届高考化学总复习专题十第三单元物质的制备方法教案苏教版.docx
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届高考化学总复习专题十第三单元物质的制备方法教案苏教版
第三单元 物质的制备方法
[教材基础—自热身]
1．常见气体制备的发生装置
选择反应装置一般需考虑反应物的状态、溶解性和反应条件等，具体如表所示：
反应装置类型
反应装置图
适用气体
操作注意事项
固、固加热型
O2、NH3等
①试管要干燥；
②试管口略低于试管底；
③加热时先预热再固定加热；
④用KMnO4制取O2时，需在管口处塞一小团棉花
固、液加热型或液、液加热型
Cl2等
①加热烧瓶时要隔石棉网；
②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片
固、液不加热型
O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2等
①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；
②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水；
③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速
2.常见气体制备的反应原理
（1）O2：
2KClO3
2KCl＋3O2↑
或2H2O2
2H2O＋O2↑。
（2）H2：
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
（3）NH3：
2NH4Cl＋Ca（OH）2
CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。
（4）CO2：
CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。
（5）Cl2：
MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
（6）SO2：
Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑。
（7）NO：
3Cu＋8HNO3（稀）===3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O。
（8）NO2：
Cu＋4HNO3（浓）===Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O。
3．气体的收集方法
收集方法
排水法
向上排空气法
向下排空气法
收集原理
收集的气体不与水反应且难溶于水
收集的气体密度比空气大，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应
收集的气体密度比空气小，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应
收集装置
适用的气体
H2、O2、NO、CH4
Cl2、CO2、NO2、SO2
H2、NH3
[注意] 气体的收集方法要根据气体的化学性质和物理性质（溶解性、密度）进行分析选择，对易溶于水的气体除用排空气法收集外，还可用排其他液体法，如Cl2可用排饱和食盐水法收集。
[知能深化—扫盲点]
1．实验室里不能（填“能”或“不能”）用大理石和稀硫酸反应制取二氧化碳气体，原因是CaCO3与稀H2SO4反应生成的CaSO4微溶于水，会覆盖在大理石的表面，阻止反应的继续进行。
2．实验室里除用NH4Cl和熟石灰混合共热制取氨气外，还有哪些方法能制取氨气？
加热氨水或浓氨水与生石灰混合等。
不能（填“能”或“不能”）加热NH4Cl制备氨气，原因是生成的氨气在试管口又与氯化氢结合生成了NH4Cl。
3．实验室里能（填“能”或“不能”）用图1装置制取氯气，若能，试写出反应的化学方程式：
2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
4．选择合适的试剂，能否用图2所示的装置分别制取少量NO和O2？
能制取O2，但不能制取NO，原因是NO不能用排空气法收集，NO易与空气中O2反应，生成红棕色气体NO2。
5．气体制备实验的“两大要求”
（1）加热操作要求
①使用可燃性气体（如：
H2、CO、CH4等），先用原料气赶走系统内的空气，再点燃酒精灯加热，以防止爆炸。
②制备一些易与空气中的成分发生反应的物质（如H2还原CuO的实验），反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气至试管冷却。
（2）实验室装置要求
①制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质（如Al2S3、AlCl3等），往往在装置的末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气的进入。
