內(nèi)蒙古伊圖里河高級中學高中化學《1.1.3 氣體的制備和實驗方案的設計》課件 新人教版必修1

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1、第三課時氣體的制備和實驗第三課時氣體的制備和實驗方案的設計方案的設計1實驗室中常見氣體的制備(1)制O2原料：和.反應原理：.反應裝置：固固 氣收集方法：排水法或向 排空氣法上上KClO3MnO2 (2)制H2 原料：和. 反應原理：. 反應裝置：固液氣 收集方法：排水法或向排空氣法Zn稀稀H2SO4ZnH2SO4=ZnSO4H2下下 (3)制CO2 原料：CaCO3和稀鹽酸 反應原理：. 反應裝置：固液氣 收集方法：CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O向上排空氣法向上排空氣法 (4)制NH3 原料：和 反應原理： 反應裝置：固固 氣 收集方法：向排空氣法Ca(OH)2NH4Cl.Ca(

2、OH)22NH4Cl CaCl22NH32H2O.下下 (5)制Cl2 原料：二氧化錳和濃鹽酸 反應原理：. 反應裝置：固液 氣 收集方法：向排空氣法MnO24HCl(濃濃) MnCl2Cl22H2O上上2化學實驗方案的設計(1)實驗設計的內(nèi)容完整的實驗方案包括以下內(nèi)容：實驗名稱；實驗目的； (儀器、藥品及規(guī)格)； (包括實驗儀器裝配和操作)；實驗現(xiàn)象記錄及結果處理； (誤差分析)實驗原理實驗原理實驗用品實驗用品實驗步驟實驗步驟問題和討論問題和討論 (2)實驗設計時遵循的原則 化學實驗設計要遵循一定的原則，這也是評價一個實驗方案優(yōu)劣的重要依據(jù)，它包括以下幾個方面： ：實驗方法和操作程序是否科學

3、合理； ：實驗方案是否切實可行，實驗現(xiàn)象是否明顯，實驗數(shù)據(jù)是否準確； ：實驗步驟是否簡單易行； ：實驗過程中安全及環(huán)保問題是否能夠得到妥善解決科學性科學性可行性可行性簡約性簡約性安全性安全性 1設計學生實驗要注意安全、無污染、現(xiàn)象明顯根據(jù)啟普發(fā)生器原理，可用底部有小孔的試管制簡易的氣體發(fā)生器(見下圖)若關閉K，不能使反應停止，可將試管從燒杯中取出(會有部分氣體逸散)下列氣體的制取宜使用該裝置的是()A用二氧化錳(粉末)與雙氧水制氧氣B用鋅粒與稀硫酸制氫氣C用硫化亞鐵(塊狀)與鹽酸制硫化氫D用碳酸鈣(塊狀)與稀硫酸制二氧化碳解析：A項中固體為粉末會落入燒杯中；C項中H2S有毒；D項生成的CaSO

4、4微溶于水會覆蓋在CaCO3表面上從而阻止反應的進行答案：BAAlCl3、NH3H2OBZnCl2、 NH3H2OCAlCl3、NaOH DZnCl2、NaOH解析：因Al(OH)3不溶于過量的氨水，故將AlCl3溶液滴入NH3H2O和將NH3H2O滴入AlCl3溶液的現(xiàn)象相同，不能通過互相滴加的方法進行鑒別答案：A3(2009浙江金麗衢模擬)將空氣緩慢通過如圖所示裝置后，在試管中收集到少量稀有氣體空氣在通過ad裝置時，依次除去的氣體是()AO2、N2、H2O、CO2 BCO2、H2O、O2、N2CH2O、CO2、N2、O2 DN2、O2、CO2、H2O解析：此題考查除雜的原則：既要除掉原來的

