高考化学二轮复习专题四化学实验基础.ppt

第2讲化学实验方案与设计【真【真题题回回访访】1.(20161.(2016全国卷全国卷T26)T26)过过氧化氧化钙钙微溶于水微溶于水,溶于酸溶于酸,可用作分析可用作分析试剂试剂、医用防腐、医用防腐剂剂、消毒、消毒剂剂。以下是一种。以下是一种制制备过备过氧化氧化钙钙的的实验实验方法。回答下列方法。回答下列问题问题:(一一)碳酸碳酸钙钙的制的制备备(1)(1)步步骤骤加入氨水的目的是加入氨水的目的是_。小火煮沸的作用是使沉淀小火煮沸的作用是使沉淀颗颗粒粒长长大大,有利于有利于_。(2)(2)如如图图是某学生的是某学生的过滤过滤操作示意操作示意图图,其操作不其操作不规规范的是范的是_(_(填填标标号号)。a.a.漏斗末端漏斗末端颈颈尖未尖未紧紧靠靠烧烧杯壁杯壁b.b.玻璃棒用作引流玻璃棒用作引流c.c.将将滤纸滤纸湿湿润润,使其使其紧贴紧贴漏斗壁漏斗壁d.d.滤纸边缘滤纸边缘高出漏斗高出漏斗e.e.用玻璃棒在漏斗中用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动轻轻搅动以加快以加快过滤过滤速度速度(二二)过过氧化氧化钙钙的制的制备备(3)(3)步步骤骤的具体操作的具体操作为为逐滴加入稀逐滴加入稀盐盐酸酸,至溶液中尚存至溶液中尚存有少量固体有少量固体,此此时时溶液呈溶液呈_性性(填填“酸酸”“”“碱碱”或或“中中”)”)。将溶液煮沸。将溶液煮沸,趁趁热过滤热过滤。将溶液煮沸的作用是。将溶液煮沸的作用是_。(4)(4)步步骤骤中反中反应应的化学方程式的化学方程式为为_,_,该该反反应应需要在冰浴下需要在冰浴下进进行行,原因是原因是_。(5)(5)将将过滤过滤得到的白色得到的白色结结晶依次使用蒸晶依次使用蒸馏馏水、乙醇洗水、乙醇洗涤涤,使用乙醇洗使用乙醇洗涤涤的目的是的目的是_。(6)(6)制制备过备过氧化氧化钙钙的另一种方法是的另一种方法是:将石灰石煅将石灰石煅烧烧后后,直直接加入双氧水反接加入双氧水反应应,过滤过滤后可得到后可得到过过氧化氧化钙产钙产品。品。该该工工艺艺方法的方法的优优点是点是_,_,产产品的缺点是品的缺点是_ _ _。【解析】【解析】(1)(1)由碳酸钙的制备流程图可以看出由碳酸钙的制备流程图可以看出,加入盐加入盐酸后得到的溶液中含有酸后得到的溶液中含有CaCa2+2+、FeFe2+2+或或FeFe3+3+,加入双氧水可加入双氧水可以把以把FeFe2+2+氧化成氧化成FeFe3+3+,加入氨水先中和多余的盐酸加入氨水先中和多余的盐酸,再把再把FeFe3+3+转化为氢氧化铁沉淀经过滤而除去转化为氢氧化铁沉淀经过滤而除去,即可得到比较即可得到比较纯净的氯化钙溶液。小火煮沸时液体沸腾不剧烈纯净的氯化钙溶液。小火煮沸时液体沸腾不剧烈,有利有利于沉淀颗粒长大于沉淀颗粒长大,颗粒越大越有利于过滤分离。颗粒越大越有利于过滤分离。(2)(2)过过滤操作时滤操作时,漏斗末端颈尖要紧靠烧杯壁、滤纸紧贴漏斗漏斗末端颈尖要紧靠烧杯壁、滤纸紧贴漏斗壁壁,滤纸边缘低于漏斗滤纸边缘低于漏斗,液面边缘要低于滤纸边缘液面边缘要低于滤纸边缘,用玻用玻璃棒引流璃棒引流,不能用玻璃棒搅拌不能用玻璃棒搅拌,以防滤纸破碎以防滤纸破碎,因此不规因此不规范的操作是范的操作是a a、d d、e e。(3)(3)向向CaCOCaCO3 3固体中逐滴加入稀盐固体中逐滴加入稀盐酸生成酸生成CaClCaCl2 2、H H2 2O O和和COCO2 2,因为溶液中尚存有少量固体因为溶液中尚存有少量固体,所以盐酸不足所以盐酸不足,溶液中的溶质是溶液中的溶质是CaClCaCl2 2,因为因为CaClCaCl2 2是强是强酸强碱盐酸强碱盐,在水中不能水解在水中不能水解,其溶液显中性其溶液显中性,但是由于产但是由于产生的生的COCO2 2能够部分溶于水生成碳酸能够部分溶于水生成碳酸,所以溶液显酸性。所以溶液显酸性。将溶液煮沸可以除去溶液中溶解的将溶液煮沸可以除去溶液中溶解的COCO2 2。(4)(4)根据题意根据题意,反应物是反应物是CaClCaCl2 2、NHNH3 3H H2 2O O和和H H2 2O O2 2,生成物中一定有生成物中一定有CaOCaO2 2,根据元素守恒可以判断还有根据元素守恒可以判断还有NHNH4 4ClCl和和H H2 2O,O,据此写出并且据此写出并且配平方程式配平方程式;因为反应物中因为反应物中H H2 2O O2 2受热易分解受热易分解,所以该反所以该反应需要在冰浴下进行。