②用盛有碱石灰的干燥管吸收测定实验中生成CO2的质量时，在干燥管前连盛有无水CaCl2的U形管，在干燥管后再连一个盛有碱石灰的干燥管，前一个的目的是干燥CO2，后一个的目的是防止空气中的CO2和H2O（g）进入。
1．“固体＋液体―→气体”装置的创新
通过伸入或拉出燃烧匙，控制反应的发生和停止
大试管中的小试管中盛有液体反应物，起液封的作用，防止气体从长颈漏斗中逸出，可节省试剂
通过倾斜Y形管使液体与固体接触发生反应，控制反应的进行
通过分液漏斗滴加液体反应物，控制反应的进行
2.“固（液）＋液
气体”装置的创新
图A的改进优点是能控制反应液的温度。
图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液体顺利流下。
[题点全练—过高考]
1．下列气体发生装置，当加入适当的块状固体和液体时不具有随开随关功能的是（ ）
解析：
选D “随开随关”原理是利用压强差控制块状固体和液体反应。
打开止水夹，利用液体压强使液体与块状固体接触而反应；关闭止水夹，生成气体产生的压强使液体与块状固体脱离而停止反应，D不符合。
2．下列制备和收集气体的实验装置合理的是（ ）
解析：
选D A中加热的大试管管口应略向下倾斜；B中NO很容易被空气中的O2氧化，不能用排空气法收集；C中H2的密度比空气小，所以集气瓶中的进气导管应比出气导管短，C错误。
3．（2018·福建三明期末）如图装置可用于收集气体并验证其化学性质，下列对应关系完全正确的是（ ）
选项
气体
试剂
现象
结论
A
NO
紫色石蕊溶液
溶液变红
NO与水反应生成硝酸
B
Cl2
淀粉 KI溶液
溶液变蓝
Cl2有氧化性
C
SO2
酸性KMnO4溶液
溶液褪色
SO2有漂白性
D
NH3
酚酞试剂
溶液变红
NH3是碱性气体
解析：
选B NO易与氧气反应，不能用排空气法收集，且NO不与水反应，A项错误；Cl2的密度比空气的大，可用向上排空气法收集，具有强氧化性，可与KI反应生成I2，溶液变蓝，B项正确；SO2的密度比空气的大，可用向上排空气法收集，具有还原性，可与酸性KMnO4溶液反应，C项错误；NH3的密度比空气的小，应用向下排空气法收集，D项错误。
4．Y形管是一种特殊的仪器，与其他仪器组合可以进行某些实验探究。
利用如图装置可以探究SO2与BaCl2反应生成BaSO3沉淀的条件。
下列判断正确的是（ ）
A．玻璃管的作用是连通大气，使空气中的氧气进入广口瓶，参与反应
B．c、d两根导管都必须插入BaCl2溶液中，保证气体与Ba2＋充分接触
C．Y形管乙中产生的是氧化性气体，其将BaSO3氧化为BaSO4沉淀
D．e、f两管中的试剂可以分别是浓氨水和NaOH固体
解析：
选D 玻璃管起到平衡内外压强的作用，A项错误；要使SO2与BaCl2溶液反应生成BaSO3，应通过d管向溶液中通入碱性气体NH3，d管不能插入溶液中，否则NH3溶于水时，易造成倒吸，B项错误；Y形管乙中产生的是NH3，C项错误；Y形管乙用于制备NH3，D项正确。
[教材基础—自热身]
1．常见气体的净化方法
净化原则：
不损失原来气体，不引入新杂质
物理方法
液化法：
利用沸点不同从空气中分离出N2和O2
水洗法：
利用溶解度不同从N2和NH3的混合气体中除去NH3
化学方法
氧化还原法：
通过灼热的铜丝网除去混合气体中的O2；通过灼热的CuO除去H2、CO等
酸碱法：
将NH3和CO2的混合气体通过碱石灰除去CO2
沉淀法：
除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液，方程式为
H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4
2.气体的净化“套装”与干燥“套装”
液态干燥剂
固态干燥剂
固体，加热
装置
常见
干燥剂
浓硫酸（酸性、
强氧化性）
无水氯化
钙（中性）
碱石灰（碱性）
除杂试剂
（Cu、CuO、
Mg）
可干燥
的气体
H2、O2、Cl2、
SO2、CO2、
CO、CH4、N2
H2、O2、Cl2、
SO2、CO、
CO2、CH4
H2、O2、N2、
CH4、NH3
可除去O2、
H2、CO、N2
不可干
燥的
气体
NH3、HBr、
HI、H2S等
NH3
Cl2、SO2、
CO2、NO2、
HCl等
—
3．尾气的处理“套装”
通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。
常用仪器有：
（1）吸收溶解度较小的尾气（如Cl2、SO2等）用图A装置。
（2）吸收溶解度较大的尾气（如HCl、NH3等）用图B或C装置。
（3）CO、NO等气体可用点燃或收集于塑料袋（气球）中的方法除去，如图D或E。
4．气体除杂的原则
（1）不引入新的杂质。
如除去CH4中的CH2===CH2不能用酸性KMnO4溶液，因为酸性KMnO4溶液氧化CH2===CH2会生成CO2，从而CH4中又引入了新的杂质。
