1、第六单元第六单元 化学实验方案的设计化学实验方案的设计第一节第一节 制备实验方案的设计制备实验方案的设计练习：练习：一般原则：一般原则：1 1、原理正确、原理正确 条件合适条件合适2 2、药品易得、药品易得 价格经济价格经济3 3、产物纯净、产物纯净 产率要高产率要高4 4、装置简单、装置简单 步骤应少步骤应少5 5、操作方便、操作方便 安全可控安全可控OH-H+1、Al Al3+Al(OH)3OH-OH-H+H+碱碱酸酸2、Al AlO2-Al(OH)3 3、Al Al3+Al AlO2-Al(OH)3OH-4、Al AlCl3 Al(OH)3Cl2碱碱5、Al Al2S3 Al(OH)3S
2、H2O6、Al Al3+Al(OH)3 Cu2+OH-碱碱7、Al O2Al2O3OH-H+Al3+AlO2-Al(OH)38、AlFe2O3Al2O3OH-H+Al3+AlO2-Al(OH)3方案一方案一1.先用先用 稀硫酸与铝屑反应。稀硫酸与铝屑反应。2.再用再用NaOH溶液与所得溶液反应。溶液与所得溶液反应。方案二方案二1.先将铝屑与浓先将铝屑与浓NaOH溶液反应。溶液反应。2.在向所得溶液中加入适量的稀硫酸。在向所得溶液中加入适量的稀硫酸。方案三方案三1.将铝屑分为两份，分别与稀硫酸、浓将铝屑分为两份，分别与稀硫酸、浓NaOH溶液反应。溶液反应。2.然后，将得到的两种铝盐溶液混合。然后
3、，将得到的两种铝盐溶液混合。3、可能实验方案的实验验证、可能实验方案的实验验证方案评价：三个方案中请填写每生成方案评价：三个方案中请填写每生成1mol Al()3所消耗的原料酸所消耗的原料酸(H+)和碱和碱(OH-)的物的物质的量列表如下：质的量列表如下：铝屑铝屑稀稀H2SO4Al2(SO4)3NaAlO2浓浓NaOH溶液溶液铝屑铝屑混合后过滤混合后过滤滤液滤液沉沉 淀淀Al(OH)3洗涤洗涤干燥干燥小结：小结：对于制备实验方案的设计，对于制备实验方案的设计，关键是对制备关键是对制备原理的选择原理的选择，此选择是，此选择是以原料和产物的性质以原料和产物的性质为为基础，基础，操作过程的简捷与可操
4、作性操作过程的简捷与可操作性为前提，为前提，以以原料的利用率和产物的产率原料的利用率和产物的产率为终极目标。为终极目标。即即：先列出可能的制备方法和途径，从方法：先列出可能的制备方法和途径，从方法是否可行、装置和操作是否简单、经济和安是否可行、装置和操作是否简单、经济和安全等方面进行分析、比较，从中选择最佳的全等方面进行分析、比较，从中选择最佳的实验方法，实验方法，在制定具体的实验方案时，还应在制定具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效地控制。注意对实验条件进行严格、有效地控制。1、以金属铝作阳极电解、以金属铝作阳极电解NaCl溶液溶液 2、Al AlCl3 HCl石墨作电石墨作电
5、极电解极电解Al(OH)33、以金属铝作负极、石墨作正极、电解、以金属铝作负极、石墨作正极、电解液为液为NaCl组成原电池组成原电池4、Al AlCl3 HCl 加热加热Al(OH)35、Al AlCl3 HCl Na2SAl(OH)3练习：下列方法能否用来制取练习：下列方法能否用来制取Al(OH)3，说，说明理由。明理由。二、实验方案设计的完成二、实验方案设计的完成（1）用托盘天平称取一定量的纯净的铝）用托盘天平称取一定量的纯净的铝屑，并将其分做四等份。屑，并将其分做四等份。（2）往烧杯）往烧杯1中加入一份铝屑，再加入中加入一份铝屑，再加入适量稀硫酸，使铝屑反应完全。适量稀硫酸，使铝屑反应完
