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文檔簡介
1、 高考化學實驗專題知識歸納(完整版)一、知識目標要求1了解化學實驗常用儀器的主要用途和使用方法2掌握化學實驗的基本操作3掌握常見氣體的實驗室制法(包括所用試劑、儀器、反應原理和收集方法)4綜合運用化學知識對常見的物質(包括氣體物質、無機離子)進行分離、提純和鑒別5掌握化學實驗的記錄方法和運用化學知識設計一些基本實驗(1)根據實驗現象,觀察、記錄、分析或處理數據,得出正確結論(2)根據實驗試題要求,設計基本實驗方案(3)能繪制和識別典型的實驗儀器裝置圖6以上各部分知識與技能的綜合應用二、實驗能力要求1用正確的化學實驗基本操作,完成規定的“學生實驗”的能力2觀察記錄實驗現象,分析實驗結果和處理實驗
2、數據,得出正確結論的能力3初步處理實驗過程中的有關安全問題的能力4能識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖的能力5根據實驗試題的要求,設計簡單實驗方案的能力三、高考試題的特點和趨勢根據近年來化學高考試題中有關化學實驗內容的題目分析,下列內容是化學實驗部分考查的重點:l實驗基本操作和技能 這類試題的特點通常是給出限定的儀器、藥品和一些操作步驟,要求正確完成某項實驗操作,既有常見儀器的使用方法,又有基本操作的正誤辨別,著重考查考生對中學化學實驗基本操作技能掌握的情況,題目的難度不高,但并不容易得滿分。2正確運用實驗原理和正確認識實驗裝置這類試題通常是給出限定的實驗裝置、反應條件、實驗現象和有關數據,要求考
3、生根據實驗原理及試題中所給予的信息,結合元素化合物知識,選用儀器藥品,正確認識、選擇裝置,說明裝置中某些儀器的作用,描述實驗現象,寫有關化方程式,進行數據分析指出實驗中必須注意的某些問題等等,主要考查考生的觀察能力與分析綜合及評價的能力。這類題目具有一定的綜合性,具有較大的區分度。3運用所學知識和技能進行實驗設計或處理近年來,實驗題中新情境試題不斷增多,這類試題的特點是將基本的實驗操作設計置于新的情境中(主要是中學課本沒有的新反應或新裝置或是能使中學生理解的最新科技知識、簡化的改進的裝置等),結合學生原有的知識和能力,來進行儀器組裝、現象描述、數據分析、考慮安全和防污等,用來考查考生自學能力、
4、思維能力、分析綜合及評價的能力。由于這類實驗試題情境新穎、設問巧妙、鋪墊得當、知識新、思維量大、所以區分度很好,能確實將一些基礎扎實、自學能力強、思維敏捷、心理素質好的考生選撥出來。所以,新情境實驗試題將是今后實驗試題的命題方向。由以上分析不難看出,盡管化學實驗部分涉及到的知識和能力點是分散的,但高考試題中實驗考查的內容和形式是較為穩定的,這給實驗復習中突出重點提供了可能。實驗復習根據考綱和高考試題的幾個特點方面,設計化學實驗專題加以重點復習,就會起到事半功倍的效果。 各單元知識要點及典型習題一、常用儀器的使用l能加熱的儀器(l)試管 用來盛放少量藥品、常溫或加熱情況下進行少量試劑反應的容器,
5、可用于制取或收集少量氣體。使用注意事項:可直接加熱,用試管夾夾在距試管口 1/3處。放在試管內的液體,不加熱時不超過試管容積的l/2,加熱時不超過l/3。加熱后不能驟冷,防止炸裂。加熱時試管口不應對著任何人;給固體加熱時,試管要橫放,管口略向下傾斜。(2)燒杯 用作配制溶液和較大量試劑的反應容器,在常溫或加熱時使用。使用注意事項:加熱時應放置在石棉網上,使受熱均勻。溶解物質用玻璃棒攪拌時,不能觸及杯壁或杯底。(3)燒瓶 用于試劑量較大而又有液體物質參加反應的容器,可分為圓底燒瓶、平底燒瓶和蒸餾燒瓶。它們都可用于裝配氣體發生裝置。蒸餾燒瓶用于蒸餾以分離互溶的沸點不同的物質。使用注意事項:圓底燒瓶
6、和蒸餾燒瓶可用于加熱,加熱時要墊石棉網,也可用于其他熱浴(如水浴加熱等)。液體加入量不要超過燒瓶容積的1/2。(4)蒸發皿 用于蒸發液體或濃縮溶液。使用注意事項:可直接加熱,但不能驟冷。盛液量不應超過蒸發皿容積的2/3。取、放蒸發皿應使用坩堝鉗。(5)坩堝 主要用于固體物質的高溫灼燒。使用注意事項:把坩堝放在三腳架上的泥三角上直接加熱。取、放坩堝時應用坩堝鉗。(6)酒精燈 化學實驗時常用的加熱熱源。使用注意事項:酒精燈的燈芯要平整。添加酒精時,不超過酒精燈容積的2/3;酒精不少于l/4。絕對禁止向燃著的酒精燈里添加酒精,以免失火。絕對禁止用酒精燈引燃另一只酒精燈。用完酒精燈,必須用燈帽蓋滅,不
