10.3物质的制备（课件）-2024年高考化学一轮复习课件（全国通用）

这是一份10.3物质的制备（课件）-2024年高考化学一轮复习课件（全国通用），共55页。PPT课件主要包含了考点一气体的制备，考点三有机物的制备，链接高考等内容，欢迎下载使用。

考点一　气体的制备考点二　固体无机物的制备考点三　有机物的制备 链接高考
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
1.常见气体的实验室制备原理(1)实验室中用稀H2SO4与锌制备H2的离子方程式为　 。 (2)实验室中用NaNO2溶液和NH4Cl溶液加热条件下制备N2的化学方程式为 　 。 (3)实验室中用KClO3制备O2的化学方程式为　。 用KMnO4制备O2的化学方程式为 　。 (4)实验室中用H2O2制备O2的化学方程式为  　。 用Na2O2与水反应制备O2的化学方程式为 　。
Zn+2H+ =Zn2++H2↑
NH4Cl+NaNO2 NaCl+2H2O+N2↑
2KClO3 2KCl+3O2↑
2H2O2 2H2O+O2↑
2Na2O2+2H2O =4NaOH+O2↑
Ca(OH)2+2NH4Cl CaCl2+2NH3↑+2H2O
(5)实验室中用MnO2制备Cl2的化学方程式为 　。 (6)实验室中用KMnO4制备Cl2的化学方程式为　。 (7)实验室中用醋酸钠固体与NaOH固体加热条件下制备CH4的化学方程式为 　 。 (8)实验室中制备C2H4的化学方程式为 　 。 (9)实验室中用电石制备C2H2的化学方程式为　 。 (10)实验室中用Ca(OH)2固体制备NH3的化学方程式为　。 
CH3CH2OH CH2 =CH2↑+H2O
MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓) =2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
CH3COONa+NaOH =Na2CO3+CH4↑
CaC2+2H2O =Ca(OH)2+C2H2↑
(11)实验室中用NaOH固体和浓氨水制备NH3的原理为 　。 (12)实验室中用生石灰和浓氨水制备NH3的化学方程式为　。 (13)实验室中用FeS制备H2S的化学方程式为 　。 (14)实验室中用NaCl固体与浓硫酸制备HCl的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
FeS+H2SO4 =FeSO4+H2S↑
NaOH固体溶于水时放出大量热,且溶于水后c(OH-)增大,使氨溶解平衡左移,NH3逸出
CaO+NH3·H2O Ca(OH)2+NH3↑
2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑
(15)实验室中用大理石制备CO2的化学方程式为　。 (16)实验室中制备NO的化学方程式为 　。 (17)实验室中制备NO2的化学方程式为 　。 (18)实验室中制备SO2的化学方程式为 　。
CaCO3+2HCl =CaCl2+CO2↑+H2O
Na2SO3+H2SO4(浓) =Na2SO4+H2O+SO2↑
3Cu+8HNO3(稀) =3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
Cu+4HNO3(浓) =Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
2.气体制备的发生装置选择反应装置一般需从反应物的状态、溶解性和反应条件确定制气装置类型,具体如下:　　　 　　(1)　　　　　　(2) (3)
(1)固、固加热型:适用O2、NH3等制备操作注意事项:①试管要干燥;②试管口　　　　试管底;③加热时先预热再固定加热;④用KMnO4制取O2时,需在管口处塞　　　　　　　　。 (2)固、液或液、液加热型:适用Cl2等制备操作注意事项:①加热烧瓶时　　　　　;②反应物均为液体时,烧瓶内　。
(3)固、液不加热型:适用O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2等制备操作注意事项:①使用长颈漏斗时,要使漏斗下端　　　　　　　　　;②启普发生器只适用于　　　　　　　　 　,且气体难溶于水;③使用分液漏斗既可以增强气密性,又可控制液体流速。 
