内蒙古伊图里河高级中学高中化学《1.1.3 气体的制备和实验方案的设计》课件 新人教必修1.ppt
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1、第三课时气体的制备和实验第三课时气体的制备和实验方案的设计方案的设计1实验室中常见气体的制备实验室中常见气体的制备(1)制制O2原料:原料:和和.反反应应原理:原理:.反反应应装置:固固装置:固固 气气收集方法:排水法或向收集方法:排水法或向排空气法排空气法上上KClO3MnO2(2)制制H2原料:原料:和和.反反应应原理:原理:.反反应应装置:固液装置:固液气气收集方法:排水法或向收集方法:排水法或向排空气法排空气法Zn稀稀H2SO4ZnH2SO4=ZnSO4H2下下(3)制制CO2原料:原料:CaCO3和稀和稀盐盐酸酸反反应应原理:原理:.反反应应装置:固液装置:固液气气收集方法:收集方法
2、:CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O向上排空气法向上排空气法(4)制制NH3原料:原料:和和反反应应原理:原理:反反应应装置:固固装置:固固 气气收集方法:向收集方法:向排空气法排空气法Ca(OH)2NH4Cl.Ca(OH)22NH4Cl CaCl22NH32H2O.下下(5)制制Cl2原料:二氧化原料:二氧化锰锰和和浓盐浓盐酸酸反反应应原理:原理:.反反应应装置:固液装置:固液 气气收集方法:向收集方法:向排空气法排空气法MnO24HCl(浓浓)MnCl2Cl22H2O上上2化学实验方案的设计化学实验方案的设计(1)实验设计实验设计的内容的内容完完整整的的实实验验方方案案包包括括以以
3、下下内内容容:实实验验名名称称;实实验验目的;目的;(仪仪器、器、药药品及品及规规格格);(包包括括实实验验仪仪器器装装配和操作配和操作);实验现实验现象象记录记录及及结结果果处处理;理;(误误差分析差分析)实验原理实验原理实验用品实验用品实验步骤实验步骤问题和讨论问题和讨论(2)实验设计时实验设计时遵循的原遵循的原则则化化学学实实验验设设计计要要遵遵循循一一定定的的原原则则,这这也也是是评评价价一一个个实实验验方案方案优优劣的重要依据,它包括以下几个方面:劣的重要依据,它包括以下几个方面:实验实验方法和操作程序是否科学合理;方法和操作程序是否科学合理;:实实验验方方案案是是否否切切实实可可行
4、行,实实验验现现象象是否明是否明显显,实验实验数据是否准确;数据是否准确;:实验实验步步骤骤是否是否简单简单易行;易行;:实实验验过过程程中中安安全全及及环环保保问问题题是是否否能能够够得到妥善解决得到妥善解决科学性科学性可行性可行性简约性简约性安全性安全性1设设计计学学生生实实验验要要注注意意安安全全、无无污污染染、现现象象明明显显根根据据启启普普发发生生器器原原理理,可可用用底底部部有有小小孔孔的的试试管管制制简简易易的的气气体体发发生生器器(见见下下图图)若若关关闭闭K,不不能能使使反反应应停停止止,可可将将试试管管从从烧烧杯杯中中取取出出(会会有有部部分分气气体体逸逸散散)下下列列气气
5、体体的的制制取取宜宜使用使用该该装置的是装置的是()A用二氧化用二氧化锰锰(粉末粉末)与双氧水制氧气与双氧水制氧气B用用锌锌粒与稀硫酸制粒与稀硫酸制氢氢气气C用硫化用硫化亚铁亚铁(块块状状)与与盐盐酸制硫化酸制硫化氢氢D用碳酸用碳酸钙钙(块块状状)与稀硫酸制二氧化碳与稀硫酸制二氧化碳解解析析:A项项中中固固体体为为粉粉末末会会落落入入烧烧杯杯中中;C项项中中H2S有有毒毒;D项项生生成成的的CaSO4微微溶溶于于水水会会覆覆盖盖在在CaCO3表表面面上上从从而阻止反应的进行而阻止反应的进行答案:答案:BAAlCl3、NH3H2OBZnCl2、NH3H2OCAlCl3、NaOH DZnCl2、N