5、雜質，又不能生成新的難分離的雜質，一步除去一種雜質氫氧化鈉顯堿性，吸收二氧化碳，帶出水蒸氣；濃硫酸吸收水分，銅除去氧氣，鎂粉除去氮氣答案：B類型類型固體固體固體固體加熱加熱固體液體不加熱固體液體不加熱固固(或液或液)體液體體液體加熱加熱裝置裝置適用的氣適用的氣體體O2、NH3、CH4H2、CO2、H2S、SO2、NO2Cl2、HCl、NO2.氣體的凈化(1)除雜試劑選擇的依據(jù)主要氣體和雜質氣體性質上的差異：如溶解性、酸堿性、氧化還原性、可燃性等(2)除雜原則不損失主要氣體；不引入新的雜質氣體；在密閉裝置內(nèi)進行；先除易除的氣體 (3)除雜裝置 洗氣瓶、干燥瓶、U形管、硬質玻璃管等 (4)氣體的干

6、燥(除去氣體中的水分) 干燥是使用適宜的干燥劑和裝置除去氣體中混有的少量水分，常用裝置有干燥管(A)、U形管(B)(內(nèi)裝固體干燥劑)和洗氣瓶(C)(內(nèi)裝液體干燥劑) 常用的干燥劑有： 濃硫酸(酸性干燥劑)：可干燥N2、O2、H2、Cl2、CO、CO2、SO2、HCl、NO、NO2、CH4、C2H4等(不可干燥還原性或堿性氣體，如H2S、HBr、HI、NH3等) P2O5(酸性干燥劑)：可干燥H2S、HBr、HI及濃硫酸能干燥的氣體(不可干燥NH3等) 無水CaCl2(中性干燥劑)：可干燥除NH3以外的其他氣體(NH3能與CaCl2反應生成絡合物CaCl28NH3) 堿石灰(堿性干燥劑)：可干燥

7、NH3及中性氣體(N2、O2、H2、CO、NO、CH4、C2H4等，不能干燥酸性氣體) 硅膠(酸性干燥劑)：可干燥Cl2、O2、H2、CO2、CH4、C2H4. 其他：如生石灰、NaOH也可用于干燥NH3及中性氣體(不可干燥有酸性或能與之反應的氣體) (5)注意事項 用洗氣瓶吸收雜質時，氣流方向是長管進，短管出用干燥管吸收雜質時，氣流方向是大口進，小口出；用U型管吸收雜質時，氣流方向可以任意選擇 當氣體中含有多種雜質時，若采用洗氣裝置，通常是除雜在前，干燥在后；若用加熱裝置除雜時，通常是干燥在前，除雜在后；若氣體中有多種酸性氣體雜質時，應先將酸性較強的雜質氣體除去，再除酸性較弱的雜質氣體3氣體

8、的收集(1)收集方法排水集氣法適用范圍：a.難溶于水，且不與水發(fā)生反應的氣體，如H2、O2、CO、C2H4等；b.對能溶于水，但溶解度不大的氣體，可采用排相應的飽和溶液的方法收集，如Cl2可用排飽和食鹽水的方法，CO2可用排飽和NaHCO3溶液的方法等 向上排空氣法 適用范圍：不與空氣反應且密度比空氣大的氣體，如O2、CO2、SO2、NO2等 向下排空氣法 適用范圍：不與空氣反應且密度比空氣小的氣體，如H2、NH3、CH4等 (2)收集裝置4尾氣處理(1)吸收溶解度較小或吸收速率不太大的尾氣(如Cl2等) (2)吸收溶解度較大的尾氣(如HCl、NH3等) (3)點燃除去或收集于塑料袋中例題1下

9、列實驗裝置圖正確的是()點撥：本題中所有的裝置均源于課本，考查學生對實驗基本原理的認識該類型題目，要求學生對常見物質的制取、收集、凈化及尾氣吸收裝置要牢固掌握并靈活運用解析：A項在實驗室制取乙烯時必須控制反應液的溫度為170，故溫度計的水銀球必須插入液面以下；C項為實驗室制取氯氣的裝置，用二氧化錳與濃鹽酸制取氯氣時必須加熱才能反應；D項在制取乙酸乙酯時，為了除去乙酸乙酯中混有的乙酸、乙醇，用飽和碳酸鈉溶液吸收，但導管不能插入液面以下，否則易發(fā)生倒吸現(xiàn)象答案：B1(2009廈門模擬)下圖是制取、干燥和收集某氣體的實驗裝置，可用于()A用Cu與稀HNO3反應制NOB用NaOH固體與濃氨水反應制NH

