制备实验方案的设计.ppt
第六单元第六单元化学实验方案的设计化学实验方案的设计以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al(OH)3实验方案的设计实验方案的设计铝铝及其重要化合物之间的转化关系：及其重要化合物之间的转化关系：AlAl2O3AlCl3Al(OH)3NaAlO2铝铝屑为屑为原料制备原料制备Al(OH)3的可能途径的推测的可能途径的推测：Al3+Al(OH)3H+OH-1 AlO2Al2O3OH-AlO2-H+Al(OH)32 AlCl2AlCl3OH-Al(OH)33 AlH+Al3+OH-Al(OH)34 AlCuCl2AlCl3OH-Al(OH)35 AlOH-AlO2-H+Al(OH)36 AlH+Al3+AlOH-AlO2-Al(OH)37 AlFe2O3Al2O3H+OH-Al3+AlO2-Al(OH)3Al(OH)3OH-H+1.原理正确原理正确 条件合适条件合适2.药品易得药品易得 价格经济价格经济3.产物纯净产物纯净 产率要高产率要高4.装置简单装置简单 步骤应少步骤应少5.操作方便操作方便 安全可控安全可控以铝屑以铝屑为原料制备为原料制备Al(OH)3的可能途径的选择：的可能途径的选择：Al Al3+Al(OH)3 H+OH-Al AlO2-Al(OH)3OH-H+H+Al AlO2-Al Al3+OH-Al(OH)3方案一方案一：方案二方案二：方案三方案三：生成生成1mol Al(OH)1mol Al(OH)3 3耗原料的量：耗原料的量：生成生成molAl(OH)3所耗物质所耗物质的量的量 n(H+)n(OH-)Al Al3+Al AlO2-方法方法Al AlO2-Al(OH)3Al Al3+Al(OH)3Al(OH)333113/43/4Al Al3+Al AlO2-Al(OH)3H+OH-以铝屑为原料制备以铝屑为原料制备Al(OH)3的的最佳途径：最佳途径：具体的实验方案设计内容具体的实验方案设计内容：问题和讨论：问题和讨论：实验名称：实验名称：实验目的：实验目的：实验原理：实验原理：实验用品：实验用品：实验步骤实验步骤：实验现象及结果处理：实验现象及结果处理：以铝为原料制备以铝为原料制备Al(OH)Al(OH)3 3 _年年_月月_日日 实验目的实验目的 分析并评价分析并评价Al(OH)3制备的最佳条件；认识铝的化学性质和制备的最佳条件；认识铝的化学性质和Al(OH)3的两性的两性 实验原理实验原理 铝屑分别与稀硫酸和浓铝屑分别与稀硫酸和浓NaOH溶液反应得到溶液反应得到Al2(SO4)3和和NaAlO2溶液，然后将这两种溶液，然后将这两种铝盐溶液混合过滤，再将得到的沉淀洗涤，即可得到铝盐溶液混合过滤，再将得到的沉淀洗涤，即可得到Al(OH)3 实验用品实验用品 烧杯、量筒、玻璃棒、漏斗、托盘天平、铁架台、石棉网、酒精灯、烧杯、量筒、玻璃棒、漏斗、托盘天平、铁架台、石棉网、酒精灯、PH试纸、滤纸、试纸、滤纸、铝屑、稀硫酸、稀铝屑、稀硫酸、稀NaOH溶液、浓溶液、浓NaOH溶液、蒸馏水溶液、蒸馏水 实验步骤实验步骤 1.在烧杯在烧杯1中加入中加入50 mL稀稀NaOH溶液，再放入足量铝屑。给溶液稍加热，待溶液，再放入足量铝屑。给溶液稍加热，待1min2min后取出，用蒸馏水把铝屑冲洗干净。称量铝屑的质量后取出，用蒸馏水把铝屑冲洗干净。称量铝屑的质量m1，将铝屑分为四份，备用。，将铝屑分为四份，备用。2.在烧杯在烧杯2中放入中放入1份铝，加入适量稀硫酸，使铝屑反应完全。份铝，加入适量稀硫酸，使铝屑反应完全。3.在烧杯在烧杯3中放入中放入3份铝，加入适量浓份铝，加入适量浓NaOH溶液，使铝屑反应完全。溶液，使铝屑反应完全。4.将烧杯将烧杯2和烧杯和烧杯3中的溶液混合，将沉淀过滤。中的溶液混合，将沉淀过滤。5.把沉淀转移到烧杯里，用蒸馏水洗涤把沉淀转移到烧杯里，用蒸馏水洗涤3次至溶液的次至溶液的PH为为78。6.过滤、干燥，称量得到的固体过滤、干燥，称量得到的固体Al(OH)3质量质量m2，计算产率。，计算产率。实验现象实验现象 。结果处理结果处理 铝屑的质量铝屑的质量m1 .Al(OH)3质量质量m2，Al(OH)3的理论产量的理论产量m3，Al(OH)3的产率的产率 .问题讨论问题讨论 以铝为原料制备以铝为原料制备Al(OH)3的方法还有哪些的方法还有哪些?