第四课时 气体制备实验与仪器创新（讲义）- 高考化学二轮复习方案（实验部分）

二轮复习方案化学实验部分第四课时  气体制备实验与仪器创新 1．（2020年新课标Ⅲ）氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用下图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO，探究其氧化还原性质。实验目的：制备KClO3和NaClO实验原理：氯气与碱反应，温度不同，产物不同回答下列问题：（1）盛放MnO2粉末的仪器名称是________，a中的试剂为________。仪器识别：圆底烧瓶除杂：Cl2（HCl），药品选择、实验方法（2）b中采用的加热方式是_________，c中化学反应的离子方程式是________________，采用冰水浴冷却的目的是____________。基本操作：水浴加热物质转化关系：氯气与碱反应，低温，NaClO评价：温度不同，产物不同（3）d的作用是________，可选用试剂________(填标号)。A．Na2S  B．NaCl  C．Ca(OH)2 D．H2SO4评价：尾气吸收，防止污染转化关系：吸收氯气（4）反应结束后，取出b中试管，经冷却结晶，________，__________，干燥，得到KClO3晶体。分离提纯：溶液→晶体注意辨别结晶后分离过程（而不是从溶液到结晶）（5）取少量KClO3和NaClO溶液分别置于1号和2号试管中，滴加中性KI溶液。1号试管溶液颜色不变。2号试管溶液变为棕色，加入CCl4振荡，静置后CCl4层显____色。可知该条件下KClO3的氧化能力____NaClO(填“大于”或“小于")。性质探究：氧化还原性强弱根据反应事实进行判断，确定碘的检验方法结论的得出【答案】（1）圆底烧瓶    饱和食盐水    （2）水浴加热    Cl2+2OH−=ClO−+Cl−+H2O    避免生成NaClO3    （3）吸收尾气(Cl2)    AC（4）过滤    少量(冷)水洗涤    （5）紫    小于    【解析】本实验目的是制备KClO3和NaClO，并探究其氧化还原性质；首先利用浓盐酸和MnO2粉末共热制取氯气，生成的氯气中混有HCl气体，可在装置a中盛放饱和食盐水中将HCl气体除去；之后氯气与KOH溶液在水浴加热的条件发生反应制备KClO3，再与NaOH溶液在冰水浴中反应制备NaClO；氯气有毒会污染空气，所以需要d装置吸收未反应的氯气。（1）根据盛放MnO2粉末的仪器结构可知该仪器为圆底烧瓶；a中盛放饱和食盐水除去氯气中混有的HCl气体；（2）根据装置图可知盛有KOH溶液的试管放在盛有水的大烧杯中加热，该加热方式为水浴加热；c中氯气在NaOH溶液中发生歧化反应生成氯化钠和次氯酸钠，结合元素守恒可得离子方程式为Cl2+2OHˉ=ClOˉ+Clˉ+H2O；根据氯气与KOH溶液的反应可知，加热条件下氯气可以和强碱溶液反应生成氯酸盐，所以冰水浴的目的是避免生成NaClO3；（3）氯气有毒，所以d装置的作用是吸收尾气(Cl2)；A．Na2S可以将氯气还原成氯离子，可以吸收氯气，故A可选；B．氯气在NaCl溶液中溶解度很小，无法吸收氯气，故B不可选；C．氯气可以Ca(OH)2或浊液反应生成氯化钙和次氯酸钙，故C可选；D．氯气与硫酸不反应，且硫酸溶液中存在大量氢离子会降低氯气的溶解度，故D不可选；综上所述可选用试剂AC；（4）b中试管为KClO3和KCl的混合溶液，KClO3的溶解度受温度影响更大，所以将试管b中混合溶液冷却结晶、过滤、少量(冷)水洗涤、干燥，得到KClO3晶体；（5）1号试管溶液颜色不变，2号试管溶液变为棕色，说明1号试管中氯酸钾没有将碘离子氧化，2号试管中次氯酸钠将碘离子氧化成碘单质，即该条件下KClO3的氧化能力小于NaClO；碘单质更易溶于CCl4，所以加入CCl4振荡，静置后CCl4层显紫色。 评价型实验题包括的题型很多，其中比较典型的有物质性质探究型、组成成分探究型、物质制备和应用探究型等，该类试题一般以实验装置图的形式给出实验的流程，其实验流程与考查内容一般为1．常见的气体发生装置2．常见的净化装置——用于除去气体中的杂质气体3．常见的气体收集装置 4．常见的量气装置——通过排液法测量气体的体积5．有毒气体的处理装置 制气装置分析1．