1、第三节 物质的制备 考纲 考情 三年15考 高考指数：1.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)。2.能对常见物质进行分离和提纯。【知识梳理】一、常见气体的实验室制法 1.实验室典型的气体发生装置和收集装置：2.常见气体的制备：气体 反应原理 发生装 置图 收集 方法 O2 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2 2KClO3 2KCl+3O2 2H2O2 2H2O+O2 _ _ _ _ H2 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 _ _ CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O _ _ A A B D或E B或 D或F B或 E 气体 反应原理
2、发生装 置图 收集 方法 Cl2 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O _ 排饱和 食盐水 法或_ NH3 Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3+2H2O _ _ C E A F 3.气体的净化及尾气处理：(1)气体的净化。原理：酸性杂质用碱性物质吸收；碱性杂质用酸性物质吸收；氧化性杂质用还原性物质吸收；还原性杂质用氧化性物质吸收；易溶于水的物质用水吸收。装置。(2)尾气的处理。吸收型：燃烧型：贮存型。二、几种重要非气态物质的制备 1.氢氧化铝：(1)原理。离子方程式：。(2)注意事项：氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于氢氧化钠溶液，但不溶于氨水，制备时一般用可溶性铝
3、盐与氨水反应。33243Al3NH H O=Al OH3NH 2.氢氧化亚铁：(1)原理。离子方程式：Fe2+2OH-=Fe(OH)2。(2)注意事项。Fe(OH)2有强还原性，易被氧化而迅速变色，因此用于配制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液的蒸馏水要煮沸，以便除去水中氧气。将吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液液面下，再将氢氧化钠溶液挤出。还可再在硫酸亚铁溶液上加一层植物油，尽量减少与空气的接触。3.氢氧化铁胶体的制备：(1)原理。化学方程式：_。(2)操作步骤：加热蒸馏水至沸腾，逐滴滴加饱和氯化铁溶液，加热 至液体呈_停止加热，不可搅拌。FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HC
4、l 红褐色=4.乙酸乙酯的制备：(1)原理。_。CH3COOH+CH3CH2OH CH3COOCH2CH3+H2O 浓硫酸(2)收集所用试剂：_。现象：碳酸钠溶液上层有_。(3)注意事项。试剂的混合方法：先取无水乙醇，再沿器壁慢慢加入浓硫酸，冷 却至室温后再加冰醋酸。长导管不要插入液面下。饱和碳酸钠溶液的作用：_ _。饱和碳酸钠溶液 无色油状且具有特殊香味的液体 中和乙酸，吸收乙醇，降低乙酸乙酯的 溶解度【小题快练】1.【思考辨析】(1)(2014福建高考)将NH4Cl溶液蒸干制备NH4Cl固体。()【分析】氯化铵溶液蒸干过程中得到的NH4Cl直接分解生成氨气和氯化氢。(2)(2014新课标全
5、国卷)用如图所示装置制备乙酸乙酯。()【分析】该装置符合乙酸乙酯的制备和收集原理。(3)(2014山东高考)用如图所示装置制取收集干燥氨气。()【分析】因为NH3的密度比空气小，且易和空气形成对流，所以在收集NH3时要把导气管的末端伸入试管底部，且在管口放置一团棉花。2.【教材研习】(1)(RJ必修1P99)下列制备和收集气体的实验装置合理的是()【解析】选D。A中固体混合物加热时，试管口应略向下倾斜且在收集NH3的试管口放一团棉花；B中NO收集应用排水法，排空气法收集到的是NO2；H2密度小于空气，应用向下排空气法收集。(2)(RJ必修1P96)某学生想利用如图装置(烧瓶位置不能移动)收集下
6、列气体：H2Cl2CH4HClNH3NONO2SO2，下列操作正确的是()A.烧瓶是干燥的，由A进气收集 B.烧瓶是干燥的，由B进气收集 C.在烧瓶中充满水，由A进气收集 D.在烧瓶中充满水，由B进气收集 【解析】选A。由A进气，应该收集密度比空气小且不和空气反应的气体，可以用此方法收集，A项正确；由B进气收集应该收集密度比空气大且不和空气反应的气体，可以用此方法收集，B项错误；用排水法收集的气体在水中的溶解度小，且应该由A进气，因此C、D两项错误。(3)(SJ必修1P99)实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是()A.是氨气发生装置 B.是氨气发生装置 C.是氨气吸收装置 D.是
7、氨气收集、检验装置 【解析】选B。装置在管口处又生成NH4Cl，无法制得NH3，A项错误；选用装置，使用浓氨水与CaO或NaOH作用，可制取NH3，B项正确；作为NH3的吸收装置，漏斗伸入水中，不能防止倒吸，C项错误；利用收集NH3时，收集气体不纯，D项错误。(4)(RJ必修1P108)从绿色化学的理念出发，下列实验不宜用图示装置进行的是()A.不同浓度的硝酸与铜反应 B.稀硫酸与纯碱或小苏打反应 C.铝与氢氧化钠溶液或盐酸反应 D.H2O2在不同催化剂作用下分解 【解析】选A。图示装置没有吸收尾气的装置，所以凡是有污染的气体都不能制取，B、C、D都是没有污染的气体，只有A有氮氧化合物产生。【
