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1、2022年高考化學(xué) 不可不知的60大考點(diǎn) 考點(diǎn)53 物質(zhì)的制備
考點(diǎn)聚焦
1.能結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì),選擇物質(zhì)制備的反應(yīng)原理。
2.根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件等,靈活選用氣體的發(fā)生裝置。
3.能對(duì)所制得的氣體進(jìn)行凈化、干燥,對(duì)有毒氣體進(jìn)行尾氣處理。
知識(shí)梳理
制備一種物質(zhì),應(yīng)根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的組成來確定來確定原料及反應(yīng)原理,設(shè)計(jì)反應(yīng)路徑,選擇合適的儀器和裝置,最后,根據(jù)生成物的性質(zhì) 將產(chǎn)品分離提純出來。整個(gè)過程如下圖所示 :
設(shè)計(jì)反應(yīng)裝置
設(shè)計(jì)反應(yīng)路徑
選擇原料
目標(biāo)產(chǎn)品
分離提純產(chǎn)品
控制反應(yīng)條件
在設(shè)計(jì)物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)方案時(shí),要優(yōu)化上述流程中的每一個(gè)具體
2、環(huán)節(jié)。遵循的優(yōu)化原則是:原料廉價(jià),原理綠色,條件優(yōu)化,儀器簡(jiǎn)單,分離方便。
一.氣體發(fā)生原理
實(shí)驗(yàn)室制備各種氣體應(yīng)以實(shí)驗(yàn)室常用藥品為原料,以安全、方便、經(jīng)濟(jì)為原則。同時(shí)在選擇氣體制備原理時(shí),還應(yīng)考慮使用該原理制取氣體的裝置要簡(jiǎn)單,所制得的氣體要純凈。請(qǐng)你寫出中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制取下列 9 種氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式:
序號(hào)
氣體
反應(yīng)原理
序號(hào)
氣體
反應(yīng)原理
1
O2
6
NO
2
H2
7
NO2
3
CO2
8
C2H4
4
Cl2
9
C2H2
5
NH3
二、氣體發(fā)生裝置
實(shí)驗(yàn)室典型的氣體
3、發(fā)生裝置有三大類:
1.氣體發(fā)生裝置的選擇要根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件來決定。
(1)選擇 A 裝置時(shí),反應(yīng)物應(yīng)是 ,反應(yīng)條件是 。
(2)選擇 B 中的 ① 裝置時(shí),反應(yīng)物應(yīng)是 ,反應(yīng)條件是 ;選擇 B 中的 ② 裝置時(shí),反應(yīng)物應(yīng)是 ,反應(yīng)條件是 。
(3)選擇 C 中的 ① 裝置時(shí),反應(yīng)物應(yīng)是 ,反應(yīng)條件是 ;選擇 C 中的 ② 裝置時(shí),反應(yīng)物應(yīng)是 ,反應(yīng)條件是 。
2.實(shí)驗(yàn)
4、室制取氣體的典型裝置有時(shí)候還要根據(jù)具體情況加以選擇或改進(jìn)。
(1)制取乙炔氣體時(shí),由于反應(yīng)劇烈,且產(chǎn)生大量泡沫,故應(yīng)在選擇 B 中的 ② 裝置時(shí),應(yīng)在試管內(nèi)的導(dǎo)管口 ,也可將試管換成 。
(2)加熱液體混合物制取氣體時(shí),應(yīng)在圓底燒瓶中加入少量 ,目的是 ;若制取少量氣體時(shí),則應(yīng) 。
(3)右圖①是目前市售的小型簡(jiǎn)易氣體發(fā)生裝置,該裝置的功能與上圖中 相同;若制取少量這類氣體(無須加熱)時(shí),還可用右②這種最簡(jiǎn)易的裝置,該裝置的缺點(diǎn)是
5、 。
三.氣體的收集方法
氣體的收集裝置通常分為排水集氣法、向上排空氣法和向下排空氣法三種:
1.凡是 的氣體都可以用排水法收集。用排水法集氣時(shí),盛滿水的集氣瓶應(yīng) 在水槽里,收集滿氣體后,應(yīng)在水下用 蓋嚴(yán),用此法收集得到的氣體純度 。
2.排空氣法收集氣體適用收集氣體的密度與空氣相差 ,且常溫下不與空氣反應(yīng)的氣體。收集有毒氣體時(shí),應(yīng)增加 裝置,如收集氯氣時(shí),應(yīng)用 吸收。
3.已經(jīng)集滿比空氣輕的氣體的集氣瓶,放置時(shí)瓶口向
6、;反之,已經(jīng)集滿比空氣重的氣體的集氣瓶,放置時(shí)瓶口向 。
四.氣體的凈化與干燥
