高中化学一轮复习 第五单元 第27讲 常见物质的制取课件.ppt

第27讲 常见物质的制取 考纲导视 考点一 气体制备 知识梳理 1 气体制备的发生装置 固固 下 预热 棉花 续表 固液 下 块 续表 固液 石棉网 沸石 下 2 常见气体的制备原理 2KCl 3O2 2H2O O2 K2MnO4 MnO2 O2 4NaOH O2 CaCl2 2NH3 2H2O NH3 Ca OH 2 ZnSO4 H2 FeCl2 H2 CaCl2 CO2 H2O 续表 FeSO4 H2S Na2SO4 SO2 H2O Cu NO3 2 2NO2 2H2O 3 8 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 2 Ca OH 2 C2H2 4 MnCl2 Cl2 2H2O 2 16 2KCl 2MnCl2 8H2O 5Cl2 NaHSO4 HCl Na2SO4 HCl C2H4 H2O 3 实验室制取气体的收集方法 小 不 大 不 小 不 4 气体的净化 1 气体净化原则 先除杂后干燥 不损失主体气体 不引 入新的杂质 2 常见气体的净化 CuSO4溶液 或NaOH溶液 饱和NaHCO3溶液 饱和食盐水 饱和NaHSO3溶液 饱和NaHS溶液 溴水 灼热的铜网 续表 碱石灰 3 常见干燥装置及适用气体 钙 中性 碱石灰 浓硫酸 酸性 强氧化性 无水氯化 碱性 5 尾气处理 1 处理方法 直接排放 直接吸收 防倒吸吸收 燃烧处理 气球收集 2 处理装置 直接处理 防倒吸吸收 考点集训 例1 2015年河北唐山模拟 有一兴趣小组准备在实验室中制H2 装置如图所示 可是在实验室中发现酸液不足而又无其他酸液可加入 为达到实验目的 可以从长颈漏斗中加入适量 的试剂是 NaNO3溶液 酒精 CCl4 苯 Na2CO3溶液 KCl溶液 A C B D 解析 NaNO3溶液在酸性条件下与Zn反应不生成氢气 故错误 加入酒精可使液体总体积增加 使Zn与稀硫酸接触而制取氢气 故正确 CCl4与硫酸不反应且密度比稀硫酸溶液密度大 使Zn与稀硫酸接触而制取氢气 故正确 苯的密度比硫酸密度小 隔绝Zn与稀硫酸接触 无法制氢气 故错误 Na2CO3溶液与硫酸反应生成二氧化碳 不利于制氢气 故错误 KCl溶液可使液体总体积增加 使Zn与稀硫酸接触而制取氢气 故正确 答案 D A 甲 H2O和CaO 固体 乙 H2O和NH4NO3 固体 B 甲 盐酸和Na2O2 固体 乙 亚硫酸钠溶液和氯气C 甲 NaOH溶液和CO2 乙 盐酸和NaHCO3溶液D 甲 浓H2SO4和蔗糖 固体 乙 H2O和NO2 解析 甲中气球胀大 说明广口瓶中气体压强增大或者温度升高导致气体膨胀 乙中气球胀大 说明广口瓶中压强减小 气体减少或者温度降低导致气体体积缩小 CaO和H2O反应放热 NH4NO3溶于水吸热 符合题意 Na2O2与盐酸反应生成氧气 气体体积增大 氯气和亚硫酸钠溶液发生反应 Cl2 Na2SO3 H2O Na2SO4 2HCl 气体体积减小 符合题意 CO2被NaOH溶液吸收 气体体积减小 盐酸与NaHCO3反应 产生CO2 气体体积增大 不符合题意 浓H2SO4和蔗糖可以发生氧化还原反应 产生大量的气体 H2O和NO2可以发生反应生成硝酸和NO 但气体的体积减小 符合题意 答案 C a b c d 2 请解释能用浓硫酸和浓盐酸制备HCl气体的原因 3 装置丙用来吸收过量的HCl气体 为防止倒吸 则烧杯 中应该装入水和 思路指导 气体的制备 并非都需要试剂之间直接发生反应 