《创新方案》高考化学大一轮复习配套讲义物质的制备方法 高考.docx

1、创新方案高考化学大一轮复习配套讲义物质的制备方法 高考 第三节物质的制备方法高考导航 掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。 能识别或绘制简单的实验仪器装置图。考点一气体的制备和收集1常见气体制备的反应原理O2：2KClO32KCl3O2或2H2O22H2OO2；H2：ZnH2SO4=ZnSO4H2；NH3：2NH4ClCa(OH)2CaCl22H2O2NH3；CO2：CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2；Cl2：MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O；SO2：Na2SO3H2SO4=Na2SO4H2OSO2；NO：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(N

2、O3)22NO4H2O。2常见气体制备的发生装置选择反应装置一般需从反应物的状态、溶解性和反应条件确定制气装置类型，具体如表中所示：3.气体的收集方法1实验室里能否用大理石和稀硫酸反应制取二氧化碳气体？为什么？提示：不能。因为CaCO3与稀H2SO4反应生成的CaSO4微溶于水，会覆盖在石灰石的表面，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？提示：加热浓氨水或浓氨水与生石灰混合等。3实验室里能否用图1装置制取氯气？若能，试写出反应的化学方程式。提示：能。2KMnO416HCl=2KCl2MnCl25Cl28H2O。4选择合适的试剂，能否用图

3、2所示的装置分别制取少量NO和O2？为什么？提示：能制取O2，但不能制取NO，原因是NO不能用排空气法收集。1如图是实验室常用的气体制备、净化和收集装置。若依据反应H2C2O4COCO2H2O制取一氧化碳，则合理的装置组合为()A B C D解析：选D由反应物的状态和反应条件可选作为制取装置；除去CO2可选用或装置，要收集CO只能用装置，故合理的装置组合为或。2下列实验装置图正确的是()解析：选CA项中应用酒精灯加热，集气装置导气管也不正确；B项中温度计水银球应插入反应液中；D项中导气管末端靠近液面但不能伸入液面以下，否则会倒吸。3下列制备和收集气体的实验装置合理的是()解析：选DA中加热的大

4、试管管口应略向下倾斜；B中NO很容易被空气中的氧气氧化，所以采用B装置得不到NO；C中氢气的密度比空气小，所以集气瓶中的进气导管应比出气导管要短，C错误；D装置合理。4如图是实验室制取氢气的简易装置图。下列有关说法中正确的是 ()A加入盐酸时发现盐酸量少，未能与多孔塑料板上的锌粒接触，加入适量的水能让反应正常进行B纯碱与盐酸反应制取CO2也能使用该反应装置C该实验装置不必进行气密性检查D该装置使用普通漏斗，不能控制反应使其随时停止解析：选A加入适量水可使溶液与锌粒接触进行正常反应，A正确；该装置类似于启普发生器，可通过关闭弹簧夹使反应随关随停，但纯碱会迅速溶解在盐酸中，不能控制其反应，B、D错

5、误；存在接口连接的实验装置均需要在实验前进行气密性检查，C错误。1(2013安徽高考)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是()选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液解析：选B该装置分别为固、液不加热制气体，向上排空气法收集气体，以及采用防倒吸的方法进行尾气处理。氨气不能使用向上排空气法，A错误；稀硝酸和铜反应生成的是NO而不是NO2，要制取NO2应选择浓硝酸和铜反应，C错误

6、；制取氯气需要加热，D错误。2(2011上海高考)草酸晶体(H2C2O42H2O) 100 开始失水，101.5 熔化，150 左右分解产生H2O、CO和CO2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体，应该选择的气体发生装置是(图中加热装置已略去)()解析：选D草酸晶体加热过程中有水生成，不能用A，否则生成的水冷凝后使仪器炸裂；过程需加热，不能用B；因草酸晶体在101.5 熔化，在试管中流到管口，而发生堵塞，C错误。3(2011全国高考)请回答下列实验室中制取气体的有关问题：(1)如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。装置B、C、D的作用分别是：B_；C_；D_。(2)在实验室欲制取

7、适量NO气体。图中最适宜完成该实验的简易装置是_(填序号)；根据所选的装置完成表格(不需要的可以不填)：应加入的物质所起的作用AB续表应加入的物质所起的作用CD简单描述应观察到的实验现象_。解析：(1)高锰酸钾具有强氧化性，能将浓盐酸中的氯离子氧化为氯气，装置B用来收集比空气重的氯气，装置D吸收尾气，装置C起到了防倒吸的作用。(2)一氧化氮的密度与空气接近，不能用排空气法收集，一氧化氮不与水反应，可以用排水法收集，选用装置，A装置中盛放铜片和稀硝酸，B装置中盛放水，C装置接收排出的水。答案：(1)向上排空气收集氯气安全作用，防止D中的液体倒吸进入集气管B中吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境

