高考化学人教大一轮课件：学科素养专项提升4-常见气体的实验室制备与检验-.pptx

1、(四四)常见气体的实验室制备与检验常见气体的实验室制备与检验常见气体的制备是高中化学实验中重要的组成部分,通过气体的制备实验能有效提升学生的化学核心素养。核心素养的认知与形成核心素养1:变化观念与平衡思想气体制备与性质实验中,常出现实际的实验现象与预测的实验现象或理论知识不相符的情况,这其中就蕴含着“变化观念”的哲理。学习中要善于抓住这种现象,积极思考、提问、讨论、分析与总结。核心素养2:科学探究与创新意识气体制备与性质实验中,参与实验设计和探究,是满足研究和创造需求,发展科学探究能力和创新意识的核心所在。在具体的实验中,要善于发现和提出有探究价值的问题,设计并优化实验方案,完成实验操作。能对

2、观察记录的实验信息进行加工并获得结论;要善于在合作中分享实验探究的成果,不断完善与改进实验探究的设想,养成独立思考、敢于质疑的学习习惯。核心素养3:证据推理与模型认知气体制备与性质实验中,能让学生学会通过观察、实验等手段收集证据,基于事实和证据说明化学现象的本质;学会运用事实证据、物质的性质和化学变化的规律,对有关物质的性质和变化的实际问题作出有理有据的分析与说明;学会运用分析、推理等方法去认识研究对象的本质特征、构成要素及其相互关系,解释化学现象,揭示现象的本质和规律。核心素养4:科学态度与社会责任所谓的社会责任,就是要培养学生具有终身学习的意识和严谨求实的科学态度;具有关注与化学有关的社会

3、热点问题的能力;具有环境保护、合理开发、持续发展、绿色化学的观念;具有热爱化学与赞赏化学对社会发展的重大贡献,且勇于承担责任的精神。气体制备与性质实验中,要尊重实验事实,要有严谨求实的科学态度;合理使用化学药品,设计微型化、经济型和环保型的实验方案,并养成节约药品的习惯和环保意识。常见气体的制备原理与实验方案1.气体实验装置的设计(1)装置顺序:制气装置净化装置反应或收集装置除尾气装置。(2)安装顺序:由下向上,由左向右。(3)操作顺序:装配仪器检验气密性加入药品进行实验。2.气体发生装置的类型(1)设计原则:根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。常见气体的制备原理与实验

4、方案(2)装置基本类型:常见气体的制备原理与实验方案常见气体的制备原理与实验方案(3)几种气体制备的反应原理。常见气体的制备原理与实验方案常见气体的制备原理与实验方案常见气体的制备原理与实验方案常见气体的制备原理与实验方案(4)装置气密性的检验。把导管一端浸入水中,用双手捂住烧瓶或试管,借助手的热量使容器内的空气膨胀(或用酒精灯微热),容器内的空气则从导管口形成气泡冒出,把手(酒精灯)拿开,过一会,水沿导管上升,形成一小段水柱,说明装置不漏气。启普发生器:关闭活塞后,从漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于容器内的水面,停止加水后,漏斗中与容器中的液面差保持不再变化,说明启普发生器不漏气。常见

5、气体的制备原理与实验方案3.气体的净化、干燥及其所用装置(1)杂质产生的原因:反应过程中有挥发性物质,如用盐酸制取的气体中一般有HCl;从溶液中冒出的气体中含有水蒸气。副反应或杂质参加反应而引入杂质,如制取的乙烯中含SO2;制取的乙炔中含H2S等。(2)除杂装置基本类型:根据净化药品的状态及条件来设计。常见气体的制备原理与实验方案(3)气体的净化剂的选择。选择气体吸收剂的依据:主要考虑气体的性质和杂质的性质差异,同时也要考虑吸收效果。选择一种与杂质反应快而且反应完全的除杂剂。一般情况下:易溶于水的气体杂质可用水来吸收;酸性杂质可用碱性物质吸收;碱性杂质可用酸性物质吸收;水分可用干燥剂来吸收;能