7、可用嘴去吹。不要碰倒酒精燈,萬一灑出的酒精在桌上燃燒起來,應立即用濕布撲蓋。2分離物質的儀器(1)漏斗 分普通漏斗、長頸漏斗、分液漏斗。普通漏斗用于過濾或向小口容器轉移液體。長頸漏斗用于氣體發生裝置中注入液體。分液漏斗用于分離密度不同且互不相溶的不同液體,也可用于向反應器中隨時加液。也用于萃取分離。(2)洗氣瓶 中學一般用廣口瓶、錐形瓶或大試管裝配。洗氣瓶內盛放的液體,用以洗滌氣體,除去其中的水分或其他氣體雜質。使用時要注意氣體的流向,一般為“長進短出”。(3)干燥管 干燥管內盛放的固體,用以洗滌氣體,除去其中的水分或其他氣體雜質,也可以使用U型管。3計量儀器(l)托盤天平 用于精密度要求不高
8、的稱量,能稱準到0.1g。所附砝碼是天平上稱量時衡定物質質量的標準。使用注意事項:稱量前天平要放平穩,游碼放在刻度尺的零處,調節天平左、右的平衡螺母,使天平平衡。稱量時把稱量物放在左盤,砝碼放在右盤。砝碼要用鑷子夾取,先加質量大的砝碼,再加質量小的砝碼。稱量干燥的固體藥品應放在在紙上稱量。易潮解、有腐蝕性的藥品(如氫氧化鈉),必須放在玻璃器皿里稱量。稱量完畢后,應把砝碼放回砝碼盒中,把游碼移回零處。(2)量筒 用來量度液體體積,精確度不高。使用注意事項:不能加熱和量取熱的液體,不能作反應容器,不能在量筒里稀釋溶液。量液時,量簡必須放平,視線要跟量簡內液體的凹液面的最低處保持水平,再讀出液體體積
9、。(3)容量瓶 用于準確配制一定體積和一定濃度的溶液。使用前檢查它是否漏水。用玻璃棒引流的方法將溶液轉入容量瓶。使用注意事項:只能配制容量瓶上規定容積的溶液。容量瓶的容積是在20時標定的,轉移到瓶中的溶液的溫度應在20左右。(4)滴定管 用于準確量取一定體積液體的儀器。帶玻璃活塞的滴定管為酸式滴定管,帶有內裝玻璃球的橡皮管的滴定管為堿式滴定管。使用注意事項:酸式、堿式滴定管不能混用。25mL、50mL滴定管的估計讀數為±0.01mL。裝液前要用洗液、水依次沖洗干凈,并要用待裝的溶液潤洗滴定管。調整液面時,應使滴管的尖嘴部分充滿溶液,使液面保持在“0或 “0”以下的某一定刻度。讀數時視
10、線與管內液面的最凹點保持水平。(5)量氣裝置 可用廣口瓶與量筒組裝而成。如圖所示。排到量筒中水的體積,即是該溫度、壓強下所產生的氣體的體積。適用于測量難溶于水的氣體體積。3其它儀器鐵架臺(鐵夾、鐵圈) 坩堝鉗 燃燒匙 藥勺 玻璃棒 溫度計 冷凝管 表面皿 集氣瓶 廣口瓶 細口瓶 滴瓶 滴管 水槽 研缽 試管架 三角架 干燥器 二、化學實驗基本操作1、儀器的洗滌玻璃儀器洗凈的標準是:內壁上附著的水膜均勻,既不聚成水滴,也不成股流下。2、藥品的取用和保存(1)實驗室里所用的藥品,很多是易燃、易爆、有腐蝕性或有毒的。因此在使用時一定要嚴格遵照有關規定和操作規程,保證安全。不能用手接觸藥品,不要把鼻孔
11、湊到容器口去聞藥品(特別是氣體)的氣味,不得嘗任何藥品的味道。注意節約藥品,嚴格按照實驗規定的用量取用藥品。如果沒有說明用量,一般應按最少量取用:液體l-2mL,固體只需要蓋滿試管底部。實驗剩余的藥品既不能放回原瓶,也不要隨意丟棄,更不要拿出實驗室,要放人指定的容器內。(2)固體藥品的取用取用固體藥品一般用藥匙。往試管里裝入固體粉末時,為避免藥品沾在管口和管壁上,先使試管傾斜,把盛有藥品的藥匙(或用小紙條折疊成的紙槽)小心地送入試管底部,然后使試管直立起來,讓藥品全部落到底部。有些塊狀的藥品可用鑷子夾取。(3)液體藥品的取用取用很少量液體時可用膠頭滴管吸取。取用較多量液體時可用直接傾注法:取用
12、細口瓶里的藥液時,先拿下瓶塞,倒放在桌上,然后拿起瓶子(標簽應對著手心)瓶、口要緊挨著試管口,使液體緩緩地倒入試管。注意防止殘留在瓶口的藥液流下來,腐蝕標簽。一般往大口容器或容量瓶、漏斗里傾注液體時,應用玻璃棒引流。(4)幾種特殊試劑的存放(A)鉀、鈣、鈉在空氣中極易氧化,遇水發生劇烈反應,應放在盛有煤油的廣口瓶中以隔絕空氣。(B)白磷著火點低(40),在空氣中能緩慢氧化而自燃,通常保存在冷水中。(C)液溴有毒且易揮發,需盛放在磨口的細口瓶里,并加些水(水覆蓋在液溴上面),起水封作用。(D)碘易升華且具有強烈刺激性氣味,盛放在磨口的廣口瓶里。(E)濃硝酸、硝酸銀見光易分解,應保存在棕色瓶中,貯
13、放在黑暗而且溫度低的地方。(F)氫氧化鈉固體易潮解,應盛放在易于密封的干燥大口瓶中保存;其溶液盛放在無色細口瓶里,瓶口用橡皮塞塞緊,不能用玻璃塞。 3、試紙的使用試紙的種類很多。常用的有紅色石蕊試紙、藍色石蕊試紙、PH試紙、淀粉碘化鉀試紙和品紅試紙等。(l)在使用試紙檢驗溶液的性質時,一般先把一小塊試紙放在表面皿或玻璃片上,用沾有待測溶液的玻璃棒點試紙的中部,觀察顏色的變化,判斷溶液的性質。(2)在使用試紙檢驗氣體的性質時,一般先用蒸餾水把試紙潤濕。粘在玻璃棒的一端,用玻璃棒把試紙放到盛有待測氣體的試管口(注意不要接觸),觀察試紙的顏色變化情況來判斷氣體的性質。注意:使用PH試紙不能用蒸餾水潤