8、(2)应加入的物质所起的作用A铜屑和稀硝酸产生NO气体B水排水收集NO气体C主要是接收B中排出的水D反应开始时，A中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；A管上部空间由无色逐渐变为浅棕红色，随反应的进行又逐渐变为无色；A中的液体由无色变为浅蓝色；B中的水面逐渐下降，B管中的水逐渐流入烧杯C中考点二气体的净化和尾气处理1常见气体的净化方法和净化装置(1)常见气体的净化方法：气体的净化可分为物理方法和化学方法。遵循的原则：不损失原来气体，不引入新杂质。物理方法：a液化法：利用沸点不同从空气中分离出N2和O2。b水洗法：利用溶解度不同从N2和NH3的混合气体中除去NH3；利用与H2O的反应从NO和

9、NO2的混合气体中除去NO2。化学方法：a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。b酸碱法：将NH3和CO2的混合气体通过碱石灰除去CO2。c沉淀法：除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液，H2SCuSO4=CuSH2SO4。(2)常见净化装置：a装置为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。b装置一般盛液体试剂，用于洗液。c装置一般盛固体试剂，用于气体除杂和定量计算。(3)常见干燥剂：液态干燥剂固态干燥剂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)不可干燥的气体NH

10、3、H2S、HBr、HI等还原性气体NH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2等酸性气体2.尾气的处理(1)转化处理：对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。实验室中常见有毒气体的处理方法如表所示：Cl2SO2NO2H2SHClNH3CONONaOH溶液CuSO4溶液或NaOH溶液水水或浓硫酸点燃与O2混合后通入NaOH溶(2)直接排入空气中：主要是针对无毒、无害气体的处理。如N2、O2、CO2等。(3)尾气处理装置：在水中溶解度较小的有毒气体，多数可通入烧杯中的溶液中，用某些试剂吸收除去(如图甲)。如Cl2、NO2均可通入NaOH溶液中除去。某

11、些可燃性气体可用点燃或转化的方法(如图丙)。如CO、H2可点燃或通过灼热的CuO除去。收集法(如图丁)。尾气也可以采用收集的方法，如CH4、C2H4、H2、CO等。对于溶解度很大吸收速率很快的气体，吸收时应防止倒吸，典型装置如图乙。1二氧化硫具有还原性，浓硫酸具有强氧化性，能否用浓H2SO4干燥二氧化硫气体？提示：能。因为H2SO4中S元素为6价，SO2中S元素为4价，两者间无S的其他价态，相互不发生氧化还原反应。2如何除去CO2中混有的少量HCl气体？提示：将混合气体通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶。3NH4HCO3固体受热分解得NH3、CO2、H2O等混合气体，如何除去CO2、H2O得

12、纯净的NH3?提示：可让混合气体通过装有足量碱石灰的干燥管。4实验室制得Cl2中往往含H2O、HCl等杂质，如何得到纯净的Cl2?提示：可让气体先通过装有饱和食盐水的洗气瓶除HCl杂质，再通过装有浓硫酸的洗气瓶除水蒸气杂质，两者顺序不能颠倒。命题角度一气体的净化1下列实验装置、选用的试剂或实验操作都正确的是()A实验室用装置A制取NH3B可用B装置吸收NH3，并防止倒吸C可用C装置稀释浓硫酸D可用D装置除去CO2中的HCl解析：选BNH4Cl受热分解生成的NH3和HCl在试管口会重新生成NH4Cl，A错误；倒置的漏斗可防止倒吸，B正确；不能在量筒中稀释浓硫酸，C错误；饱和Na2CO3溶液能吸收

13、CO2，D错误。2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AA项，此装置可用于锌和盐酸生成氢气，正确；B项，二氧化硫能溶于水，且密度比空气大，错误；C项，二氧化碳能溶于水且密度比空气大，错误；D项，氨气极易溶于水，错误。3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()AaaddeBccddgCbbddg Dddccf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，除氯化氢用饱和碳酸氢钠溶液，干

14、燥用浓硫酸，二氧化碳比空气密度大，所以用向上排空气法。命题角度二气体的尾气处理4图中各种尾气吸收装置中，不适合于吸收HCl气体，而且不能防止倒吸的是()解析：选BB项，倒扣的漏斗伸入液面以下太多，不能起到防倒吸的作用。5(2014烟台模拟)下列有关图示装置的叙述不正确的是()A装置可用于吸收实验中多余的SO2B装置可用于收集H2、NH3、Cl2、NO2等C装置中X为苯，可用于吸收NH3或HCl气体D装置可用于收集NH3，并吸收多余的NH3解析：选CSO2和NaOH溶液会发生反应，故用NaOH溶液吸收SO2可以防止污染，A正确；装置中如果气体从长导管通入，只能收集密度比空气大且不能与空气中的成分