应需要在冰浴下进行。(5)(5)过氧化钙微溶于水过氧化钙微溶于水,用水洗用水洗可以洗去结晶表面的少量杂质可以洗去结晶表面的少量杂质,然后用乙醇洗涤结晶表然后用乙醇洗涤结晶表面残留的少量水面残留的少量水,利用其挥发性而除去水。利用其挥发性而除去水。(6)CaO(6)CaO和和H H2 2O O2 2反应的化学方程式为反应的化学方程式为CaO+HCaO+H2 2O O2 2=CaO=CaO2 2+H+H2 2O,O,其优点其优点是流程短是流程短,操作简单操作简单,节省药品节省药品,无污染性物质产生无污染性物质产生,环环保。缺点是煅烧石灰石需要消耗大量的能量保。缺点是煅烧石灰石需要消耗大量的能量,而且石灰而且石灰石中含有的杂质无法除去石中含有的杂质无法除去,产品的纯度低。产品的纯度低。答案答案:(1)(1)调节溶液调节溶液pHpH使使FeFe3+3+沉淀过滤分离沉淀过滤分离(2)a(2)a、d d、e e(3)(3)酸除去溶液中的酸除去溶液中的COCO2 2(4)CaCl(4)CaCl2 2+2NH+2NH3 3H H2 2O+HO+H2 2O O2 2+6H+6H2 2O CaOO CaO2 28H8H2 2O O+2NH+2NH4 4ClCl或或CaClCaCl2 2+2NH+2NH3 3H H2 2O+HO+H2 2O O2 2 CaO CaO2 2+2NH+2NH4 4Cl Cl+2H+2H2 2O O温度过高时双氧水易分解温度过高时双氧水易分解(5)(5)去除结晶表面的水分去除结晶表面的水分(6)(6)工艺简单工艺简单,操作方便纯度较低操作方便纯度较低(合理即可合理即可)2.(20152.(2015全国卷全国卷T26)T26)草酸草酸(乙二酸乙二酸)存在于自然界存在于自然界的植物中的植物中,其其K1 1=5.410=5.410-2-2,K2 2=5.410=5.410-5-5。草酸的。草酸的钠盐钠盐和和钾盐钾盐易溶于水易溶于水,而其而其钙盐难钙盐难溶于水。草酸晶体溶于水。草酸晶体(H(H2 2C C2 2O O4 42H2H2 2O)O)无色无色,熔点熔点为为101,101,易溶于水易溶于水,受受热热脱水、脱水、升升华华,170,170以上分解。回答下列以上分解。回答下列问题问题:(1)(1)甲甲组组同学按照如同学按照如图图所示的装置所示的装置,通通过实验检验过实验检验草酸晶草酸晶体的分解体的分解产产物。装置物。装置C C中可中可观观察到的察到的现现象是象是_,_,由此可知草酸晶体分解的由此可知草酸晶体分解的产产物中有物中有_。装置装置B B的主要作用是的主要作用是_。(2)(2)乙乙组组同学同学认为认为草酸晶体分解草酸晶体分解产产物中物中还还有有CO,CO,为进为进行行验验证证,选选用甲用甲组实验组实验中的装置中的装置A A、B B和下和下图图所示的部分装置所示的部分装置(可以重复可以重复选选用用)进进行行实验实验。乙乙组组同学的同学的实验实验装置中装置中,依次依次连连接的合理接的合理顺顺序序为为A A、B B、_。装置。装置H H反反应应管中盛有的物管中盛有的物质质是是_。能能证证明草酸晶体分解明草酸晶体分解产产物中有物中有COCO的的现现象是象是_。(3)(3)设计实验证设计实验证明明:草酸的酸性比碳酸的草酸的酸性比碳酸的强强_。草酸草酸为为二元酸二元酸_。【解析】【解析】(1)(1)草酸中只有碳、氢、氧三种元素草酸中只有碳、氢、氧三种元素,生成的生成的可能产物中能用澄清石灰水检验的只能是二氧化碳可能产物中能用澄清石灰水检验的只能是二氧化碳,现现象是有气泡产生象是有气泡产生,石灰水变浑浊石灰水变浑浊,添加冷凝装置是防止添加冷凝装置是防止草酸进入石灰水和其反应生成沉淀。草酸进入石灰水和其反应生成沉淀。(2)(2)检验一氧化碳检验一氧化碳时应先除去二氧化碳并检验是否除净时应先除去二氧化碳并检验是否除净,所以先通入氢氧所以先通入氢氧化钠和石灰水溶液化钠和石灰水溶液,再除去水蒸气再除去水蒸气(通过无水氯化钙通过无水氯化钙),),最后通过灼热氧化铜和石灰水溶液并检验产物最后通过灼热氧化铜和石灰水溶液并检验产物,如果如果前面二氧化碳除净前面二氧化碳除净,后面有二氧化碳生成后面有二氧化碳生成,则证明有一则证明有一氧化碳。氧化碳。(3)(3)证明草酸的酸性比碳酸强证明草酸的酸性比碳酸强,只要验证草只要验证草酸和碳酸氢钠或碳酸钠反应生成二氧化碳即可酸和碳酸氢钠或碳酸钠反应生成二氧化碳即可,即向盛即向盛有少量有少量NaHCONaHCO3 3(或或NaNa2 2COCO3 3)的试管中滴加草酸溶液的试管中滴加草酸溶液,有气有气泡产生。