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2019-2020年高中化學(xué)《物質(zhì)的制備》教案3 新人教版選修6 [考試目標(biāo)] 1．掌握見氣體的實驗室制法（包括所用試劑、儀器、反應(yīng)原理和收集方法）。 2．設(shè)計、評價或改進(jìn)實驗方案。 3．了解控制實驗條件的方法。 4．分析或處理實驗數(shù)據(jù)，得出合理結(jié)論。 5．繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖。 6．以上各部分知識與技能的綜合應(yīng)用。 [要點精析] 一、氣體的制備 1．氣體發(fā)生裝置的類型 （1）設(shè)計原則：根據(jù)反應(yīng)原理、反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)所需條件等因素來選擇反應(yīng)裝置。 （2）裝置基本類型： 裝置類型 固體反應(yīng)物（加熱） 固液反應(yīng)物（不加熱） 固液反應(yīng)物（加熱） 裝置 示意圖 典型氣體 O2、NH3、CH4 H2、CO2、H2S H2、CO2、H2S、SO2、NO、NO2、C2H2、O2、NH3、 Cl2、HCl、CO CH2=CH2 2．幾種氣體制備的反應(yīng)原理 (1)O2 2KClO3 2KCl+3O2↑ 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 2H2O22H2O+O2↑ (2)NH3 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O NH3H2ONH3↑+H2O (3)CH4 CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑ (4)H2 Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑ (5)CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O (6)SO2 Na2SO4+H2SO4(濃)=Na2SO4+SO2↑+H2O (7)NO2 Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O (8)NO 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (9)C2H2 CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑ (10)Cl2 MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O (11)C2H4 C2H5OHCH2=CH2↑+H2O (12)H2 S FeS+H+=H2S↑+Fe2+ 3．收集裝置 （1）設(shè)計原則：根據(jù)氧化的溶解性或密度 裝置類型 排水（液）集氣法 向上排空氣集氣法 向下排空氣集氣法 裝 置 示意圖 適用范圍 不溶于水（液）的氣體 密度大于空氣的氣體 密度小于空氣的氣體 典型氣體 H2、O2、NO、CO、CH4、 CH2＝CH2、CH≡CH Cl2、HCl、CO2、SO2、H2S H2、NH3、CH4 注：以上三種方法所得氣體均不純凈：排氣法所得氣體中含有空氣、排水法所得氣體中含有水蒸氣，故要得到純凈的氣體可以用球膽或塑料袋或注射器收集。 （2）裝置基本類型： 4．凈化與干燥裝置 （1）設(shè)計原則：根據(jù)凈化藥品的狀態(tài)及條件 （2）裝置基本類型： 裝置類型 液體除雜劑（不加熱） （也可以裝固體吸收劑） 固體除雜劑（不加熱） 固體除雜劑（加熱） 裝 置 示意圖 （3）氣體的凈化劑的選擇 選擇氣體吸收劑應(yīng)根據(jù)氣體的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)而確定，所選用的吸收劑只能吸收氣體中的雜質(zhì)，而不能與被提純的氣體反應(yīng)。一般情況下：①易溶于水的氣體雜質(zhì)可用水來吸收；②酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；③堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收；④水分可用干燥劑來吸收；⑤能與雜質(zhì)反應(yīng)生成沉淀（或可溶物）的物質(zhì)也可作為吸收劑。 （4）氣體干燥劑的類型及選擇 常用的氣體干燥劑按酸堿性可分為三類： ①酸性干燥劑，如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠。酸性干燥劑能夠干燥顯酸性或中性的氣體，如CO2、SO2、NO2、HCI、H2、Cl2 、O2、CH4等氣體。 ②堿性干燥劑，如生石灰、堿石灰、固體NaOH。堿性干燥劑可以用來干燥顯堿性或中性的氣體，如NH3、H2、O2、CH4等氣體。 ③中性干燥劑，如無水氯化鈣等，可以干燥中性、酸性、堿性氣體，如O2、H2、CH4等。 