3.气体的净化和干燥(1)原理酸性杂质用　　　　性物质吸收; 碱性杂质用　　　　性物质吸收; 易溶于水或能与水反应的杂质用水吸收;还原性杂质,可用　　　　性较强的物质来吸收或转化; 氧化性杂质,可用　　　　性较强的物质来吸收或转化。 
(2)气体的净化与干燥装置①②
NH3、HBr、HI、H2S
(2)气体的净化与干燥装置③④
Cl2、SO2、CO2、NO2、HCl
4.气体的收集装置根据气体的密度、水溶性以及是否与水或空气中的O2发生反应来确定气体的收集方法。(1)
不与空气反应,密度比空气大,且与空气密度相差较大
不与空气反应,密度比空气小,且与空气密度相差较大
5. 尾气的吸收装置(1)吸收式容器中盛有与有毒气体反应的溶液,将未反应的有毒气体吸收,使其不扩散到空气中造成污染。(2)燃烧式适当时候,点燃尖嘴中的可燃性气体,充分燃烧后,转化为对环境无污染的产物。(3)收集式利用气球或球胆将有毒气体收集后,另做处理,避免其逸散到空气中污染环境。
6.防倒吸装置(1)肚容式对NH3、HCl等易溶于水的气体进行吸收时,常用倒置的小漏斗、干燥管、双耳球等防倒吸装置,如图所示:
(2)分液式把导气管末端插入气体溶解度小的液体中,不会发生倒吸,气体进入上层液体被充分吸收。像HCl、NH3均可用如图所示装置吸收。
7.防堵塞装置(1)液封式若装置通畅,导气管内外的液面高度相同;若装置堵塞,则装置中的压强会增大,压迫液体沿导气管上升。(2)恒压式使分液漏斗内的压强与蒸馏烧瓶内的压强相同,保证分液漏斗中的液体顺利流下。(3)防阻式将棉花置于导管口,防止固体粉末或糊状物进入导管。
8. 气体制备装置的创新(1)加热固体制气体装置的创新:如图所示,该装置用于加热易液化的固体物质,这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流,如用草酸晶体受热分解制取CO气体可用此装置。
(2)“固(液)+液 气体”装置的创新图A的改进优点是　。 图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体　 。 　　　　　　　　A　　　　　　B
压强相等,便于液体顺利流下
(3)“块状固体+液体 气体”装置的创新　　　　　　　①大试管中的小试管中盛有液体反应物,起液封的作用,防止气体从长颈漏斗中逸出,这样设计可节约试剂。②装置可通过伸入或拉出燃烧匙,做到控制反应的发生和停止。③装置通过倾斜Y形管使液体与固体接触发生反应,便于控制反应的进行。
(4)几个“随开随用,随关随停”的制气装置
[解析]不能用稀硫酸,因生成的硫酸钙会附着在大理石表面阻止反应的进行。
(1)制备二氧化碳用大理石和稀硫酸反应(　　)
(2)实验室用KClO3或H2O2制取氧气时都用到MnO2,其作用相同(　　)
[解析]实验室用KClO3或H2O2制取氧气时,都用MnO2作催化剂。
[解析]纯碱易溶于水,不能用该装置制CO2。
(3)用图⑤装置制取少量纯净的CO2气体(　)
(4)除去SO2中的水蒸气,可利用盛浓硫酸的U形管(　)
基础知识秒杀(正确的打“√”,错误的打“×”)
(5)实验室用图①制取并收集氨(　　)
[解析] NH3易溶于水,不能用排水法收集。
[解析]应用饱和NaCl溶液。
(6)用图②除去氯气中的HCl气体(　　)
[解析]用二氧化锰和浓盐酸制备氯气时应加热。
(7)实验室用图③装置制取Cl2 (　　)
(8)用图④装置收集氨(　　)
[解析]试管不能密闭。
2.可用如图所示装置干燥、收集及尾气处理的气体是( 　)①H2S　②HCl　③NH3　④Cl2　⑤SO2　⑥NOA.①和② B.②和⑤C.③和④ D.⑤和⑥
[解析]浓H2SO4能够氧化H2S,不能用浓H2SO4干燥;浓H2SO4能够与NH3反应生成铵盐,不能用浓H2SO4干燥;Cl2和NO不能用水来处理尾气,且NO不能用排空气法收集;故只有HCl和SO2符合要求。
