2015高考化学专题十第一单元（物质制备型实验题）一轮复习教案 11页

‎2015《金版新学案》高中化学总复习讲义：专题十第一单元　物质制备型实验题 第一单元　物质制备型实验题 热点一　常见气体的实验室制法 ‎1．实验室制取氧气 ‎2．实验室制取二氧化碳的方法 ‎3．实验室制取氢气的方法 ‎4．实验室制取氯气的方法 ‎5．实验室制取氨气的方法 ‎1．下列反应最适用于实验室制氢气的是(　　)‎ ‎①锌与稀硫酸反应　②甲烷热分解　③电解稀硫酸　④炽热的炭与水蒸气反应 A．只有①　　　　　　　　　B．①②‎ C．①③ D．①②④‎ 解析：　②CH4分解要求条件较高，并且生成的气体不易分离，错。③电解稀H2SO4实质是2H2O2H2↑＋O2↑，装置复杂不易操作，错。④C＋H2O(g)CO＋H2温度高，生成气体不易分离，错。‎ 答案：　A ‎2．下列关于气体的制备的说法不正确的是(　　)‎ A．用碳酸钠粉末可以制备CO2‎ B．用铁片和稀H2SO4反应制取H2时，为加快产生H2的速率可改用浓H2SO4‎ C．加热分解NH4HCO3固体，将所得的气体进行适当处理可获得NH3‎ D．用KMnO4固体和用KClO3固体制备O2的装置完全相同 解析：　选项A，Na2CO3粉末可以与稀硫酸等反应获取CO2；选项B，Fe在浓H2SO4中发生钝化，不能得到大量的H2；选项C，加热NH4HCO3得到CO2、NH3、H2O的混合气体，将混合气体通过碱石灰除去CO2和H2O即可得到NH3；选项D，用KMnO4固体和KClO3固体制备O2都属于“固＋固加热”型，其装置完全相同。‎ 答案：　B 　‎ ‎(1)实验室制取O2除上述原理外，也可用2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑。‎ ‎(2)实验室制取NH3除上述原理外，也可采用下列方法：①直接加热浓氨水；②浓氨水中加生石灰(或碱石灰)。‎ ‎(3)铜与浓硝酸、稀硝酸的反应，可分别用于实验室制取NO2、NO气体。‎ ‎3．以下集气装置中不正确的是(　　)‎ 解析：　H2S密度比空气大，可用向上排空气法收集，A对；NO难溶于水且易与空气中O2反应，可用排水法收集，B对；收集NH3可用向下排空气法，但橡皮塞密封管口无法收集，C错；用排饱和食盐水法收集Cl2，可以除Cl2中混有的HCl，D对。‎ 答案：　C ‎4．下列制备和收集气体的实验装置合理的是(　　)‎ 解析：　本题考查制备和收集气体的实验装置。A中大试管的管口应略向下倾斜；B中NO很容易被空气中的氧气氧化，所以采用B装置得不到NO；C中氢气的密度比空气小，所以集气瓶中的进气导管应比出气导管要短，C错误；D装置合理。‎ 答案：　D ‎5．(2013·安徽理综·8)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是(　　)‎ 选项 a中的物质 b中的物质 c中收集的气体 d中的物质 A 浓氨水 CaO NH3‎ H2O B 浓硫酸 Na2SO3‎ SO2‎ NaOH溶液 C 稀硝酸 Cu NO2‎ H2O D 浓盐酸 MnO2‎ Cl2‎ NaOH溶液 解析：　实验室利用CaO和浓氨水制取氨气，选择向下排空气法收集，A项错误；收集SO2时选择向上排空气法，B项正确；制取NO2时选择浓硝酸和Cu反应，C项错误；MnO2氧化浓盐酸制取Cl2需要加热才能发生，D项错误。‎ 答案：　B 　‎ ‎1．常见气体发生装置 ‎2.气体的收集方法 ‎(1)排水集气法——装置A 适用范围：凡难溶于水，且不与水发生反应的气体。如O2、H2、CO、NO、C2H4、C2H2等。排水集气法的优点是收集的气体纯度高、易判断是否集满。‎ 能溶于水且溶解度不大的气体，可采用排某些饱和溶液的方法收集。如Cl2可采用排饱和食盐水、CO2可采用排饱和NaHCO3溶液的方法等。‎ ‎(2)向上排空气法——装置B 适用范围：凡不与空气反应且密度比空气大的气体。如O2、CO2、Cl2、SO2、NO2等。‎ ‎(3)向下排空气法——装置C 适用范围：凡不与空气反应且密度比空气小的气体。如：H2、NH3等。