6、全。（3）往烧杯）往烧杯2中加入三份铝屑，再加入中加入三份铝屑，再加入适量浓适量浓NaOH溶液，使铝屑反应完全。溶液，使铝屑反应完全。（4）将烧杯）将烧杯1和烧杯和烧杯2溶液混合，一会儿后溶液混合，一会儿后将此混合液过滤。将此混合液过滤。（5）将步骤（）将步骤（4）中的滤渣转移到另一烧）中的滤渣转移到另一烧杯中，用蒸馏水洗涤杯中，用蒸馏水洗涤2-3次，再过滤，再洗次，再过滤，再洗涤，将洗涤液用涤，将洗涤液用PH试纸检测至中性为止试纸检测至中性为止.（6）将步骤（）将步骤（5）中的滤渣干燥后称量。）中的滤渣干燥后称量。即为所得即为所得Al（OH）3 固体。固体。COOH+HOCH3浓硫酸加热CO
7、+OCH3H2O（1）用量筒量取一定量的甲醇，用天平）用量筒量取一定量的甲醇，用天平称量一定量的苯甲酸；称量一定量的苯甲酸；（2）将量取好的两种药品在烧杯中溶解，）将量取好的两种药品在烧杯中溶解，制得苯甲酸的甲醇溶液；制得苯甲酸的甲醇溶液；（3）将烧杯中的溶液注入烧瓶中，安装）将烧杯中的溶液注入烧瓶中，安装好冷凝管，用酒精灯加热；好冷凝管，用酒精灯加热；（4）将产物冷却后注入一定量水中，静）将产物冷却后注入一定量水中，静置分层；置分层；（4）转移至分液漏斗中摇动、分液；）转移至分液漏斗中摇动、分液；（5）将下层液体转移至盛有少量固体）将下层液体转移至盛有少量固体Na2CO3的干燥锥形瓶中；的干
8、燥锥形瓶中；（6）过滤，再转移至干燥的蒸馏烧瓶）过滤，再转移至干燥的蒸馏烧瓶中进行蒸馏。中进行蒸馏。气体的实验室制法气体的实验室制法O2、H2、CO2、Cl2、SO2、H2S、NH3、NO、NO2、C2H4、C2H2内容要求：内容要求：掌握常见气体实验室制法，包括所掌握常见气体实验室制法，包括所用试剂、仪器、反应原理、净化与干用试剂、仪器、反应原理、净化与干燥、收集方法、检验方法以及尾气的燥、收集方法、检验方法以及尾气的吸收。吸收。（1 1）打开活塞；）打开活塞；（2 2）给）给A A中加水将长颈漏斗下端封住；中加水将长颈漏斗下端封住；（3 3）微热烧瓶）微热烧瓶B B，观察，观察E E烧杯中
9、冒气泡，且烧杯中冒气泡，且A A中漏斗颈水面中漏斗颈水面上升，说明整体装置不漏气。上升，说明整体装置不漏气。根据反应物质的状态和反应条件根据反应物质的状态和反应条件2、气体发生装置的基本类型、气体发生装置的基本类型:A、固体反应物（加热）、固体反应物（加热）C、固（液）液反应物（加热）、固（液）液反应物（加热）1、气体发生装置的设计原则：、气体发生装置的设计原则：B、固液反应物（不加热）、固液反应物（不加热）二、气体发生装置的选择：二、气体发生装置的选择：试管试管 导管导管酒精灯酒精灯 铁架台铁架台 注意事项：注意事项：（1）试管口应略向下倾斜试管口应略向下倾斜（2）试管夹夹在试管的中上部试管