10、3C用Fe與稀H2SO4反應制H2D用MnO2與濃HCl反應制Cl2解析：A項，NO不能用排空氣法收集，錯誤；B項，NH3不能用濃H2SO4干燥，錯誤；D項，Cl2制取時需加熱且收集時應長管進氣，短管出氣，錯誤；只有C項，H2制取、干燥、收集全符合，正確答案：C 2為制備干燥、純凈的CO2，將大理石和鹽酸反應生成的氣體先后通過裝有下列物質的兩個吸收裝置，兩個裝置應按順序裝入() A飽和Na2CO3溶液；無水CaCl2 B飽和NaHCO3溶液；濃H2SO4 C濃H2SO4；飽和NaHCO3溶液 D飽和NaHCO3溶液；稀H2SO4解析：實驗室制取CO2時，混有雜質為HCl、H2O(g)，應先通過

11、飽和的NaHCO3溶液以除去HCl，再通過濃H2SO4或無水CaCl2，目的是除去CO2中的水蒸氣除HCl時，不能用飽和Na2CO3溶液，因為Na2CO3能消耗CO2.故只有B正確答案：B1化學實驗方案設計的思路實驗目的實驗原理儀器裝置操作步驟數(shù)據(jù)處理方法形成方案確定最佳方案2實驗設計的步驟(1)明確目的、原理首先必須認真審題，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，以及反應物和生成物的性質、反應條件，如反應物和生成物的狀態(tài)，能否腐蝕儀器和橡膠、反應是否加熱及溫度是否控制在一定的范圍等，從

12、而選擇合理的化學儀器和藥品 (3)設計裝置、步驟 根據(jù)實驗目的和原理，以及所選用的儀器和藥品，設計出合理的實驗裝置和實驗操作步驟學生應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，全面而準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù) (5)分析得出結論 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，得出正確的結論3實驗設計注意的問題(1)儀器連接的順序所用儀器是否恰當，所給儀器是全用還是選用儀器是否齊全例如制有毒氣體及涉及有毒氣體的實驗是否有尾氣的處理裝置安裝順序是否合理例如是否遵循“自下而上，從左到右”的原則；氣體凈化裝置中不應先干燥

13、后又經(jīng)水溶液洗氣 儀器間連接順序是否正確例如：洗氣時“進氣管長，出氣管短”；用干燥管除雜質時“大進小出”等 (2)實驗操作的順序 連接儀器按氣體發(fā)生除雜質干燥主體實驗尾氣處理順序連接好實驗儀器 檢查氣密性在整套儀器連接完畢后，應先檢查裝置的氣密性，然后裝入藥品檢查氣密性的方法要依裝置而定 裝藥品，進行實驗操作 (3)檢驗氣體的純度點燃或加熱通有可燃性氣體(H2、CO、CH4、C2H2等)的裝置前，必須檢驗氣體的純度 (4)加熱操作先后順序的選擇若氣體產(chǎn)生需加熱，應先用酒精燈加熱產(chǎn)生氣體的裝置，而產(chǎn)生氣體后，再給實驗需要加熱的固體物質加熱，目的是：一則防止爆炸(如氫氣還原氧化銅)；二則保證產(chǎn)品純

14、度，防止反應物或生成物與空氣中其他物質反應 (5)冷凝回流的問題有些易揮發(fā)的液體反應物，為了避免反應物損耗和充分利用原料要在發(fā)生裝置中設計冷凝回流裝置或在發(fā)生裝置中安裝長玻璃管等 (6)冷卻問題有的實驗為防止氣體冷凝不充分而受損失，需用冷凝管冷凝氣體(物質蒸氣)，使物質蒸氣冷凝為液態(tài)便于收集 (7)防止倒吸問題實驗過程用到加熱操作的，要防倒吸；氣體易溶于水的要防倒吸 (8)具有特殊作用的實驗改進裝置如為防止分液漏斗中的液體不能順利流出，用橡皮管連接成連通裝置；為防止氣體從長頸漏斗中逸出，可在發(fā)生裝置中的漏斗末端套住一支小試管等 (9)拆卸時的安全性和科學性實驗儀器的拆卸要注意安全性和科學性，有