8、速记卡片】1.6种常见气体实验室制法的反应原理：(1)O2：2H2O2 2H2O+O2。(2)H2：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2。(3)CO2：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O。(4)Cl2：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O。(5)NH3：2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O。(6)SO2：Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2+H2O。2.三类发生装置、干燥方法、收集方法：(1)发生装置：固+固 气体、固(或液)+液 气体、固(或液)+液 气。(2)干燥剂：酸性干燥剂(浓硫酸)、碱性干燥剂(碱石灰)、中性干燥 剂
9、(无水CaCl2)。(3)气体收集方法：排水法、向上排空气法、向下排空气法。考点一 实验室制取气体的实验设计 1.实验设计：(1)基本思路。实验目的实验原理药品选择反应装置操作步骤注意事项形成方案。(2)原理的选择。一种气体可能是多种反应的产物，但并不都适于该气体的实验室制取，应满足下列条件：反应物容易获得。反应条件容易实现。反应容易控制，副反应少。生成的气体易于分离和收集。2.制备气体的操作顺序：(1)仪器安装顺序。由下到上(如制氯气的发生装置安装顺序是放铁架台摆酒精灯固定铁圈放置石棉网固定圆底烧瓶)。从左到右(如制氯气：发生装置净化装置收集装置尾气吸收装置)。先塞后定(把带导管的胶塞在烧瓶
10、固定前塞好，以免烧瓶固定后因不宜用力而塞不紧或因用力过猛而损坏仪器)。(2)加入试剂顺序。先放入固体，后滴加液体(即先固后液)。(3)其他操作顺序。先检验气密性，后装入药品(便于在装置漏气时进行调整或更换仪器)，最后点燃酒精灯(所有准备工作完毕后)；在连接导管时，应长进短出；量气装置的导管应短进长出；干燥管应大口进，小口出。3.气体制取装置的改进：(1)“固-液”不加热制气装置的改进。(2)启普发生器的拓展创新。4.几种常见气体的特殊制法：(1)O2：2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2。(2)NH3：浓氨水与生石灰反应，NH3H2O+CaO=Ca(OH)2+NH3。(3)HCl：浓盐酸中
11、加入浓硫酸，浓硫酸有吸水性，且溶于水放热，使HCl大量挥发。相应的发生装置不再是传统的固-固加热、固-液加热型，而可统一使用如下装置。【典题】下表是实验室制备气体的有关内容 编号 实验内容 实验原理 制备氧气 H2O2 O2 制备氨气 NH4Cl NH3 制备氯气 HCl Cl2(1)上述气体中：从制备过程看，必须选择合适的氧化剂才能实现的是_(填气体的化学式)。(2)写出实验室用H2O2制备O2的化学方程式：_。(3)某学习小组设计了如下图实验，将氯气依次通过下列装置以验证氯气的性质：通入氯气后，A中的现象是_；C装置中发生反应的离子方程式为_；请你帮该小组同学设计一个实验，证明洗气瓶B中的
12、Na2SO3已被氧化(简述实验步骤、现象及结论)：_。整套实验装置存在的明显缺陷是无尾气吸收装置；吸收多余的氯气用氢氧化钠溶液，请写出该反应的离子方程式：_，在此反应中若有2.24 L(标准状况下)Cl2被NaOH溶液完全吸收，则反应过程中转移的电子数为_个。【解析】(1)实验室用H2O2制备O2的化学方程式为2H2O2 2H2O+O2，H2O2本身既是氧化剂又是还原剂；制备氨气发生的为复分解反应；只有制备氯气时，HClCl2，HCl作为还原剂，必须加入合适的氧化剂才能实现。(3)通入氯气后，A中的现象是溶液变为蓝色。C装置中发生反应的离子方程式为2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。Na2S
13、O3被氧化为Na2SO4。1 mol Cl2与NaOH反应，转移电子为1 mol，所以若有2.24 L(0.1 mol)Cl2被NaOH溶液完全吸收，则反应过程中转移的电子为0.1 mol即6.021022个。答案：(1)Cl2(2)2H2O2 2H2O+O2(3)溶液变为蓝色 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-在试管中取少许B中的溶液，再加入盐酸酸化的BaCl2，若有白色沉淀生成证明Na2SO3已被氧化 Cl2+2OH-=Cl-+ClO-+H2O 6.021022【针对训练】(2015安庆模拟)如图为实验室制氢气的简易装置。若在加稀硫酸时，发现锌粒与稀硫酸没有接触而稀硫酸又不够了，为使该反