固液不加热装置选择制备气体反应物状态及反应条件实验装置H2Zn＋H2SO4(稀)===H2↑＋ZnSO4CO2CaCO3＋2HCl===CO2↑＋CaCl2＋H2OH2SFeS＋H2SO4(稀)===H2S↑＋FeSO4NO2Cu＋4HNO3(浓)===2NO2↑＋Cu(NO3)2＋2H2ONO3Cu＋8HNO3(稀)===2NO↑＋3Cu(NO3)2＋4H2ONH3浓氨水与碱石灰(或生石灰)反应Cl22KMnO4＋16HCl(浓)===5Cl2↑＋2MnCl2＋2KCl＋8H2OO22H2O2O2↑＋2H2OCH≡CHCaC2＋2H2O―→CH≡CH↑＋Ca(OH)2SO2Na2SO3＋H2SO4(浓)===SO2↑＋Na2SO4＋H2OClO22NaClO3＋H2O2＋H2SO4===2ClO2↑＋O2↑＋Na2SO4＋2H2O2．固液(固)加热制气制备气体反应物状态或条件实验装置Cl2MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2OSO2Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2OHFCaF2＋H2SO4(浓)CaSO4＋2HF↑HCl2NaCl＋H2SO4(浓)2HCl↑＋Na2SO4HBrNaBr＋H3PO4(浓)HBr↑＋NaH2PO4HIKI＋H3PO4HI↑＋KH2PO4NH32NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2OO22KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑O22KClO32KCl＋3O2↑CH4CH3COONa＋NaOHCH4↑＋Na2CO3酒精喷灯：需要较高温度的实验可用酒精喷灯，温度一般可达700 ℃，高于酒精灯的400 ℃，如煤的干馏、碳还原氧化铜。3．传统实验装置分析实验装置主要作用①中橡皮管的作用：平衡压强，使液体能顺利滴下；降低液体体积对气体体积测量的干扰②的作用：干燥或除去气体中的杂质③的作用：吸收尾气，防止污染空气④的作用：干燥气体或吸收气体；防止空气中二氧化碳、水蒸气对实验的影响⑤的作用：安全瓶，防止瓶内压强过大⑥的作用：混合气体；干燥气体；通过观察气泡速率控制流量⑦的作用：测量气体体积。读数时注意：装置冷却到室温，上下移动量气管使两液面高度一致，平视量气管内凹液面最低处读出数值⑧中仪器名称与作用：a为布氏漏斗，b为抽滤瓶或吸滤瓶，两者组合配合抽气，使抽滤瓶内压强减小，加快过滤的速率 经典考题实验装置分析实验目的实验装置注意事项探究三草酸合铁酸钾{ K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}的热分解产物①反应前通N2是为了隔绝空气；反应后通N2是为了使反应产生的气体全部进入后续装置②B装置作用是检验分解产物中有CO2生成③C装置作用是除去CO2④F装置作用是检验分解产物中有CO生成⑤为防止倒吸，停止实验时应先熄灭装置A、E的酒精灯，冷却后停止通入氮气探究硫酸亚铁的分解产物①通入干燥的N2是为了排除装置中的空气。②根据实验后反应管中残留固体为红色粉末，其分解的化学方程式为2FeSO4Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑。③欲检验SO2和SO3，必须先用C中BaCl2溶液检验SO3，再用D中的品红溶液检验SO2。ClO2的制备、吸收、释放和应用①反应原理：2NaClO3＋4HCl===2ClO2↑＋Cl2↑＋2NaCl＋2H2O②F中导管应该长进短出③ClO2在D中被稳定剂完全吸收生成NaClO2，此时F中溶液的颜色不变，则装置C的作用是吸收Cl2制备KClO溶液①B的作用是除去HCl，没有B装置，KClO的产率会下降②为了减少副反应，C中加冰水浴制备无水氯化铁①制备无水氯化铁，分液漏斗中加入浓盐酸、烧瓶中加入二氧化锰②B装置内液体为饱和食盐水，吸收Cl2中的HCl，C装置内液体为浓H2SO4，干燥Cl2热分解CuCl2·2H2O制备CuCl①反应原理②反应结束后先熄灭酒精灯，冷却，停止通入HCl，继续通入氮气是为了防止生成的CuCl被氧化仪器连接顺序思维流程：接口的连接：总体做到“自下而上，从左到右”。净化装置应：“长”进“短”出量气装置应：“短”进“长”出干燥管应：“粗”进“细”出