6、与杂质反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。选用吸收剂的原则:只能吸收气体中的杂质,而不能与被提纯的气体反应。不能引入新的杂质。在密闭装置中进行,要保持装置气体畅通。常见气体的制备原理与实验方案(4)气体干燥剂的类型及适用对象。常用的气体干燥剂按酸碱性可分为三类:酸性干燥剂,如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶等。酸性干燥剂能够干燥显酸性或中性的气体,如CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2、O2、CH4等气体。碱性干燥剂,如生石灰、碱石灰、固体NaOH等。碱性干燥剂可以用来干燥显碱性或中性的气体,如NH3、H2、O2、CH4等气体。中性干燥剂,如无水氯化钙等,可以干燥中性、酸性气体,如O

7、2、H2、CH4等。在选用干燥剂时,显碱性的气体不能选用酸性干燥剂,显酸性的气体不能选用碱性干燥剂。有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂。能与气体反应的物质不能选作干燥剂,如不能用CaCl2来干燥NH3(因生成CaCl28NH3),不能用浓硫酸干燥NH3、H2S、HBr、HI等气体。常见气体的制备原理与实验方案(5)气体净化与干燥装置的连接次序。洗气装置总是进气管插入接近瓶底,出气管口略出瓶塞。干燥管总是大口进气,小口出气。一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,则要先除杂后干燥;若采用加热除去杂质,则是先干燥后加热。对于有毒、有害的气体尾气必须用适当的溶液加以吸收(或点燃),使它们变为无毒、无害

8、、无污染的物质。如尾气Cl2、SO2、Br2(蒸气)等可用NaOH溶液吸收;尾气H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收;尾气CO可用点燃的方法将其转化为CO2气体。常见气体的制备原理与实验方案4.收集装置(1)收集的方法:根据气体的溶解性或密度确定收集的方法。易溶于水或与水反应的气体:用向上(或下)排空气法。与空气成分反应或与空气密度相近的气体:排水(液)法。两种方法皆可用时,排水法收集的气体较纯。若欲制取的气体要求干燥,用排空气法或排非水溶剂法。常见气体的制备原理与实验方案(2)装置基本类型:常见气体的制备原理与实验方案5.尾气处理装置及安全装置尾气的处理方法:直接排放、直接吸收、防倒吸吸收

9、、燃烧处理。处理装置:(1)直接吸收。常见气体的制备原理与实验方案(2)防止倒吸装置的设计。在某些实验中,由于吸收液的倒吸,会对实验产生不良的影响,如玻璃仪器的炸裂,反应试剂的污染等,因此,在有关实验中必须采取一定的措施防止吸收液的倒吸。防止倒吸一般采用的措施有:a切断装置;b设置防护装置。常见防倒吸装置:常见气体的制备原理与实验方案(3)防污染安全装置:燃烧处理或用袋装 常见气体的制备原理与实验方案6.排水量气装置 常见气体的制备原理与实验方案7.常见气体的检验方法 常见气体的制备原理与实验方案常见气体的制备原理与实验方案常见气体的制备原理与实验方案常见气体的制备原理与实验方案常见气体的制备

10、原理与实验方案常见气体的制备原理与实验方案核心考点-29-典例(2018北京理综,28)实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。(1)制备K2FeO4(夹持装置略)A为氯气发生装置。A中反应方程式是(锰被还原为Mn2+)。将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。C中得到紫色固体和溶液,C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH=2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有。核心考点-30-(2)探究K2FeO4的性质取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体

11、,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明是否K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:.由方案中溶液变红可知a中含有离子,但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由产生(用方程式表示)。.方案可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是。核心考点-31-解析(1)装置A中浓盐酸与高锰酸钾反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水,反应方程式为2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O;装置B的目的是用饱和食盐水除去氯气中混有的氯化氢气体;氯气还可能与氢氧化钾溶液反应生成氯化钾、次氯酸钾和水;核心考点-32-核心考点-33-答案(

