏，可制得乙酸乙酯

C、向AgNO3溶液中加入盐酸可得到HNO3

D、将苯和稀硝酸混合物加热可得到硝基苯

7、实验室制备气体时选择装置的原则是（）

A、所制气体的密度

B、所制气体的水溶液

C、反应物的状态

D、发生反应的条件

8、在实验室可用浓盐酸与MnO2共热制Cl2，制备装置中须安装分液漏斗而不使用长劲漏斗，有关原因叙述，错误的是（）

A、防止Cl2通过漏斗扩散到空气中造成污染

B、便于控制加入浓盐酸的量

C、因长颈漏斗加热时易破裂

D、尽量避免HCl挥发到空气中

9、下列实验中用错试剂的是（）

A、用稀盐酸清洗做焰色反应的镍铬丝

B、用酒精萃取碘水中的碘

C、用稀HNO3洗去残留在试管壁上的铜

D、用碱石灰吸收氨气中的水蒸气

10、加铁粉的FeSO4饱和溶液放置一段时间，Fe2+的物质的量（）

A、不变B、增大C、减小D、无法判断

11、氯仿可做麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化产生有剧毒的光气：

2CHCl3+O2→2HCl+2COCl2（光气），为防止事故，使用前要检验氯仿是否变质，所用试剂是（）

A、NaOH溶液B、溴水C、AgNO3溶液D、KI淀粉溶液

12、下列实验的失败是因为缺少必要的实验步骤所造成的是（）

A、将无水乙醇和浓H2SO4共热到140℃收集不到乙烯

B、将氯乙烷（C2H5Cl）与NaOH溶液共煮后加入AgNO3溶液得褐色沉淀

C、将乙醛滴加到新制的Cu（OH2）悬浊液中未出现红色不溶物

D、将Cu和浓HNO3反应，用排水法收集到气体呈无色

13、下列试剂能用于验证相同物质的量浓度的NaCl、MgCl2、AlCl3溶液的碱性强弱的是（）

A、NaOH溶液B、K2CO3溶液C、pH试纸D、氨水

14、下列实验能证明有SO2存在的是（）

①能使澄清石灰水变浑浊②能使湿润的蓝色石蕊试纸变红③能使品红溶液褪色④通入足量的NaOH溶液中，再加BaCl2溶液有白色沉淀生成，该沉淀溶于稀盐酸⑤通入溴水中能使溴水褪色，再滴加Ba（NO3）2溶液有白色沉淀生成（）