15、发生反应的气体，此时可以收集Cl2、NO2等；如果气体从短导管通入，只能收集密度比空气小且不能与空气中的成分发生反应的气体，此时可以收集H2、NH3等，B正确；装置中如果X为苯，因为苯的密度比水的小，故苯应该在上层，C错误；装置中先用盛有碱石灰的干燥管除去氨气中的水蒸气，然后用排空气法收集NH3，最后用防倒吸的装置吸收多余的NH3，D正确。1(2010上海高考)正确的实验操作是实验成功的重要因素，下列实验操作错误的是()解析：选D此题考查了化学实验知识。分析所给操作，A、B、C均正确；但是除去氯气中的氯化氢时，选取饱和食盐水可以达到目的，但是气体进入洗气瓶时应该是长进短出，否则气体会将洗气瓶中

16、的食盐水赶出来，D错误。2(2010山东高考节选)实验室制备、收集干燥的SO2 ，所需仪器如图。装置A产生SO2 ，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a_f。装置D的作用是_，装置E中NaOH溶液的作用是_。解析：收集干燥的SO2，应先干燥，再收集(SO2密度比空气的大，要从c口进气)，最后进行尾气处理；因为SO2易与NaOH反应，故D的作用是安全瓶，防止倒吸。答案：d e c b防止倒吸吸收多余的SO2考点三物质制备的综合性实验二氧化氯(ClO2)作为一种高效强氧化剂已被联合国世界卫生组织(WHO)列为A1级消毒剂。常温下二氧化氯为黄绿色或橘黄色气体，性质非常不稳定，温度过高、二氧化氯的水溶液

17、中溶质质量分数高于30%等均有可能引起爆炸。某研究小组设计如图所示实验装置制备ClO2。(1)如图所示，在烧瓶中先放入12.25 g KClO3和9.00 g草酸(H2C2O4)，然后加入足量的稀硫酸，水浴加热。反应后产物中有ClO2、CO2和一种酸式盐，该反应的化学方程式为_，氧化产物与还原产物的物质的量之比为_。(2)在反应开始之前将烧杯中的水加热到80 ，然后停止加热，并使其保持在60 80 之间。控制温度的目的是_，图示装置中缺少的一种必需的玻璃仪器是_。(3)装置A用于吸收产生的二氧化氯，其中最好盛放_(填序号，下同)，装置B中盛放_。50 mL 60 的温水50 mL冰水50 mL

18、饱和食盐水 50 mL NaOH溶液(4)将二氧化氯溶液加入到硫化氢溶液中，加入少量的稀盐酸酸化过的氯化钡溶液，发现有白色沉淀生成。请写出有关反应的离子方程式：_。(5)从所制得的二氧化氯水溶液溶质质量分数的角度看，是否存在安全隐患，并简述原因：_(用数据说明)。解析：(1)根据提供信息，草酸被氧化，因此酸式盐为KHSO4，根据C由34，Cl由54，因此氧化产物(CO2)与还原产物(ClO2)的物质的量之比为11。(2)控制温度是为了防止生成的ClO2爆炸，由于要控制温度，因此缺少温度计。(3)温度过高ClO2会爆炸，应选择冰水吸收ClO2，装置B用于吸收CO2，选择NaOH溶液。(4)根据提

19、供信息，该沉淀为BaSO4，因此ClO2与H2S反应生成H2SO4和HCl。(5)通过计算可知草酸过量，生成的m(ClO2) mol67.5 g/mol6.75 g，则溶液中二氧化氯的质量分数为100%11.9%，因此不存在安全隐患。答案：(1)2KClO3H2C2O42H2SO42CO22ClO22KHSO42H2O11 (2)使反应正常进行，并防止温度过高引起爆炸温度计(3)(4)8ClO25H2S4H2O5Ba2=5BaSO48Cl18H(5)通过计算可知草酸过量，生成的m(ClO2) mol67.5 g/mol6.75 g，则溶液中二氧化氯的质量分数为100%11.9%，因此不存在安全

20、隐患1利用反应I2(s)Cl2(g)=2ICl(l)，实验室可用如图所示装置(加热、夹持仪器已略去)制取少量ICl。已知：ICl的熔点为13.9 ，沸点为97.4 ，易水解，且能发生反应ICl(l)Cl2 (g)=ICl3 (l)。(1)装置A中发生反应的化学方程式是_。(2)装置B的作用是_。不能用装置F代替装置E，理由是_。(3)所制得的ICl中溶有少量ICl3杂质，提纯的方法是_(填字母编号)。A过滤B蒸发结晶C蒸馏D分液解析：(1)装置A用于制Cl2，反应的化学方程式为MnO24HCl(浓)MnCl22H2OCl2。(2)浓盐酸具有挥发性，制得的Cl2中含有HCl、H2O杂质气体，应在