15、些實驗為防止“爆炸”或“氧化”，應考慮停止加熱或停止通氣的先后順序，如對有尾氣吸收裝置的實驗，必須將尾氣導管提出液面后才能熄滅酒精燈，以免造成溶液倒吸；用氫氣還原氧化銅的實驗應先熄滅加熱氧化銅的酒精燈，同時繼續(xù)通氫氣，待加熱區(qū)冷卻后再停止通氫氣，這是為了避免空氣倒吸入加熱區(qū)使銅氧化，或形成易爆氣體；拆卸用排水法收集需要加熱制取氣體的裝置時，需先把導管從水槽中取出，才能熄滅酒精燈，以防止水倒吸；拆下的儀器要清洗、干燥、歸位例題2氮化鋁(AlN)是一種新型無機材料，廣泛用于集成電路生產(chǎn)領域某氮化鋁中含有碳或氧化鋁雜質，現(xiàn)用下圖中的裝置來進行檢驗，使氮化鋁樣品和NaOH溶液反應：AlNNaOHH2O

16、=NaAlO2NH3，根據(jù)反應中所生成氨氣的體積來測定樣品中氮化鋁的質量分數(shù)，并根據(jù)實驗現(xiàn)象來確定雜質的成分(實驗中導管體積忽略不計) (1)實驗有關操作為：a.往錐形瓶中放入少量的AlN樣品；b.從分液漏斗往錐形瓶中加入稍過量的NaOH濃溶液；c.檢驗裝置的氣密性；d.測定收集到水的體積 正確的操作順序為_(以字母進行排序) (2)廣口瓶中的試劑X可選用_(填選項的字母) A酒精B植物油CCCl4 (3)廣口瓶中的液體沒有裝滿(上方留有少量空間)，實驗測得NH3的體積將_(填“偏大”“偏小”或“不變”) (4)實驗結束后，若觀察到錐形瓶中還有固體，則樣品中含有的雜質是_ (5)若實驗中測得樣

17、品的質量為w g，氨氣的體積為a L(標準狀況)，則樣品中AlN的質量分數(shù)為_ (6)有學生改用通過測定生成氨氣的質量來確定樣品中的AlN的質量分數(shù)應將產(chǎn)生的氨氣通入裝置_(忽略溶劑的揮發(fā)，填選項的字母)點撥：解答該類題目，首先要理解實驗目的和實驗原理，明確各裝置的作用，然后根據(jù)實驗要求逐一解答解析：(1)實驗步驟：連接裝置檢查裝置氣密性加藥品測定結果，故正確的順序為cabd.(2)因NH3極易溶于水，而該裝置設計成用排水法來測NH3的體積，因此需在水的上方加上難溶于水(NH3也難溶)且比水的密度小的物質，故A、C不可，只有B符合(3)廣口瓶中的液體體積只要比能產(chǎn)生的NH3的體積大即可，不一定

18、充滿(4)因AlN、Al2O3均能與NaOH反應且無不溶物生成，今反應后錐形瓶仍有固體，說明含有雜質碳 某興趣小組同學根據(jù)Mg與CO2反應原理，推測鈉也應能在CO2中燃燒為了確定其生成產(chǎn)物并進行實驗論證，請你參與以下研究過程 (1)甲同學首先設計了實驗室制取二氧化碳的三種發(fā)生裝置，若選用碳酸氫鈉分解制取二氧化碳，則應選用裝置是_(選填裝置序號A、B、C，下同)；若用石灰石與稀鹽酸為原料，并能控制反應隨時發(fā)生隨時停止，最好應選用的裝置是_；若用碳酸鈉固體與稀硫酸反應應選用的裝置是_ (2)乙同學按實驗要求，用下列裝置進行實驗(已知PdCl2溶液能被CO還原得到黑色的Pd)，請回答下列問題： 若裝