10、夹夹在试管的中上部（3）药品应平铺于试管底部药品应平铺于试管底部（4）导管不宜伸入试管过长导管不宜伸入试管过长（5）实验开始时先检验装置的实验开始时先检验装置的 气密性气密性（6）加热时，先预热且应用外加热时，先预热且应用外焰加热焰加热A、固体反应物（加热）、固体反应物（加热）224242OMnOMnOKKMnO233222OKClKClOMnOOHNHCaClOHCaClNH232242)(24323CHCONaNaOHCOONaCHCaO该装置可用于制备该装置可用于制备O2、NH3和和CH4启普启普发生器发生器简易简易装置装置注意事项：注意事项：(1)启普发生器只适用于启普发生器只适用于块
11、状固体块状固体与与液体液体在在不加热不加热条件下制取难溶于水的气条件下制取难溶于水的气体如体如CO2、H2S、H2(不可不可用于制用于制C2H2)(2)简易装置则适用于固体与简易装置则适用于固体与液体在不加热下制取气的反液体在不加热下制取气的反应，且气体不易溶于水应，且气体不易溶于水(3)操作时应注意：操作时应注意：a.检验装置的气密性检验装置的气密性b.长颈漏斗插入液面以下长颈漏斗插入液面以下c.制制H2S时应在通风橱中时应在通风橱中,H2S剧毒剧毒B、固液反应物、固液反应物（不加热）（不加热）可用于制备可用于制备H2、O2、H2S、NO2和和C2H22222222OOHOHMnOOHCOC
12、aClHClCaCO22232SHFeSOSOHFeS244222222)(2HCOHCaOHCaC222332)(4NOOHNOCuHNOCu浓）2442HZnSOSOHZn注意事项：注意事项：（1）检验装置的气密性检验装置的气密性（2）加热时要预热，受热均匀加热时要预热，受热均匀（3）加热易暴沸的混合物时要加热易暴沸的混合物时要 加加碎石碎石，防暴沸，防暴沸（4）制乙烯时浓硫酸与乙醇可制乙烯时浓硫酸与乙醇可先混合，故不必用分液漏斗，先混合，故不必用分液漏斗，换成温度计控制反应温度换成温度计控制反应温度C、固（液）液反应物（加热）、固（液）液反应物（加热）液体液体-分液漏斗分液漏斗 固体固体
13、-圆底烧瓶圆底烧瓶 石棉网石棉网可用于制备可用于制备Cl2、HCl和和C2H4HClHSONaSOHNaCl4242)(浓OHClKClMnClHClKMnOOHClMnClHClMnO222422228522)(1622)(4浓浓OHHCOHHCSOH2425242170C浓浓几种常见气体的实验室制法几种常见气体的实验室制法1 1、固、固+固加热固加热制取制取气体气体装装置置收集收集方法方法反应方程式反应方程式检验方检验方法法干燥干燥 尾气尾气处理处理O2A排水排水2KClO3 2KCl+3O22KMnO4 K2MnO4+O2+MnO2带火星带火星木条复木条复燃燃浓硫浓硫酸酸CH4排水排水C
14、H3COONa+NaOH CH4 +Na2CO3浓硫浓硫酸酸NH3向下向下排空排空气法气法2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+H2O湿润红湿润红色石蕊色石蕊试纸变试纸变蓝蓝碱石碱石灰灰水水MnO2CaO2 2、固、固+液不加热液不加热制取制取气体气体装装置置收集收集方法方法反应方程式反应方程式检验方法检验方法 干燥干燥 尾气处尾气处理理H2B排水排水向上向上排气排气Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 与空气混与空气混合点燃爆合点燃爆鸣鸣浓硫浓硫酸或酸或碱石碱石灰灰点燃点燃CO2向上向上排气排气CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 澄清石灰澄清石灰水变浑浊水变浑浊浓硫
