第十六章 第二节 物质制备、性质实验方案的设计

管C之前应进行的操作和目的是_________________________
___________________________________________________。 (4)反应中C装置的主要现象是__________________________ _____________________________________。
可控制液体流速
2．气体的净化与干燥
(1)气体的净化： ①除杂试剂选择的依据 主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、 氧化性、还原性、可燃性等。 ②除杂原则： a．不损失主体气体；b.不引入新的杂质气体；c.在密闭
装置内进行；d.先除易除的气体
③除杂装置： 洗气瓶、干燥管、U形管、硬质玻璃管等。
B B C
饱和NaHCO3溶液 浓H2SO4 镁粉
(1)乙二酸的酸性：
用 酸碱指示源自文库 检验。
(2)乙二酸受热分解： 乙二酸受热分解的化学方程式为：
浓H2SO4 H2C2O4 ――→ CO↑＋CO2↑＋H2O △ 。
(3)乙二酸的还原性： 用 KMnO4 酸性溶液检验。
(4)酯化反应 乙二酸与乙醇发生酯化反应的化学方程式为：
(5)乙二酸能使蓝墨水褪色。
解析：贝壳是块状固体，盐酸是液体，反应进行时不需 要加热，且用排空气法收集CO2气体时，导管应“长进短 出” 。 答案：D
性质实验方案的设计
(1)证明酸性：①pH试纸或酸碱指示剂；②与Na2CO3溶液反 应；③与Zn等反应。 (2)证明弱酸性：①证明存在电离平衡；②测定对应盐溶液的
pH值；③测量溶液稀释前后pH变化。
●考纲定标
1．掌握常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．根据实验试题要求，设计基本实验方案 3．能绘制和识别典型仪器装置图
●热点定位 1．以常见气体的制备为知识载体考查学生的综合实验能力。
2．气体制备实验的创新设计，考查装置和仪器药品的替代
应用。 3．气体制备中的实验安全问题。 4．设计实验方案验证物质的化学性质。
导管插入吸收剂液面以下吸收。
(3)对于有毒且易燃的气体，如CO等，可在尾气出口处放 置一点燃的酒精灯，使CO燃烧转变为无毒的CO2气体。
[特别提醒] (1)启普发生器具有随开随用、随关随停的特点，实验室中
没有启普发生器时，可设计成如下装置。
(2)刚开始排出的气体不能收集，只有当气体连续并比较均
匀地放出时才能收集，否则收集的气体中混有空气。
⑤通过装
⑥通过装P2O5的干燥管
A．①③④⑥
C．②④③①
B．②⑤③①
D．①③⑤⑥
解析：先除HCl气体，然后依次除H2S和CO2，最后干燥， 故B项正确。
答案：B
2． (2011· 山东高考，有改动)实验室用贝壳与稀盐酸反应制备
并收集CO2气体，下列装置中合理的是
(
)
A.①②
B.②③
C.③④
D.②④
(2)气体的干燥： ①干燥的原则： 干燥剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发生
反应。
a．酸性干燥剂不能干燥碱性气体。 b．碱性干燥剂不能干燥酸性气体。 c．具有强氧化性的干燥剂不能干燥具有强还原性的 气体(注：H2、CO虽具有还原性，但可用浓H2SO4干
燥)。
②常用干燥装置及干燥剂的选用。
常用干
入试管内的导管过长。
(3)制取CO2时不需要加热，也不必处理尾气；NO常温下与氧 气反应，不能用排空气法收集；制取H2时不需要加热，应采用 向下排空气法，尾气处理时一般用点燃的方法，故X可能是氯 气。D装置中的小烧杯用来吸收尾气，防止污染空气。
[答案] (1)浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等)
△ ④Cl2：MnO2＋4HCl(浓)=====MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 △ ⑤NH3：2NH4Cl＋Ca(OH)2=====CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。 ⑥SO2：Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。 3．掌握气体制备的发生装置、干燥方法、收集方法： △ △ ①3 类发生装置：固＋固―→气体、固(或液)＋液―→气体、 固(或液)＋液―→气。