14、濕。4、溶液的配制(l)配制溶質質量分數一定的溶液計算:算出所需溶質和水的質量。把水的質量換算成體積。如溶質是液體時,要算出液體的體積。稱量:用天平稱取固體溶質的質量;用量簡量取所需液體、水的體積。溶解:將固體或液體溶質倒入燒杯里,加入所需的水,用玻璃棒攪拌使溶質完全溶解.(2)配制一定物質的量濃度的溶液計算:算出固體溶質的質量或液體溶質的體積。稱量:用托盤天平稱取固體溶質質量,用量簡量取所需液體溶質的體積。溶解:將固體或液體溶質倒入燒杯中,加入適量的蒸餾水(約為所配溶液體積的1/6),用玻璃棒攪拌使之溶解,冷卻到室溫后,將溶液引流注入容量瓶里。洗滌(轉移):用適量蒸餾水將燒杯及玻璃棒洗滌23
15、次,將洗滌液注入容量瓶。振蕩,使溶液混合均勻。定容:繼續往容量瓶中小心地加水,直到液面接近刻度23m處,改用膠頭滴管加水,使溶液凹面恰好與刻度相切。把容量瓶蓋緊,再振蕩搖勻。5過濾 過濾是除去溶液里混有不溶于溶劑的雜質的方法。過濾時應注意:一貼:將濾紙折疊好放入漏斗,加少量蒸餾水潤濕,使濾紙緊貼漏斗內壁。二低:濾紙邊緣應略低于漏斗邊緣,加入漏斗中液體的液面應略低于濾紙的邊緣。三靠:向漏斗中傾倒液體時,燒杯的夾嘴應與玻璃棒接觸;玻璃棒的底端應和過濾器有三層濾紙處輕輕接觸;漏斗頸的末端應與接受器的內壁相接觸,例如用過濾法除去粗食鹽中少量的泥沙。6蒸發和結晶 蒸發是將溶液濃縮、溶劑氣化或溶質以晶體析
16、出的方法。結晶是溶質從溶液中析出晶體的過程,可以用來分離和提純幾種可溶性固體的混合物。結晶的原理是根據混合物中各成分在某種溶劑里的溶解度的不同,通過蒸發減少溶劑或降低溫度使溶解度變小,從而使晶體析出。加熱蒸發皿使溶液蒸發時、要用玻璃棒不斷攪動溶液,防止由于局部溫度過高,造成液滴飛濺。當蒸發皿中出現較多的固體時,即停止加熱,例如用結晶的方法分離NaCl和KNO3混合物。7蒸餾 蒸餾是提純或分離沸點不同的液體混合物的方法。用蒸餾原理進行多種混合液體的分離,叫分餾。操作時要注意:在蒸餾燒瓶中放少量碎瓷片,防止液體暴沸。溫度計水銀球的位置應與支管底口下緣位于同一水平線上。蒸餾燒瓶中所盛放液體不能超過其
17、容積的2/3,也不能少于l/3。冷凝管中冷卻水從下口進,從上口出。加熱溫度不能超過混合物中沸點最高物質的沸點,例如用分餾的方法進行石油的分餾。8分液和萃取 分液是把兩種互不相溶、密度也不相同的液體分離開的方法。萃取是利用溶質在互不相溶的溶劑里的溶解度不同,用一種溶劑把溶質從它與另一種溶劑所組成的溶液中提取出來的方法。選擇的萃取劑應符合下列要求:和原溶液中的溶劑互不相溶;對溶質的溶解度要遠大于原溶劑,并且溶劑易揮發。在萃取過程中要注意:將要萃取的溶液和萃取溶劑依次從上口倒入分液漏斗,其量不能超過漏斗容積的2/3,塞好塞子進行振蕩。振蕩時右手捏住漏斗上口的頸部,并用食指根部壓緊塞子,以左手握住旋塞
18、,同時用手指控制活塞,將漏斗倒轉過來用力振蕩。然后將分液漏斗靜置,待液體分層后進行分液,分液時下層液體從漏斗口放出,上層液體從上口倒出。例如用四氯化碳萃取溴水里的溴。9升華 升華是指固態物質吸熱后不經過液態直接變成氣態的過程。利用某些物質具有升華的特性,將這種物質和其它受熱不升華的物質分離開來,例如加熱使碘升華,來分離I2和SiO2的混合物。10滲析 利用半透膜(如膀胱膜、羊皮紙、玻璃紙等),使膠體跟混在其中的分子、離子分離的方法。常用滲析的方法來提純、精制膠體溶液。典型例題(一至三單元部分)例1 用pH試紙測定某無色溶液的pH值時,規范的操作是( )。A.將pH試紙放入溶液中觀察其顏色變化,
19、跟標準比色卡比較B.將溶液倒在pH試紙上,跟標準比色卡比較C.用干燥的潔凈玻璃棒蘸取溶液,滴在pH試紙上,跟標準比色卡比較D.在試管內放少量溶液,煮沸,把pH試紙放在管口,觀察顏色,跟標準比色卡比較 分析與解答:用pH試紙測定溶液的pH值是化學實驗的基本操作,正確規范的操作是:用干燥、潔凈的玻璃棒沾有待測溶液,滴在干燥的pH試紙中部,試紙變色,立即與標準比色卡比較,確定溶液的pH值。在操作過程中,試紙不能用水潤濕,也不能將pH試紙丟放在待測溶液里。本題答案為C2下列有關使用托盤天平的敘述,不正確的是( )。A.稱量前先調節托盤天平的零點B.稱量時左盤放被稱量物,右盤放砝碼C.潮濕的或具有腐蝕性