可利用多种物质通过间接方式制备 例如NaCl和浓硫酸混合制得HCl 在同一装置中与MnO2共热 两步反应制得Cl2 也可以利用物质特性间接制备 例如本题浓硫酸吸水放热 促使浓盐酸挥发产生HCl 答案 1 c 2 浓硫酸具有强吸水性 吸收了浓盐酸中的 水 同时放出大量的热 促进了HCl气体的挥发 所以可以用 浓硫酸和浓盐酸制备HCl气体 3 CCl4 例4 氯气可与潮湿的消石灰反应制取少量漂白粉 也可在浓溶液条件下与石灰石反应生成较浓的HClO溶液 某研究性学习小组利用氯气制少量漂白粉 如图所示 1 A仪器的名称是 所盛试 剂是 2 此实验结果所得Ca ClO 2产率太低 经分析并查阅资料 发现主要原因是在U型管中存在两个副反应 温度较高时氯气与消石灰反应生成了Ca ClO3 2 为避免此副反应的发生 可采取的措施是 此副反应的化学方程式为 写出另一个副反应的化学方程式 为避免此副反应发生 可在BC之间多加一个装置 请在 下面方框中画出该装置 并标明所用的试剂 实验室用Na2SO3和浓硫酸制取SO2 试在框图内画出 SO2尾气处理装置图 标明使用试剂 思路指导 高考在非选择题中对实验装置的考查方式是在指定方框内画实验装置图 一般考查洗气装置 尾气吸收装置 水浴装置等 平常练习过程中应多加注意装置的细节问题 如导气管进出长短和瓶塞 以及所用的试剂名称 解析 2 按题意应降温 采用水浴降温方式 氯气发生自身氧化还原反应得到Ca ClO3 2和CaCl2 制得的Cl2未除去HCl杂质 故应增加气体除杂装置 答案 1 分液漏斗 浓盐酸 2 将U形管置于冷水浴中6Cl2 6Ca OH 2 Ca ClO3 2 5CaCl2 6H2O 2HCl Ca OH 2 CaCl2 2H2O实验装置如下图 左 实验装置如下图 右 考点二 几种无机物 有机物的制备 知识梳理 1 常见无机物的制备 Al2 SO4 3 6NH3 H2O 2Al OH 3 3 NH4 2SO4 控制其用量 难以 FeCl3 3NaOH Fe OH 3 3NaCl 续表 FeCl2 2NaOH Fe OH 2 2NaCl 防氧化 FeCl3 3H2O Fe OH 3 胶体 3HCl 饱和氯化铁溶 液加入沸水中 续表 沉淀刚好消失 AgNO3溶 液 氨水 为止 续表 热Na2CO3溶液 蒸干 2 常见有机物的制备 170 C2H5OH H2O C2H4 续表 电石 饱和食 盐水 饱和食盐水 伸入液面以下 发生倒吸 续表 浓硝酸和浓 硫酸的混合液 续表 CH3COOH CH3CH2OH CH3COOC2H5 H2O 吸收生成的水 使 平衡正向移动 除去混入的乙酸和乙醇 降 低乙酸乙酯在水中的溶解度 考点集训 例5 下列物质的制取 实验操作正确的是 A 将CuCl2溶液置于蒸发皿中加热蒸干 可制取无水CuCl2固体B 将NH4HCO3饱和溶液在蒸发皿中加热蒸干 可制取NH4HCO3固体C 向FeCl3饱和溶液缓慢滴入过量氨水加热 可制取Fe OH 3胶体D 向电石中缓慢滴入饱和食盐水 可制取C2H2 解析 CuCl2受热会发生水解而得不到无水CuCl2固体 A项错误 NH4HCO3溶液加热蒸干后会分解 无法得到NH4HCO3固体 B项错误 Fe OH 3胶体的制备 应用饱和FeCl3溶液滴加到沸水中制备 C项错误 答案 D A 利用 制取Fe OH 2B 利用 装置制取CH2 CH2C 利用 装置进行铜与浓硝酸反应的实验D 利用 装置收集NH3 解析 制备CH2CH2时温度计的水银球应插到液面以下测 定反应液温度 B项错误 