1、第三节 物质的制备 考向一 常见气体的实验室制法 【通考点融会贯通】1.有关气体制备实验的分析思路 2.解题流程(1)气体制备流程。(2)实验操作流程。【通考题触类旁通】1.(2019威海模拟)利用如图所示装置及表中各仪器中对应的试剂,制取干燥纯净的气体,能达到相应实验目的的是()选项分液漏斗圆底烧瓶洗气瓶实验目的A浓氨水生石灰浓硫酸制干燥的NH3B浓盐酸MnO2饱和 食盐水制干燥的Cl2C水Na2O2浓硫酸制干燥的O2D稀盐酸石灰石饱和 Na2CO3 溶液制干燥的CO2【解析】选C。A项,浓氨水与生石灰反应制得氨气,氨 气是碱性气体,但浓硫酸和氨气反应,应该用碱石灰干 燥氨气,所以不能实现目
2、的;B项,加热条件下,浓盐酸 和二氧化锰反应生成氯气,通过饱和食盐水除去氯化 氢,但不能制得干燥的Cl2;C项,水与过氧化钠反应生 成氢氧化钠和氧气,通过浓硫酸干燥可以制干燥的 O2;D项,稀盐酸与石灰石反应生成氯化钙、二氧化碳和水,通过饱和碳酸钠溶液可以吸收二氧化碳,不能收集到CO2。2.(2017全国卷)实验室用H2还原WO3制备金属W的 装置如图所示(锌粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子 酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是()A.、中依次盛装KMnO4溶液、浓硫酸、焦性没食子酸溶液 B.管式炉加热前,用试管在处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度 C.结束反应时,先关闭活塞K,再停
3、止加热 D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气【解析】选B。浓硫酸应放在最后,用于干燥氢气,A项错误;可燃性气体在加热前需要验纯,所以管式炉加热前,用试管在处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度,B项正确;结束反应时,先停止加热,再关闭活塞K,C项错误;二氧化锰为粉末状固体,不能在装置Q(启普发生器)中与浓盐酸反应制取氯气,并且该反应需要加热,而装置Q不能加热,D项错误。【加固训练】(2019石家庄模拟)化学实验装置的正确连接是实验成功的关键,如图是中学化学中常见的实验装置。(1)用上述装置制备气体:若B中盛放浓硫酸,则A、B、C组合后能制取并收集的气体是_。a.H2 b
4、.H2S c.CO2 d.C2H2 要快速制取并得到干燥的NH3,正确的仪器组合是_(按制气装置顺序填仪器的编号字母),制气所选用的固体药品是_。若用H2O2和MnO2来制取和收集干燥的O2,则应选择的仪器正确组合是_(按制气装置顺序填仪器的编号字母),检验气体收集满的方法是_ _。(2)甲同学用A、B组合来验证稀硫酸、碳酸、次氯酸的酸性强弱,稀硫酸应装入_(填仪器名称)中,B装置中发生反应的离子方程式为_ _。【解析】(1)B中的浓硫酸可以和硫化氢反应,C装置只能收集密度比空气大的气体,氢气、乙炔不符合,所以只能选c。利用固体氢氧化钠(或生石灰)和浓氨水反应可以快速制取氨气,氨气密度比空气小
5、,所以采用向下排空气法收集。氧气的密度比空气大,所以采用向上排空气法收集,正确的仪器组合为ABC,检验O2收集满的方法是将带火星的木条靠近集气瓶口,若木条复燃,则说明氧气收集满了。(2)在利用A、B组合验证稀硫酸、碳酸、次氯酸的酸性强弱时,可以采用强酸制弱酸的方法,A中利用稀硫酸和碳酸钠反应制取二氧化碳,将二氧化碳通入B中的次氯酸钙溶液中,可反应生成次氯酸和CaCO3沉淀。答案:(1)c AFE 固体氢氧化钠(合理即可)ABC(合理即可)将带火星的木条靠近集气瓶口,若木条复燃,则说明氧气收集满了(2)分液漏斗 Ca2+2ClO-+CO2+H2O=CaCO3+2HClO 考向二 无机物的制备 【
6、通考点融会贯通】1.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(Al )=13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
7、极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,所以要注意隔绝空气。实验使用的氢氧化钠溶液要事先煮沸后再冷却至室温(目的是驱赶溶解在溶液中的氧气),加入苯作覆盖层,以隔绝空气。2.物质制备与提纯的思维流程【通考题触类旁通】1.(2018全国卷)醋酸亚铬(CH3COO)2Cr2H2O为砖红色晶体,难溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂,将三价铬还原为二价铬;二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示。回答下列问题:(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是_。仪器a的名称是_。(2)将过量锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少量蒸馏水,