(3)证明氧化性：与还原剂(如KI、SO2、H2S等)反应，产生明 显的现象。 (4)证明还原性：与氧化剂(如KMnO4、浓HNO3等)反应，产 生明显的现象。
(5)证明为胶体分散系：有丁达尔现象。 (6)证明有碳碳双键(或三键)：使溴水或酸性KMnO4溶液褪色。 (7)证明酚羟基：①与浓溴水反应产生白色沉淀；②与FeCl3
圆底烧瓶底部，如果导管口入有气泡产生，松开手或停止
加热后，在导管里形成一段水柱，则说明C装置气管性良好。
(2)选择气体收集的方法，无需考虑气体的颜色和热稳定性， 根据气体的密度和是否与氧气反应选择能否采用向上或向下排 空气法，根据溶解性判断能否选择排水或排其他液体的方法。 收集气体时不能采取bc装置，前者密闭不能排出空气，后者伸
澄清石灰水、饱和NaHCO3溶液、饱和Na2CO3溶液。(连接
和固定仪器用的玻璃管、胶管、铁夹、铁架台及加热装置等 均已略去)
(1)将所选仪器按连接顺序由上至下依次填入下表，并写出该
仪器中应加的试剂(可不填满)。
选用的仪器(填字母) 加入的试剂
A
稀盐酸、大理石
(2)A中发生反应的离子方程式为_______________________ _____________________________________________。 (3)组装好仪器，检查气密性良好后，加入药品。在加热反应
3．实验室制取氢气的方法
反应原理： Zn＋2H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 收集方法： 向下排空气法或排水法 。
。
4．实验室制取氯气的方法
反应原理： 收集方法：向上排空气法 。 验满方法：将湿润的淀粉KI试纸 放在集气瓶口。 尾气处理：多余的Cl2用 NaOH溶液 吸收除去。
等
隔石棉网 ②反应物均为液 体时，烧瓶内要
加碎瓷片
反应装 置类型
反应装置图
适用气 体
操作注意事项
①使用长颈漏斗时，要使
固、液
不加热 型或液、 液不加 热型
H2 、
漏斗下端插入液面以下
CO2、 ②启普发生器只适用于块 SO2、 状固体和液体反应，且气 NO、 体不溶于水③使用分液漏 NO2等 斗既可以增强气密性，又
气体的制备、净化与吸收
1．常见气体制备的发生装置 反应装 置类型 反应装置图 适用气 体 操作注意事项 ①试管要干燥 固、固 加热型 O2、 ②试管口略低于试管底
NH3等 ③加热时先均匀加热再 固定加强热
反应装置
类型
反应装置图
适用气体
操作注意事项 ①烧瓶加热时要
固、液加 热型或液、 液加热型
Cl2、HCl
[例1] 实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示：
(1)实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常 使用的药品是______________；检查C装置气密性的操作方 法是____________________________________________。 (2)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质 与收集方法无关的是________(填序号，下同)。
(3)看生成物的成分，如用NH4Cl和消石灰制取的氨气有一定含
有水蒸气。
1．CO中混有CO2、H2S、HCl和水蒸气，为了分别除去杂
质气体得到干燥、纯净的CO，操作步骤和顺序完全正确
的是 ①通过装浓硫酸的洗气瓶 装NaOH溶液的洗气瓶 CuSO4溶液的洗气瓶 ②通过装水的洗气瓶 ( ) ③通过
④通过灼热的CuO
5．实验室制取氨气的方法
二、性质实验方案的设计
1．性质实验方案设计的一般思路
2．性质实验方案设计示例
乙二酸性质实验方案设计：
从结构上看，乙二酸与乙酸都含有相同的官能团—— 羧基 ， 因此可推断乙二酸应具有与乙酸相似的一些化学性质；但乙 二酸为二元酸，它应该还具有一些与乙酸不同的特殊性质。 实验步骤设计如下：
①密度
②颜色
③溶解性
④热稳定性
⑤与氧气反应
下图是某学生设计收集气体的几种装置，其中不可行的是 ________。
(3)若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可能是下 列气体中的________。 ①CO2 ②NO ③Cl2 ④H2