6、aOH解解析析:因因Al(OH)3不不溶溶于于过过量量的的氨氨水水,故故将将AlCl3溶溶液液滴滴入入NH3H2O和和将将NH3H2O滴滴入入AlCl3溶溶液液的的现现象象相相同同,不能通过互相滴加的方法进行鉴别不能通过互相滴加的方法进行鉴别答案:答案:A3(2009浙浙江江金金丽丽衢衢模模拟拟)将将空空气气缓缓慢慢通通过过如如图图所所示示装装置置后后,在在试试管管中中收收集集到到少少量量稀稀有有气气体体空空气气在在通通过过ad装置装置时时,依次除去的气体是,依次除去的气体是()AO2、N2、H2O、CO2 BCO2、H2O、O2、N2CH2O、CO2、N2、O2 DN2、O2、CO2、H2O
7、解解析析:此此题题考考查查除除杂杂的的原原则则:既既要要除除掉掉原原来来的的杂杂质质,又又不不能能生生成成新新的的难难分分离离的的杂杂质质,一一步步除除去去一一种种杂杂质质氢氢氧氧化化钠钠显显碱碱性性,吸吸收收二二氧氧化化碳碳,带带出出水水蒸蒸气气;浓浓硫硫酸酸吸吸收收水水分,铜除去氧气,镁粉除去氮气分,铜除去氧气,镁粉除去氮气答案:答案:B类类型型固体固体固体固体加加热热固体液体不加固体液体不加热热固固(或液或液)体液体体液体加加热热装置装置适用的气适用的气体体O2、NH3、CH4H2、CO2、H2S、SO2、NO2Cl2、HCl、NO2.气体的净化气体的净化(1)除除杂试剂选择杂试剂选择的
8、依据的依据主要气体和主要气体和杂质杂质气体性气体性质质上的差异:上的差异:如溶解性、酸碱性、氧化如溶解性、酸碱性、氧化还还原性、可燃性等原性、可燃性等(2)除除杂杂原原则则不不损损失失主主要要气气体体;不不引引入入新新的的杂杂质质气气体体;在在密密闭闭装置内装置内进进行;行;先除易除的气体先除易除的气体(3)除除杂杂装置装置洗气瓶、干燥瓶、洗气瓶、干燥瓶、U形管、硬形管、硬质质玻璃管等玻璃管等(4)气体的干燥气体的干燥(除去气体中的水分除去气体中的水分)干干燥燥是是使使用用适适宜宜的的干干燥燥剂剂和和装装置置除除去去气气体体中中混混有有的的少少量量水水分分,常常用用装装置置有有干干燥燥管管(A
9、)、U形形管管(B)(内内装装固固体体干干燥燥剂剂)和洗气瓶和洗气瓶(C)(内装液体干燥内装液体干燥剂剂)常用的干燥常用的干燥剂剂有:有:浓浓硫硫酸酸(酸酸性性干干燥燥剂剂):可可干干燥燥N2、O2、H2、Cl2、CO、CO2、SO2、HCl、NO、NO2、CH4、C2H4等等(不不可可干燥干燥还还原性或碱性气体,如原性或碱性气体,如H2S、HBr、HI、NH3等等)P2O5(酸酸性性干干燥燥剂剂):可可干干燥燥H2S、HBr、HI及及浓浓硫硫酸能干燥的气体酸能干燥的气体(不可干燥不可干燥NH3等等)无无水水CaCl2(中中性性干干燥燥剂剂):可可干干燥燥除除NH3以以外外的的其其他他气体气体
10、(NH3能与能与CaCl2反反应应生成生成络络合物合物CaCl28NH3)碱碱石石灰灰(碱碱性性干干燥燥剂剂):可可干干燥燥NH3及及中中性性气气体体(N2、O2、H2、CO、NO、CH4、C2H4等等,不不能能干干燥燥酸酸性性气气体体)硅硅胶胶(酸酸性性干干燥燥剂剂):可可干干燥燥Cl2、O2、H2、CO2、CH4、C2H4.其其他他:如如生生石石灰灰、NaOH也也可可用用于于干干燥燥NH3及及中中性性气体气体(不可干燥有酸性或能与之反不可干燥有酸性或能与之反应应的气体的气体)(5)注意事注意事项项用用洗洗气气瓶瓶吸吸收收杂杂质质时时,气气流流方方向向是是长长管管进进,短短管管出出用用干干燥
11、燥管管吸吸收收杂杂质质时时,气气流流方方向向是是大大口口进进,小小口口出出;用用U型管吸收型管吸收杂质时杂质时,气流方向可以任意,气流方向可以任意选择选择当当气气体体中中含含有有多多种种杂杂质质时时,若若采采用用洗洗气气装装置置,通通常常是是除除杂杂在在前前,干干燥燥在在后后;若若用用加加热热装装置置除除杂杂时时,通通常常是是干干燥燥在在前前,除除杂杂在在后后;若若气气体体中中有有多多种种酸酸性性气气体体杂杂质质时时,应应先先将将酸酸性性较较强强的的杂杂质质气气体体除除去去,再再除除酸酸性性较较弱弱的的杂杂质质气气体体3气体的收集气体的收集(1)收集方法收集方法排水集气法排水集气法适适用用范范