20、的藥品,必須放在玻璃器皿里稱量,其他固體藥品可直接放在天平托盤上稱量D.用托盤天平可以準確稱量至0.01gE.稱量完畢,應把砝碼放回砝碼盒中 分析與解答:本題考查化學實驗的基本技能。分析試題,比較托盤天平使用的基本技能,可知托盤天平只能用于粗略的稱量,能稱準到0.1g,而不能稱準到0.01g。對于無腐蝕性和不易潮解的固體藥品應放在白紙上稱量,而不能將它們直接放在托盤上稱量。托盤天平在使用時要放平、調零,左“物”右“碼”等。故敘述不正確的為C、D。例3 A.苯的硝化反應 B.銀鏡反應 C.制酚醛樹脂 D.由乙醇制乙烯 分析與解答:當被加熱的物質易燃或易分解,且加熱的溫度在80以下時,一般可用水浴
21、加熱(水浴加熱的最高溫度為99)。苯的硝化反應在5060時進行;乙醇的銀鏡反應在5060的情況下發生;制酚醛樹脂的實驗在80左右進行,而實驗室制乙烯要在170下進行,所以由乙醇制乙烯不能用水浴加熱。正確答案為D例4下列溶液有時呈黃色,其中由于久置時被空氣中氧氣氧化而變色的是( )。A.濃硝酸 B.硫酸亞鐵 C.高錳酸鉀 D.工業鹽酸 分析與解答:有的化學試劑久置在空氣中會發生顏色的變化,其變色的原因是多方面的。如久置的濃硝酸顯黃色,是因為發生分解反應:4HNO3=4NO2+O2+2H2O,濃硝酸里溶解了紅棕色的NO2而呈黃色。久置的KMn04溶液也不十分穩定,在酸性溶液中緩慢地分解,使溶液顯黃
22、色:4MnO4+4H+=4MnO2+3O2+2H2O。工業鹽酸呈黃色,是因為含有Fe3+雜質。硫酸亞鐵在空氣里,Fe2+被氧氣氧化為Fe3+,而使溶液顯黃色:4Fe3+4H+O24Fe3+2H2O。正確答案為B。例5 準確量取25.00mL高錳酸鉀溶液,可選用的儀器是( )。A.50mL量簡 B10mL量筒 C50mL酸式滴定管 D.50mL堿式滴定管 分析與解答:量簡是不能準確地計量的儀器,滴定管是較精確的計量儀器。準確量取25.00mL溶液,應該用50mL滴定管。又因為堿式滴定管的下端有一段橡皮管,高錳酸鉀具有強腐蝕性,能腐蝕橡皮管,量取高錳酸鉀溶液要用酸式滴定管。正確答案為C例6不能用水
23、浴加熱的實驗是( )。先選擇填空,再簡要說明作此選擇的理由。(1)某試管內裝有約占其容積1/10的溶液,則溶液的體積是(用字母回答) .A.約lmL B.約3mL C.無法判斷因為 。(2)擬在燒杯中于加熱條件下配制某溶液50mL,應選擇的燒杯是(用字母回答) .A.400mL燒杯 B.250mL燒杯 C.100mL燒杯 D.50mL燒杯因為 。 分析與解答:試管有多種規格,試管的容積有大有小。第(l)小題沒有確定試管的規格和容積,則占其容積1/10的溶液的體積是無法確定的。在配制溶液的過程中用燒杯來溶解溶質,一般情況下選用燒杯的容積應比所配溶液的體積大一倍為宜。如配制50mL溶液應選用100
24、mL燒杯。正確答案:(l)C。題目并沒有指明試管的大小規格(mL);(2)C選用燒杯的容積比所配溶液的體積大一倍為最佳選擇。例7實驗室里需用480mL 0.1mol·L1的硫酸銅溶液,現選取500mL容量瓶進行配制,以下操作正確的是( )。A.稱取7.68g硫酸銅,加入 500mL水 B.稱取12.0g膽礬配成500mL溶液C.稱取8.0g硫酸銅,加入500mL水 D.稱取12.5g膽礬配成500mL溶液 分析與解答:根據配制物質的量濃度溶液的特點,應配成500mL溶液,而加入500mL的水是錯誤的,則A、C的操作不正確。再計算CuSO4·5H2O的質量:0.5L×
25、;0.1mol·L1×250g·mol1=12.5g。正確答案為D 例8進行化學實驗必須注意安全,下列說法正確的是(填寫標號) 。A.不慎將酸濺到眼中,應立即用水沖洗,邊洗邊眨眼睛B.不慎將濃堿溶液沾到皮膚上,要立即用大量水沖洗,然后涂上硼酸溶液C.如果苯酚濃溶液沾到皮膚上,應立即用酒精洗D.配制硫酸溶液時,可先在量筒中加入一定體積的水,再在攪拌下慢慢加入濃硫酸分析與解答: 本題既考查了化學實驗基本操作,又重點考查處理實驗過程中有關安全問題的能力。在實驗過程中如果不慎將酸沾到皮膚或衣物上,應立即用較多的水沖洗(如果是濃硫酸,要迅速用抹布擦試,然后用水沖洗),再用3
26、5的碳酸氫鈉溶液來沖洗。如果將堿溶液沾到皮膚上,要用較多的水沖洗,再涂上硼酸溶液。萬一眼睛里濺進了酸或堿溶液,要立即用水沖洗(切不可用手揉眼睛),要邊洗邊眨眼睛,必要時要請醫生治療。所以A、B說法是正確的。苯酚有毒,在冷水中的溶解度不大,易溶于乙醇、乙醚等有機溶劑。如果不慎將苯酚沾到皮膚上,應立即用酒精洗滌。C的說法是正確的。濃硫酸溶于水時要放出大量的熱,在稀釋濃硫酸時,要把濃硫酸沿著燒杯內壁緩慢地注入盛有水的燒杯里,并用玻璃棒不斷攪拌,使產生的熱量迅速擴散。量簡是量取溶液的量具,不能溶解溶液,則D的說法是錯誤的。本題的答案是A、B、C 例9 AD是中學化學實驗中常見的幾種溫度計裝置示意圖