其中在D装置中连接小烧杯的目的是________。
[解析] (1)采用B装置制取氨气时应选用消石灰和氯化铵固 体；C装置适合于固体和液体不需要加热的反应，故应选用 浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等)。检查C装置 气密性的操作是将导管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热
1．明确气体制备中的 4 个装置： 发生装置 → 净化装置 → 收集装置 → 尾气处理装置 2．牢记常见气体实验室制法的 6 个反应原理： MnO2 ①O2：2H2O2=====2H2O＋O2↑。 ②H2：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。 ③CO2：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。
燥装置 d、e a、b、c
常用干 浓硫酸(酸性、强 无水氯化钙 燥剂 不可干 燥的气 体 氧化性) (中性)
碱石灰(碱性)
Cl2、HCl、
NH3、H2S、HBr、
HI等
NH3
H2S、SO2、
CO2、NO2、 HBr等
3．尾气的吸收 (1)对于极易溶于水的尾气，如NH3、HCl、HBr等，须采 用防倒吸装置吸收。 (2)对于溶解度不大的尾气，如Cl2、CO2等，可直接将出气
发生 装置
MnO2 =====2KCl＋3O2↑ 2KClO3 △
△ 2KMnO4====K2MnO4＋MnO2＋O2↑
MnO2 2H2O2=====2H2O＋O2↑
B B A
(2)收集方法： 用排水法 。 (3)验满方法： 用带火星的木条放在集气瓶瓶口 。
2．实验室制取二氧化碳的方法
反应原理：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋ H2O 。 收集方法：向上排空气法 。 NaHCO3溶液 除去HCl。 净化方法：用饱和 验满方法：将燃烧的木条放在瓶口。
[解析] 本题的实验目的是验证Mg粉和CO2的反应，反应 装置C中装入Mg粉，所以先要制备纯净干燥的CO2气体， 药品选用大理石和稀盐酸，产生的CO2气体中混有挥发出
的HCl气体和水蒸气，应除去，保证是Mg粉和CO2发生的
反应，所以装置中的空气也要事先除去。
[答案] (1) 选用的仪器(填字母) 加入的试剂
碱性强弱。
[特别提醒] 设计实验验证物质的性质时要注意以下几点： ①原理准确可靠，②操作简便宜行，③实验现象明显，④ 对环境不造成污染。
[例2] (2012· 唐山二模)某实验小组想验证Mg粉和CO2的反 应，请从下图中选用所需的仪器(可重复选用)组成一套进行 该实验的装置。现提供浓H2SO4、稀盐酸、镁粉、大理石、
将导气管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部， 如果导管口入有气泡产生，松开手或停止加热后，在导管 里形成一段水柱，则说明C装置气管性良好 (2)②④ (3)③ bc
吸收尾气，防止污染空气
判断实验室制取气体中所含杂质的方法
(1)看反应物的状态，若反应物中有水溶液，则制取的气体中
一定含有水蒸气；若反应物中有气体反应物，由于气体不能充 分反应，则制取的气体中一定含有原来的气体。如用CO2和 Na2O2反应制取的O2中一定含有CO2杂质。 (2)看反应物的性质，如用盐酸制取的气体中一定含有HCl气体。
溶液发生显色反应。
(8)证明醛基：①与银氨溶液作用产生银镜反应；②与新制 Cu(OH)2悬浊液作用产生红色沉淀。
(9)比较金属的活动性：①与水反应；②与酸反应；③置换反 应；④原电池；⑤电解时的放电顺序；⑥最高价氧化物 的水化物的碱性强弱；⑦对应盐的酸碱性强弱。 (10)比较非金属的活动性：①置换反应；②与氢气反应的难 易；③气态氢化物的稳定性；④最高价氧化物对应的水 化物的酸性强弱；⑤最高价氧化物的水化物相应盐的酸
②3类干燥剂：酸性干燥剂(浓H2SO4)、碱性干燥剂(碱石灰)、
中性干燥剂(无水CaCl2)。
③3类气体收集方法：排水法、向上排气法、向下排气法。
一、常见气体的实验室制法
1．实验室制取氧气的方法
(1)反应原理及发生装置：
反应物 KClO3 和 MnO2 KMnO4 H2O2 和 MnO2
化学方程式