（2）不减少被净化气体的量，尽可能增加被净化气体的量。
如除去CO2中的SO2气体，如果使用NaOH溶液，CO2也会与NaOH反应，因此选用饱和NaHCO3溶液，既能除去SO2，同时又能增加CO2的量。
[知能深化—扫盲点]
1．气体净化的3个步骤
2．气体净化与干燥的先后顺序
（1）若采用溶液除杂，应该是除杂在前，干燥在后。
其原因是气体除杂过程中会从溶液中带入水蒸气，干燥剂可除去水蒸气。
如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2，欲制得干燥、纯净的CO2，可先将产生的气体通过饱和NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过浓硫酸除去水蒸气。
（2）若采用加热除杂，则一般是干燥在前。
如N2中混有O2、CO2、H2O（g），可先将混合气体通过碱石灰，除去CO2和H2O（g），再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管，除去O2，即可得到干燥、纯净的N2。
若将混合气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，易使硬质玻璃管炸裂。
[对点练]
1．如图所示是实验室制取气体的装置，其中发生装置相同，干燥和集气装置有两套，分别用图1和图2表示。
下列选项中正确的是（ ）
选项
发生装置中的药品
干燥和集气装置
A
锌和稀硫酸
图2
B
大理石和稀盐酸
图1
C
铜和稀硝酸
图2
D
氧化钙和浓氨水
图1
解析：
选D A项，锌和稀硫酸反应产生的氢气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集，错误；B项，大理石和稀盐酸反应产生的CO2是酸性气体，与碱石灰会发生反应，不能用碱石灰干燥，且其密度比空气的大，不能用向下排空气法收集，错误；C项，铜和稀硝酸反应产生的NO气体会与空气中的氧气反应生成NO2，不能用排空气法收集，错误；D项，氧化钙和浓氨水反应产生的氨气能用碱石灰干燥，且其密度比空气的小，应用向下排空气法收集，正确。
2．为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体，从图中选择合适的装置并连接。
其中连接顺序合理的是（ ）
A．a—a′→d′—d→eB．c—c′→d—d′→g
C．b—b′→d—d′→gd．d—d′→c—c′→f
解析：
选B 盐酸和大理石制得的CO2气体含有氯化氢和水蒸气，除氯化氢用饱和NaHCO3溶液，除水蒸气用浓硫酸，CO2比空气密度大，所以用向上排空气法收集CO2气体。
[题点全练—过高考]
1.双球洗气管是一种多用途仪器，常用于除杂质、气体干燥、气体吸收等实验操作。
右图是一个以双球洗气管为尾气处理装置，用吸收剂X吸收气体Y的情形，其中符合事实的组合是（ ）
选项
A
B
C
D
气体Y
Cl2
HCl
SO2
NO
吸收剂X
饱和NaCl
溶液
水
浓硫酸
NaOH溶液
解析：
选B A项，Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小，不能被吸收，错误；B项，因HCl极易溶于水，则极易被吸收，正确；C项，SO2能用浓硫酸干燥，但不能被吸收，错误；D项，NO有毒，不能直接排放在大气中，且NO不能与NaOH反应，不能被吸收，错误。
2．（2018·西安调研）用下列装置进行对应的实验（部分仪器已省略），能达到实验目的的是（ ）
解析：
选D A项，气体应“长进短出”；B项，HCl易溶于水会倒吸；C项，测馏分的温度，温度计水银球应在支管口附近。
3．如图是常见的气体制取、干燥和收集装置。
若用H2O2和催化剂MnO2制取干燥的O2，合理的装置组合为（ ）
A．①⑤⑧ b．③④⑦ C．②⑤⑥ D．②④⑧
解析：
选C 用H2O2制O2的反应原理为2H2O2
2H2O＋O2↑，由反应物的状态和反应条件可选②作为制取装置。
干燥O2可选用④或⑤装置，要收集干燥的O2只能用⑥装置，故合理的装置组合为②⑤⑥或②④⑥。
4．实验室制备少量干燥的Cl2，其导管口的连接顺序正确的是（ ）
A．a→c→d→e→f→g→h→i
B．b→c→d→e→f→g→h→i
C．b→e→f→c→d→g→h→i
D．b→e→f→c→d→h→g→i
解析：
选C 实验室一般采用MnO2和浓盐酸混合加热的方法或采用KMnO4和浓盐酸混合不加热的方法制备Cl2；因为制备的Cl2中含有HCl、水蒸气两种杂质，应该选用饱和食盐水除去HCl后，再用浓硫酸除去水蒸气；Cl2的密度比空气的大，收集Cl2时应该g管口进气，h管口出气，最后接i进行尾气处理。
5．图中装置可以用来制备、洗涤、干燥、收集（不考虑尾气处理）气体。
该装置可用于（ ）
A．锌和盐酸生成氢气
B．亚硫酸钠和浓硫酸生成二氧化硫
C．碳酸钙和盐酸生成二氧化碳
D．浓氨水和烧碱制取氨气
解析：
选A SO2、CO2能溶于水，且密度比空气大，B、C项错误；D项，NH3极易溶于水，错误。
