优秀教学课件推选——《气体的制备和实验方案的设计》.ppt
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1、,气体的制备和实验方案的设计,执教教师:XXX,1实验室中常见气体的制备(1)制O2原料:和.反应原理:.反应装置:固固 气收集方法:排水法或向排空气法,上,KClO3,MnO2,(2)制H2原料:和.反应原理:.反应装置:固液气收集方法:排水法或向排空气法,Zn,稀H2SO4,ZnH2SO4=ZnSO4H2,下,(3)制CO2原料:CaCO3和稀盐酸反应原理:.反应装置:固液气收集方法:,CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O,向上排空气法,(4)制NH3原料:和反应原理:反应装置:固固 气收集方法:向排空气法,Ca(OH)2,NH4Cl.,Ca(OH)22NH4Cl CaCl22NH3
2、2H2O.,下,(5)制Cl2原料:二氧化锰和浓盐酸反应原理:.反应装置:固液 气收集方法:向排空气法,MnO24HCl(浓) MnCl2Cl22H2O,上,2化学实验方案的设计(1)实验设计的内容完整的实验方案包括以下内容:实验名称;实验目的; (仪器、药品及规格); (包括实验仪器装配和操作);实验现象记录及结果处理; (误差分析),实验原理,实验用品,实验步骤,问题和讨论,(2)实验设计时遵循的原则化学实验设计要遵循一定的原则,这也是评价一个实验方案优劣的重要依据,它包括以下几个方面:实验方法和操作程序是否科学合理;:实验方案是否切实可行,实验现象是否明显,实验数据是否准确;:实验步骤是
3、否简单易行;:实验过程中安全及环保问题是否能够得到妥善解决,科学性,可行性,简约性,安全性,1设计学生实验要注意安全、无污染、现象明显根据启普发生器原理,可用底部有小孔的试管制简易的气体发生器(见下图)若关闭K,不能使反应停止,可将试管从烧杯中取出(会有部分气体逸散)下列气体的制取宜使用该装置的是(),A用二氧化锰(粉末)与双氧水制氧气B用锌粒与稀硫酸制氢气C用硫化亚铁(块状)与盐酸制硫化氢D用碳酸钙(块状)与稀硫酸制二氧化碳解析:A项中固体为粉末会落入烧杯中;C项中H2S有毒;D项生成的CaSO4微溶于水会覆盖在CaCO3表面上从而阻止反应的进行答案:B,AAlCl3、NH3H2OBZnCl
4、2、 NH3H2OCAlCl3、NaOH DZnCl2、NaOH解析:因Al(OH)3不溶于过量的氨水,故将AlCl3溶液滴入NH3H2O和将NH3H2O滴入AlCl3溶液的现象相同,不能通过互相滴加的方法进行鉴别答案:A,3(2009浙江金丽衢模拟)将空气缓慢通过如图所示装置后,在试管中收集到少量稀有气体空气在通过ad装置时,依次除去的气体是(),AO2、N2、H2O、CO2 BCO2、H2O、O2、N2CH2O、CO2、N2、O2 DN2、O2、CO2、H2O解析:此题考查除杂的原则:既要除掉原来的杂质,又不能生成新的难分离的杂质,一步除去一种杂质氢氧化钠显碱性,吸收二氧化碳,带出水蒸气;
5、浓硫酸吸收水分,铜除去氧气,镁粉除去氮气答案:B,2.气体的净化(1)除杂试剂选择的依据主要气体和杂质气体性质上的差异:如溶解性、酸碱性、氧化还原性、可燃性等(2)除杂原则不损失主要气体;不引入新的杂质气体;在密闭装置内进行;先除易除的气体,(3)除杂装置洗气瓶、干燥瓶、U形管、硬质玻璃管等(4)气体的干燥(除去气体中的水分)干燥是使用适宜的干燥剂和装置除去气体中混有的少量水分,常用装置有干燥管(A)、U形管(B)(内装固体干燥剂)和洗气瓶(C)(内装液体干燥剂),常用的干燥剂有:浓硫酸(酸性干燥剂):可干燥N2、O2、H2、Cl2、CO、CO2、SO2、HCl、NO、NO2、CH4、C2H4
6、等(不可干燥还原性或碱性气体,如H2S、HBr、HI、NH3等)P2O5(酸性干燥剂):可干燥H2S、HBr、HI及浓硫酸能干燥的气体(不可干燥NH3等)无水CaCl2(中性干燥剂):可干燥除NH3以外的其他气体(NH3能与CaCl2反应生成络合物CaCl28NH3),碱石灰(碱性干燥剂):可干燥NH3及中性气体(N2、O2、H2、CO、NO、CH4、C2H4等,不能干燥酸性气体)硅胶(酸性干燥剂):可干燥Cl2、O2、H2、CO2、CH4、C2H4.其他:如生石灰、NaOH也可用于干燥NH3及中性气体(不可干燥有酸性或能与之反应的气体),(5)注意事项用洗气瓶吸收杂质时,气流方向是长管进,短
7、管出用干燥管吸收杂质时,气流方向是大口进,小口出;用U型管吸收杂质时,气流方向可以任意选择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;若气体中有多种酸性气体杂质时,应先将酸性较强的杂质气体除去,再除酸性较弱的杂质气体,3气体的收集(1)收集方法排水集气法适用范围:a.难溶于水,且不与水发生反应的气体,如H2、O2、CO、C2H4等;b.对能溶于水,但溶解度不大的气体,可采用排相应的饱和溶液的方法收集,如Cl2可用排饱和食盐水的方法,CO2可用排饱和NaHCO3溶液的方法等,向上排空气法适用范围:不与空气反应且密度比空气大的气体