答案 B 例7 氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂 某兴趣小组拟选用如下装置制取氢化钙 B AD E CF 1 检查装置E气密性的操作方法是 2 利用上述装置制取氢化钙时按气流方向连接顺序为 i a 填仪器接口的字母编号 3 根据完整的实验装置进行实验 实验步骤如下 检查装置气密性后 装入药品 打开分液漏斗活塞 请按正确的顺序填入下列步骤的标号 A 加热反应一段时间C 关闭分液漏斗活塞 B 收集气体并检验其纯度D 停止加热 充分冷却 4 写出CaH2与水反应的化学方程式 登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂 与氢气相比 其优点是 思路指导 选用 组装物质制备的实验装置时 要明确该装置在实验中的作用 例如除杂 干燥 性质检验等 洗气瓶 长进短出 导气管 干燥管 大进小出 气体流向 装置 有始有终 起始装置不漏气 收尾装置不封闭 优化每一个细节 例如防倒吸 防水蒸气侵入 气密性检验 尾气或残渣处理等 解析 2 气体制备装置 除杂装置 干燥装置 反应装置 此题不需要尾气吸收装置 3 反应结束后 要继续通入H2直至硬直试管冷却 4 CaH2做还原剂 H2O做氧化剂 反应得到H2 答案 1 方法一 关闭i口 打开分液漏斗活塞 从分液漏斗中加入蒸馏水 若蒸馏水不能流下 则装置气密性良好或方法二 用导管连接i口 并将导管另一端放入水中 微热试管 若导管口有气泡冒出 冷却后导管中形成一段水柱 则装置气密性良好 2 ef d cj 或k k 或j 3 BADC 4 CaH2 2H2O Ca OH 2 2H2 氢化钙是固体 携带 方便 例8 工业上用异丙苯氧化法合成苯酚 其生产流程如下 图 有关物质的性质如下表 1 检验有机相中是否含有水的方法是 2 操作2 的名称是 3 丙酮中常含有苯酚和异丙苯中的一种或者两种有机物 杂质 某同学做了如下检验 4 某同学对该厂废水进行定量分析 取20 00mL废水于锥形瓶中 水浴加热 用0 1000mol L 1酸性KMnO4溶液滴定 假定只有苯酚与KMnO4反应 达到滴定终点时 消耗KMnO4溶液的体积为10 00mL 有关反应方程式为 5 28KMnO4 42H2SO4 28MnSO4 14K2SO4 30CO2 57H2O 滴定终点的现象为 该废水中苯酚的含量为 mg mL 1 保留两位有效数字 3 4 当最后一滴KMnO4溶液滴入锥形瓶后 溶液由无色变为紫色且半分钟内不褪色 0 84 答案 1 取适量有机相置于试管中 加入适量CuSO4粉末观察 如果变蓝色 说明有机相中含水 如果不变色 说明有 机相中不含水 2 蒸馏 实验探究 综合制备实验 一 无机物的制备及检验 典例1 实验室用浓硫酸与铜的反应制取少量NaHSO3 实验装置如下图所示 1 装置乙的作用是 2 装置丁的作用是吸收污染空气的SO2气体 其反应的离 子方程式为 3 SO2气体有漂白性 还原性和氧化性 将SO2通入氯水中 SO2表现的是 性 化学反应方程式为 4 反应过程中 将丙中滴管里的品红溶液滴入锥形瓶 若现象为 则溶液中的NaOH完全转化为了NaHSO3 5 若丙中没有加入品红溶液 则不能准确判断氢氧化钠是否完全转化 现有可供选择的仪器和试剂 烧杯 试管 玻璃 棒 胶头滴管 2mol L 1盐酸 2mol L 1硝酸 1mol L 1氯化钡溶液 1mol L 1氢氧化钡溶液 品红溶液 蒸馏水 请设计实验探究吸收后产物中是否存在NaHSO3和Na2SO3 