泡产生。验证草酸是二元酸验证草酸是二元酸,只要证明只要证明1 mol1 mol草酸需草酸需要要2 mol2 mol氢氧化钠即可氢氧化钠即可,即用氢氧化钠标准溶液滴定草即用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液酸溶液,消耗氢氧化钠的物质的量为草酸的两倍。消耗氢氧化钠的物质的量为草酸的两倍。答案答案:(1)(1)有气泡产生有气泡产生,澄清石灰水变浑浊澄清石灰水变浑浊COCO2 2冷凝冷凝(水蒸气、草酸等水蒸气、草酸等),),防止草酸进入装置防止草酸进入装置C C反应生成沉淀反应生成沉淀,干扰二氧化碳的检验干扰二氧化碳的检验(2)F(2)F、D D、G G、H H、D D、I ICuO(CuO(或氧化铜或氧化铜)HH中黑色粉末变为红色中黑色粉末变为红色,其后的其后的D D中澄清石灰水变浑浊中澄清石灰水变浑浊(3)(3)向盛有少量向盛有少量NaHCONaHCO3 3(或或NaNa2 2COCO3 3)的试管中滴加草酸的试管中滴加草酸溶液溶液,有气泡产生有气泡产生用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液用氢氧化钠标准溶液滴定草酸溶液,消耗氢氧化钠的消耗氢氧化钠的物质的量为草酸的两倍物质的量为草酸的两倍【命【命题题特点】特点】客客观题观题:1.1.考考查查“制制备备”:”:仪仪器、收集方法的器、收集方法的选择选择,反反应应原理的合理原理的合理性。性。2.2.考考查查“实验实验判断判断”:”:判断判断设计设计的的实验实验能否达到能否达到实验实验目的。目的。3.3.考考查查“实验选择实验选择”:”:对对所所设计设计的的实验实验方案做出方案做出选择选择。4.4.考考查查“评评价价”:”:对对所所给给出的出的实验实验方案合理性做出方案合理性做出评评价。价。主主观题观题:1.1.考考查查“原理原理”:”:物物质质制制备备的的实验实验原理。原理。2.2.考考查查“选择选择与与评评价价”:”:提出提出实验问题实验问题与目的与目的,给给出出实验实验情情景或物景或物质质的性的性质质,要求要求选择仪选择仪器、器、药药品品,组组装装实验实验装置装置,确定确定实验实验步步骤骤和和评评价价实验实验方案等。方案等。3.3.考考查查“综综合合评评价价”:”:联联系工系工业业生生产过产过程程,进进行定性、定量行定性、定量分析和分析和综综合合实验评实验评价。价。4.4.考考查查“计计算算”:”:根据根据实验实验方案方案,利用守恒法利用守恒法计计算算产产率、率、纯纯度或成分等。度或成分等。【真【真题备选题备选】(2012(2012全国卷全国卷T28)T28)溴苯是一种化工原料溴苯是一种化工原料,实验实验室合成溴室合成溴苯的装置示意苯的装置示意图图及有关数据如下及有关数据如下:苯苯溴溴溴苯溴苯密度密度/gcm/gcm-3-30.880.883.103.101.501.50沸点沸点/80805959156156水中溶解度水中溶解度微溶微溶微溶微溶微溶微溶按下列合成步按下列合成步骤骤回答回答问题问题:(1)(1)在在a a中加入中加入15 mL15 mL无水苯和少量无水苯和少量铁铁屑。在屑。在b b中小心加入中小心加入4.0 mL4.0 mL液液态态溴。向溴。向a a中滴入几滴溴中滴入几滴溴,有白色烟有白色烟雾产雾产生生,是因是因为为生成了生成了_气体。气体。继续继续滴加至液溴滴完。滴加至液溴滴完。装置装置d d的作用是的作用是_;_;(2)(2)液溴滴完后液溴滴完后,经过经过下列步下列步骤骤分离提分离提纯纯:向向a a中加入中加入10 mL10 mL水水,然后然后过滤过滤除去未反除去未反应应的的铁铁屑屑;滤滤液依次用液依次用10 mL10 mL水、水、8 mL 10%8 mL 10%的的NaOHNaOH溶液、溶液、10 mL10 mL水洗水洗涤涤。NaOHNaOH溶液洗溶液洗涤涤的作用是的作用是_;_;向分出的粗溴苯中加入少量的无水向分出的粗溴苯中加入少量的无水氯氯化化钙钙,静置、静置、过过滤滤。加入。加入氯氯化化钙钙的目的是的目的是_;_;(3)(3)经经以上分离操作后以上分离操作后,粗溴苯中粗溴苯中还还含有的主要含有的主要杂质为杂质为_,_,要要进进一步提一步提纯纯,下列操作中必下列操作中必须须的的是是_(_(填入正确填入正确选项选项前的字母前的字母););A.A.