19、置6中有黑色沉淀，裝置4中的殘留固體(只有一種物質)加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，則鈉與二氧化碳反應的化學方程式為_ 若裝置6中溶液無明顯現(xiàn)象，裝置4中殘留固體加鹽酸有能使石灰水變渾濁的氣體放出，則鈉與二氧化碳反應的化學方程式為_ (3)指導老師認為，不僅要檢驗殘留固體中是否有碳酸鈉，還要檢驗其中是否有氧化鈉和碳當確認鈉充分反應后，請你設計一個簡單實驗，驗證裝置4中得到的殘留固體中是否含有Na2O和C. (3)將固體溶于水，若有黑色不溶顆粒，則說明有碳生成，在所得水溶液中加入過量BaCl2溶液，用pH試紙檢驗，若溶液顯堿性，則原來含有氧化鈉(2009福建理綜高考)某研究性學習小組借助AD

20、的儀器裝置完成有關實驗 實驗一收集NO氣體 (1)用裝置A收集NO氣體，正確的操作是_(填序號) a從口進氣，用排水法集氣 b從口進氣，用排氣法集氣 c從口進氣，用排水法集氣 d從口進氣，用排氣法集氣 實驗二為了探究鍍鋅薄鐵板上鋅的質量分數(shù)(Zn)和鍍層厚度，查詢得知鋅易溶于強堿：Zn2NaOH=Na2ZnO2H2.據(jù)此，截取面積為S的雙面鍍鋅薄鐵板試樣剪碎、稱得質量為m1 g用固體燒堿和水作試劑，擬出下列實驗方案并進行相關實驗 方案甲：通過測量試樣與堿反應生成的氫氣體積來實現(xiàn)探究目標 (2)選用B和_(填儀器標號)兩個裝置進行實驗 (3)測得充分反應后生成氫氣的體積為V L(標準狀況)，(Z

21、n)_. (4)計算鍍層厚度，還需檢索的一個物理量是_ (5)若裝置B中的恒壓分液漏斗改為普通分液漏斗，測量結果將_(填“偏大”、“偏小”或“無影響”) 方案乙：通過稱量試樣與堿反應前后的質量實現(xiàn)探究目標選用儀器C做實驗，試樣經(jīng)充分反應，濾出不溶物、洗滌、烘干，稱得其質量為m2g. (6)(Zn)_. 方案丙：通過稱量試樣與堿反應前后儀器、試樣和試劑的總質量(其差值即為H2的質量)實現(xiàn)探究目標實驗同樣使用儀器C. (7)從實驗誤差角度分析，方案丙_方案乙(填“優(yōu)于”、“劣于”或“等同于”)1(2009福州高三質檢)用下列裝置制取并收集NO2氣體，其中最合理的是()解析：銅和濃硝酸反應的產(chǎn)物是二

22、氧化氮，其密度比空氣大，因此利用排空氣法用封閉裝置收集二氧化氮氣體時，導氣管應該長進短出，這樣有利于把試管中的空氣排盡答案：C 2(1)在沒有現(xiàn)成的CO2氣體發(fā)生器的情況下，請你選用下圖中的部分儀器，裝配成 一個簡易的、能隨開隨用、隨關隨停的CO2氣體發(fā)生裝置，應選用的儀器是(填入編號)_； (2)若用上述發(fā)生裝置制取CO2氣體，而實驗室只有稀硫酸、濃硝酸、水、塊狀純堿、塊狀大理石，比較合理的方案，應選用的藥品是_解析：(1)本題實質是考查考生是否掌握啟普發(fā)生器的原理，用干燥管、燒杯和單孔塞組合，可以取代啟普發(fā)生器中的“球形漏斗”和“容器”這兩個核心部分，從而達到隨關隨停的目的(2)選用試劑時