将实验操作 预期的实验现象和结论填在下表中 步骤1 取少量待测液放入试管中 滴加过量1mol L 1氯化钡溶液 静置一段时间后 得到滤液A和固体B 续表 5 二 有机物制备 有机物制取中的典型装置如下 1 反应装置 2 蒸馏装置 典例2 对叔丁基苯酚 工业用途广泛 可用于生产油溶性酚醛树脂 稳定剂和香料等 实验室以苯酚 叔丁基氯 CH3 3CCl 等为原料制备对叔丁基苯酚 实验步骤如下 反应物和产物的相关数据列表如下 步骤1 组装仪器 用量筒量取2 2mL叔丁基氯 过量 称取1 6g苯酚 搅拌使苯酚完全溶解 并装入滴液漏斗 步骤2 向X中加入少量无水AlCl3固体作催化剂 打开滴 液漏斗旋塞 迅速有气体放出 步骤3 反应缓和后 向X中加入8mL水和1mL浓盐酸 即有白色固体析出 步骤4 抽滤得到白色固体 洗涤 得到粗产物 用石油 醚重结晶 得对叔丁基苯酚1 8g 1 仪器X的名称为 2 步骤2中发生主要反应的化学方程式为 该反应过于激烈 放出大量热 常使实验的产率降低 可能的原因是 3 图中倒扣漏斗的作用是 苯酚有腐蚀性 能使蛋白质变性 若其溶液沾到皮肤上可用 洗涤 4 在取用苯酚时发现苯酚冻结在试剂瓶中 可采取的措施 为 5 下列仪器在使用前必须检查是否漏液的是 填选项字母 C 滴定管 A 量筒D 分液漏斗 B 容量瓶E 长颈漏斗 6 本实验中 对叔丁基苯酚的产率为 请保留三位有效数字 解析 1 根据仪器的构造特点可判断 仪器X是三颈 口 烧瓶 2 向X中加入少量无水AlCl3固体作催化剂 打开滴液漏斗旋塞 迅速有气体放 这说明苯环上的氢原子被取代 同时生成氯化氢 即产生的气体是氯化氢 因此出步骤2中发生 主要反应的化学方程式为 HCl 反应过于激烈 放出大量热 因此导致体系温度升高 从而使得叔丁基氯挥发 因此导致产率降低 3 氯化氢极易溶于水 则图中倒扣漏斗的作用是防止倒吸 苯酚不溶于水 易溶在酒精中 若苯酚溶液沾到皮肤上可用酒精洗涤 4 苯酚的熔点较低且有毒 稍微加热固体即可转化为液体 因此在取用苯酚时发现苯酚冻结在试剂瓶中 可采取的措施为在通风橱中对试剂瓶温水浴 5 容量瓶 滴定管 分液漏斗在使用前均需要查漏 答案选BCD 6 1 6g苯酚理论上 可以生成对叔丁基苯酚的的质量是 1 6g94g mol 1 150g mol 1 2 55g 所以对叔丁基苯酚的产率为 1 8g2 55g 70 5 答案 1 三颈 口 烧瓶 HCl 2 由于叔丁基氯挥发导致产率降低 3 防止倒吸 酒精 4 在通风橱中对试剂瓶温水浴 其他合理答案均给分 5 BCD 6 70 5 应用1 2015年江西模拟 如图所示为常见气体制备 分离 干燥和性质验证的部分仪器装置 加热设备及夹持固定装置均略去 请根据要求完成下列各题 仪器装置可任意选用 必要时可重复选择 a b为活塞 1 若气体入口通入CO和CO2的混合气体 E内放置CuO 选择装置获得纯净干燥的CO 并验证其还原性及氧化产物 所选装置的连接顺序为 填装置代号 能验证CO氧化产物的现象是 2 停止通入CO和CO2混合气体 E内放置Na2O2 按A E D B H装置顺序制取纯净干燥的O2 并用O2氧化乙醇 此时 活塞a应 活塞b应 需要加热的仪器装置有 填仪器代号 m中反应的化学方程式为 3 若气体入口改通空气 分液漏斗内改加浓氨水 圆底烧瓶内改加NaOH固体 E内放置铂铑合金网 按A G E D装置顺序制取干燥氨气 并验证氨的某些性质 装置A中能产生氨气的原因 实验中观察到E内有红棕色气体出现 证明氨气具有 性 