重重结结晶晶 B.B.过滤过滤C.C.蒸蒸馏馏D.D.萃取萃取(4)(4)在在该实验该实验中中,a,a的容的容积积最适合的是最适合的是_(_(填入正确填入正确选项选项前的字母前的字母)。A.25 mLA.25 mLB.50 mLB.50 mLC.250 mLC.250 mLD.500 mLD.500 mL【解析】【解析】液溴与铁反应生成溴苯和溴化氢液溴与铁反应生成溴苯和溴化氢,溴化氢极易溴化氢极易溶于水溶于水,可看到白雾可看到白雾;装置装置d d用于吸收溴化氢和未反应完用于吸收溴化氢和未反应完的溴单质的溴单质;氢氧化钠可洗涤除去未反应的溴单质和生成氢氧化钠可洗涤除去未反应的溴单质和生成的溴化氢的溴化氢;无水氯化钙起干燥作用无水氯化钙起干燥作用;经过经过、两步后两步后粗溴苯中还含有未反应的苯粗溴苯中还含有未反应的苯,应用蒸馏的方法除去应用蒸馏的方法除去;实实验中共向验中共向a a中加入了中加入了15 mL15 mL苯、苯、4 mL4 mL液溴、液溴、10 mL10 mL水水,共共29 mL29 mL液体液体,所以容积所以容积50 mL50 mL的的a a合适。合适。答案答案:(1)HBr(1)HBr吸收吸收HBrHBr和未反应完的和未反应完的BrBr2 2(2)(2)除去除去HBrHBr和未反应的和未反应的BrBr2 2干燥干燥(3)(3)苯苯C C(4)B(4)B【知【知识识回回顾顾】1.1.实验实验室典型的室典型的4 4类类气体气体发发生装置生装置:(1)(1)实验实验室制取氨气可以室制取氨气可以选选用装置用装置_。(2)(2)若用若用H H2 2O O2 2分解来制取氧气分解来制取氧气,可以可以选选用装置用装置_。(3)(3)实验实验室制取室制取氯氯气气,可以可以选选用装置用装置_。(4)(4)装置装置B B可以制可以制备备的最常的最常见见气体有气体有_和和_。A AC CD DCOCO2 2H H2 22.2.实验设计实验设计的一般的一般过过程程:3.3.必考的必考的评评价价实验实验方案的基本原方案的基本原则则:(1)(1)装置装置应应_对对于不同的于不同的实验实验方案方案,尽量尽量选择实验选择实验装置、装置、实验实验步步骤骤最最简单简单的方案。的方案。(2)(2)环环保保_:_:对对于不同的于不同的实验实验方案方案,尽量尽量选择选择不不产产生生污污染性气体等有利于染性气体等有利于环环境保境保护护的的实验实验方案。方案。最最简简:无无污污染染(3)(3)操作操作_:_:在在选择选择方案方案时时力求力求实验实验条件条件简单简单,有有利于利于节约资节约资源。源。(4)(4)原理原理_:_:所所选择选择的反的反应应原理要正确合理原理要正确合理,力求力求选择选择反反应应速率容易控制的速率容易控制的实验实验方案方案,以便有利于以便有利于对对生成生成物的控制和确保物的控制和确保实验实验安全。安全。(5)(5)现现象象_:_:在性在性质验证质验证或物或物质检验质检验的的实验实验中中,应应选择选择反反应现应现象最明象最明显显的的实验实验方案。方案。较较方便方便较简单较简单最明最明显显4.4.常考的常考的对对照照实验设计实验设计的两的两类类方法方法:(1)_(1)_对对照照设计设计:探究性探究性实验设计实验设计中中,设计设计两两组实验组实验,在可能在可能对实验结对实验结果造成影响的众多因素中果造成影响的众多因素中,控控制一种因素制一种因素(X)(X)不同不同,比比较较两两组实验结组实验结果的差异果的差异,得出得出X X因素因素对实验结对实验结果的影响情况。果的影响情况。变变量控制式量控制式(2)_(2)_对对照照实验设计实验设计:选择选择一种大家公一种大家公认认的具有或的具有或不具有某种性能的物不具有某种性能的物质质(A),(A),让让A A与需要与需要进进行行实验设计实验设计的的物物质质(B)(B)进进行相同的行相同的变变化化,对对比比A A、B B实验实验反反应现应现象的异象的异同同,从而确定从而确定A A、B B性能的异同。如酸碱性能的异同。如酸碱强强弱的弱的实验设计实验设计中常使用此方法。中常使用此方法。参照性参照性【易【易错错辨析】辨析】判断下列判断下列说说法是否正确法是否正确,正确的打正确的打“”,“”,错误错误的打的打“”“”。1.Cl1.Cl2 2收集可用排收集可用排饱饱和和NaClNaCl溶液法溶液法,不能用排水法不能用排水法()提示提示:。ClCl2 2能溶于水而不易溶于饱和能溶于水而不易溶于饱和NaClNaCl溶液。