12、围围:a.难难溶溶于于水水,且且不不与与水水发发生生反反应应的的气气体体,如如H2、O2、CO、C2H4等等;b.对对能能溶溶于于水水,但但溶溶解解度度不不大大的的气气体体,可可采采用用排排相相应应的的饱饱和和溶溶液液的的方方法法收收集集,如如Cl2可可用用排排饱饱和和食食盐盐水水的的方方法法,CO2可可用用排排饱饱和和NaHCO3溶溶液液的的方方法等法等向上排空气法向上排空气法适适用用范范围围:不不与与空空气气反反应应且且密密度度比比空空气气大大的的气气体体,如如O2、CO2、SO2、NO2等等向下排空气法向下排空气法适适用用范范围围:不不与与空空气气反反应应且且密密度度比比空空气气小小的的
13、气气体体,如如H2、NH3、CH4等等(2)收集装置收集装置4尾气处理尾气处理(1)吸吸收收溶溶解解度度较较小小或或吸吸收收速速率率不不太太大大的的尾尾气气(如如Cl2等等)(2)吸收溶解度吸收溶解度较较大的尾气大的尾气(如如HCl、NH3等等)(3)点燃除去或收集于塑料袋中点燃除去或收集于塑料袋中例题例题1下列下列实验实验装置装置图图正确的是正确的是()点点拨拨:本本题题中中所所有有的的装装置置均均源源于于课课本本,考考查查学学生生对对实实验验基基本本原原理理的的认认识识该该类类型型题题目目,要要求求学学生生对对常常见见物物质质的的制制取取、收收集集、净净化化及及尾尾气气吸吸收收装装置置要要
14、牢牢固固掌掌握握并并灵灵活活运运用用解解析析:A项项在在实实验验室室制制取取乙乙烯烯时时必必须须控控制制反反应应液液的的温温度度为为170,故故温温度度计计的的水水银银球球必必须须插插入入液液面面以以下下;C项项为为实实验验室室制制取取氯氯气气的的装装置置,用用二二氧氧化化锰锰与与浓浓盐盐酸酸制制取取氯氯气气时时必必须须加加热热才才能能反反应应;D项项在在制制取取乙乙酸酸乙乙酯酯时时,为为了了除除去去乙乙酸酸乙乙酯酯中中混混有有的的乙乙酸酸、乙乙醇醇,用用饱饱和和碳碳酸酸钠钠溶溶液液吸吸收收,但但导管不能插入液面以下,否则易发生倒吸现象导管不能插入液面以下,否则易发生倒吸现象答案:答案:B1(
15、2009厦厦门门模模拟拟)下下图图是是制制取取、干干燥燥和和收收集集某某气气体的体的实验实验装置,可用于装置,可用于()A用用Cu与稀与稀HNO3反反应应制制NOB用用NaOH固体与固体与浓浓氨水反氨水反应应制制NH3C用用Fe与稀与稀H2SO4反反应应制制H2D用用MnO2与与浓浓HCl反反应应制制Cl2解解析析:A项项,NO不不能能用用排排空空气气法法收收集集,错错误误;B项项,NH3不不能能用用浓浓H2SO4干干燥燥,错错误误;D项项,Cl2制制取取时时需需加加热热且且收收集集时时应应长长管管进进气气,短短管管出出气气,错错误误;只只有有C项项,H2制制取、干燥、收集全符合,正确取、干燥
16、、收集全符合,正确答案:答案:C2为为制制备备干干燥燥、纯纯净净的的CO2,将将大大理理石石和和盐盐酸酸反反应应生生成成的的气气体体先先后后通通过过装装有有下下列列物物质质的的两两个个吸吸收收装装置置,两两个个装装置置应应按按顺顺序装入序装入()A饱饱和和Na2CO3溶液;无水溶液;无水CaCl2B饱饱和和NaHCO3溶液;溶液;浓浓H2SO4C浓浓H2SO4;饱饱和和NaHCO3溶液溶液D饱饱和和NaHCO3溶液;稀溶液;稀H2SO4解解析析:实实验验室室制制取取CO2时时,混混有有杂杂质质为为HCl、H2O(g),应应先先通通过过饱饱和和的的NaHCO3溶溶液液以以除除去去HCl,再再通通
17、过过浓浓H2SO4或或无无水水CaCl2,目目的的是是除除去去CO2中中的的水水蒸蒸气气除除HCl时时,不不能能用用饱饱和和Na2CO3溶溶液液,因因为为Na2CO3能能消消耗耗CO2.故故只有只有B正确正确答案:答案:B1化学化学实验实验方案方案设计设计的思路的思路实实验验目目的的实实验验原原理理仪仪器器装装置置操操作作步步骤骤数数据据处处理方法理方法形成方案形成方案确定最佳方案确定最佳方案2实验设计的步骤实验设计的步骤(1)明确目的、原理明确目的、原理首首先先必必须须认认真真审审题题,明明确确实实验验的的目目的的要要求求,弄弄清清题题目目有有哪哪些些新新的的信信息息,综综合合已已学学过过的