制备实验方案设计的一般思路：制备实验方案设计的一般思路：可能途径可能途径（科学合理科学合理）优化选择优化选择（综合评价综合评价）拟定步骤拟定步骤（周密严谨周密严谨）具体方案具体方案 （全面细致全面细致）以苯甲酸为原料以苯甲酸为原料,设计制取苯甲酸甲酯设计制取苯甲酸甲酯的实验方案。的实验方案。COOHCOOCH3 CH3OH浓浓H2SO4H2O实验原理实验原理1.1.苯甲酸俗称安息香酸苯甲酸俗称安息香酸,为白色固体。微溶于水，易溶为白色固体。微溶于水，易溶于有机溶剂。熔点于有机溶剂。熔点122122123123，沸点，沸点249249。2.2.苯甲酸甲酯通常为无色液体，不溶于水。密度比苯甲酸甲酯通常为无色液体，不溶于水。密度比水大，沸点水大，沸点198198199199。信息：信息：3.3.甲醇的沸点甲醇的沸点6565且且甲醇蒸气有毒甲醇蒸气有毒。实验名称实验名称:以苯甲酸为原料制备苯甲酸甲酯以苯甲酸为原料制备苯甲酸甲酯实验目的实验目的:1.明确酯化反应的原理明确酯化反应的原理,理解酯化反应的可逆性理解酯化反应的可逆性 2 掌握有机制备中常用的操作方法掌握有机制备中常用的操作方法.实验原理实验原理:用甲醇和苯甲酸发生酯化反应用甲醇和苯甲酸发生酯化反应,浓硫酸做催化剂制浓硫酸做催化剂制取取 苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯实验用品实验用品:铁架台铁架台.酒精灯酒精灯.石棉网石棉网.圆底烧瓶圆底烧瓶.冷凝管冷凝管.分液漏分液漏斗斗.火柴火柴.碎瓷片、苯甲酸碎瓷片、苯甲酸.甲醇甲醇.浓硫酸浓硫酸.制取苯甲酸甲酯的实验方案设计制取苯甲酸甲酯的实验方案设计实验步骤实验步骤:1.连接好装置连接好装置,检验装置的检验装置的气密性气密性.2.在圆底烧瓶中加入几片在圆底烧瓶中加入几片碎瓷片碎瓷片,将将15克苯甲酸与克苯甲酸与20ml甲醇甲醇混合混合 后后,小心加入小心加入3ml浓硫酸浓硫酸,加热加热.3.将反应后的液体将反应后的液体冷却冷却到室温到室温,加加少量水少量水混合，移入混合，移入分液漏斗分液漏斗中，中，摇动分液，下层液体（苯甲酸甲酯的密度摇动分液，下层液体（苯甲酸甲酯的密度大于水的密度）大于水的密度）分液至分液至 干燥的装有干燥的装有1克克Na2CO3的小烧杯中（溶解在苯甲酸甲酯中的苯甲的小烧杯中（溶解在苯甲酸甲酯中的苯甲 酸与酸与Na2CO3反应生成不溶于有机物的反应生成不溶于有机物的苯甲酸钠苯甲酸钠）。）。4、过滤，滤液为、过滤，滤液为苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯液体液体5、将、将苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯液体蒸馏（除去溶解在其中的液体蒸馏（除去溶解在其中的甲醇甲醇和少量的和少量的水水）既得产品为既得产品为苯甲酸甲酯苯甲酸甲酯。设计实验室制备设计实验室制备硫酸亚铁的方案的方案制备硫酸亚铁的实验步骤如下：制备硫酸亚铁的实验步骤如下：n在在烧杯中倒入烧杯中倒入40ml稀硫酸，加入足量废铁屑，以使稀硫酸稀硫酸，加入足量废铁屑，以使稀硫酸浸没所有铁屑为度。小心加热（保持温度在浸没所有铁屑为度。小心加热（保持温度在50-80之间，之间，不要沸腾），直到只有极少量气泡发生，同时溶液呈浅绿不要沸腾），直到只有极少量气泡发生，同时溶液呈浅绿色为止（这时烧杯底部仍应留有少量铁屑）。色为止（这时烧杯底部仍应留有少量铁屑）。n用少量热水通过过滤器，以提高它的温度（防止溶液在漏用少量热水通过过滤器，以提高它的温度（防止溶液在漏斗里析出晶体），然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管斗里析出晶体），然后将溶液趁热过滤。将滤液转入试管中，用橡皮塞塞住管口（防止空气进入），静置、冷却、中，用橡皮塞塞住管口（防止空气进入），静置、冷却、结晶，观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象。结晶，观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象。n待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤23次，再用滤次，再用滤纸将晶体擦干。