溶液。2.2.除去除去COCO2 2中的中的HClHCl可以将混合气通入可以将混合气通入饱饱和的和的NaNa2 2COCO3 3溶液溶液中。中。()提示提示:。COCO2 2也能与饱和的也能与饱和的NaNa2 2COCO3 3溶液反应。溶液反应。3.3.用用浓盐浓盐酸酸化酸酸化KMnOKMnO4 4溶液溶液,增增强强KMnOKMnO4 4的的强强氧化性。氧化性。()提示提示:。KMnOKMnO4 4具有强氧化性具有强氧化性,能将能将HClHCl氧化。氧化。4.4.实验实验室可室可选选用大理石与用大理石与浓浓硫酸反硫酸反应应制制备备COCO2 2。()提示提示:。大理石与浓硫酸不反应。大理石与浓硫酸不反应。5.5.实验实验室中的室中的CClCCl4 4含有少量溴含有少量溴,加适量的苯加适量的苯,振振荡荡、静、静置后分液置后分液,可除去可除去CClCCl4 4中的溴。中的溴。()提示提示:。CClCCl4 4和苯互溶。和苯互溶。6.NaOH6.NaOH的酚的酚酞酞溶液溶液 红红色褪去色褪去,说说明明SOSO2 2具有漂具有漂白性。白性。()提示提示:。红色褪去是。红色褪去是NaOHNaOH溶液与酸性氧化物溶液与酸性氧化物SOSO2 2反反应。应。SOSO2 2不漂白酸碱指示剂。不漂白酸碱指示剂。7.7.验证验证FeFe3 3O O4 4固体含有固体含有+2+2价价铁铁离子和离子和+3+3价价铁铁离子离子,可采用可采用如下如下实验设计实验设计:(:()提示提示:。+2+2价铁离子可用酸性高锰酸钾检验价铁离子可用酸性高锰酸钾检验;+3;+3价铁价铁离子可用离子可用KSCNKSCN检验。检验。8.8.说说明明NaNa2 2SOSO3 3已部分已部分变质变质。()提示提示:。硝酸具有强氧化性。硝酸具有强氧化性,能将能将 氧化。氧化。考点一考点一“气体制气体制备备”为纽带为纽带的的实验实验方案的方案的设计设计【典型例【典型例题题】(2016(2016四川高考四川高考)CuCl)CuCl广泛广泛应应用于化工和印染等行用于化工和印染等行业业。某研究性学某研究性学习习小小组拟热组拟热分解分解CuClCuCl2 22H2H2 2O O制制备备CuCl,CuCl,并并进进行相关探究。行相关探究。【资资料料查阅查阅】【实验实验探究】探究】该该小小组组用下用下图图所示装置所示装置进进行行实验实验(夹夹持持仪仪器略器略)。请请回答下列回答下列问题问题:(1)(1)仪仪器器X X的名称是的名称是_。(2)(2)实验实验操作的先后操作的先后顺顺序是序是a_e(a_e(填操作的填操作的编编号号)。a.a.检查检查装置的气密性后加入装置的气密性后加入药药品品b.b.熄熄灭灭酒精灯酒精灯,冷却冷却c.c.在在“气体入口气体入口”处处通入干燥通入干燥HClHCld.d.点燃酒精灯点燃酒精灯,加加热热e.e.停止通入停止通入HCl,HCl,然后通入然后通入N N2 2(3)(3)在在实验过实验过程中程中,观观察到察到B B中物中物质质由白色由白色变为蓝变为蓝色色,C,C中中试纸试纸的的颜颜色色变变化是化是_。(4)(4)装置装置D D中中发发生的氧化生的氧化还还原反原反应应的离子方程式是的离子方程式是_ _ _。【探究反思】【探究反思】(5)(5)反反应结应结束后束后,取出取出CuClCuCl产产品品进进行行实验实验,发现发现其中含有少其中含有少量的量的CuClCuCl2 2或或CuOCuO杂质杂质。根据。根据资资料信息分析料信息分析:若若杂质杂质是是CuClCuCl2 2,则产则产生的原因是生的原因是_。若若杂质杂质是是CuO,CuO,则产则产生的原因是生的原因是_。【解析】【解析】(1)(1)仪器仪器X X的名称为干燥管。的名称为干燥管。(2)(2)热分解热分解CuClCuCl2 22H2H2 2O O制备制备CuCl,CuCl,为防止为防止CuClCuCl被氧化和被氧化和CuCu+水解必水解必须要先赶走装置中的氧气和水蒸气后才能加热须要先赶走装置中的氧气和水蒸气后才能加热,且要在且要在HClHCl气流中加热制备气流中加热制备,反应结束后先熄灭酒精灯反应结束后先熄灭酒精灯,应继续应继续通入氮气直至装置冷却通入氮气直至装置冷却,所以操作顺序为所以操作顺序为acdacdbebe。(3)B(3)B中物质由白色变为蓝色中物质由白色变为蓝色,说明有水生成说明有水生成,产产物中还有物中还有ClCl2 2,所以所以C C中湿润的蓝色石蕊试纸先变红中湿润的蓝色石蕊试纸先变红,后后褪色。