12、1)2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O随堂巩固-34-1231.(2019安徽合肥调研)过氧化钙是一种温和的氧化剂,常温下为白色固体,易溶于酸,难溶于水、乙醇等溶剂。(1)某实验小组拟选用如下装置(部分固定装置略)制备过氧化钙,按气流方向连接顺序为(填仪器接口的字母编号,装置可重复使用);实验步骤如下:检验装置的气密性后,装入药品;打开分液漏斗活塞,通入一段时间气体,加热药品;反应结束后,先熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温后,停止通入气体;拆除装置,取出产物。实验步骤的操作目的是。随堂巩固-35-123仪器C的名称;反应结束后,经(填操作名称)、洗涤、低温

13、烘干可获得CaO28H2O。装置A中发生反应的化学方程式为;装置B中用冰水浴控制温度,其可能的原因是。随堂巩固-36-123测定产品中CaO28H2O的含量的实验步骤如下:步骤一:准确称取a g产品放入锥形瓶中,加入适量蒸馏水和过量的b g KI晶体,再滴入少量2 molL-1的硫酸,充分反应。步骤二:向上述锥形瓶中加入几滴(作指示剂)。步骤三:逐滴加入浓度为c molL-1的Na2S2O3溶液至反应完全,滴定至终点,记录数据,再重复上述操作2次,得出三次平均消耗Na2S2O3溶液体积为V mL。则CaO28H2O的质量分数为(用含字母的式子表示)。随堂巩固-37-123答案(1)cedabe

14、或cedbae防止倒吸(2)分液漏斗过滤Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3+2H2O温度低可减少过氧化氢分解,提高过氧化氢的利用率(或反应放热,温度低有利于提高产率)淀粉溶液(108cV10-3)/a100%随堂巩固-38-123解析(1)制备过氧化钙时,用双氧水制备氧气,钙属于极活泼的金属,极易与水反应生成氢氧化钙和氢气,而制备的氧气中会混有水蒸气,所以在与钙化合之前需要干燥,选用试剂是浓硫酸;同时为防止空气中的水蒸气进入反应装置,最后还需要连接装有浓硫酸的洗气瓶,所以正确的顺序为cedabe或cedbae;实验结束时为防止浓硫酸进入装置,还要继续通氧气直到装置冷却,所以实验

15、步骤的操作目的是防止倒吸;(2)根据图中仪器可知,仪器C的名称为分液漏斗;反应结束后,经过滤、洗涤、低温烘干可获得CaO28H2O;装置A中利用熟石灰与氯化铵共热制取氨气,发生反应的化学方程式为Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3+2H2O;装置B中用冰水浴控制温度,其可能原因是温度低可减少过氧化氢分解,提高过氧化氢的利用率(或反应放热,温度低有利于提高产率);利用淀粉遇碘变蓝的原理,选择的指示剂为淀粉溶液;根据电子转移守恒关系可知:随堂巩固-39-123随堂巩固-40-1232.(2019河北衡水中学二模)Cl2常用作自来水消毒剂,Cl2作消毒剂时生成的有机氯化物可能对人体有害

16、。ClO2被世界卫生组织(WHO)列为A级高效、安全灭菌消毒剂,将逐渐取代Cl2成为自来水的消毒剂。某小组探究“地康法制氯气”的原理并验证Cl2的性质,设计实验如下(夹持装置略去)。请回答下列问题:随堂巩固-41-123(1)A装置中反应利用了浓硫酸的难挥发性,则该反应的化学方程式为。(2)当B装置中反应转移0.08 mol电子时,则消耗的Na2O2固体的质量为。(3)反应开始后,硫酸铜变蓝,则装置D中发生反应的化学方程式为。(4)ClO2的制备方法比较实用的有数十种,下列方法是常见方法之一。方法一:2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O。当有0.4 mol电子发生

17、转移时,得到的还原产物为mol。方法二:实验室常用氯酸钾(KClO3)、草酸(H2C2O4)和硫酸溶液共热制备ClO2。随堂巩固-42-123有同学设计如下装置制备ClO2并用其处理含锰离子的工业废水。C装置的作用为。B中反应产物有ClO2、CO2等,发生氧化反应的过程为:(用化学式表示)。写出装置D中除去Mn2+(已知Mn2+转化为MnO2)的离子方程式:。随堂巩固-43-123随堂巩固-44-123随堂巩固-45-123(4)方法一:根据2NaClO3+4HCl=2ClO2+Cl2+2NaCl+2H2O反应可知,NaClO3中+5价氯被还原到+4价,NaClO3作氧化剂,HCl中-1价氯被