在選用干燥劑時，顯堿性的氣體不能選用酸性干燥劑，顯酸性的氣體不能選用堿性干燥劑。有還原性的氣體不能選用有氧化性的干燥劑。能與氣體反應(yīng)的物質(zhì)不能選作干燥劑，如不能用CaCI2來干燥NH3（因生成 CaCl28NH3），不能用濃 H2SO4干燥 NH3、H2S、HBr、HI等。 (5)氣體凈化與干燥注意事項 ①一般情況下，若采用溶液作除雜試劑，則是先除雜后干燥；若采用加熱除去雜質(zhì)，則是先干燥后加熱。 ②對于有毒、有害的氣體尾氣必須用適當(dāng)?shù)娜芤杭右晕眨ɑ螯c燃），使它們變?yōu)闊o毒、無害、無污染的物質(zhì)。如尾氣Cl2、SO2、Br2（蒸氣）等可用NaOH溶液吸收；尾氣H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收；尾氣CO可用點燃法，將它轉(zhuǎn)化為CO2氣體。 ③對于易爆的氣體應(yīng)點燃尾氣,不能排放在實驗室中。 5．氣體實驗裝置的設(shè)計 （1）裝置順序：制氣裝置→凈化裝置→反應(yīng)或收集裝置→除尾氣裝置 （2）安裝順序：由下向上，由左向右 （3）操作順序：裝配儀器→檢驗氣密性→加入藥品 二、實驗方案的設(shè)計 1．性質(zhì)實驗方案設(shè)計 (1)在進(jìn)行性質(zhì)實驗方案的設(shè)計時，要充分了解物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，用途與制法之間的相互聯(lián)系。 (2)性質(zhì)實驗的設(shè)計一般包括反應(yīng)原理，實驗儀器與操作、反應(yīng)現(xiàn)象和實驗結(jié)論幾個方面。 (3)化學(xué)性質(zhì)實驗方案的設(shè)計,首先要求抓住物質(zhì)本質(zhì)特征進(jìn)行整理和思考,然后進(jìn)行分析、比較、綜合和概括。需要在元素周期律等化學(xué)理論知識的指導(dǎo)下，將元素及其化合物的知識進(jìn)行整理，使之系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化、在提取知識時能夠準(zhǔn)確、全面，并能注重知識間的內(nèi)在聯(lián)系。 2．制備實驗方案設(shè)計 (1)物質(zhì)制備方案的設(shè)計，首先要弄清物質(zhì)制備的原理，從原理為切入點設(shè)計方案，方案一般已包括實驗名稱、目的、原理、用品、步驟、現(xiàn)象記錄及結(jié)果處理。 (2)針對一個實驗，可以設(shè)計出多種方案，要會得對每個方案進(jìn)行科學(xué)的評價，評價可從以下幾個方面進(jìn)行：①理論上要科學(xué)。②操作上要簡單可行。③原料用量要節(jié)約。④要環(huán)保，符合綠色化學(xué)原則。 [例題3]下圖表示某種鹽的制備步驟： 稀硫酸 金屬屑A 80℃ 過濾，除雜質(zhì) 濾液 結(jié)晶 水合鹽B 300℃ 氮氣保護(hù) 無水鹽C 已知：水合鹽B含有45.3%的水；無水鹽C焙燒分解，放出兩種無色刺激性氣體E和F，并生成紅棕色固體D。 請寫出物質(zhì)的化學(xué)式或名稱： A ，B ，C ，D ， E ，F(xiàn) 。 [分析]紅棕色固體是一個特征信息，可聯(lián)想到氧化鐵等顯紅棕色的物質(zhì)。逆向推測無水鹽可能含鐵的硫酸鹽。再根據(jù)反應(yīng)條件可推斷出C是硫酸亞鐵，根據(jù)B中含水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可得出B是FeSO47H2O。 [答案]A．Fe；B．FeSO47H2O；C．FeSO4；D．Fe2O3；E．SO2；F．SO3（E．SO3，F(xiàn)．SO2）。 3．檢驗實驗方案設(shè)計 (1)熟練掌握各類物質(zhì)的物理性質(zhì)（顔色，氣味，熔、沸點，水溶性），化學(xué)性質(zhì)及相互反應(yīng)的現(xiàn)象，尤其是一些選擇性反應(yīng)與特征反應(yīng)。 (2)物質(zhì)鑒定的關(guān)鍵在于通過分析，推理設(shè)計出合理的鑒定過程。 (3)鑒定的基本原則： ①被鑒定的物質(zhì)是固體，則一般需要用蒸餾水溶解；②待鑒定物質(zhì)在實驗時應(yīng)取少量；③要檢驗多種成份，應(yīng)進(jìn)行平行實驗，防止一只試管進(jìn)行到底，造成前后干擾；④由現(xiàn)象定結(jié)論，由特定條件下的特定現(xiàn)象，證明其含有特定的微粒。 [例5]僅用一種試劑鑒別如下物質(zhì)：苯、CCl4、NaI溶液、NaCl溶液、Na2SO3溶液，下列試劑中不能選用的是（ ） A．溴水 B．FeCl3溶液 C．酸性KMnO4 D．AgNO3溶液 [答案]D。 [分析講解]苯、CCl4都是一種非極性溶劑，但前者的密度比水小，后者的密度比水大。 溴水滴入苯中振蕩后，水中的Br2轉(zhuǎn)移到到苯層中，苯層浮在上層。溴水滴入到CCl4中振蕩后，水的Br2轉(zhuǎn)移到CCl4層中，CCl4層沉在下層。溴水滴入NaI溶液中，會置換出I2，溶液顏色變深。溴水滴入亞硫酸鈉溶液中時，Br2跟亞硫酸鈉反應(yīng)，顏色褪去。