27、160; (1)請從中選出必須使用溫度計的實驗,把編號填入最適宜的裝置圖AC下的空格中(多選要倒扣分) 酒精和濃硫酸混和加熱制乙烯 電石跟水反應制乙炔 分離苯和硝基苯的混物 苯和溴的取代反應 石油分餾裝置 濃硫酸和二氧化錳混合加熱制 測定硝酸鉀在水中的溶解 度 食鹽和濃硫酸混合加熱制氯化氫ABCD
28、160; (2)選用裝置D做苯的硝化實驗,D中長玻璃管的作用是 分析與解答: 本題的第(1)問既考查了化學實驗基本操作中關于溫度計的使用問題,題目內容十分基礎但知識組合又特別巧妙,而且覆蓋了整個中學化學中關于溫度計使用的問題。當測量的溫度為反應液時應選 A或C,當測量的溫度為氣體時應選用B。在第(2)問中考查了苯硝化實驗中長下玻璃管的主要作用冷凝。本題的答案和評分標準為: (1)A B C (對1個1分,全對4分,錯一個扣1分,本題不出現負分) (2
29、)減少苯的揮發(或答起冷凝器作用)(2分)例10 (1)在進行沉淀反應的實驗時,如何認定沉淀已經完全?(2)中學化學實驗中,在過濾器上洗滌沉淀的操作是 分析與解答: 本題考查了關于沉淀、過濾的實驗基本操作,重點考查對實驗現象的觀察、操作能力和表達能力。其答案為:(1)在上層清液中(或取少量上層清液置于小試管中),滴加沉淀劑,如果不再產生沉淀,說明沉淀完全。(2)向漏斗里注入蒸餾水,使水面沒過沉淀物,等水流完后,重復操作數次。四、常見氣體的實驗室制備1、氣體發生裝置的類型(1)設計原則:根據反應原理、反應物狀態和反應所需條件等因素來選擇反應裝置。(2)裝置基本類型:裝置類型固體反應物(加熱)固液
30、反應物(不加熱)固液反應物(加熱) 裝置示意圖主要儀器典型氣體O2、NH3、CH4等H2、CO2、H2S等。Cl2、HCl、CH2=CH2等操作要點(l)試管口應稍向下傾斜,以防止產生的水蒸氣在管口冷凝后倒流而引起試管破裂。(2)鐵夾應夾在距試管口 l/3處。(3)膠塞上的導管伸入試管里面不能太長,否則會妨礙氣體的導出。(1)在用簡易裝置時,如用長頸漏斗,漏斗頸的下口應伸入液面以下,否則起不到液封的作用;(2)加入的液體反應物(如酸)要適當。(3)塊狀固體與液體的混合物在常溫下反應制備氣體可用啟普發生器制備。(1)先把固體藥品加入燒瓶,然后加入液體藥品。(2)要正確使用分液漏斗。幾種氣體制備的
31、反應原理1、O2 2KClO3 2KCl+3O2 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 2H2O22H2O+O22、NH3 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O NH3·H2ONH3+H2O3、CH4 CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH44、H2 Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H25、CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O6、H2S FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S7、SO2 Na2SO4+H2SO4(濃)=Na2SO4+SO2+H2O8、NO2 Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O9、N
32、O 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O10、C2H2 CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH11、Cl2 MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2+2H2O12、HCl NaCl(固)+H2SO4(濃)NaHSO4+HClNaCl(固)+NaHSO4Na2SO4+HCl2NaCl(固)+H2SO4(濃)Na2SO4+2HCl13、C2H4 C2H5OHCH2=CH2+H2O14、N2 NaNO2+NH4ClNaCl+N2+2H2O2、收集裝置(1)設計原則:根據氧化的溶解性或密度(2)裝置基本類型:裝置類型排水(液)集氣法向上排空氣集氣法向下排空氣集氣法裝 置