‎ 　‎ ‎(1)下列气体可采用排饱和溶液的方法收集：‎ CO2——饱和NaHCO3溶液　SO2——饱和NaHSO3溶液 H2S——饱和NaHS溶液　Cl2——饱和NaCl溶液 ‎(2)‎ 如图为“万能”集气装置：‎ ‎①当瓶口向上A管进气时，可收集向上排空气法收集的气体。‎ ‎②当瓶口向上B管进气时，可收集向下排空气法收集的气体。‎ ‎③当瓶口向上瓶内充满液体且B管进气，可收集采用排液法收集的气体。‎ ‎6．用下列实验装置完成对应的实验(部分仪器已省略)，能达到实验目的的是(　　)‎ 解析：　A气体干燥导气管应长进短出；B中HCl气体极易溶于水，会引起倒吸；C中石油蒸馏要测馏出成分气体的温度，温度计的水银球要和烧瓶的支管口对齐；D中，NH3不溶于CCl4可以有效防止倒吸。‎ 答案：　D ‎7．实验室里可按如下图所示的装置来干燥、收集气体R，多余的气体可用水吸收，则R是(　　)‎ A．HCl　　　　B．Cl‎2　‎　　　C．CO　　　　D．NH3‎ 解析：　该装置只能收集密度比空气小的气体，HCl、Cl2的密度大于空气的密度，故A、B项均不符合题意；CO不能用排空气法收集。‎ 答案：　D 　‎ ‎1．气体的净化 ‎(1)净化原则：不减少被净化气体的量，不引入新的杂质，操作简便，易于分离。‎ ‎(2)气体的净化装置与方法 ‎①易溶于水或能与水反应不生成其他气体的杂质用水吸收。如H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括号内为杂质气体，下同)，可将混合气体通过盛水的a来除去杂质气体。‎ ‎②酸性杂质用碱性吸收剂、碱性杂质用酸性吸收剂来吸收。如CO(CO2)，可将混合气体通过盛NaOH溶液的a或盛碱石灰的b或c或d来除去杂质。‎ ‎③还原性杂质，可用氧化性较强的物质来吸收或转化；氧化性杂质，可用还原性较强的物质来吸收。例如CO2(CO)，可将混合气体通过盛灼热CuO的e来除去杂质。‎ ‎④选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂做吸收剂来除去杂质。如O2(H2S)，可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的a除去杂质。‎ ‎(3)气体的干燥 ‎2.尾气处理 ‎(1)吸收溶解度较小的尾气(如Cl2、SO2等)用图A装置。‎ ‎(2)吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图B、C装置。‎ ‎(3)CO等气体可用点燃或收集于气囊中的方法除去，如图D、E。‎ 　‎ ‎(1)当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置，通常是除杂在前，干燥在后。若用加热装置除杂时，通常是干燥在前，除杂在后。‎ ‎(2)尾气处理装置应与大气相通，如图就不能作为尾气处理装置。‎ ‎(3)用水或溶液吸收气体尾气时可采用下列装置防倒吸：‎ 热点二　物质制备型综合实验题 ‎　物质制备是中学化学试验的重要组成部分，以新物质制备为背景的实验题，涉及知识面广、题型多变、思维发散空间大，能很好的考查学生综合运用化学试验基础知识解决实际问题的能力，因而倍受高考命题者的青睐。‎ 解答此类试题的一般程序是 第一，认真阅读题干，抽取有用信息；第二，仔细观察装置图(或框图)，联想熟悉的实验，观察装置图(或框图)，找出每件仪器(或步骤)与熟悉的某一实验相似的地方，分析每件仪器中所装药品的作用；第三，通读问题，整合信息作出答案，把所有的问题进行综合分析，运用题给信息和化学基础知识作出正确答案。‎ ‎1．某化学研究小组通过上网查找资料发现N2的制取有如下两种方法：‎ 方法a：加热条件下利用NH3还原CuO制得纯净的N2和活性铜粉。‎ 方法b：将空气缓慢通入灼热的铜粉制得较纯净的N2。‎ 现实验室提供如下几种装置来制取N2。‎ ‎(1)若按方法a制取N2时，需要的氨气用生石灰和浓氨水作原料制取，则宜采用上述装置________(填序号)作为发生器，该发生装置中发生反应的化学方程式为__________。要制取并收集纯净的N2(允许含有少量水蒸气)，还需使用到的上述装置(按气流从左到右的流向顺序列出)________(填序号)。