14、应顺利进行，则可以从长颈漏斗中加入的试剂是()食盐水 KNO3溶液 乙醇 Na2CO3溶液 CCl4 浓氨水 A.B.C.D.【解析】选A。加入KNO3溶液后不再产生H2，会产生NO气体。Na2CO3溶液会与硫酸反应生成CO2，既消耗H2SO4又会使H2不纯净。CCl4在下层，使稀硫酸与锌粒接触。浓氨水会与硫酸反应。【加固训练】1.下列气体发生装置，当加入适当的块状固体和液体时不具有随开随关功能的是()【解析】选D。A、B、C三装置原理与启普发生器相似，均具有随开随关功能；而D装置关闭止水夹后，反应仍持续进行，无法通过关闭止水夹控制反应的停止。2.要组装一套利用液体和液体反应制备气体的装置，现
15、在设计了如下五步操作，正确的顺序是()将蒸馏烧瓶固定在铁架台上 将酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈高度，固定好铁圈，放好石棉网 用漏斗向蒸馏烧瓶中加入一种液体反应物，再向分液漏斗中加入另一种液体反应物，并将导气管放入气体收集装置中 检查装置的气密性(利用固定装置微热的方法检查装置的气密性)在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管 A.B.C.D.【解析】选A。首先固定酒精灯，根据酒精灯确定铁圈高度，固定好铁圈，放好石棉网；把蒸馏烧瓶固定在铁架台上，在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管，检查装置的气密性；若装置不漏气，再加液体反应物开始反应，制取气体。考点二 气体的净化、收集、尾气吸收的实
16、验设计 1.气体净化与收集的原则和思路：(1)一般除杂在前，干燥在后。若是燃烧管除杂，则干燥在前。(2)吸收剂只能吸收气体中的杂质，而不能与被提纯的气体反应，但可与杂质气体反应生成欲净化的气体。(3)除杂反应要迅速、定量，不选择可逆反应或条件苛刻的反应。(4)杂质气体很难去除时，可先吸收欲净化的气体，再反应放出欲净化的气体。(5)干燥剂选择时，应考虑干燥剂不与被干燥的气体反应。2.尾气处理的原因和方法：(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。(2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转换为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃
17、性气体用点燃等措施。3.防倒吸装置的拓展与创新。对于易溶于水的气体的吸收，经常用到防倒吸装置。以常规装置为发散源，可以设计出不同的实验装置，如下图所示，图中以氨气的吸收为例，未注明的液体为水。装置()把体积较大的部分变为干燥管或长颈漏斗的球形部分，可倒置或正向连接；装置()把体积较大的部分变为圆底烧瓶；装置()把体积较大的部分移到一边，变为广口瓶；装置()把烧瓶中右侧导管变短，这是常见的安全瓶，注意装置()、装置()中导管长度的不同；根据装置()的原理，液体也可装在广口瓶中，可构成装置()。装置()导管与双球缓冲器相连；装置()双球洗气管可看作放大的双球缓冲器，二者防倒吸原理相似，以双球洗气管
18、为例：当发生倒吸时，液体进入左边的球形部分，由于球形部分的体积较大，在重力作用下，液体又落回管中，故可防止倒吸。装置()另辟蹊径，NH3通入四氯化碳中不能溶解，则肯定不会发生倒吸；气泡上浮过程中与水接触，可被水吸收。【高考警示】选择气体干燥剂应注意的事项(1)酸性干燥剂(如浓硫酸、P2O5等)不能用来干燥碱性气体。(2)碱性干燥剂(如碱石灰、生石灰、固体NaOH等)不能用来干燥酸性气体(如Cl2)。(3)有氧化性的干燥剂(如浓硫酸)不能干燥有还原性的气体(如H2S、HI等)。【典题】(2014天津高考)实验室制备下列气体时，所用方法正 确的是()A.制氧气时，用Na2O2或H2O2作反应物可选
19、择相同的气体发生装置 B.制氯气时，用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体 C.制乙烯时，用排水法或向上排空气法收集气体 D.制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气【解析】选A。Na2O2和水或H2O2在二氧化锰的催化下都能制取氧气，二者都是固体与液体反应，可以选用相同的气体发生装置，A正确；实验室制取氯气时氯气中含有氯化氢和水分，常用饱和的食盐水和浓硫酸净化气体，B错误；乙烯的密度与空气接近，不能用排空气法收集，C错误；二氧化氮与水作用生成一氧化氮，仍能污染空气，所以不能用水吸收，D错误。【针对训练】(2015西安模拟)用下列装置进行对应的实验(部分仪器已省略)，能达到实验目的的是()【解
20、析】选D。选项A中应该是长管进，短管出，A项错误；HCl极易溶于水，易造成倒吸，B项错误；温度计测量的是气体的温度，温度计水银球应在蒸馏烧瓶支管口处，C项错误；氨气在CCl4中不溶解，在该液体中不会产生倒吸现象，D项正确。【加固训练】(2015淮安模拟)某化学小组用如图所示装置制取氯气，下列说法不正确的是()A.该装置图中至少存在两处明显错误 B.将烧瓶中的MnO2换成KMnO4可制得Cl2 C.在乙后连一盛有饱和食盐水的烧杯 进行尾气处理 D.在集气瓶的导管口处放一片湿润的淀粉碘化钾试纸可以证明是否有氯气逸出【解析】选C。该装置没有热源和尾气吸收装置，故A项正确；将烧瓶中的MnO2换成KMnO4，不需加热即可制得Cl2，故B项正确；用于吸收氯气的试剂应是氢氧化钠溶液，故C项不正确；氯气能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，可用于证明是否有氯气逸出，故D项正确。