18、的知知识识,通通过过类类比比、迁迁移移、分析,从而明确分析,从而明确实验实验原理原理(2)选择仪选择仪器、器、药药品品根根据据实实验验的的目目的的和和原原理理,以以及及反反应应物物和和生生成成物物的的性性质质、反反应应条条件件,如如反反应应物物和和生生成成物物的的状状态态,能能否否腐腐蚀蚀仪仪器器和和橡橡胶胶、反反应应是是否否加加热热及及温温度度是是否否控控制制在在一一定定的的范范围围等等,从从而而选择选择合理的化学合理的化学仪仪器和器和药药品品(3)设计设计装置、步装置、步骤骤根根据据实实验验目目的的和和原原理理,以以及及所所选选用用的的仪仪器器和和药药品品,设设计计出出合合理理的的实实验验
19、装装置置和和实实验验操操作作步步骤骤学学生生应应具具备备识识别别和和绘绘制制典典型型的的实实验验仪仪器器装装置置图图的的能能力力,实实验验步步骤骤应应完完整整而而又又简简明明(4)记记录录现现象象、数数据据:根根据据观观察察,全全面面而而准准确确地地记记录录实验过程中的现象和数据实验过程中的现象和数据(5)分析得出结论分析得出结论根根据据实实验验观观察察的的现现象象和和记记录录的的数数据据,通通过过分分析析、计计算算、图表、推理等处理,得出正确的结论图表、推理等处理,得出正确的结论3实验设计注意的问题实验设计注意的问题(1)仪仪器器连连接的接的顺顺序序所用所用仪仪器是否恰当,所器是否恰当,所给
20、仪给仪器是全用器是全用还还是是选选用用仪仪器器是是否否齐齐全全例例如如制制有有毒毒气气体体及及涉涉及及有有毒毒气气体体的的实验实验是否有尾气的是否有尾气的处处理装置理装置安安装装顺顺序序是是否否合合理理例例如如是是否否遵遵循循“自自下下而而上上,从从左左到到右右”的的原原则则;气气体体净净化化装装置置中中不不应应先先干干燥燥后后又又经经水水溶溶液洗气液洗气仪仪器器间间连连接接顺顺序序是是否否正正确确例例如如:洗洗气气时时“进进气气管管长长,出气管短,出气管短”;用干燥管除;用干燥管除杂质时杂质时“大大进进小出小出”等等(2)实验实验操作的操作的顺顺序序连连接接仪仪器器按按气气体体发发生生除除杂
21、杂质质干干燥燥主主体体实实验验尾气尾气处处理理顺顺序序连连接好接好实验仪实验仪器器检检查查气气密密性性在在整整套套仪仪器器连连接接完完毕毕后后,应应先先检检查查装装置置的的气气密密性性,然然后后装装入入药药品品检检查查气气密密性性的的方方法法要要依依装装置置而定而定装装药药品,品,进进行行实验实验操作操作(3)检检验验气气体体的的纯纯度度点点燃燃或或加加热热通通有有可可燃燃性性气气体体(H2、CO、CH4、C2H2等等)的装置前,必的装置前,必须检验须检验气体的气体的纯纯度度(4)加加热热操操作作先先后后顺顺序序的的选选择择若若气气体体产产生生需需加加热热,应应先先用用酒酒精精灯灯加加热热产产
22、生生气气体体的的装装置置,而而产产生生气气体体后后,再再给给实实验验需需要要加加热热的的固固体体物物质质加加热热,目目的的是是:一一则则防防止止爆爆炸炸(如如氢氢气气还还原原氧氧化化铜铜);二二则则保保证证产产品品纯纯度度,防防止止反反应应物物或或生生成成物物与空气中其他物与空气中其他物质质反反应应(5)冷冷凝凝回回流流的的问问题题有有些些易易挥挥发发的的液液体体反反应应物物,为为了了避避免免反反应应物物损损耗耗和和充充分分利利用用原原料料要要在在发发生生装装置置中中设设计计冷冷凝回流装置或在凝回流装置或在发发生装置中安装生装置中安装长长玻璃管等玻璃管等(6)冷冷却却问问题题有有的的实实验验为
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