33、示意圖適用范圍不溶于水(液)的氣體密度大于空氣的氣體密度小于空氣的氣體典型氣體H2、O2、NO、CO、CH4、CH2CH2、CHCHCl2、HCl、CO2、SO2、H2SH2、NH3、CH43、凈化與干燥裝置(1)設計原則:根據凈化藥品的狀態及條件(2)裝置基本類型:裝置類型液體除雜劑(不加熱)固體除雜劑(不加熱)固體除雜劑(加熱)適用范圍裝 置示意圖(3)氣體的凈化劑的選擇選擇氣體吸收劑應根據氣體的性質和雜質的性質而確定,所選用的吸收劑只能吸收氣體中的雜質,而不能與被提純的氣體反應。一般情況下:易溶于水的氣體雜質可用水來吸收;酸性雜質可用堿性物質吸收;堿性雜質可用酸性物質吸收;水分可用干燥劑
34、來吸收;能與雜質反應生成沉淀(或可溶物)的物質也可作為吸收劑。(4)氣體干燥劑的類型及選擇常用的氣體干燥劑按酸堿性可分為三類:酸性干燥劑,如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠。酸性干燥劑能夠干燥顯酸性或中性的氣體,如CO2、SO2、NO2、HCI、H2、Cl2 、O2、CH4等氣體。堿性干燥劑,如生石灰、堿石灰、固體NaOH。堿性干燥劑可以用來干燥顯堿性或中性的氣體,如NH3、H2、O2、CH4等氣體。中性干燥劑,如無水氯化鈣等,可以干燥中性、酸性、堿性氣體,如O2、H2、CH4等。在選用干燥劑時,顯堿性的氣體不能選用酸性干燥劑,顯酸性的氣體不能選用堿性干燥劑。有還原性的氣體不能選用有氧化性的干燥劑。能
35、與氣體反應的物質不能選作干燥劑,如不能用CaCI2來干燥NH3(因生成 CaCl2·8NH3),不能用濃 H2SO4干燥 NH3、H2S、HBr、HI等。氣體凈化與干燥注意事項一般情況下,若采用溶液作除雜試劑,則是先除雜后干燥;若采用加熱除去雜質,則是先干燥后加熱。對于有毒、有害的氣體尾氣必須用適當的溶液加以吸收(或點燃),使它們變為無毒、無害、無污染的物質。如尾氣Cl2、SO2、Br2(蒸氣)等可用NaOH溶液吸收;尾氣H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收;尾氣CO可用點燃法,將它轉化為CO2氣體。4、氣體實驗裝置的設計(1)裝置順序:制氣裝置凈化裝置反應或收集裝置除尾氣裝置(2
36、)安裝順序:由下向上,由左向右(3)操作順序:裝配儀器檢驗氣密性加入藥品典型例題例1下列反應適用于實驗室制氫氣的是( )。鋅與稀硫酸反應甲烷熱分解電解稀硫酸赤熱的炭與水蒸氣反應 A.只有 B. C. D. 分析與解答:實驗室里制備氣體要操作簡單,容易分離,經濟實惠,切實可行。甲烷在高溫下才能分解成 H2和 C,實驗室里難辦到。赤熱的炭和水蒸氣反應生成 CO和 H2,既難反應,又難分離,難以在實驗里實現。可用鋅和稀硫酸反應、電解稀硫酸的方法制取氫氣。本題答案為C例2 今有下列氣體:H2、Cl2、CH4、HCl、NH3、NO、H2S、SO2,用右圖裝置進行實驗,填寫下列空白: 當燒瓶干燥時,從A口
37、進氣可收集的氣體是 ,從B口進氣可收集的氣體是 。當燒瓶中充滿水時可用來測量 等氣體的體積。當燒瓶中裝入洗液,用于洗氣時,氣體應從 口進入燒瓶。分析與解答:(1)本題考查學生思維的敏捷性。用排空氣法來收集氣體要注意氣體的密度。由于H2、CH4、NH3的密度比空氣小,不與空氣發生反應,可用向下排空氣的方法來收集,結合本題干燥燒瓶的位置特征,H2、CH4、NH3應從A口進氣,把空氣從B口趕出。Cl2、HCl、H2S、SO2氣體的密度比空氣大,與空氣不發生反應,應從 B口進氣,將空氣從A口趕出。NO能與空氣中的O2反應,不能用排空氣法收集。(2)對于難溶于水的氣體可用排水取氣法收集;可以用來收集、測
38、量的氣體有H2、CH4、NO。(3)當燒瓶中裝有洗液時,被凈化、干燥的氣體應從B口進入。例3 (1)在沒有現成的CO2氣體發生器的情況下,請你選用下圖中的部分儀器,裝配成一個簡易的、能隨開隨用、隨關隨停的CO2氣體發生裝置。應選用的儀器是(填入儀器的編號) 。(2)若用上述裝置制取CO2氣體,而實驗室只有稀硫酸、濃硝酸、水、塊狀純堿、塊狀大理石,比較合理的方案應選用的藥品是 。 分析與解答:本題要求組裝一個隨開隨用、隨關隨停的CO2發生裝置。即利用啟普發生器的原理來制備CO2氣體。細心觀察所給儀器,可用球形干燥管來代替啟普發生器的球形漏斗,燒杯代替反應容器,應選用的儀器是a、c、d、e。大理石