8、,如O2、CO2、SO2、NO2等向下排空气法适用范围:不与空气反应且密度比空气小的气体,如H2、NH3、CH4等,(2)收集装置,4尾气处理(1)吸收溶解度较小或吸收速率不太大的尾气(如Cl2等),(2)吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等),(3)点燃除去或收集于塑料袋中,例题1下列实验装置图正确的是(),点拨:本题中所有的装置均源于课本,考查学生对实验基本原理的认识该类型题目,要求学生对常见物质的制取、收集、净化及尾气吸收装置要牢固掌握并灵活运用,解析:A项在实验室制取乙烯时必须控制反应液的温度为170,故温度计的水银球必须插入液面以下;C项为实验室制取氯气的装置,用二氧化锰与浓盐酸
9、制取氯气时必须加热才能反应;D项在制取乙酸乙酯时,为了除去乙酸乙酯中混有的乙酸、乙醇,用饱和碳酸钠溶液吸收,但导管不能插入液面以下,否则易发生倒吸现象答案:B,1(2009厦门模拟)下图是制取、干燥和收集某气体的实验装置,可用于(),A用Cu与稀HNO3反应制NOB用NaOH固体与浓氨水反应制NH3C用Fe与稀H2SO4反应制H2D用MnO2与浓HCl反应制Cl2解析:A项,NO不能用排空气法收集,错误;B项,NH3不能用浓H2SO4干燥,错误;D项,Cl2制取时需加热且收集时应长管进气,短管出气,错误;只有C项,H2制取、干燥、收集全符合,正确答案:C,2为制备干燥、纯净的CO2,将大理石和
10、盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置,两个装置应按顺序装入()A饱和Na2CO3溶液;无水CaCl2B饱和NaHCO3溶液;浓H2SO4C浓H2SO4;饱和NaHCO3溶液D饱和NaHCO3溶液;稀H2SO4,解析:实验室制取CO2时,混有杂质为HCl、H2O(g),应先通过饱和的NaHCO3溶液以除去HCl,再通过浓H2SO4或无水CaCl2,目的是除去CO2中的水蒸气除HCl时,不能用饱和Na2CO3溶液,因为Na2CO3能消耗CO2.故只有B正确答案:B,1化学实验方案设计的思路实验目的实验原理仪器装置操作步骤数据处理方法形成方案确定最佳方案,2实验设计的步骤(1)明确目
11、的、原理首先必须认真审题,明确实验的目的要求,弄清题目有哪些新的信息,综合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理,(2)选择仪器、药品根据实验的目的和原理,以及反应物和生成物的性质、反应条件,如反应物和生成物的状态,能否腐蚀仪器和橡胶、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等,从而选择合理的化学仪器和药品(3)设计装置、步骤根据实验目的和原理,以及所选用的仪器和药品,设计出合理的实验装置和实验操作步骤学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应完整而又简明,(4)记录现象、数据:根据观察,全面而准确地记录实验过程中的现象和数据(5)分析得出结论根据实验观察的现象和记
12、录的数据,通过分析、计算、图表、推理等处理,得出正确的结论,3实验设计注意的问题(1)仪器连接的顺序所用仪器是否恰当,所给仪器是全用还是选用仪器是否齐全例如制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的处理装置安装顺序是否合理例如是否遵循“自下而上,从左到右”的原则;气体净化装置中不应先干燥后又经水溶液洗气,仪器间连接顺序是否正确例如:洗气时“进气管长,出气管短”;用干燥管除杂质时“大进小出”等,(2)实验操作的顺序连接仪器按气体发生除杂质干燥主体实验尾气处理顺序连接好实验仪器检查气密性在整套仪器连接完毕后,应先检查装置的气密性,然后装入药品检查气密性的方法要依装置而定装药品,进行实验操作,(3)
13、检验气体的纯度点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO、CH4、C2H2等)的装置前,必须检验气体的纯度(4)加热操作先后顺序的选择若气体产生需加热,应先用酒精灯加热产生气体的装置,而产生气体后,再给实验需要加热的固体物质加热,目的是:一则防止爆炸(如氢气还原氧化铜);二则保证产品纯度,防止反应物或生成物与空气中其他物质反应,(5)冷凝回流的问题有些易挥发的液体反应物,为了避免反应物损耗和充分利用原料要在发生装置中设计冷凝回流装置或在发生装置中安装长玻璃管等(6)冷却问题有的实验为防止气体冷凝不充分而受损失,需用冷凝管冷凝气体(物质蒸气),使物质蒸气冷凝为液态便于收集(7)防止倒吸问题实验过程用到
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