[规律方法] 气体制备的基本思路
（1）选择气体制备原理（化学反应）。
（2）选择气体发生装置。
（3）确定杂质种类，并依据杂质种类确定除杂顺序和除杂装置。
（4）确定收集方法及收集装置。
[知能深化—扫盲点]
1．物质制备类试题的考查方式
物质制备型实验题是近几年高考实验命题的一大亮点，也是主观大题的难点。
分析近三年全国各地的高考试题，不难发现大部分是以陌生物质的制备为载体，综合考查实验相关知识和考生综合分析问题的能力。
主要命题角度有：
（1）考查制备原理：
如试剂与仪器的使用、实验现象的描述、反应原理等。
（2）考查实验的基本操作：
如气密性检查、物质分离提纯方法、沉淀洗涤、物质检验等。
（3）考查探究实验设计：
如设计实验进行酸性强弱的判断、不同方案的评价等。
（4）考查绿色化学：
如尾气的处理、循环利用等。
（5）考查计算：
如计算原料投料比、产品纯度、产率等。
2．物质制备的三大原则
（1）选择最佳反应途径
如用铝制取氢氧化铝：
2Al＋3H2SO4===Al2（SO4）3＋3H2↑、
2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
Al2（SO4）3＋6NaAlO2＋12H2O===8Al（OH）3↓＋3Na2SO4，当n（Al3＋）∶n（AlO
）＝1∶3时，Al（OH）3产率最高。
（2）选择最佳原料
如实验室用铝盐溶液与碱溶液反应制取氢氧化铝，应选用氨水，而不能选用强碱氢氧化钠溶液；用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜，应选用氢氧化钠溶液，而不能选用氨水（氢氧化铜可溶解在氨水中）等。
（3）选择适宜操作方法
如实验室制备氢氧化亚铁时，因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁，更要注意隔绝空气。
3．物质制备类试题的解答流程
（1）认真阅读题干，提取有用信息。
（2）仔细观察装置图（或框图），联想熟悉的实验，观察装置图（或框图），找出每件仪器（或步骤）与熟悉的某一实验相似的地方，分析每件仪器中所装药品的作用。
（3）通读问题，整合信息，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识做出正确答案。
[典例1] （2017·浙江高考）ClO2是一种优良的消毒剂，浓度过高时易发生分解，常将其制备成NaClO2固体以便运输和贮存。
过氧化氢法制备NaClO2固体的实验装置如图1所示。
已知：
2NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O；
2ClO2＋H2O2＋2NaOH===2NaClO2＋O2↑＋2H2O；
ClO2熔点－59℃、沸点11℃；H2O2沸点150℃。
请回答：
（1）仪器A的作用是________；冰水浴冷却的目的是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________（写出两种）。
（2）空气流速过快或过慢，均降低NaClO2产率，试解释其原因________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（3）Cl－存在时会催化ClO2的生成。
反应开始时在三颈烧瓶中加入少量盐酸，ClO2的生成速率大大提高，并产生微量氯气。
该过程可能经两步反应完成，将其补充完整：
①________________________________________________________________________
________________________________________________________________________（用离子方程式表示），
②H2O2＋Cl2===2Cl－＋O2＋2H＋。
（4）H2O2浓度对反应速率有影响。
通过图2所示装置将少量30%H2O2溶液浓缩至40%，B处应增加一个设备。
该设备的作用是________，馏出物是________。
（5）抽滤法分离NaClO2过程中，下列操作不正确的是______。
A．为防止滤纸被腐蚀，用玻璃纤维代替滤纸进行抽滤
B．先转移溶液至漏斗，待溶液快流尽时再转移沉淀
C．洗涤沉淀时，应使洗涤剂快速通过沉淀
D．抽滤完毕，断开水泵与吸滤瓶间的橡皮管后，关闭水龙头
[答案]
（1）防止倒吸 降低NaClO2的溶解度；减少H2O2的分解；增加ClO2的溶解度；减少ClO2的分解（任写两种即可）
（2）空气流速过慢时，ClO2不能及时移走，浓度过高导致分解；空气流速过快时，ClO2不能被充分吸收
（3）2ClO
＋2Cl－＋4H＋===2ClO2↑＋Cl2↑＋2H2O
（4）减压 H2O （5）C
[典例2] （2016·全国卷Ⅲ）过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。
以下是一种制备过氧化钙的实验方法。