39、與稀硫酸反應生成了微溶于水的CaSO4,阻礙了反應的進行,因而不能同時選用這兩種藥品。又因為塊狀 Na2CO3晶體溶于水,不能用啟普發生器來制備 CO2。只能將濃硝酸加水稀釋為稀硝酸,再與CaCO3反應制備CO2。應選用的藥品是濃硝酸、水、塊狀大理石。例4用示意圖中的簡易裝置可以進行氣體的發生和收集。(l)實驗前應如何檢查該裝置的氣密性? 。(2)拔開試管 a的橡皮塞,加入10mL 6mol/L稀硝酸和1g薄銅片,立即將帶有導管的橡皮塞塞緊試管口。反應開始時速度緩慢,逐漸加快,請寫出在試管a中所發生的所有反應的化學方程式 , 。(3)從反應開始到反應結束,預期在試管a中可觀察到哪些現象?請依次
40、逐一寫出 。(4)在反應開始時,可觀察到導管b中的水面先沿導管b慢慢上升到一定高度,此后又回落,然后有氣泡從管口冒出。試說明反應開始時,導管中水面先上升的原因: 。(5)試管c收集滿氣體后,用拇指堵住管口,取出水槽。將管口向上,松開拇指,片刻后,再次堵住管口,將試管又再倒置于水槽中,松開拇指。此時可觀察到什么現象? 。分析與解答:本題是信息遷移式的實驗簡答題,意在考查學生的觀察能力、實驗能力和思維能力。解題時依據試題信息,細心觀察實驗裝置圖,善于聯系已經掌握的基礎知識,進行知識的遷移,發散思維,用準確的化學語言來解答實際問題。解題時的思維要點是:檢驗裝置的氣密性要抓住三點:緊握試管使管內氣體受
41、熱膨脹;有氣泡冒出;松開手后,水又回到導管中。銅與稀硝酸反應生成無色難溶于水的NO,它立即被空氣中的氧氣所氧化生成紅棕色的二氧化氮氣體,NO2易溶于水,與水反應生成硝酸,并使實驗裝置內的氣體壓強暫時減小,引起水的倒流。本題的正確答案為:(1)把導管b的下端浸入水中,用手緊握捂熱試管a,導管口會有氣泡冒出,松開手后,水又會回升到導管b中。(2)3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 2NO+O2=2NO2(3)銅片和稀硝酸反應,有無色氣泡產生,反應速率開始緩慢,逐漸加快。試管a上部空間由無色變為淺棕色,又變為無色。試管a中的溶液由無色變成淺藍色。反應結束時,銅片全部反應完。(4
42、)由于反應開始時產生的NO和試管a上部空氣中的O2作用生成NO2;NO2易溶于水并與水起反應;使裝置內的氣體壓強暫時減小,所以導管中的水面會上升至一定高度。(5)水進入試管,上升到一定高度。試管中氣體顏色由紅棕色變為無色。例51,2 - 二溴乙烷可作汽油抗爆劑的添加劑,常溫下它是無色液體,密度2.18 g·cm-3,沸點131.4,熔點9.79,不溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有機溶劑.在實驗室中可以用下圖所示裝置制備1,2- 二溴乙烷.其中分液漏斗和燒瓶a中裝有乙醇和濃硫酸的混合液,試管d中裝有液溴(表面覆蓋少量水) 填寫下列空白:(1)寫出本題中制備1,2-二溴乙烷的兩個
43、化學反應方程式._(2)安全瓶b可以防止倒吸,并可以檢查實驗進行時試管d是否發生堵塞請寫出發生堵塞時瓶b中的現象._.(3)容器c中NaOH溶液的作用是:_.(4)某學生在做此實驗時,使用一定量的液溴,當溴全部褪色時,所消耗乙醇和濃硫酸混合液的量,比正常情況下超過許多.如果裝置的氣密性沒有問題,試分析其可能的原因. 分析與解答:本題是是一道綜合性的的實驗簡答題,意在考查學生的觀察能力、實驗能力和思維能力。解題時依據試題信息,細心觀察實驗裝置圖,善于聯系已經掌握的基礎知識,進行知識的遷移,發散思維,用準確的化學語言來解答實際問題。本題的正確答案及評分標準為:(1)
44、60; CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br (每式1分,共2分)(2)b中水面會下降,玻璃管中的水柱會上升,甚至溢出. (2分)(3)除去乙烯中帶出的酸性氣體.或答除去CO2、SO2. (2分)(4)原因:乙烯發生(或通過液溴)速度過快實驗過程中,乙醇和濃硫酸的混合液沒有迅速達到170(答"控溫不當"亦可)(兩點各2分,共4分.答其它原因不給分也不扣分) 五、常見物質的分離、提純和鑒別1、 化學方法分離和提純物質 對物質的分離可一般先用化學方法對物質進行處理,然后再根據混合物的特點用恰當的分離方法(見化學基本操作)進行分離。用化學方法分離和提純