[学科能力提升] 气体净化与干燥的先后顺序(1)若采用溶液除杂,应该是除杂在前,干燥在后,其原因是气体除杂过程中会从溶液中带出水蒸气,干燥剂可除去水蒸气。如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2,欲制得干燥、纯净的CO2,可先将产生的气体通过饱和NaHCO3溶液,除去混入其中的HCl气体,再通过浓硫酸除去水蒸气。(2)若采用加热除杂,则一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g),可先将混合气体通过碱石灰,除去CO2和H2O(g),再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管,除去O2,即可得到干燥、纯净的N2。若将混合气体先通过灼热的铜网,因气体中混有水蒸气,易使硬质玻璃管炸裂。
1.氢氧化亚铁(1)原理离子方程式为　。 (2)注意事项:原则是必须在无氧环境下制取。可以采用下面的措施或独特设计:①Fe(OH)2有强还原性,易被氧化而迅速变色,因此用于配制硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液的蒸馏水要　　　,以便除去水中　　　　　　　　。 ②将吸有氢氧化钠溶液的胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液液面　　　,再将氢氧化钠溶液　　　　。 ③还可在硫酸亚铁溶液上加一层　　　　,尽量减少接触　　　　　　。 
Fe2++2OH- =Fe(OH)2↓
植物油(或苯等,合理即可)
考点二　固体无机物的制备
2.氢氧化铁胶体的制备(1)原理化学方程式:  　。 (2)操作步骤加热40 mL蒸馏水至沸腾,逐滴滴加5~6滴饱和氯化铁溶液,继续煮沸至液体呈   色,停止加热,不可搅拌。
FeCl3+3H2O Fe(OH)3(胶体)+3HCl
3.固体物质制备的原则(1)选择最佳反应途径①用铜制取硫酸铜: 　　　　　　　　　　　　　　。 ②用铜制取硝酸铜:  　　　　　　　　　　　　　　。 (2)选择最佳原料用铜盐与碱溶液反应制取氢氧化铜,应选用氢氧化钠溶液,而　　　　(填“能”或“不能”)选用氨水,原因是　　　　　　　　　　　　　。 
2Cu+O2 2CuO、CuO+H2SO4(稀) =CuSO4+H2O
2Cu+O2 2CuO、CuO+2HNO3(稀) =Cu(NO3)2+H2O
氢氧化铜可溶解在氨水中
(3)选择适宜操作方法如实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,故要注意　　　　　　　　。再如由MgCl2·6H2O制取无水MgCl2要在　　　 　气流中加热来　　　　　　　。 
[解析] NH4Cl受热发生分解反应生成NH3和HCl。
[解析]直接加热会得水解产物氢氧化铝。
(1)将NH4Cl溶液蒸干制备NH4Cl固体(　 )
(2)将氯化铝溶液蒸干制备无水AlCl3(　　)
(4)氯化铜溶液在氯化氢气流中加热可得无水氯化铜固体(　 )
(3)氯化铁溶液滴入稀氢氧化钠溶液可快速制备氢氧化铁胶体(　 )
[解析]生成氢氧化铁沉淀。
[解析]在氯化氢气流中加热可抑制Cu2+水解。
2.某学习小组拟利用如图所示装置制备氮化钙(化学式为Ca3N2,极易与H2O反应)。下列说法正确的是 (　 )A.打开活塞K通入N2,试管A内有气泡产生,说明装置气密性良好B.U形管中盛放的干燥剂既可以是碱石灰,也可以是浓硫酸C.将产物Ca3N2放入盐酸中,只能得到一种盐D.反应结束后,先熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温后再关闭活塞K
[解析]打开活塞K通入N2,试管A内有气泡产生,不能说明气密性良好,A项错误;U形管只能装固体,B项错误;Ca3N2放入盐酸中可得到CaCl2和NH4Cl两种盐,C项错误;反应结束后,先熄灭酒精灯,待反应管冷却至室温后再关闭活塞K,D项正确。
1.仪器(1)三颈烧瓶:又称　　　　　,可以同时插入温度计或冷凝管以便测量反应温度或冷凝回流。三口烧瓶不适用玻璃棒搅拌,需要搅拌时可以使用专用搅拌器。 (2)分液漏斗或恒压滴液漏斗用于滴加液体,可以控制滴加液体的速率,从而控制反应速率。