‎ ‎(2)若按方法b制取N2，用装置E将空气缓慢通入________(填“A”、“B”或“C”)反应器，该反应器内可观察到的现象是____________，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。‎ 解析：　(1)由题中所给信息可知，适用于制备气体的发生装置是B、E。E装置的优点是能控制反应的速率，而B装置只能一次性加入所需要的反应物，不能控制反应的速率，所以选择E装置更好，其中发生的反应是CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑。用方法a制得的N2中会含有未反应的NH3，因此还需要用试剂吸收NH3，由于NH3是一种极易溶于水的气体，所以用排水法收集N2，即可除去N2中含有的NH3，还需要使用的装置是A、C、D。(2)利用分液漏斗中的水将空气从烧瓶中排到装置A中，在加热条件下Cu粉与O2反应，从而除去O2，这样可制得较纯净的N2，发生的反应为O2＋2Cu2CuO。‎ 答案：　(1)E　CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑　ACD ‎(2)A　红色粉末逐渐变黑　O2＋2Cu2CuO 　‎ ‎(1)制备气体的实验装置的选择要将化学反应原理、气体净化、气体收集、尾气处理与常见仪器的性能结合起来，按从左到右的顺序逐一分析而定。‎ ‎(2)气体装置的连接顺序：①从下到上(如制氯气的发生装置的安装顺序：放铁架台→摆酒精灯→固定铁圈→放置石棉网→固定圆底烧瓶)。②从左到右(如制氯气：发生装置→收集装置→吸收装置)。③先塞后定(在烧瓶固定前先把带导管的橡胶塞塞好，以免烧瓶固定后因用力不当而塞不紧或损坏仪器)。‎ ‎2．(2013·全国大纲理综·28)制备氮化镁的装置示意图如下：‎ 回答下列问题： ‎ ‎(1)检查装置气密性的方法是________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ a的名称是__________，b的名称是__________。‎ ‎(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式 ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)C的作用是________________________________________________________________________，‎ D的作用是________________________________________________________________________，‎ 是否可以把C与D的位置对调并说明理由________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(4)写出E中发生反应的化学方程式________________________________________________________________________。‎ ‎(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成，并检验是否含有未反应的镁，写出实验操作及现象________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 解析：　(1)该装置所连仪器较多，所以需微热b，G中有气泡冒出，停止加热冷却后，G中插在溶液里的玻璃管若形成一段水柱，则气密性良好。a为分液漏斗；b为圆底烧瓶。‎ ‎(2)由题意知NaNO2与(NH4)2SO4反应制得N2，‎ 其方程式为(NH4)2SO4＋2NaNO22N2↑＋Na2SO4＋4H2O。‎ ‎(3)C中的FeSO4具有还原性，可推测其作用是除去氧气或A中生成的氮氧化物；D中浓H2SO4的作用是除去水蒸气；若将C与D的位置对调则无法除去水蒸气。‎ ‎ (4)E中发生的反应应为N2＋3MgMg3N2。