A、都能证明B、只有⑤能证明C、③、④、⑤都证明D、都不能证明

15、贮存浓H2SO4的铁罐口出现严重的腐蚀现象，这体现了浓H2SO4的（）

A、吸水性和酸性B、脱水性和吸水性C、强氧化性和吸水性D、不挥发性和酸性

16、下列实验得出的结论正确的是（）

A、使湿润的蓝色石蕊试纸变红色的气体一定是氯化氢气体

B、某气体通入石灰水中产生白色沉淀，再加足量的盐酸，白色沉淀又溶解，则该气体一定是CO2

C、常温下向某溶液中滴加无色酚酞试液变红，则该溶液一定是碱性溶液

D、向某溶液中加少量的KSCN溶液出现红色，则该溶液中一定含有Fe3+

17、某同学设计了五种制备气体的方案：

①加热稀硫酸和乙醇制备乙稀；②加热稀盐酸和二氧化锰制备氧气；③用稀硫酸和大理石制备CO2；④用稀硝酸和硫化亚铁制备H2S；⑤用稀H2SO4和食盐共热制备HCl。

不宜采用的方案有（）

A、只有①和②B、只有②和③C、只有④和⑤D、①②③④⑤

18、用启普发生器制取和收集气体的实验步骤有：

①检验气体纯度；②装入固体试剂；③检验仪器气密性；④收集气体；⑤注入液态试剂。

其正确的操作顺序是（）

A、②⑤③①④B、③⑤②①④C、③②⑤①④D、②③⑤①④

19、海水中含有氯化镁，是镁的重要来源之一。

从海水中提取镁，可按如下步骤进行：

①把贝壳

制成石灰乳；②在引入的海水加入石灰乳，沉降、过滤、洗涤沉淀物；③将沉淀物与盐酸反应，结晶过滤、干燥产物；④将得到的产物熔融后电解。

关于提取镁，下列说法不正确的是（）

A、此法的优点之一是原料来源丰富

B、进行①②③步骤的目的是从海水中提取MgCl2

C、第④步电解时阴极产生氯气

D、以上提取镁的过程中涉及的反应有分解反应，化合反应和复分解反应

20、用以下三种途径制取相等质量的硝酸铜：

①铜跟浓硝酸反应；②铜跟稀硝酸反应；③铜先跟氧气反应生成氧化铜，氧化铜再跟硝酸反应。

以下叙述正确的是（）

A、三种途径所消耗的铜的物质的量相等

B、三种途径所消耗的硝酸物质的量相等

C、所消耗的铜的物质的是：

途径③>途径①>途径②

D、所消耗的硝酸的物质的量是：

途径①>途径②>途径③

21、用醋酸钠晶体与碱石灰混合加热，没有得到甲烷，可能的原因是（）

A、碱石灰用量过多

B、醋酸钠晶体含结晶水

C、碱石灰严重受潮

D、反应混合物混合不均匀

22、下列制备实验中都使用硫酸，其中必须使用稀硫酸的是：

①制二氧化硫②制硫化氢③制氯化氢④制硝基苯⑤由氧化铜制硫酸铜⑥由铁屑制绿矾

A、②⑤⑥B、①②④C、①⑤⑥D、②③④

23、某同学在CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液、适量HNO3制得纯净的Cu（NO3）2溶液

（1）NaOH溶液为什么要过量？

（2）怎样检验NaOH溶液已过量？

（3）在制备过程中，该生必须采取什么操作步骤才能得到纯净的Cu（NO3）2.

24、现有稀氨水、盐酸、氯化铵晶体、蒸馏水、酚酞试液、pH试纸，请选用合适的试剂，设计最简单的实验证明氨水是弱碱。

　25、实验室制备硝基苯的主要步骤如下：

①配制一定比例的浓硫酸与浓硝酸的混合酸，加入反应器中；

②向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀；

③在50℃～60℃下发生反应，直至反应结束；

④除去混合酸后，粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤；

⑤将用无水氯化钙干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯净硝基苯。

请填写下列空白：

（1）配制一定比例浓硫酸与浓硝酸混合酸时，操作的注意事项是:

_______________。

（2）步骤③中，为了使反应在50℃～60℃下进行，常用的方法是：

______________。

（3）步骤④中洗涤、分离粗硝基苯应使用的仪器是：

________________。

（4）步骤④中粗产品用5%NaOH溶液洗涤的目的是：

______________________。

（5）纯硝基苯是无色、密度比水_______（填“小”或“大”），具有_______气味的油状液体。

26、有两种pH值都等于2的溶液：

一种是强酸，一种是弱酸。

某学生只用蒸馏水和pH试纸进行实验，便对它们作了鉴别。

其方法和结论是：

__________________________。

答案：

1—5CCCCD

6—10ACCDCBA

11—15CBCCBA

16—20CDDCCAD

21—22BCA

23、

（1）为使CuSO4完全成为Cu（OH）2,

（2）取上层清液加入一滴NaOH溶液无沉淀。

（3）过滤，同时洗涤沉淀，然后将沉淀溶于适量HNO3，所得即为纯净的Cu（NO3）2溶液。

24、将氯化铵溶于水，用pH试纸测其pH值，若pH<7，则证明氨水为弱碱。

25、

（1）先取浓HNO3，再慢慢注入浓H2SO4，及时搅拌

（2）水浴（55℃～60℃）

（3）分液漏斗

（4）除去粗产品中残留的酸

（5）大；苦杏仁味

26、将两种酸取相同体积稀释相同倍数后用pH试纸检验，pH值小的为弱酸