纸将晶体擦干。n把制得的晶体放在小广口瓶中，密闭保存。把制得的晶体放在小广口瓶中，密闭保存。用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀:方法一,用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备.(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还要加入_，再在液面上加入一些植物油。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法是_.(3)生成白色沉淀Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液下面,再挤出NaOH溶液.这样做的理由是_ _ Fe(OH)2的制备的制备铁和硫酸煮沸避免产生的氢氧化亚铁沉淀和空气中氧气接触而被氧化方法二,在如下装置中,用NaOH溶液,铁屑,稀H2SO4等试剂制备制备.(1)在试管I里加入的试剂是_;(2 2)在试管里加入的试剂是_;(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管I和II中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是_;(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是_.铁和硫酸氢氧化钠溶液检验产生氢气的纯度在充满氢气的还原性环境中，氢氧化亚铁不易被氧化二、几种液体的制备二、几种液体的制备1 1、溴苯、溴苯2 2、制硝基苯、制硝基苯3 3、制乙酸乙酯、制乙酸乙酯4 4、工业制硫酸、工业制硫酸5 5、工业制硝酸、工业制硝酸1.制制溴苯溴苯+Br2 +HBrBrFe要要 点点长导管作用长导管作用导管出口在液面上的原因导管出口在液面上的原因粗产品的物理性质粗产品的物理性质提纯溴苯的方法提纯溴苯的方法2.硝基苯的制取硝基苯的制取+HO-NO2 -NO2+H2O浓浓H2SO455-60要要 点点长导管的作用长导管的作用温度计水银球位置温度计水银球位置水浴温度水浴温度粗产品的性质粗产品的性质如何提纯如何提纯3.酯酯化化反应反应CH3 CO OH+H OCH2CH3 CH3 COOCH2CH3+H2O浓浓H2SO4加药品顺序加药品顺序导管口在液面上的原因导管口在液面上的原因小火加热小火加热饱和碳酸钠吸收饱和碳酸钠吸收要要 点点3 3、三氧化硫的吸收、三氧化硫的吸收三阶段三阶段1 1、造气、造气2 2、接触氧化、接触氧化 三方程三方程 （均放热均放热）三设备三设备:沸腾炉沸腾炉接触室接触室吸收塔吸收塔4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2高温高温1、S +O2 SO2 点燃点燃或或SO3+H2O H2SO4 3、4.工业制硫酸工业制硫酸2SO2+O2 2SO32、V2O5 硫酸的工业生产沸沸 腾腾 炉炉接接 触触 室室吸吸 收收 塔塔净净化化冷冷 却却（氨氧化法）（氨氧化法）3、3NO2+H2O=2HNO3+NO (NO循循环环使用）使用）2、2NO+O2=2NO24、4NO2+O2+2H2O=4HNO3计计算关系算关系:NH3HNO3 反反应应原理原理:NH3 NO NO2 HNO31、4NH3+5O2=4NO+6H2O催化剂催化剂 5.工业制硝酸工业制硝酸1、实验室按下列制备、实验室按下列制备H2的方法中，最好的是（的方法中，最好的是（）A、金属钠和水反应金属钠和水反应 B、电解水电解水 C、锌和稀锌和稀H2SO4 D、锌和稀硝酸反应锌和稀硝酸反应2、下列反应适用于实验室制备氧气的是（、下列反应适用于实验室制备氧气的是（）A、KMnO4分解：分解：2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2 B、NH4NO3分解：分解：2NH4NO3=2N2+O2+4H2OC、H2O2分解：分解：2H2O2=O2+2H2OD、NO2分解分解:2NO2=2NO+O2MnO2CAC练习练习3、下列制备、下列制备Cu(NO3)2的方法中最好的是（的方法中最好的是（）A、Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2OB、3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O C、2Cu+O2=2CuO;CuO+2HNO3=Cu(NO3)2+H2OD、Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2AgCD4.