高三化学实验方案的设计.doc
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1、高三化学实验方案的设计112020年4月19日文档仅供参考,不当之处,请联系改正。第43讲 实验方案的设计和气体的制备(建议2课时完成)考试目标 1掌握见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。2设计、评价或改进实验方案。3了解控制实验条件的方法。4分析或处理实验数据,得出合理结论。5绘制和识别典型的实验仪器装置图。6以上各部分知识与技能的综合应用。要点精析一、气体的制备1气体发生装置的类型(1)设计原则:根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。(2)装置基本类型:装置类型固体反应物(加热)固液反应物(不加热)固液反应物(加热) 装置示意图 典型气体O2
2、、NH3、CH4H2、CO2、H2S H2、CO2、H2S、SO2、NO、NO2、C2H2、O2、NH3、Cl2、HCl、COCH2=CH22几种气体制备的反应原理(1)O2 2KClO3 2KCl+3O2 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 2H2O22H2O+O2(2)NH3 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O NH3H2ONH3+H2O(3)CH4 CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4(4)H2 Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2(5)CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O(6)SO2 Na2SO4+H2SO4(浓)=Na2
3、SO4+SO2+H2O(7)NO2 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O(8)NO 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O(9)C2H2 CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH(10)Cl2 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2+2H2O(11)C2H4 C2H5OHCH2=CH2+H2O(12)H2 S FeS+H+=H2S+Fe2+3收集装置(1)设计原则:根据氧化的溶解性或密度装置类型排水(液)集气法向上排空气集气法向下排空气集气法装 置示意图适用范围不溶于水(液)的气体密度大于空气的气体密度小于空气的气体典型气体H2、O2、NO
4、、CO、CH4、CH2CH2、CHCHCl2、HCl、CO2、SO2、H2SH2、NH3、CH4注:以上三种方法所得气体均不纯净:排气法所得气体中含有空气、排水法所得气体中含有水蒸气,故要得到纯净的气体能够用球胆或塑料袋或注射器收集。(2)装置基本类型:4净化与干燥装置(1)设计原则:根据净化药品的状态及条件(2)装置基本类型:装置类型液体除杂剂(不加热)(也能够装固体吸收剂)固体除杂剂(不加热)固体除杂剂(加热)装 置示意图(3)气体的净化剂的选择选择气体吸收剂应根据气体的性质和杂质的性质而确定,所选用的吸收剂只能吸收气体中的杂质,而不能与被提纯的气体反应。一般情况下:易溶于水的气体杂质可用
5、水来吸收;酸性杂质可用碱性物质吸收;碱性杂质可用酸性物质吸收;水分可用干燥剂来吸收;能与杂质反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。(4)气体干燥剂的类型及选择常见的气体干燥剂按酸碱性可分为三类:酸性干燥剂,如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥显酸性或中性的气体,如CO2、SO2、NO2、HCI、H2、Cl2 、O2、CH4等气体。碱性干燥剂,如生石灰、碱石灰、固体NaOH。碱性干燥剂能够用来干燥显碱性或中性的气体,如NH3、H2、O2、CH4等气体。中性干燥剂,如无水氯化钙等,能够干燥中性、酸性、碱性气体,如O2、H2、CH4等。在选用干燥剂时,显碱性的气体不能选用酸性干燥剂
6、,显酸性的气体不能选用碱性干燥剂。有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂。能与气体反应的物质不能选作干燥剂,如不能用CaCI2来干燥NH3(因生成 CaCl28NH3),不能用浓 H2SO4干燥 NH3、H2S、HBr、HI等。(5)气体净化与干燥注意事项一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,则是先除杂后干燥;若采用加热除去杂质,则是先干燥后加热。对于有毒、有害的气体尾气必须用适当的溶液加以吸收(或点燃),使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如尾气Cl2、SO2、Br2(蒸气)等可用NaOH溶液吸收;尾气H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收;尾气CO可用点燃法,将它转化为CO2气体。对于易爆的气
7、体应点燃尾气,不能排放在实验室中。5气体实验装置的设计(1)装置顺序:制气装置净化装置反应或收集装置除尾气装置(2)安装顺序:由下向上,由左向右(3)操作顺序:装配仪器检验气密性加入药品二、实验方案的设计1性质实验方案设计(1)在进行性质实验方案的设计时,要充分了解物质的结构,性质,用途与制法之间的相互联系。(2)性质实验的设计一般包括反应原理,实验仪器与操作、反应现象和实验结论几个方面。(3)化学性质实验方案的设计,首先要求抓住物质本质特征进行整理和思考,然后进行分析、比较、综合和概括。需要在元素周期律等化学理论知识的指导下,将元素及其化合物的知识进行整理,使之系统化、网络化、在提取知识时能
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