回答下列问题：
（一）碳酸钙的制备
（1）步骤①加入氨水的目的是_________________________________________________。
小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于_________________________________。
（2）右图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是________（填标号）。
a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁
b．玻璃棒用作引流
c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁
d．滤纸边缘高出漏斗
e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度
（二）过氧化钙的制备
CaCO3
滤液
白色结晶
（3）步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈________性（填“酸”“碱”或“中”）。
将溶液煮沸，趁热过滤。
将溶液煮沸的作用是________________________________________________________________________。
（4）步骤③中反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________，
该反应需要在冰浴下进行，原因是_______________________________________。
（5）将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是________________________________________________________________________。
（6）制备过氧化钙的另一种方法是：
将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。
该工艺方法的优点是____________________________________________，
产品的缺点是_______________________________________________________。
[解析] 第
（1）问考查阳离子的分离与提纯，除去Ca2＋中混有的Fe3＋，加入氨水，使Fe3＋转化成Fe（OH）3沉淀而除去。
第
（2）问考查过滤的实验操作和使用范围，用过滤的方法可除去溶液中的大颗粒沉淀。
过滤装置中漏斗末端要紧靠烧杯内壁、滤纸边缘要低于漏斗沿，用玻璃棒在漏斗中搅动容易弄碎滤纸。
第（3）问考查CaCO3与盐酸的反应原理及碳酸的酸性，CaCO3与盐酸反应时产生CO2气体，其水溶液呈酸性，煮沸的目的除去溶液中CO2，以防止CaO2与酸反应。
第（4）问考查质量守恒定律及H2O2的不稳定性，依据原子守恒，CaCl2与H2O2、氨水反应制得CaO2，同时还生成NH4Cl和H2O。
由于H2O2性质不稳定，受热易分解，故应在冰水浴中进行。
第（5）问考查混合物的分离与提纯，过氧化钙晶体经水洗后，表面会残留水分，利用酒精的易挥发性及与水互溶，可除去晶体表面的水分。
第（6）问考查实验方案的评价，该方法一步可以直接制得CaO2，故工艺简单，操作方便；但产品中混有CaCO3杂质，产品的纯度较低。
[答案]
（1）调节溶液pH使Fe（OH）3沉淀 过滤分离
（2）ade （3）酸 除去溶液中的CO2
（4）CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl（或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O） 温度过高时双氧水易分解 （5）去除结晶表面水分 （6）工艺简单、操作方便 纯度较低
[题点全练—过高考]
1．实验室中以粗铜（含杂质Fe）为原料，制备铜的氯化物的某种流程如下：
按要求回答下列问题：
（1）操作①所用到的玻璃仪器有______________________________________________。
（2）上述流程中，所得固体1需要加稀盐酸溶解，其理由是________________________；溶液1中加试剂X用于调节pH以除去杂质，X可选用下列试剂中的_______（填字母）。
A．NaOH B．NH3·H2O
C．CuOD．CuSO4
（3）反应②是向溶液2中通入一定量的SO2，加热一段时间后生成CuCl白色沉淀。
写出制备CuCl的离子方程式：
________________________________________________
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