实验室制备实验室制备Al2S3，下列方案可行的是，下列方案可行的是()A 将将AlCl3溶液与溶液与Na2S溶液混合。溶液混合。B 将将H2S气体通入气体通入Al2（SO4）3溶液中。溶液中。C 将将Al（NO3）3固体与固体与K2S固体混合。固体混合。D 将金属铝与硫磺混合加热。将金属铝与硫磺混合加热。5.下图所示为某化学兴趣小组设计的乙醇氧化的实下图所示为某化学兴趣小组设计的乙醇氧化的实验装置验装置(图中加热仪器、铁架台、铁夹等均未画出图中加热仪器、铁架台、铁夹等均未画出)。图中：图中：A为无水乙醇为无水乙醇(沸点为沸点为78)，B为绕成螺旋状的为绕成螺旋状的细铜丝或银丝，细铜丝或银丝，C为无水为无水CuSO4粉末，粉末，D为碱石灰，为碱石灰，F为为新制的碱性新制的碱性Cu(OH)2、悬浊液。、悬浊液。(1)在上述装置中，实验时需要加热的仪器按加热的先在上述装置中，实验时需要加热的仪器按加热的先后顺序排列为后顺序排列为(填仪器或某部位的代号填仪器或某部位的代号)_。(2)为使为使A中乙醇平稳气化成乙醇蒸气中乙醇平稳气化成乙醇蒸气,常采用的方法是常采用的方法是_。D处使用碱石灰的作用是处使用碱石灰的作用是_。(3)能证明乙醇反应后产物的实验现象是能证明乙醇反应后产物的实验现象是_。(4)E处是一种纯净物，其反应方程式为处是一种纯净物，其反应方程式为_。(5)本实验中若不加热本实验中若不加热E处，其他操作不变，则发现处，其他操作不变，则发现C处处无明显变化，而无明显变化，而F处现象与处现象与(3)相同。推断相同。推断B处发生反应的处发生反应的化学方程式化学方程式_。6.6.硫酸亚铁铵硫酸亚铁铵(NH4)2SO4FeSO46H2O又称莫尔盐，它是浅绿又称莫尔盐，它是浅绿色晶体。比一般亚铁盐稳定，是常用的分析试剂。莫尔盐在色晶体。比一般亚铁盐稳定，是常用的分析试剂。莫尔盐在水中的溶解度小于硫酸铵、硫酸亚铁。制备莫尔盐的化学方水中的溶解度小于硫酸铵、硫酸亚铁。制备莫尔盐的化学方程式为：程式为：(NH4)2SO4FeSO46H2O(NH4)2SO4FeSO46H2O。某研究性学习小组设计的在实验室用废铁屑制备莫尔盐的步某研究性学习小组设计的在实验室用废铁屑制备莫尔盐的步骤如下：骤如下：将将废铁屑放入废铁屑放入10%Na2CO3溶液中煮沸，冷却、洗溶液中煮沸，冷却、洗涤、倾析得铁屑；涤、倾析得铁屑；将处理过的铁屑放入过量的将处理过的铁屑放入过量的3molL1H2SO4溶液中，控制溶液中，控制在在5060条件下至无气体产生，趁热过滤除去不溶于酸的条件下至无气体产生，趁热过滤除去不溶于酸的杂质，得杂质，得FeSO4溶液；溶液；将一定量将一定量(NH4)2SO4加入到加入到FeSO4溶液中，使其完全溶解；溶液中，使其完全溶解；从溶液中分离出从溶液中分离出莫尔盐晶体。莫尔盐晶体。阅读后思考问题：阅读后思考问题：该小组设计的实验中涉及到哪些反应？该小组设计的实验中涉及到哪些反应？10%Na2CO3溶液的作用是什么？溶液的作用是什么？步骤二中存在设计缺陷，应如何改进？为何这样改进？步骤二中存在设计缺陷，应如何改进？为何这样改进？该小组设计的实验中涉及到两个反应：该小组设计的实验中涉及到两个反应：Fe2H+Fe2+H2 2(NH4)2SO4FeSO46H2O(NH4)2SO4FeSO46H2O10%Na2CO3溶液的作用是利用油脂在碱性条件下可以溶液的作用是利用油脂在碱性条件下可以彻底水解的原理，去除废铁屑表面的油污彻底水解的原理，去除废铁屑表面的油污步骤二中存在设计缺陷，主要是因为步骤二中存在设计缺陷，主要是因为Fe2+还原性较强，还原性较强，非常容易被空气中的氧气所氧化，因此，为了避免非常容易被空气中的氧气所氧化，因此，为了避免Fe2+被氧化为被氧化为Fe3+，应取铁屑的量为过量：，应取铁屑的量为过量：Fe2Fe3+3Fe2+