21、与碘反应前将杂质除去。(3)根据二者的沸点的差别，可以用蒸馏的方法去ICl中溶有少量ICl3杂质。答案：(1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O(2)除去氯气中的氯化氢杂质装置F中的水蒸气会进入装置D中，使ICl水解(其他合理答案亦可)(3)C2(2014温州模拟)某课外活动小组将AlCl3溶液小心加热蒸干，得到一种白色固体。对该白色固体的成分，同学们有不同意见：甲同学认为是带结晶水的AlCl3，乙同学认为是Al(OH)3。(1)你认为_同学正确，请你设计简单实验，验证你的观点：_。(2)该小组同学打开了实验室中的一瓶无水AlCl3，发现立即产生大量白雾，并有刺激性气味，则产生白雾

22、的原因是_(用化学方程式和必要的文字说明)。(3)该小组同学利用干燥的氯气和铝片在加热的条件下制取无水AlCl3固体，装置如图所示。实验时打开分液漏斗活塞，使浓盐酸滴入圆底烧瓶中，然后点燃酒精灯，不久就会看到在铝粉表面出现白烟，移去酒精灯，几分钟后在试管壁上出现一层较厚的白色固体。稍冷却，收集该白色固体放在干燥的试剂瓶中，并用石蜡密封。加药品前首先要进行的操作是_。圆底烧瓶中发生反应的化学方程式为_。洗气瓶中盛放的试剂是_(填试剂名称)；烧杯中NaOH溶液的作用是_，该实验装置在设计上存在一个明显不合理之处，请指出不合理之处：_，请给出改进方案：_。实验时先打开分液漏斗活塞，然后点燃酒精灯，这

23、样做的目的是_。解析：(1)AlCl3属于强酸弱碱盐，会发生水解反应：AlCl33H2O Al(OH)33HCl，加热促进水解，且HCl易挥发，故最终得到Al(OH)3固体；最简单的鉴别方法是检验其溶解性，能溶解说明是AlCl3，不能溶解说明是Al(OH)3。(3)因AlCl3极易水解，所以Cl2必须干燥，可通过含有浓硫酸的洗气瓶除去水蒸气；Cl2有毒，多余的Cl2用NaOH溶液来吸收；该装置只能保障Cl2是干燥的，但无法保证尾气处理时NaOH溶液中的水蒸气进入体系，所以应在尾气处理前加一个干燥装置。先打开活塞的目的是先产生Cl2，用Cl2充满体系来赶走空气，以避免在加热过程中Al与空气中的O

24、2反应。答案：(1)乙向白色固体加水，白色固体不溶解(2)无水AlCl3遇空气中的水蒸气发生剧烈水解反应：AlCl33H2O=Al(OH)33HCl，生成的HCl气体与空气中的水蒸气形成盐酸小液滴，出现白雾(3)检查装置的气密性2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl2 5Cl28H2O 浓硫酸吸收未反应的氯气具支试管的支管直接插入NaOH溶液液面以下在具支试管与烧杯之间增加一个干燥装置用产生的Cl2将装置中的空气排尽【总结提升】制备实验的基本思路(1)制备实验方案设计的基本思路(2)有气体参加的反应实验方案设计(装置连接)的基本思路(3)气体除杂的一般思路气体的除杂，首先要判断气体中

25、的杂质，判断气体中的杂质的方法：看反应物的性质，如用盐酸制取的气体中应含有HCl气体杂质；看气体是否完全反应，如用CO2与Na2O2反应制取的氧气中应含有CO2杂质；看反应实质，如C和浓硫酸加热制取的SO2中一定含有CO2；看是否有副反应发生等。最后再根据杂质的性质选择合适的试剂及装置。(4)要排除干扰如制取易潮解、易水解的物质(如AlCl3)时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入干扰实验。1(2013山东高考节选)TiO2既是制备其他含钛化合物的原料，又是一种性能优异的白色颜料。实验室利用反应TiO2(s)CCl4(g)TiCl4(g)CO2(g)，在无水无氧条件下制备TiCl4，实验装置如图所示：有关物质性质如表所示：物质熔点/沸点/其他CCl42376与TiCl4互溶TiCl425136遇潮湿空气产生白雾仪器A的名称是_。装置E中的试剂是_。反应开始前依次进行如下操作：组装仪器、_、加装药品、通N2一段时间后点燃酒精灯。反应结束后的操作包括：停止通N2熄灭酒精灯冷却至室温，正确的顺序为_(填序号)。欲分离D中的液态混合物，所采用操作的名称是_。解析：由于制备TiCl4需要在无水无氧条件下进行，所以仪器A是干燥管，吸收氮气中的水蒸气，通入的氮气将装置内的空气排出。为防止反应完毕后生成的TiCl4接触空气中