18、氧化到0价,HCl作还原剂;因此还原产物为ClO2;根据2ClO22e-关系,当有0.4 mol电子发生转移时,得到的还原产物为0.4 mol。方法二:根据C装置进气管、出气管都较短可以知其作用是为安全瓶,防止倒吸。用H2C2O4溶液、稀硫酸和KClO3制备ClO2反应产物有二氧化氯、二氧化碳,草酸被氧化为二氧化碳,氯酸钾被还原为ClO2,则发生氧化反应的过程为H2C2O4CO2。二氧化氯具有强的氧化性,能够氧化二价锰离子生成二氧化锰,本身被还原为氯离子,离子方程式:2ClO2+5Mn2+6H2O=5MnO2+2Cl-+12H+。随堂巩固-46-1233.(2019湖北宜昌一模)某实验小组模拟

19、受热时H2与Ca3N2反应制取CaH2。回答下列问题。已知:Ca3N2、CaH2都可以与水反应。随堂巩固-47-123(1)启普发生器中发生的化学反应方程式是。利用该装置制取气体的优点是。(2)实验中,先通入氢气,然后,再加热。(3)装置连接顺序为ah(某些装置可以重复使用)。其中干燥管的作用是干燥氢气、。(4)H2与Ca3N2反应制取CaH2随着温度不同,生成的气体也不同。若取集气瓶中的水溶液,滴加酚酞显红色,则制取CaH2的化学方程式为。(5)反应后,设计实验证明试管中的固体有CaH2:。随堂巩固-48-123答案(1)Zn+2HCl=ZnCl2+H2可随时控制反应的发生和停止(2)检验氢

20、气纯度(3)cbgfdegf防止Ca3N2和CaH2水解(4)6H2+Ca3N2 3CaH2+2NH3(5)灼烧固体,若有水珠生成,则含有固体CaH2随堂巩固-49-123解析(1)用启普发生器制备氢气,其中发生的化学反应方程式是Zn+2HCl=ZnCl2+H2。利用该装置制取气体的优点是可随时控制反应的发生和停止。(2)由于氢气是可燃性气体,需要验纯,则实验中,先通入氢气,然后检验氢气的纯度,再加热。(3)根据以上分析可知装置连接顺序为a-c-b-g-f-d-e-g-f-h,其中干燥管的作用是干燥氢气,防止Ca3N2和CaH2水解。(4)若取集气瓶中的水溶液,滴加酚酞显红色,说明生成物是氨气

21、,则制取CaH2的化学方程式为6H2+Ca3N2 3CaH2+2NH3。(5)CaH2中含有氢元素,灼烧固体时会产生水,所以反应后证明试管中固体有CaH2的实验方法是灼烧固体,若有水珠生成,则说明含有固体CaH2。dsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oiut89u983yf9ivh98y98sv98hv98ys9f698y9v698yv98x98tb98fyd98gyd98h98ds98nt98d8genklgb4klebtlkb5k tkeirh893y89ey69

22、8vhkrne lkhgi8eyokbnkdhf98hodf hxvy78fd678t9fdu90gys98y9shihixyv78dfhvifndovhf9f8yv9onvkobkw kjfegiudsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oiut89u983yf9ivh98y98sv98hv98ys9f698y9v698yv98x98tb98fyd98gyd98h98ds98nt98d8genklgb4klebtlkb5k tkeirh893y89ey698vhkrne

23、 lkhgi8eyokbnkdhf98hodf hxvy78fd678t9fdu90gys98y9shihixyv78dfhvifndovhf9f8yv9onvkobkw kjfegiudsfdbsy384y982ythb3oibt4oy39y409705923y09y53b2lkboi2y58wy0ehtoibwoify98wy049ywh4b3oiut89u983yf9ivh98y98sv98hv98ys9f698y9v698yv98x98tb98fyd98gyd98h98ds98nt98d8gen56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm5638

24、4866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm56384866666gjfdghmghm￥1111111111111111111111111111111222222222222222222222222222222222222222222222222222222223333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333333344444￥