解析 2 停止CO和CO2混合气体的通入就要关闭活塞a 打开活塞b使稀H2SO4与NaOH发生中和反应 因反应放热故有水蒸气从A装置中出来 与E中Na2O2反应生成O2 杂质CO2进入D中被吸收 O2被B中浓H2SO4干燥再进入H装置 将乙醇蒸气在加热的铜丝网下氧化成乙醛 3 氨气通过G中碱石灰被干燥 在E中铂铑合金的催化作用下与O2反应 被氧化成NO NO接触O2就会被氧化成红棕色的NO2气体 答案 1 ACBECF AB之间的C装置中溶液保持澄清 EF之间的C装置中溶液变浑浊 2 关闭 打开 k m 2CH3CH2OH O2 2CH3CHO 2H2O 3 氢氧化钠溶于水放出大量热 温度升高 使氨的溶解度减小而逸出 氢氧化钠电离出的OH 抑制氨水电离 导致氨 气逸出 还原 应用2 苯甲酸乙酯 C9H10O2 别名为安息香酸乙酯 它是一种无色透明液体 不溶于水 稍有水果气味 用于配制香水香精和人造精油 大量用于食品工业中 也可用作有机合成中间体 溶剂等 其制备方法为 已知 苯甲酸在100 会迅速升华 实验步骤如下 在100mL圆底烧瓶中加入12 20g苯甲酸 25mL95 的乙醇 过量 20mL环己烷以及4mL浓硫酸混合均匀并加入沸石 按上图所示 装好仪器 控制温度在65 70 加热回流2h 利用分水器不断分离除去反应生成的水 回流环己烷和乙醇 反应结束 打开旋塞放出分水器中液体后 关闭旋塞 继续加热 至分水器中收集到的液体不再明显增加 停止加热 将烧瓶内反应液倒入盛有适量水的烧杯中 分批加入Na2CO3至溶液至呈中性 用分液漏斗分出有机层 水层用25mL乙醚萃取分液 然后合并至有机层 加入氯化钙 对粗产物进行蒸馏 低温蒸出乙醚后 继续升温 接收210 213 的馏分 检验合格 测得产品体积为12 86mL 回答下列问题 1 步骤 中加入沸石的作用是 如果加热一段时间后发现忘记加沸石 应该采取的正确操作是 2 步骤 中使用分水器不断分离除去水的目的是 3 步骤 中应控制馏分的温度在 A 65 70 C 85 90 B 78 80 D 215 220 4 步骤 加入Na2CO3的作用是 采取分批加入Na2CO3而不是一次性加入的原因是 若Na2CO3加入不足 在之后蒸馏时 蒸馏烧瓶中可见到白烟生成 产生该现象的原因是 5 关于步骤 中的分液操作叙述正确的是 A 水溶液中加入乙醚 转移至分液漏斗中 塞上玻璃塞 将分液漏斗倒转过来 用力振摇B 振摇几次后需打开分液漏斗上口的玻璃塞放气C 经几次振摇并放气后 手持分液漏斗静置待液体分层D 放出液体时 应打开上口玻璃塞或将玻璃塞上的凹槽对准漏斗口上的小孔 6 计算本实验的产率为 解析 1 步骤 加入沸石的作用是防止爆沸 若忘加沸石 则应等烧瓶冷却后再补加 以免发生危险 2 步骤 中使用分水器不断分离除去水 使生成物的浓度减小 平衡不断正向移动 3 步骤 中环己烷的沸点为80 8 所以加热到85 90 选C 5 分液漏斗应放在铁架台上静置分层 选AD 6 12 20g苯甲酸的物质的量为0 1mol 则生成苯甲酸乙酯的物质的量为0 1mol 理论产量为0 1 150 15g 最后获得产品体积为12 86mL 质量为12 86 1 05 13 50 因为产率 实际产量 理论产量 则本实验的产率 13 50 15 100 90 答案 1 防止暴沸 冷却后补加 2 使平衡不断正向移动 3 C 4 除去硫酸和未反应的苯甲酸 防止反应过于剧烈产生 大量泡沫而使液体溢出 苯甲酸乙酯中混有未除净的苯甲酸 在受热至100 时发生升华 5 AD 6 90