(3)温度计控制反应液的温度或收集馏分的蒸气温度。(4)球形冷凝管用于冷凝回流,使挥发的反应物在冷凝管中液化,重新回流到反应装置,继续发生反应。冷凝水要从　　　　口进,　　　　口出。
2.制备装置常见的反应装置如图所示(加热和部分夹持装置已省略):
3.液态有机物的分离提纯在新制的有机产物中,通常会混有有机物杂质和无机物杂质。无机物杂质通常用相应的无机试剂洗去;有机物杂质通常通过蒸馏法与有机产物分离。(1)除无机物杂质的主要步骤①水洗(借助溶解度差异,除去大量的易溶于水的无机物),静置,分液。②相应的溶液洗涤(进一步通过化学反应,除去相应的无机物杂质),静置,分液。③水洗或盐溶液洗(加盐的作用是降低有机物在水溶液中的溶解度,目的是除去上一步加入的无机试剂),静置,分液。④干燥有机物常用的干燥剂有CaO、无水CaCl2、无水MgSO4、无水Na2SO4等。⑤蒸馏收集液态有机物。 
[解析]缓慢加热时有副反应发生而生成较多的乙醚。
(1)制取乙烯加热时要注意使温度缓慢上升至170 ℃(　 )
(2)制备乙酸乙酯的实验中,导管末端要伸入饱和Na2CO3溶液的液面下(　　)
(3)苯、浓溴水和铁粉混合,反应后可制得溴苯(　 )
(4)制备乙酸乙酯时,将乙醇和乙酸依次加入浓硫酸中(　 )
[解析]不是浓溴水,是液溴。
[解析]应先加乙醇再加浓硫酸、乙酸。
2. 2-甲基-2-氯丙烷是重要的化工原料,实验室中可由叔丁醇与浓盐酸反应制备,路线如图所示。下列说法错误的是 (　 )A.由叔丁醇制备2-甲基-2-氯丙烷的反应类型为取代反应B.用5% Na2CO3溶液洗涤分液时,有机相在分液漏斗的下层C.无水CaCl2的作用是除去有机相中残存的少量水D.蒸馏除去残余反应物叔丁醇时,产物先蒸馏出体系
[解析]对比反应物和产物的结构可知,Cl原子取代了—OH,即反应类型为取代反应,故A正确;用5% Na2CO3溶液洗涤分液时,由于有机物2-甲基-2-氯丙烷的密度小于水,则有机相在分液漏斗的上层,故B错误;无水CaCl2是干燥剂,其作用是除去有机相中残存的少量水,故C正确;2-甲基-2-氯丙烷比叔丁醇的沸点低,所以产物先蒸馏出体系,故D正确。
[学科能力提升] 有机物制备的思维流程
1. [2021·北京卷] 实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是( 　)
[解析] KMnO4是固体物质,加热分解产生O2,由于O2难溶于水且密度比空气大,因此可以用排水法或向上排空气法收集,故不可以使用d装置收集O2,A错误;Zn与H2SO4发生置换反应产生H2,块状固体与液体反应制取气体,产生的H2难溶于水,因此可以用排水法收集,故可以使用装置b、e制取和收集H2,B正确;Cu与稀HNO3反应产生NO气体,NO能够与O2发生反应产生NO2气体,因此不能使用排空气法收集,C错误;CaCO3与稀硫酸反应产生CaSO4、CO2气体,CaSO4微溶于水,使制取CO2气体的反应不能持续发生,因此不能使用该方法制取CO2气体,D错误。
2. (不定选)[2021·湖南卷] 1-丁醇、溴化钠和70%的硫酸共热反应,经过回流、蒸馏、萃取分液制得1-溴丁烷粗产品,装置如图所示:已知:CH3(CH2)3OH+NaBr+H2SO4 CH3(CH2)3Br+NaHSO4+H2O下列说法正确的是 (　 )A.装置Ⅰ中回流的目的是为了减少物质的挥发,提高产率B.装置Ⅱ中a为进水口,b为出水口C.用装置Ⅲ萃取分液时,将分层的液体依次从下口放出D.经装置Ⅲ得到的粗产品干燥后,使用装置Ⅱ再次蒸馏,可得到更纯的产品
[解析]回流的目的是减少物质的挥发,使其充分反应,提高产率,故A正确;蒸馏过程中,冷凝水通入的方向是下口进上口出,因此a为出水口,b为进水口,故B错误;萃取分液时,上层液体从上口倒出,下层液体从下口放出,故C错误;得到的粗品中仍含少量1-丁醇,因此分离1-丁醇和1-溴丁烷可用蒸馏的方法,得到纯度更高的1-溴丁烷,故D正确。
3. [2022·湖北卷] 高技术领域常使用高纯试剂。纯磷酸(熔点为42 ℃,易吸潮)可通过市售85%磷酸溶液减压蒸馏除水、结晶除杂得到,纯化过程需要严格控制温度和水分,温度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O(熔点为30 ℃),高于100 ℃则发生分子间脱水生成焦磷酸等。某兴趣小组为制备磷酸晶体设计的实验装置如下(夹持装置略):回答下列问题:(1)A的名称是　　　　　　　。B的进水口为　　　　(填“a”或“b”)。