45、物質時要注意:最好不引入新的雜質;不能損耗或減少被提純物質的質量實驗操作要簡便,不能繁雜。用化學方法除去溶液中的雜質時,要使被分離的物質或離子盡可能除凈,需要加入過量的分離試劑,在多步分離過程中,后加的試劑應能夠把前面所加入的無關物質或離子除去。對于無機物溶液常用下列方法進行分離和提純:(1)生成沉淀法 例如NaCl溶液里混有少量的MgCl2雜質,可加入過量的NaOH溶液,使Mg2+離子轉化為Mg(OH)2沉淀(但引入新的雜質OH),過濾除去Mg(OH)2,然后加入適量鹽酸,調節pH為中性。(2)生成氣體法 例如Na2SO4溶液中混有少量Na2CO3,為了不引入新的雜質并增加SO42,可加入適
46、量的稀H2SO4,將CO32轉化為CO2氣體而除去。(3)氧化還原法 例如在 FeCl3溶液里含有少量 FeCl2雜質,可通入適量的Cl2氣將FeCl2氧化為FeCl3。若在 FeCl2溶液里含有少量 FeCl3,可加入適量的鐵粉而將其除去。(4)正鹽和與酸式鹽相互轉化法 例如在Na2CO3固體中含有少量NaHCO3雜質,可將固體加熱,使NaHCO3分解生成Na2CO3,而除去雜質。若在NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3雜質,可向溶液里通入足量CO2,使Na2CO3轉化為NaHCO3。(5)利用物質的兩性除去雜質 例如在Fe2O3里混有少量的Al2O3雜質,可利用Al2O3是兩性氧化物,能
47、與強堿溶液反應,往試樣里加入足量的 NaOH溶液,使其中 Al2O3轉化為可溶性 NaAlO2,然后過濾,洗滌難溶物,即為純凈的Fe2O3。(6)離子交換法 例如用磺化煤(NaR)做陽離子交換劑,與硬水里的Ca2+、Mg2+進行交換,而使硬水軟化。2、物質的鑒別物質的檢驗通常有鑒定、鑒別和推斷三類,它們的共同點是:依據物質的特殊性質和特征反應,選擇適當的試劑和方法,準確觀察反應中的明顯現象,如顏色的變化、沉淀的生成和溶解、氣體的產生和氣味、火焰的顏色等,進行判斷、推理。鑒定通常是指對于某一種物質的定性檢驗,根據物質的化學特性,分別檢出陽離子、陰離子,鑒別通常是指對分別存放的兩種或兩種以上的物質
48、進行定性辨認,可根據一種物質的特性區別于另一種,也可根據幾種物質的顏色、氣味、溶解性、溶解時的熱效應等一般性質的不同加以區別。推斷是通過已知實驗事實,根據性質分析推求出被檢驗物質的組成和名稱。我們要綜合運用化學知識對常見物質進行鑒別和推斷。1常見氣體的檢驗常見氣體檢驗方法氫氣純凈的氫氣在空氣中燃燒呈淡藍色火焰,混合空氣點燃有爆鳴聲,生成物只有水。不是只有氫氣才產生爆鳴聲;可點燃的氣體不一定是氫氣氧氣可使帶火星的木條復燃氯氣黃綠色,能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍(O3、NO2也能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍)氯化氫無色有刺激性氣味的氣體。在潮濕的空氣中形成白霧,能使濕潤的藍色石藍試紙變紅;用蘸有濃氨
49、水的玻璃棒靠近時冒白煙;將氣體通入AgNO3溶液時有白色沉淀生成。二氧化硫無色有刺激性氣味的氣體。能使品紅溶液褪色,加熱后又顯紅色。能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。硫化氫無色有具雞蛋氣味的氣體。能使Pb(NO3)2或CuSO4溶液產生黑色沉淀,或使濕潤的醋酸鉛試紙變黑。氨氣 無色有刺激性氣味,能使濕潤的紅色石蕊試紙變藍,用蘸有濃鹽酸的玻璃棒靠近時能生成白煙。二氧化氮 紅棕色氣體,通入水中生成無色的溶液并產生無色氣體,水溶液顯酸性。一氧化氮 無色氣體,在空氣中立即變成紅棕色二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁;能使燃著的木條熄滅。SO2氣體也能使澄清的石灰水變混濁,N2等氣體也能使燃著的木條熄滅。一氧化碳可燃燒,火焰呈淡藍色,燃燒后只生成CO2;能使灼熱的CuO由黑色變成紅色。甲烷無色氣體,可燃,淡藍色火焰,生成水和CO2;不能使高錳酸鉀溶液、溴水褪色。乙烯無色氣體、可燃,燃燒時有明亮的火焰和黑煙,生成水和CO2。能使高錳酸鉀溶液、溴水褪色。乙炔無色無臭氣體,可燃,燃燒時有明亮的火焰和濃煙,生成水和 CO2,能使高錳酸鉀溶液、溴水褪色。 2幾種重要陽離子的檢驗(l)H+ 能使紫色石蕊試液或橙色的甲基橙試液變為紅色。(2)Na+、K+ 用焰色反應來檢驗時,它們的火焰分別呈黃色、淺紫
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