‎ ‎(5)Mg3N2与水反应可生成Mg(OH)2和NH3，依据此反应可确定是否含有Mg3N2，具体操作及现象为：取少量产物于试管中，加少量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，可闻到刺激性氨味(或把湿润的红色石蕊试纸放在管口，试纸变蓝)，证明产物中含有Mg3N2；弃去上清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁。 ‎ 答案：　(1)微热b，这时G中有气泡冒出，停止加热冷却后，G中插在溶液里的玻璃管形成一段水柱，则气密性良好　分液漏斗　圆底烧瓶 ‎(2)(NH4)2SO4＋2NaNO22N2↑＋Na2SO4＋4H2O ‎(3)除去氧气(及氮氧化物)　除去水蒸气　不能，对调后无法除去水蒸气 ‎(4)N2＋3MgMg3N2‎ ‎(5)取少量产物于试管中，加少量蒸馏水，试管底部有沉淀生成，可闻到刺激性氨味(或把润湿的红色石蕊试纸放在管口，试纸变蓝)，证明产物中含有氮化镁；弃去上清液，加入盐酸，若观察到有气泡产生，则证明产物中含有未反应的镁(其他方法合理也可)‎ ‎3．某化学兴趣小组的同学利用如图所示实验装置进行实验(图中a、b、c表示止水夹)。‎ 请按要求填空：‎ ‎(1)利用B装置可制取的气体有________(任写两种即可)。‎ ‎(2)A、C、E相连后的装置可用于制取Cl2并进行相关的性质实验。若在丙中加入适量水，即可制得氯水。将所得氯水分为两份，进行Ⅰ、Ⅱ两个实验，实验操作、现象及结论如表所示：‎ 实验序号 实验操作 现象 结论 Ⅰ 将氯水滴入品红溶液 溶液褪色 氯气与水反应的产物有漂白性 Ⅱ 向氯水中加入碳酸氢钠粉末 产生气泡 氯气与水反应的产物具有酸性 请你评价实验Ⅰ、Ⅱ的结论是否合理？若不合理，请说明理由：‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(3)B、D、E装置相连后，在B中盛装浓硝酸和铜片(放在有孔塑料板上)，可制得NO2并进行有关实验。‎ ‎①B中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________。‎ ‎②欲用D装置验证NO2与水的反应，其操作步骤为：先关闭止水夹__________，再打开止水夹__________，使烧杯中的水进入试管丁的操作是________________________________________________________________________。‎ 解析：　(1)B装置可用于块状不溶于水的固体与液体反应制取气体，故可用锌粒与稀H2SO4反应制取H2，也可用大理石与盐酸反应制取CO2等。(2)A装置制取Cl2使用的浓盐酸具有挥发性，有一部分被氯水吸收，使氯水呈酸性，可与NaHCO3反应产生CO2，故实验Ⅱ的结论不合理。(3)铜与浓HNO3反应放出NO2，收集于试管丁中然后用微热法使NO2与水接触从而使水倒流进入试管丁中。‎ 答案：　(1)H2、CO2(其他合理答案均可)‎ ‎(2)实验Ⅰ结论合理，实验Ⅱ结论不合理，制取的氯气中含有HCl气体，HCl溶于水后能与NaHCO3粉末反应产生气泡，不能说明酸性是氯气与水反应造成的 ‎(3)①Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ‎②a、b　c　双手紧握(或微热)试管丁使试管中气体逸出，NO2与水接触后即可引发烧杯中的水倒流进入试管丁中 　本题综合考查了气体的制备及其性质，这类实验是中学化学实验的重要内容，它涉及试剂的选择与取用、仪器的选择与组装、物质的加热等多种基本实验操作，具有较强的综合性。一般设计思路：制气→除杂→干燥→主体实验→尾气处理等。‎ 我们在解题时要注意5个方面的问题：‎ ‎(1)试剂的选择：以实验室常用药品为原料，依据制气原理，选择方便、经济、安全的试剂，尽量做到反应的速率要适宜，且所得气体比较纯净。‎ ‎(2)装置的选择：由反应物的状态、反应条件、所制备气体的性质及量的多少决定。装置应根据实验设计的思路分为气体的发生装置→除杂装置→干燥装置→主体实验装置(收集)→尾气处理装置。