褪色。(4)D(4)D中多余的中多余的ClCl2 2和和NaOHNaOH反应生成氯化钠、次氯反应生成氯化钠、次氯酸钠和水酸钠和水,反应的离子方程式为反应的离子方程式为ClCl2 2+2OH+2OH-=Cl=Cl-+ClO+ClO-+H+H2 2O O。(5)(5)因为因为CuClCuCl2 2在在300300以上才能完全分解成以上才能完全分解成CuCl,CuCl,若杂质是若杂质是CuClCuCl2 2说明说明CuClCuCl2 2没有反应完全没有反应完全,所以可能所以可能是加热时间不足或分解温度偏低是加热时间不足或分解温度偏低;若杂质是氧化铜若杂质是氧化铜,说明说明CuClCuCl被氧气氧化才产生了被氧气氧化才产生了CuO,CuO,说明装置中有氧气说明装置中有氧气,可能通入可能通入HClHCl的量不足。的量不足。答案答案:(1)(1)干燥管干燥管(2)cdb(2)cdb(3)(3)先变红先变红,后褪色后褪色(4)Cl(4)Cl2 2+2OH+2OH-=Cl=Cl-+ClO+ClO-+H+H2 2O O(5)(5)加热时间不足或温度偏低加热时间不足或温度偏低通入通入HClHCl的量不足的量不足【答【答题题技法】技法】1.1.气体物气体物质质制制备备方案的方案的设计设计思路思路:2.2.气体制气体制备备与性与性质实验质实验的四个注意的四个注意问题问题:(1)(1)操作操作顺顺序序问题问题。与气体有关的与气体有关的实验实验操作操作顺顺序序为为:装置装置选择选择与与连连接接气密气密性性检查检查装入固体装入固体药药品品加液体加液体药药品品按程序按程序实验实验拆卸拆卸仪仪器。器。(2)(2)加加热热操作的要求。操作的要求。使用可燃性气体使用可燃性气体(如如:H:H2 2、COCO、CHCH4 4等等),),先用原料气赶走先用原料气赶走系系统统内的空气内的空气,再点燃酒精灯加再点燃酒精灯加热热,以防止爆炸。以防止爆炸。制制备备一些易与空气中的成分一些易与空气中的成分发发生反生反应应的物的物质质(如如H H2 2还还原原CuOCuO的的实验实验),),反反应结应结束束时时,应应先熄先熄灭灭酒精灯酒精灯,继续继续通原料通原料气至气至试试管冷却。管冷却。(3)(3)尾气尾气处处理的方法。理的方法。有毒气体常采用溶液有毒气体常采用溶液(或固体或固体)吸收或将之点燃的方法吸收或将之点燃的方法,不能直接排放。不能直接排放。(4)(4)特殊特殊实验实验装置。装置。制制备备在空气中易吸水、潮解以及水解的物在空气中易吸水、潮解以及水解的物质质(如如AlAl2 2S S3 3、AlClAlCl3 3等等),),往往在装置的末端再接一个干燥装置往往在装置的末端再接一个干燥装置,以防止以防止空气中水蒸气的空气中水蒸气的进进入。入。用盛有碱石灰的干燥管吸收用盛有碱石灰的干燥管吸收测测定定实验实验中生成中生成COCO2 2的的质质量量时时,在干燥管前在干燥管前连连盛有盛有CaClCaCl2 2的的U U形管形管,在干燥管后再在干燥管后再连连一个盛有碱石灰的干燥管一个盛有碱石灰的干燥管,前一个的目的是干燥前一个的目的是干燥COCO2 2,后后一个的目的是防止空气中的一个的目的是防止空气中的COCO2 2和和H H2 2O(g)O(g)进进入。入。【新【新题预测题预测】1.1.利用下利用下图图装置可以装置可以进进行行实验实验并能达到并能达到实验实验目的的目的的是是()选项选项实验实验目的目的X X中中试剂试剂Y Y中中试剂试剂A A用用MnOMnO2 2和和浓盐浓盐酸制取并酸制取并收集收集纯净纯净干燥的干燥的ClCl2 2饱饱和食和食盐盐水水浓浓硫酸硫酸B B用用CuCu与稀硝酸制取并收与稀硝酸制取并收集集纯净纯净干燥的干燥的NONO水水浓浓硫酸硫酸C C验证电验证电石与石与饱饱和食和食盐盐水水反反应应生成的气体的性生成的气体的性质质并收集并收集CuSOCuSO4 4溶液溶液KMnOKMnO4 4溶液溶液D DCaCOCaCO3 3和稀和稀盐盐酸制取并收酸制取并收集集纯净纯净干燥的干燥的COCO2 2饱饱和和NaHCONaHCO3 3溶液溶液浓浓硫酸硫酸【解析】【解析】选选D D。MnOMnO2 2和浓盐酸常温下不反应和浓盐酸常温下不反应,缺少加热缺少加热装置装置,故故A A错误错误;一氧化氮能与氧气反应一氧化氮能与氧气反应,不能用排空气不能用排空气法收集法收集,故故B B错误错误;乙炔的分子量为乙炔的分子量为26,26,密度与空气接近密度与空气接近,应用排空气法收集应用排空气法收集,故故C C错误错误;二氧化碳的密度比空气大二氧化碳的密度比空气大,可用向上排空气法收集可用向上排空气法收集,故故D D正确。