要根據(jù)反應(yīng)物的性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)條件來分析可能含有的雜質(zhì),再根據(jù)主要成分與雜質(zhì)性質(zhì)上的差異選擇除雜方案。
一般凈化氣體時(shí),除去水蒸氣的干燥裝置放在最后。用作干燥劑的物質(zhì)須具備兩個(gè)條件:一是本身要具有很強(qiáng)的吸水性,二是不能與被干燥的氣體發(fā)生反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)室常用的干燥劑可劃為三類:
濃硫酸 禁用于堿性和還原性物質(zhì)如NH3 HI HBr H2S
酸性干燥劑
五氧化二磷 禁用于堿性物質(zhì),如NH3
7、 中性干燥劑 無水氯化鈣 禁用于NH3和酒精
固體CaO
堿性干燥劑 禁用于酸性物質(zhì)如HCl、Cl2、CO2
堿石灰(NaOH+CaO)
常見氣體的干燥裝置有兩種:
洗氣瓶:可裝液體干燥劑,如濃硫酸;干燥管:可裝固體干燥劑
氣體洗滌裝置
液體洗滌劑
固體洗滌劑
五、尾氣吸收處理裝置
有三種:①用倒扣漏斗------極易溶于水的氣體;②玻璃管----能溶于水或溶于溶液的氣體的吸收(如用NaOH溶液吸收Cl2);③點(diǎn)燃法----處理CO。
六、典型
8、物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)室制備
(1)選擇最佳反應(yīng)途徑:
如用銅制硝酸銅: 。
用鋁制氫氧化鋁: 。
(2) 選擇最佳原料:
如用氯化鋁溶液制氫氧化鋁: 。
用可溶性銅鹽制氫氧化銅: 。
(3)選擇適宜操作方法:
如制氫氧化亞鐵:
9、
。
(4) 選擇適宜收集分離方法:
如制乙酸乙酯: 。
制溴苯: 。
試題枚舉
【例1】(05年江蘇20)硫酸亞鐵(FeSO4?7H2O)是一種
10、重要的食品和飼料添加劑。實(shí)驗(yàn)室通過如下實(shí)驗(yàn)由廢鐵屑制備FeSO4?7H2O晶體:
① 將5%Na2CO3溶液加入到盛有一定量廢鐵屑的燒杯中,加熱數(shù)分鐘,用傾析法除去Na2CO3溶液,然后將廢鐵屑用水洗2—3遍;
② 向洗滌過的廢鐵屑中加入過量的稀硫酸,控制溫度在50—80℃之間至鐵屑耗盡;
③ 趁熱過濾,將濾液轉(zhuǎn)入到密閉容器中,靜置、冷卻結(jié)晶;
④ 待結(jié)晶完畢后,濾出晶體,用少量冰水洗滌2—3次,再用濾紙吸干晶體;
⑤ 將制得的FeSO4?7H2O晶體放在一個(gè)小廣口瓶中,密閉保存。回答下列問題:
(1)實(shí)驗(yàn)步驟①的目的是 ,加熱的作用是 。
(2)
11、實(shí)驗(yàn)步驟②明顯不合理,理由是 。
(3)實(shí)驗(yàn)步驟④中用少量冰水洗滌晶體,其目的是 。
解析 本題是以高三教材實(shí)驗(yàn)制取硫酸亞鐵為載體變形與創(chuàng)新設(shè)設(shè)的實(shí)驗(yàn)綜合題。涉及到鹽類的水解,物質(zhì)的溶解、結(jié)晶等知識(shí),該題涉及知識(shí)面廣,能力要求較高,屬較難題。
答案(1)除去油污;升高溫度,溶液堿性增強(qiáng),去油污能力增強(qiáng)。
(2)應(yīng)該鐵屑過量(或反應(yīng)后溶液中必須有鐵剩余),否則溶液中可能有Fe3+存在,
(3)洗滌除去晶體表面附著的硫酸等雜質(zhì),用冰水洗滌,可降低洗滌過程中FeSO4·7H
12、2O的損耗
【例2】右圖裝置可用于( )
A.加熱無水醋酸鈉和堿石灰混合物,制取甲烷
B.加熱硝酸鉛制取二氧化氮
C.加熱氯酸鉀和少量二氧化錳,制取氧氣
D.加熱氯化銨和消石灰混合物,制取氨氣
解析 該裝置用于加熱固體反應(yīng)物制取難溶于水的氣體,A~D各選項(xiàng)中,反應(yīng)物均為固體,但氨氣易溶于水,二氧化氮與水反應(yīng)。只有甲烷和氧氣可以用排水集氣法收集。
答案 AC
【例3】實(shí)驗(yàn)室制取氯氣時(shí)涉及到以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟:
a.把燒瓶固定在鐵架臺(tái)上,在燒瓶上裝好分液漏斗并連接好導(dǎo)氣管;
b.用藥匙把少量MnO2粉末放入燒瓶中,再向分液漏斗中加入濃鹽酸,并把導(dǎo)氣管插入集氣瓶中,同時(shí)連
13、接好吸收多余氯氣的尾氣吸收裝置;
c.把酒精燈放在鐵架臺(tái)上,根據(jù)酒精燈高度固定好鐵圈,放好石棉網(wǎng);
d.用分液漏斗向燒瓶?jī)?nèi)注入濃鹽酸,再點(diǎn)燃酒精燈,緩緩加熱;
e.檢查裝置氣密性。
以上步驟先后排列的正確順序是 ,實(shí)驗(yàn)室制得的 Cl2 中?;煊?HCl氣體和水蒸氣,應(yīng)將該 Cl2 依次通過盛有 、 的洗氣瓶。
解析 一般地,實(shí)驗(yàn)室制取氣體的正確的操作順序是:首先按“由下往上,從左到右”的原則搭建氣體發(fā)生裝置,然后檢查裝置的氣密性,最后加藥品、制取氣體。HCl 氣體極易溶于水,故可用水將它除去;為降低 Cl2 在水中的溶解度,常用飽和食鹽水代替水。能干燥 HCl 氣體的干燥劑很多,如濃硫酸、無水氯化鈣、五氧化二磷等,但盛放在洗氣瓶中的只有濃硫酸。
答案 c a e b d 水(或飽和食鹽水) 濃硫酸。