‎ ‎(3)仪器的装配：在装配仪器时，应从下而上，从左至右，先塞好后固定；先检验装置的气密性再加入试剂；加入试剂时，先固后液；有可燃气体参与的实验开始时，先验纯，再点灯；连接导管时，对于洗气装置应“长”进“短”出，先洗气后干燥，干燥管应“大”进“小”出。‎ ‎(4)气体的除杂：先除杂，后除水，加热除氧放末尾。‎ ‎(5)尾气处理：有毒污染环境的气体需处理，无毒不污染环境的气体直接排入空气中。常见的处理方法：燃烧法(如CH4、C2H2、H2、CO等)，碱液吸收法(如Cl2、NO2、H2S、SO2等)，水溶法(如HCl、NH3等)。‎ ‎4．(2013·课标全国卷Ⅰ·26)醇脱水是合成烯烃的常用方法，实验室合成环己烯的反应和实验装置如下：‎ OH＋H2O 可能用到的有关数据如下：‎ 相对分子质量 密度/(g·cm－3)‎ 沸点/℃‎ 溶解性 环己醇 ‎100‎ ‎0.961 8‎ ‎161‎ 微溶于水 环己烯 ‎82‎ ‎0.810 2‎ ‎83‎ 难溶于水 合成反应：‎ 在a中加入‎20 g环己醇和2小片碎瓷片，冷却搅动下慢慢加入1 mL浓硫酸。b中通入冷却水后，开始缓慢加热a，控制馏出物的温度不超过‎90 ℃‎。‎ 分离提纯：‎ 反应粗产物倒入分液漏斗中分别用少量5%碳酸钠溶液和水洗涤，分离后加入无水氯化钙颗粒，静置一段时间后弃去氯化钙，最终通过蒸馏得到纯净环己烯‎10 g。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)装置b的名称是______________。‎ ‎(2)加入碎瓷片的作用是______________；如果加热一段时间后发现忘记加瓷片，应该采取的正确操作是______________(填正确答案标号)。‎ A．立即补加　　　　　　　　　B．冷却后补加 C．不需补加 D．重新配料 ‎(3)本实验中最容易产生的副产物的结构简式为________________________________________________________________________。‎ ‎(4)分液漏斗在使用前须清洗干净并______________；在本实验分离过程中，产物应该从分液漏斗的______________(填“上口倒出”或“下口放出”)。‎ ‎(5)分离提纯过程中加入无水氯化钙的目的是__________________________。‎ ‎(6)在环己烯粗产物蒸馏过程中，不可能用到的仪器有______________(填正确答案标号)。‎ A．圆底烧瓶 B．温度计 C．吸滤瓶 D．球形冷凝管 E．接收器 ‎(7)本实验所得到的环己烯产率是______________(填正确答案标号)。‎ A．41% B．50%‎ C．61% D．70%‎ 解析：　‎ ‎(1)装置b为冷凝管(或冷凝器)。(2)碎瓷片的存在可防止在加热过程中产生暴沸现象；补加碎瓷片时需要待已加热的试液冷却后再加入。(3)加热过程中，环己醇除可发生消去反应生成环己烯外，还可发生取代反应生成二环己醚(O)。(4)由于分液漏斗有活塞开关，故使用前需要检查是否漏液；分液过程中，由于环己烯的密度比水的密度小，故应该从分液漏斗的上口倒出。(5)无水CaCl2用于吸收产物中少量的水等。(6)观察题目提供的实验装置图知蒸馏过程中不可能用到吸滤瓶及球形冷凝管。(7)环己醇为0.2 mol，理论上可得到0.2 mol环己烯，其质量为‎16.4 g，故产率为×100%＝61%。‎ 答案：　(1)冷凝管(或冷凝器)　(2)防止暴沸　B ‎(3)O　(4)检漏　上口倒出 ‎(5)干燥(或除水除醇)　(6)CD　(7)C 　本题考查了有机物的制备，解这类题时，需要注意3个方面的问题：‎ ‎(1)原料的选择与处理。制备一种物质，首先应根据目标产物的组成去寻找原料，原料的来源要经济、易得、安全。‎ ‎(2)反应原理和途径的确定。根据原料确定反应原理，要求考虑环保、节约等因素，找出最佳制备途径。制备途径一般包括中间产物的制取、粗产品的制得及粗产品的精制等几个部分。选择途径时应注意杂质少易除去、步骤少产率高、副反应少好控制、污染少可循环、易提纯好分离等特点。‎ ‎(3)产品的分离提纯。根据产品的性质特点选择合适的分离提纯方案。‎