正确。2.2.甲酸甲酸(HCOOH)(HCOOH)是一种有刺激性气味的无色液体是一种有刺激性气味的无色液体,有有很很强强的腐的腐蚀蚀性、性、较较强强的的还还原性原性,熔点熔点8.4,8.4,沸点沸点100.7,100.7,能与水、乙醇互溶能与水、乙醇互溶,加加热热至至160160即分解成二即分解成二氧化碳和氧化碳和氢氢气。气。(1)(1)实验实验室可用甲酸与室可用甲酸与浓浓硫酸共硫酸共热热制制备备一氧化碳一氧化碳:HCOOH:HCOOH H H2 2O+CO,O+CO,实验实验的部分装置如的部分装置如图图所示。制所示。制备备时时先加先加热浓热浓硫酸至硫酸至808090,90,再逐滴滴入甲酸。再逐滴滴入甲酸。请请从从图图中挑中挑选选所需的所需的仪仪器器,补补充充图图中虚中虚线线方框中缺少方框中缺少的气体的气体发发生装置生装置:_:_、e(e(填填选项选项序号序号)()(必要的塞必要的塞子、玻璃管、橡胶管、固定装置已省略子、玻璃管、橡胶管、固定装置已省略););其中其中,温度温度计计的水的水银银球球应该处应该处于于_位置。位置。装置装置的作用是的作用是_。(2)(2)实验实验室可用甲酸制室可用甲酸制备备甲酸甲酸铜铜。其方法是先用硫酸。其方法是先用硫酸铜铜和碳酸和碳酸氢钠氢钠作用制得碱式碳酸作用制得碱式碳酸铜铜,碱式碳酸碱式碳酸铜铜再与甲酸再与甲酸反反应应制得四水甲酸制得四水甲酸铜铜Cu(HCOO)Cu(HCOO)2 24H4H2 2OO晶体晶体,相关的相关的化学方程式是化学方程式是2CuSO2CuSO4 4+4NaHCO+4NaHCO3 3=Cu(OH)=Cu(OH)2 2CuCOCuCO3 3+3CO3CO2 2+2Na+2Na2 2SOSO4 4+H+H2 2O;O;Cu(OH)Cu(OH)2 2CuCOCuCO3 3+4HCOOH+5H+4HCOOH+5H2 2O=2Cu(HCOO)O=2Cu(HCOO)2 24H4H2 2O+O+COCO2 2实验实验步步骤骤如下如下:、碱式碳酸、碱式碳酸铜铜的制的制备备:步步骤骤是将一定量是将一定量CuSOCuSO4 45H5H2 2O O晶体和晶体和NaHCONaHCO3 3固体一起固体一起放到研放到研钵钵中研磨中研磨,其目的是其目的是_。步步骤骤是在是在搅搅拌下将固体混合物分多次拌下将固体混合物分多次缓缓慢加入慢加入热热水中水中,反反应应温度控制在温度控制在707080,80,如果看到如果看到_(_(填写填写实验现实验现象象),),说说明温度明温度过过高。高。步步骤骤的后的后续续操作有操作有过滤过滤、洗、洗涤涤,检验检验沉淀是否已洗沉淀是否已洗涤涤干干净净的方法的方法为为_。、甲酸、甲酸铜铜的制的制备备:将将Cu(OH)Cu(OH)2 2CuCOCuCO3 3固体放入固体放入烧烧杯中杯中,加入一定量加入一定量热热的蒸的蒸馏馏水水,再逐滴加入甲酸至碱式碳酸再逐滴加入甲酸至碱式碳酸铜铜恰好全部溶解恰好全部溶解,趁趁热过滤热过滤除去少量不溶性除去少量不溶性杂质杂质。在通。在通风风橱中蒸橱中蒸发滤发滤液至液至原体原体积积的的 时时,冷却析出晶体冷却析出晶体,过滤过滤,再用少量无水乙再用少量无水乙醇洗醇洗涤涤晶体晶体2 23 3次次,晾干晾干,得到得到产产品。品。“趁趁热过滤热过滤”中中,必必须须“趁趁热热”的原因是的原因是_。用乙醇洗用乙醇洗涤涤晶体的目的是晶体的目的是_。(3)(3)请设计实验证请设计实验证明甲酸是一元弱酸明甲酸是一元弱酸:_:_。【解析】【解析】(1)(1)该制备原理符合该制备原理符合:液体液体+液体液体 气体气体,用分液漏斗添加甲酸用分液漏斗添加甲酸,在蒸馏烧瓶中反应在蒸馏烧瓶中反应,且需控制反且需控制反应的温度应的温度,温度计水银球应在液面以下温度计水银球应在液面以下,但不能接触烧但不能接触烧瓶底部瓶底部;生成的气体中含有生成的气体中含有HCOOH,HCOOHHCOOH,HCOOH易溶于水易溶于水,B,B起安全瓶起安全瓶作用作用,防止水因倒吸而流入蒸馏烧瓶中。防止水因倒吸而流入蒸馏烧瓶中。