[解析]空气通过氯化钙除水,经过安全瓶后通过浓硫酸除水,然后通过五氧化二磷,干燥的空气流入毛细管对烧瓶中的溶液进行搅拌,同时还具有加速水逸出和防止暴沸的作用,将85%磷酸溶液进行减压蒸馏除水、结晶除杂得到纯磷酸。(1)由仪器构造可知,仪器A为圆底烧瓶,仪器B为直形冷凝管,冷凝水应从b口进、a口出,形成逆流冷却,使冷却效果更好。
(2)P2O5的作用是　 。 (3)空气流入毛细管的主要作用是防止　　　,还具有搅拌和加速水逸出的作用。 (4)升高温度能提高除水速度,实验选用水浴加热的目的是　。 
[解析] (2)纯磷酸制备过程中要严格控制温度和水分,因此五氧化二磷的作用为干燥气体。(3)空气流入毛细管可以对烧瓶中的溶液进行搅拌,使受热均匀,同时还具有加速水逸出和防止暴沸的作用。(4)升高温度能提高除水速度,而纯磷酸制备过程中要严格控制温度,水浴加热可以避免直接加热造成的温度不可控性,使溶液受热均匀。
(5)磷酸易形成过饱和溶液,难以结晶,可向过饱和溶液中加入　 促进其结晶。 (6)过滤磷酸晶体时,除了需要干燥的环境外,还需要控制温度为　　　　(填标号)。 A.<20 ℃　B.30~35 ℃　C.42~100 ℃(7)磷酸中少量的水极难除去的原因是 　。
磷酸可与水分子间形成氢键
[解析] (5)过饱和溶液暂时处于亚稳态,当加入一些晶体或晃动时可使此状态失去平衡,过多的溶质就会结晶,因此可向磷酸的过饱和溶液中加入磷酸晶体促进其结晶。(6)纯磷酸纯化过程中,温度低于21 ℃易形成2H3PO4·H2O(熔点为30 ℃),高于100 ℃则发生分子间脱水生成焦磷酸,纯磷酸的熔点为42 ℃,因此过滤磷酸晶体时,除了需要干燥的环境外,还需要控制温度为30~35 ℃,答案选B。(7)磷酸的结构简式为 ,分子中含羟基,可与水分子间形成氢键,因此磷酸中少量的水极难除去。
4. [2022·湖南卷] 某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O,并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案:可选用试剂:NaCl晶体、BaS溶液、浓H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸馏水步骤1.BaCl2·2H2O的制备按如图所示装置进行实验,得到BaCl2溶液,经一系列步骤获得BaCl2·2H2O产品。步骤2.产品中BaCl2·2H2O的含量测定①称取产品0.500 0 g,用100 mL水溶解,酸化,加热至近沸;②在不断搅拌下,向①所得溶液逐滴加入热的0.100 ml·L-1 H2SO4溶液;③沉淀完全后,60 ℃水浴40分钟,经过滤、洗涤、烘干等步骤,称量白色固体,质量为0.466 0 g。回答下列问题:
(1)Ⅰ是制取　　　　　气体的装置,在试剂a过量并微热时,发生主要反应的化学方程式为　 ; (2)Ⅱ中b仪器的作用是　 ; Ⅲ中的试剂应选用　 　 　　; (3)在沉淀过程中,某同学在加入一定量热的H2SO4溶液后,认为沉淀已经完全,判断沉淀已完全的方法是 　 ; 
[解析] (1)由实验目的可知,装置Ⅰ中浓硫酸和氯化钠晶体共热反应的化学方程式为H2SO4(浓)+NaCl NaHSO4+HCl↑。(2)氯化氢极易溶于水,装置Ⅱ中b仪器的作用是防止倒吸;装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应会生成H2S,H2S有毒,对环境有污染,装置Ⅲ中盛放CuSO4溶液,用于吸收H2S。(3)硫酸与氯化钡反应生成硫酸钡沉淀,因此判断沉淀已完全的方法是静置,向上层清液中继续滴加硫酸溶液,若无白色沉淀生成,则已沉淀完全。
H2SO4(浓)+NaCl NaHSO4+HCl↑
静置,向上层清液中继续滴加硫酸溶液,若无白色沉淀生成,则已沉淀完全
(4)沉淀过程中需加入过量的H2SO4溶液,原因是　; (5)在过滤操作中,下列仪器不需要用到的是　　　　　　(填名称); (6)产品中BaCl2·2H2O的质量分数为  (保留三位有效数字)。