23、要注意，題目沒有提供學生熟悉的鹽酸，而硫酸會與大理石生成CaSO4沉淀，包在其表面阻止CaCO3繼續(xù)和酸作用產(chǎn)生CO2；塊狀Na2CO3遇酸會溶解，使制氣裝置起不到隨關隨停的作用，本題只能選用大理石、濃硝酸和水答案：(1)a、c、d、e(2)濃硝酸、水、塊狀大理石 3實驗室制取H2、CO2、H2S等氣體，往往都用啟普發(fā)生器它有開后即制氣、關閉即停止的便利，其不足之處在于體積大，浪費藥品，制作工藝水平高，價格較貴某課外興趣小組的同學設計了以下幾種簡易的裝置： (1)圖、圖、圖裝置是基于什么物理原理設計的_ (2)圖與圖、圖、圖有很大不同如果用FeS固體與稀硫酸，用圖裝置來制取H2S，請簡述操作步

24、驟_ (3)如果利用圖裝置制取一定量的H2，其操作過程是_解析：為達到四個“隨”的要求(隨用隨制，隨關隨停)，組裝儀器的關鍵是要讓固體時而接觸液體，時而又和液體分離仔細觀察后，發(fā)現(xiàn)圖、圖、圖都與啟普發(fā)生器的功能類似，圖則換了一種思路，也是利用了實際的操作方法來實現(xiàn)隨用隨制答案：(1)連通器原理 (2)在錐形瓶中注入適量的稀硫酸，把FeS固體裝入多孔袋中，用高強度的化纖扎緊袋口，并系好銅絲，將多孔袋懸空，按圖示裝置放好，打開活塞，塞好橡皮塞，放松銅絲，讓袋浸泡在稀硫酸中，若要停止反應，上提銅絲，便可將裝有FeS的袋子脫離稀硫酸而終止反應 (3)打開活塞把裝有鋅粒的干燥管浸入裝有稀硫酸的燒杯中 4

25、氧化銅是一種黑色固體，可溶于稀硫酸，某同學想知道是稀硫酸中的哪種粒子(H2O、H、SO)能使氧化銅溶解，請你和他一起通過下圖所示、三個實驗完成這次探究活動 猜想：(1)該同學提出的假設是_ 探究： (2)通過實驗，可以證明_ (3)要證明另外兩種粒子能否溶解氧化銅，還需要進行實驗和，在中加入稀硫酸后氧化銅溶解，則進一步確認的實驗操作是：在中先加入_，再加入_ (4)探究結果為_你認為除實驗和所用的試劑外，還能溶解氧化銅的一種常見的物質是_ 5某課外活動小組加熱炭粉(過量)和氧化銅的混合物，再用下圖所示裝置，對獲得的銅粉(含炭)樣品進行實驗圖中鐵架臺等裝置已略去請你幫助他們完成下列實驗報告. (

26、一)實驗目的：_. (二)實驗用品 儀器：天平、分液漏斗、錐形瓶、硬質玻璃管、干燥管、酒精燈、洗氣瓶等 藥品：紅褐色(含炭)樣品、過氧化氫溶液、二氧化錳、堿石灰、濃硫酸等 (三)實驗內(nèi)容： (1)在C中加入樣品粉末W g，D中裝入藥品后并稱量為m1 g，連接好儀器 (2)打開A的活塞，慢慢滴加溶液，此時發(fā)生的現(xiàn)象為_有關化學方程式有_ (3)對C進行加熱，當C中藥品充分反應后，關閉A的活塞，停止加熱，此時發(fā)生的現(xiàn)象為_，有關的化學方程式為_(4)冷卻后，稱量D的質量為m2 g. (四)計算：樣品中銅的質量分數(shù)_(用含W、m1、m2的代數(shù)式表示) (五)問題和討論： 實驗完成后，老師評議說：按上述實驗設計，即使C中反應完全，D中吸收完全，也不會得出正確的結果經(jīng)討論，有同學提出在B與C之間加入一個裝置再次實驗后，得到了較正確的結果那么，原來實驗所測得的銅的質量分數(shù)偏小的原因可能是_在BC之間加入的裝置可以是_，其中盛放的藥品是_第(五)小題出現(xiàn)了實驗結果負誤差，所以一定是D多吸收了什么物質，由此可以結合化學方程式找到水的存在，進而得到這一問的答案答案：(一)測定銅粉樣品中銅的質量分數(shù)