(2)(2)将一定量将一定量CuSOCuSO4 45H5H2 2O O晶体和晶体和NaHCONaHCO3 3固体一起放到固体一起放到研钵中研磨研钵中研磨,其目的是研细并混合均匀其目的是研细并混合均匀,使反应充分使反应充分;温度过高温度过高,碱式碳酸铜会分解生成黑色的碱式碳酸铜会分解生成黑色的CuO;CuO;碱式碳酸铜表面会附着硫酸根离子碱式碳酸铜表面会附着硫酸根离子,检验洗涤干净方检验洗涤干净方法法:取最后一次洗涤液少许于试管中取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加滴加BaClBaCl2 2溶液溶液,若不产生白色沉淀若不产生白色沉淀,说明沉淀已洗涤干净说明沉淀已洗涤干净,若产生白色若产生白色沉淀沉淀,说明沉淀未洗涤干净说明沉淀未洗涤干净;甲酸铜的溶解度随温度的升高而变大甲酸铜的溶解度随温度的升高而变大,如果冷却如果冷却,会会有晶体析出有晶体析出,降低产率降低产率,因此需趁热过滤因此需趁热过滤,防止甲酸铜晶防止甲酸铜晶体析出体析出;甲酸铜易溶于水甲酸铜易溶于水,不能用蒸馏水洗涤不能用蒸馏水洗涤,故需用乙醇进故需用乙醇进行洗涤行洗涤,洗去晶体表面的水及其他杂质洗去晶体表面的水及其他杂质,减少甲酸铜晶减少甲酸铜晶体的损失。体的损失。(3)(3)室温下室温下,测甲酸钠溶液的测甲酸钠溶液的pH,pH,若若pH7,pH7,则证明甲酸则证明甲酸为弱酸。为弱酸。室温下室温下,配制配制0.01 mol0.01 molL L-1-1的甲酸溶液的甲酸溶液,测量溶液的测量溶液的pH,pH,若若pH2,pH2,则证明甲酸为弱酸。则证明甲酸为弱酸。答案答案:(1)a(1)a、c c液面以下液面以下,但不能接触烧瓶底部但不能接触烧瓶底部防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中防止水槽中的水因倒吸流入蒸馏烧瓶中(2)(2)研细并混合均匀研细并混合均匀有黑色固体生成有黑色固体生成取最后一次洗涤液少许于试管中取最后一次洗涤液少许于试管中,滴加滴加BaClBaCl2 2溶液溶液,若若不产生白色沉淀不产生白色沉淀,说明沉淀已洗涤干净说明沉淀已洗涤干净,若产生白色沉若产生白色沉淀淀,说明沉淀未洗涤干净说明沉淀未洗涤干净防止甲酸铜晶体析出防止甲酸铜晶体析出洗去晶体表面的水和其他杂质洗去晶体表面的水和其他杂质(3)(3)室温下室温下,测甲酸钠溶液的测甲酸钠溶液的pH,pH,若若pH7,pH7,则证明甲酸则证明甲酸为弱酸。为弱酸。室温下室温下,配制配制0.01 mol0.01 molL L-1-1的甲酸溶液的甲酸溶液,测测量溶液的量溶液的pH,pH,若若pH2,pH2,则证明甲酸为弱酸。则证明甲酸为弱酸。【加固【加固训练训练】1.(20161.(2016广州一模广州一模)用如用如图图所示装置制取表格中的四所示装置制取表格中的四种干燥、种干燥、纯净纯净的气体的气体(必要必要时时可以加可以加热热;a;a、b b、c c、d d表示表示相相应仪应仪器中加入的器中加入的试剂试剂)。其中正确的是。其中正确的是()选项选项气体气体a ab bc cd dA ASOSO2 2浓浓硫酸硫酸CuCuH H2 2O O浓浓硫酸硫酸B BClCl2 2浓盐浓盐酸酸MnOMnO2 2NaOHNaOH溶液溶液浓浓硫酸硫酸C CNHNH3 3饱饱和和NHNH4 4ClCl溶液溶液消石灰消石灰空集气瓶空集气瓶固体固体NaOHNaOHD DNONO稀硝酸稀硝酸铜铜屑屑H H2 2O O浓浓硫酸硫酸【解析】【解析】选选D D。SOSO2 2能够溶解在水中能够溶解在水中,选项选项A A错误错误;氯气能氯气能够与够与NaOHNaOH溶液反应溶液反应,选项选项B B错误错误;实验室中制备氨气采用实验室中制备氨气采用的是加热固体的是加热固体NHNH4 4ClCl和和Ca(OH)Ca(OH)2 2混合物的方法混合物的方法,且氨气应且氨气应该用向下排气法收集该用向下排气法收集,选项选项C C错误错误;稀硝酸与铜反应生成稀硝酸与铜反应生成NO,NO,装置体系中含有氧气装置体系中含有氧气,反应开始时反应开始时,NO,NO气体中含有少气体中含有少量的量的NONO2 2,故故c c为水为水,可以除去可以除去NONO2 2,d,d为浓硫酸为浓硫酸,可以除去可以除去NONO中的水蒸气中的水蒸气,然后用注射器收集干燥的然后用注射器收集干燥的NONO气体气体,选项选项D D正正确。确。2.2.膦膦(PH(PH3 3)又称又称为为磷化磷化氢氢,在常温下是一种无色有大蒜臭在常温下是一种无色有大蒜臭味的有毒气体味的有毒气体,沸点沸点-89.7,-89.7,易自燃易自燃,与空气混合易爆炸与空气混合易爆炸,微溶于水。其制取原理微溶于水。其制取原理类类似于似于实验