15、浓硫酸酸NaOH溶液溶液C2H2排水排水向上向上排气排气CaC2+2H2O=Ca(OH)2+CH CH 溴水或溴水或KMnO43 3、固、固+液加热液加热制取制取气体气体装装置置收集收集方法方法反应方程式反应方程式检验检验方法方法干干燥燥尾气尾气处理处理Cl2 C排饱排饱和食和食盐水盐水MnO2+4HCl(浓浓)MnCl2+Cl2+H2O湿润的湿润的淀粉碘淀粉碘化钾试化钾试纸变蓝纸变蓝浓浓硫硫酸酸氢氧氢氧化钠化钠溶液溶液HCl向上向上排空排空气法气法NaCl+H2SO4(浓浓)HCl +NaHSO4NaHSO4+NaCl HCl +Na2SO4湿润的湿润的蓝色石蓝色石蕊试纸蕊试纸变红变红浓浓硫
16、硫酸酸水水强热 洗气瓶洗气瓶进气管应进气管应“长进长进短出短出”干燥管干燥管应应大口大口方向进方向进气，气，小口小口方向方向出气出气液体试剂液体试剂固体试剂固体试剂固体试剂需加热固体试剂需加热cd 酸、碱性酸、碱性据气体的据气体的 氧化、还原性氧化、还原性1、选择原则、选择原则气体在被干燥的过程中要不能被减少气体在被干燥的过程中要不能被减少不要引入新的杂质。不要引入新的杂质。2、选择方法、选择方法干燥剂干燥剂选择选择干燥剂状态干燥剂状态干燥装置干燥装置酸性干燥剂酸性干燥剂（如：浓硫酸、（如：浓硫酸、P2O5、硅胶等）不能用来干燥、硅胶等）不能用来干燥 碱性气体，如碱性气体，如NH3；硅胶不能干
17、燥极性分子；硅胶不能干燥极性分子 碱性干燥剂碱性干燥剂 (如碱石灰、生石灰、固体如碱石灰、生石灰、固体 NaOH 等等)不能不能 用来干燥酸性气体，如用来干燥酸性气体，如 Cl2；有氧化性的干燥剂有氧化性的干燥剂（如浓硫酸）不能干燥有还原性气（如浓硫酸）不能干燥有还原性气 体，如体，如H2S、HI、HBr等等。3、常见干燥剂、常见干燥剂中性干燥剂中性干燥剂 （CaCl2）不能用来干燥）不能用来干燥 NH3 和和 C2H5OH常见干燥剂及使用装置常见干燥剂及使用装置 液态干燥剂液态干燥剂 固态干燥剂固态干燥剂装装置置常见干燥常见干燥剂剂可干燥可干燥气体气体不可干燥不可干燥 气体气体 浓硫酸浓硫酸
18、无水无水CaCl2碱石灰碱石灰H2,O2,Cl2,SO2,CO,N2,CH4O2,Cl2,HCl,SO2,H2,CO,N2,CH4H2,O2,N2,CH4,NH3H2S,NH3,HBr,HIHX,H2S,SO2,CO2,NO2,Cl2NH3气体收集装置的设计原则：气体收集装置的设计原则：根据气体的溶解性或密度根据气体的溶解性或密度装置类型装置类型排水法排水法向上排气法向上排气法向下排气法向下排气法示意图示意图气体性质气体性质 难溶或微溶难溶或微溶于水的气体于水的气体密度大于空密度大于空 气的气体气的气体密度小于空密度小于空气的气体气的气体 实例实例H2,O2,NO,C2H2,N2,COCO2,
19、Cl2,HClH2,NH3,CH44.气体体积的测量气体体积的测量（1）倒置量筒法：倒置量筒法：读数时注意：读数时注意：（1 1）恒压）恒压量筒内外液面相平；量筒内外液面相平；（2 2）恒温）恒温冷至室温再读数；冷至室温再读数；（3 3）平视液面。）平视液面。（2）“憋气憋气”法：法：读数时注意：读数时注意：（1 1）恒压）恒压量筒内外液面相平量筒内外液面相平 （2 2）恒温）恒温冷至室温再读数冷至室温再读数 （3 3）平视）平视（3）量气管法：量气管法：读数时注意：读数时注意：（1 1）恒压）恒压量气管左右液面相平量气管左右液面相平 （2 2）恒温）恒温冷至室温再读数冷至室温再读数 （3 3