8、按图连接好装置。打开K1、K2,关闭 K3。c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子方程式为_。同时c中有气体产生,该气体的作用是_。(3)打开 K3,关闭K1和K2。c中亮蓝色溶液流入d,其原因是_;d中析出砖红色沉淀。为使沉淀充分析出并分离,需采用的操作是_、_、洗涤、干燥。(4)指出装置d可能存在的缺点_。【解析】(1)因醋酸亚铬(CH3COO)2Cr2H2O在气体分析中用作氧气吸收剂,故其很容易吸收氧气而发生反应,所以蒸馏水经煮沸后迅速冷却的目的就是去除水中溶解的氧气;仪器a的名称是分液漏斗。(2)根据题干描述,c中溶液主要发生锌与三氯化铬电离出的三价铬离子反应生成二价铬离子,所以发
9、生反应的离子方程式为Zn+2Cr3+=Zn2+2Cr2+,c中产生的气体是锌粒与盐酸反应产生的氢气,其作用是排除c中的空气,防止二价铬再被氧化。(3)打开 K3,关闭K1和K2,由于c中仍然产生氢气,产生的氢气导致c中的压强变大,将c中的液体压入d中,与d中的醋酸钠溶液反应生成醋酸亚铬。根据醋酸亚铬的性质,其难溶于冷水,所以可以将得到的溶液冷却,降低醋酸亚铬的溶解度,使醋酸亚铬以沉淀的形式析出,然后过滤、洗涤将其分离出来。(4)由于醋酸亚铬很容易吸收空气中的氧气,d装置是一个敞开体系,与空气接触,可能导致醋酸亚铬被氧化。答案:(1)去除水中溶解的氧气 分液漏斗(2)Zn+2Cr3+=Zn2+2
10、Cr2+排除c中空气(3)c中产生H2使压强大于大气压 (冰浴)冷却 过滤(4)d装置为敞开体系,可能使醋酸亚铬与空气接触 2.(新题预测)碱式碳酸镍Nix(OH)y(CO3)znH2O是一种绿色粉末晶体,常用作催化剂和陶瓷着色剂,300 以上时分解生成3种氧化物。为确定其组成,某同学在实验室中进行了有关的实验探究。回答下列问题:(1)甲、乙两装置可分别选取下列装置_、_(填字母,装置可重复选取)。(2)称取一定量的碱式碳酸镍样品,放入硬质玻璃管内;安装好实验仪器,检查装置气密性;加热硬质玻璃管,当装置C中_(填实验现象)时,停止加热;打开 活塞K,缓缓通入空气,其目的是_。(3)装置A的作用
11、是_,若没有装置E,则会使 _(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。(4)实验前后测得下表所示数据,已知碱式碳酸镍中Ni化合价为+2价,则该碱式碳酸镍分解的化学方程式为 _。装置B中样品 质量/g装置C 质量/g装置D 质量/g实验前3.77132.0041.00实验后2.25133.0841.44(5)采取上述实验装置进行该实验时,必须小心操作,且保证装置气密性良好,但是仍然会有安全隐患,提出你的改进措施:_ _。【解析】(1)乙装置的目的是充分吸收分解产生的二 氧化碳,甲装置和E的目的是吸收空气中的水蒸气和二 氧化碳,防止空气中二氧化碳被乙装置吸收,影响测定 结果,则甲、乙两装置均选用盛有碱
12、石灰的装置;(2)加热硬质玻璃管,当装置C中不再有气泡产生时,说 明碱式碳酸镍分解完全,停止加热;打开活塞K,缓缓通 入空气的目的是将装置中残留的二氧化碳气体吹入乙 装置使二氧化碳被完全吸收;(3)装置A的作用是吸收 空气中的水蒸气和二氧化碳,防止空气中二氧化碳被 乙装置吸收;若没有装置E,空气中的二氧化碳和水蒸 气进入乙装置中,使所测固体质量偏大,导致 的值 偏小;(4)装置C增重的质量为反应生成水的质量,m(H2O)=133.08 g-132 g=1.08 g,n(H2O)=1.0818xz=0.06 mol,装置D增重的质量为二氧化碳的质量,m(CO2)=41.44 g-41 g=0.4
13、4 g,n(H2O)=0.01 mol,n(NiO)=0.03 mol,n(Ni)n(H)n(C)=3121,碱式碳酸镍的化学式为Ni3(OH)4CO34H2O,Ni3(OH)4CO34H2O受热分解生成NiO、H2O和CO2,反应 的化学方程式为Ni3(OH)4CO34H2O 3NiO+6H2O+0.44442.2575CO2;(5)上述实验装置没有防倒吸,应该在装置B、C之间连接一个安全瓶起防倒吸的作用。答案:(1)c c(2)不再有气泡产生 将装置中残留的气体产物吹入吸收装置乙中(3)吸收空气中的CO2和水蒸气 偏小(4)Ni3(OH)4CO34H2O=3NiO+6H2O+CO2(5)在
14、装置B、C之间连接一个安全瓶【加固训练】1.现用如图所示的实验仪器和药品来制备纯净、干燥的Cl2,并与粗铜反应。下列有关说法正确的是()A.按气流方向连接各仪器接口,正确的连接顺序是 B.装置的目的是制备Cl2,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2+2H2O C.装置中观察到的实验现象是产生大量淡蓝色的烟 D.装置的目的是吸收过量的Cl2,气体应从c口进【解析】选A。要利用图中所给实验仪器和药品来制备纯净、干燥的Cl2并与粗铜粉反应,首先要找到Cl2的发生装置(),然后将制得的Cl2净化(除去HCl,用装置)、干燥(用装置),并使其与粗铜粉反应(用装置),最后进行尾气
15、吸收(用装置);MnO2应与浓盐酸共热反应制备Cl2;盛放粗铜粉的硬质玻璃管中的实验现象是产生大量棕黄色的烟;吸收过量的Cl2应从长管进。2.有气体产生的化学实验中,某段时间内气流速率可能过快,这极有可能导致实验不能顺利进行,甚至会引起危险。下列实验装置可使反应顺利进行或能有效保证实验安全的是()A.B.C.D.【解析】选B。中的橡胶管能够平衡分液漏斗和烧瓶中的气压,保证分液漏斗中的液体顺利滴下,可使反应顺利进行;中气流速率过快时,压强增大,液体被压入长颈漏斗中存储起来,保证实验安全;中气流速率过快时,压强增大,部分气体存储在气球中,保证实验安全;中随着反应的进行,烧瓶中压强逐渐增大,液体不能顺利滴下,实验不能顺利进行。