溴水滴入氯化鈉溶液中，不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，溴水稀釋。所以溴水能將五種溶液檢別開來。 FeCl3溶液滴入苯、CCl4中，可根據(jù)分層現(xiàn)象區(qū)分。FeCl3溶液滴入NaCl溶液中，不會產(chǎn)生明顯現(xiàn)象。FeCl3溶液NaI溶液中會生成I2。FeCl3溶液滴入Na2SO3溶液中會發(fā)生如下反應(yīng)：2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+，能產(chǎn)生褪色、氣泡等多種現(xiàn)象。所以氯化鐵溶液能用于檢別五種溶液。 酸性KMnO4滴入苯和CCl4中，也可根據(jù)分層現(xiàn)象區(qū)分。酸性KMnO4滴入氯化鈉溶液中無明顯現(xiàn)象。酸性KMnO4滴入碘化鈉溶液中會生成I2，滴入亞硫酸鈉溶液中會生成硫酸鈉，都會產(chǎn)生明顯的實驗現(xiàn)象差異。所以酸性KMnO4能用于檢別五種溶液。 [注意點]從思維角度看，解答指定試劑檢驗題主要用到的是定向思維，只要分析給定試劑跟待檢物質(zhì)能發(fā)生什么反應(yīng)，反應(yīng)中有什么現(xiàn)象，各種待檢物質(zhì)跟試劑反應(yīng)時的現(xiàn)象是否有明顯差異等等。有些反應(yīng)的原理雖然相近，但實驗現(xiàn)象有明顯差異，也可以用于檢別。有些反應(yīng)的原理有很大不同，但不能產(chǎn)生明顯差異的實驗現(xiàn)象，也不能用于檢別。 [例6]某學(xué)生根據(jù)高中課本中硝酸鉀受熱分解的實驗操作來判斷硝酸鉛的分解產(chǎn)物之一是氧氣；將試管中的硝酸鉛加熱到熔融，把帶有火星的細(xì)木條伸進(jìn)試管口，檢驗放出的氣體，當(dāng)發(fā)現(xiàn)木條復(fù)燃時該學(xué)生即斷言，硝酸鉛受熱分解有氧氣放出。請你對上述實驗及結(jié)論的合理性作出評價。如有必要，可提出改進(jìn)的實驗方案。 4．綜合實驗方案設(shè)計 （1）化學(xué)實驗方案設(shè)計的基本要求 ①科學(xué)性，實驗原理，準(zhǔn)確，實驗流程合理。 ②安全性，保護(hù)人身、保護(hù)環(huán)境、保護(hù)儀器。 ③可行性，條件允許，效果明顯，操作正確。 ④簡約性，做到步驟少，時間短、效果好等基本要求。 （2）化學(xué)實驗方案設(shè)計的基本思路 ①明確目的原理 首先必須認(rèn)真審題，明確實驗的目的要求，弄清題目有哪些新的信息，綜合已學(xué)過的知識，通過類比、遷移、分析，從而明確實驗原理。 ②選擇儀器藥品 根據(jù)實驗的目的和原理，以及反應(yīng)物和生成物的性質(zhì)、反應(yīng)條件，如反應(yīng)物和生成物的狀態(tài)，能否腐蝕儀器和橡皮、反應(yīng)是否加熱及溫度是否控制在一定的范圍等，從而選擇合理的化學(xué)儀器和藥品。 ③設(shè)計裝置步驟 根據(jù)上述實驗?zāi)康暮驮?，以及所選用的儀器和藥品，設(shè)計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟。學(xué)生應(yīng)具備識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖的能力，實驗步驟應(yīng)完整而又簡明。 ④記錄現(xiàn)象數(shù)據(jù) 根據(jù)觀察，全面而準(zhǔn)確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。 ⑤分析得出結(jié)論 根據(jù)實驗觀察的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù)，通過分析、計算、圖表、推理等處理，得出正確的結(jié)論。 以上只是解答綜合實驗設(shè)計題的一般思考方法。在解答過程中，應(yīng)根據(jù)實驗設(shè)計題的具體情況和要求，作出正確的回答。 (3)化學(xué)實驗方案設(shè)計的注意事項 ①凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防液體倒吸；②進(jìn)行某些易燃易爆實驗時要防爆炸 (如H2還原CuO應(yīng)先通H2，氣體點燃先驗純等)；③防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”，白磷切割宜在水中等)；④防吸水(如實驗、取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保證達(dá)到實驗?zāi)康?；⑤冷凝回流(有些反應(yīng)中，為減少易揮發(fā)液體反應(yīng)物的損耗和充分利用原料，需在反應(yīng)裝置上加裝冷凝回流裝置 (如長玻璃管、豎裝的干燥管及冷凝管等)；⑥易揮發(fā)液體產(chǎn)物(導(dǎo)出時可為蒸氣)的及時冷卻；⑦儀器拆卸的科學(xué)性與安全性(也從防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考慮)；⑧其他(如實驗操作順序、試劑加人順序、實驗方法使用順序等)。