20、）平视）平视1 1、净化气体、净化气体2 2、收集气体（密度比空气大）、收集气体（密度比空气大）4 4、排水集气法收集气体、排水集气法收集气体3 3、收集气体（密度比空气小）、收集气体（密度比空气小）1、设计了四种制备气体的方案设计了四种制备气体的方案:(1)加热稀加热稀硫酸和乙醇制备乙烯；硫酸和乙醇制备乙烯；(2)加热稀盐酸和二加热稀盐酸和二氧化锰制备氯气；氧化锰制备氯气；(3)用稀硫酸和大理石制备用稀硫酸和大理石制备二氧化碳；二氧化碳；(4)用稀硝酸和硫化亚铁制备硫化用稀硝酸和硫化亚铁制备硫化氢。不宜采用的方案有哪些？氢。不宜采用的方案有哪些？A.只有只有(1)和和(2)B.只有只有(1)
21、和和(3)C.C.只有只有(3)和和(4)D.(1)(2)(3)(4)D2、实验室制取下列气体，所用药品和干燥剂都正确实验室制取下列气体，所用药品和干燥剂都正确的是的是制取的气体制取的气体药药 品品干燥剂干燥剂AH2Zn和稀和稀HNO3浓浓H2SO4BH2SFeS和稀盐酸和稀盐酸浓浓H2SO4CHCl固体固体NaCl和稀和稀H2SO4浓浓H2SO4DNH3NH4Cl和熟石灰和熟石灰碱石灰碱石灰D4、实验室里可按下图所示的装置干燥、储存气体、实验室里可按下图所示的装置干燥、储存气体R，多余的气体可用水多余的气体可用水吸收，则吸收，则R是是ANO2 BHCl CCH4 DNH35、分别由下列四组物
22、质制取气体。、分别由下列四组物质制取气体。浓盐酸和浓盐酸和MnO2(NH4)2Cl和和Ca(OH)2 NaCl和和H2SO4(浓浓)FeS和稀和稀H2SO4(稀稀)。所产生的气体在同温同压下。所产生的气体在同温同压下的密度，由大到小的排列顺序为的密度，由大到小的排列顺序为A B C DDD6、某课外活动小组欲利用右图和下列试剂制取下列某课外活动小组欲利用右图和下列试剂制取下列气体气体：A浓硫酸浓硫酸 B浓盐酸浓盐酸 C食盐食盐 D二氧化锰二氧化锰 E氯酸钾氯酸钾 F过氧化氢过氧化氢 G高锰酸钾高锰酸钾 H浓氨水浓氨水 J氢氧化钠氢氧化钠 试用各试剂序号回答：试用各试剂序号回答：若要快速制备少量
23、氧气，应选择若要快速制备少量氧气，应选择 若要快速制备少量氯化氢，应选择若要快速制备少量氯化氢，应选择若要快速制备少量氨气，应选择若要快速制备少量氨气，应选择若要快速制备少量氯气，应选择若要快速制备少量氯气，应选择D、FA、BH、JB、G7、用下图装置制取和用下图装置制取和收集气体，根据装置分收集气体，根据装置分析后填表析后填表(写化学式写化学式)编编号号A中物中物质质B中物中物质质C中中气体气体有关化学方程式有关化学方程式(1)(2)(3)Na2SO3浓硫酸浓硫酸SO2Cl2Cu浓硝酸浓硝酸浓盐酸浓盐酸Na2SO3+H2SO4(浓浓)Na2SO4+SO2+H2OCu+4HNO3(浓浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2OKMnO4NO22KMnO4 +16HCl 2KCl +2MnCl2+5Cl2+8H2O
