1.3 化学中常用的实验方法 第1课时（教学课件） 化学沪科版2020必修第一册

第1章 化学研究的天地 1.3　 化学中常用的实验方法 第1课时 物质的制备 沪科版2020必修第一册 氯气的实验室制取 2 物质制备遵循的原则 1 知识导航 实验室中气体的制备思路 3 明·学习目标 1.了解在进行物质制备等化学实验时，要遵守一定的实验规则和安全要求。知道化学品安全使用标识。 2.学会氯气实验室制法的反应原理、装置及相关操作。 3.了解实验室气体的制备思路、装置设计等。 日常生活、工农业生产和科学研究都离不开物质的制备。 化工原料之工业甲醇 中国新药开发加速跑 航天发展离不开新材料的研发 01 物质的制备 在进行物质制备等化学实验时，同学们必须遵守实验规则和安全要求，必须在确保实验安全的前提下，来取得良好的实验效果。例如，我们要明确实验步骤、注意事项和操作规范，谨慎处理易燃、易爆、有毒、有腐蚀性的物质等。 物质的制备 物质制备遵循的原则 依据实验室制备氧气的实验，思考以下问题： 制备氧气的实验中，你会选择什么物质作为反应原料？ 如何设计实验步骤并搭建装置？ KMnO4、KClO3 (MnO2) 、H2O2 (MnO2) H2O 回顾实验室制取氧气 物质的制备 物质制备时一般遵循的原则： 原料易得，原理绿色，条件温和，装置简单，分离方便等。 回顾实验室制取氧气 物质的制备 原料： KClO3 H2O2 原理： 实验装置： 回顾实验室制取氧气 物质的制备 3. 若要得到纯净和干燥的氧气，应如何优化制备流程？ 回顾实验室制取氧气 气体的净化与干燥 选择干燥剂的原则：应根据气体和干燥剂的性质而定，干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体发生反应。 净化气体时，先除其他杂质，后除水（干燥放在最后） 物质的制备 干燥剂 可干燥的气体 不能干燥的气体 浓硫酸 H 2 、 O 2 、 CO 、 HCl 、 CO 2 、 SO 2 等中性、酸 性气体 NH 3 ( 属于碱性气体 ) 氢氧化钠固体或生 石灰或碱石灰 ( 生石 灰和氢氧化钠混合 物 ) H 2 、 O 2 、 CO 、 NH 3 等 中性、碱性气体 HCl 、 CO 2 、 SO 2 等 酸性气体 无水氯化钙 除 NH 3 外的所有气体 NH 3 回顾实验室制取氧气 物质的制备 ▲温馨提示： 洗气瓶主要用于盛放液体吸收剂，连入装置时要注意气体必须“长进短出” 。 干燥管（球形干燥管和U形管）主要盛放固体，球形干燥管要“大进小出”。 回顾实验室制取氧气 物质的制备 常见的尾气吸收装置 ▲温馨提示： ①吸收在水中溶解度不大的气体时，用图 (a)所示装置。②吸收在水中溶解度大的气体时，需要防止发生液体倒流，用图(b)(c)所示装置。 回顾实验室制取氧气 物质的制备 分析 目标产品 选择 合适原料 确定 反应原理 设计 反应路径 搭建 反应装置 控制 反应条件 分离 提纯产品 制备物质的一般流程 物质的制备 1．根据实验装置图，回答问题： 析·典型范例 物质的制备 （1）写出图中仪器①的名称_______。 （2）写出实验室用A装置制取氧气的反应化学方程式 _____。要得到比较纯净的氧气，通常选用_____（填字母）装置收集。若用此装置收集氧气，当观察到__________，开始收集。 （3）实验室制取二氧化碳，所用药品是_____ ，选择B装置作为发，生装置的优点是_____，检验二氧化碳的反应原理是：_____（用化学方程式表示）。请从上图选择所需实验装置，制取一瓶纯净、干燥的二氧化碳气体，所选装置的连接顺序为：_____（用字母表示）。 析·典型范例 （1）集气瓶 （2） C 气泡连续均匀冒出时 （3） 大理石（或石灰石）和稀盐酸 可以控制反应的发生和停止 B、G、F、E 02 氯气的实验室制取 氯气是一种重要的化工原料，大量用于制造盐酸、有机溶剂、农药、染料和药品等。 氯气的实验室制取 思考： 请你从含氯元素物质间的转化关系分析，制取氯气有哪些途径？可以选择哪些含氯试剂？ Cl- Cl2 ClO- ClO3 - Cl－ → Cl2 ClO－ → Cl2 化合价升高 还原剂 氧化剂 化合价降低 氧化剂 还原剂 你会选择上述哪种物质来制备氯气？ 反应原理及其分析 氯气的实验室制取 从化合价变化的角度，分析反应（被氧化、被还原、氧化剂、还原剂）。 化合价升高，被氧化 氧化剂 还原剂 化合价降低，被还原 MnO2与浓HCl反应特点： ①浓盐酸中，一部分Cl－的化合价升高，另一部分Cl－的化合价不变。浓盐酸表现出：酸性、还原性。 ②随着反应的进行盐酸浓度变小，故MnO2足量时，盐酸不完全反应。 反应原理及其分析 氯气的实验室制取 分析 目标产品 选择 合适原料 确定 反应原理 设计 反应路径 搭建 反应装置 控制 反应条件 分离 提纯产品 发生装置 → 净化装置 → 收集装置 → 尾气处理装置 制备物质的一般流程 氯气的实验室制取 分析 目标产品 选择 合适原料 确定 反应原理 设计 反应路径 搭建 反应装置 控制 反应条件 分离 提纯产品 制备氯气 MnO2和浓HCl 制备氯气流程分析 氯气的实验室制取 实验目的： 实验原理： 实验装置： 制备氯气(有毒且有刺激性气味) HCl气体极易溶于水；Cl2可溶于水，但在饱和食盐水中溶解度很小。 分液漏斗 圆底烧瓶 酒精灯 制备氯气实验装置 氯气的实验室制取 向___排空气法(氯气密度大于空气) 上 黄绿 NaOH溶液 收集方法 验满方法 观察到集气瓶中充满_____色气体，则证明已集满。 尾气处理 烧杯中盛放的液体是_________。该液体的作用是_________________________。 吸收过量的氯气，防止污染环境 制取反应的化学方程式：____________________________。 Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O 制备氯气实验装置 氯气的实验室制取 (1)应用上述装置（如右图）能否收集到纯净干燥的氯气？如果不能，杂质是什么。 杂质HCl气体和水蒸气。 (2)如果要除去以上两种杂质，得到纯净干燥的氯气，需要选择何试剂？ Cl2（HCl、 H2O） 饱和食盐水 浓硫酸 资料信息：已知Cl2能溶于水，常温常压下，在水中的溶解度约为1:2；某实验测得，在饱和食盐水中的溶解度约为1:1；HCl极易溶于水，常温常压下，在水(饱和食盐水)中的溶解度约为1:500。 不能。浓盐酸会挥发，且含有水蒸气。 氯气的实验室制取 制备氯气改进装置 氯气的实验室制取 发生装置 除杂装置 收集装置 尾气处理装置 Cl2 (HCl、H2O) Cl2 (H2O) Cl2 气体成分： 制备氯气实验总结 氯气的实验室制取 1．如图所示，实验室欲制取纯净干燥的氯气。下列说法不正确的是 A．装置接口按气流方向的连接顺序为a→d→e→h→i→f→g→b B．①中发生反应：2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O C．⑤利用了浓硫酸的吸水性 D．可用澄清石灰水替代②中的NaOH溶液 析·典型范例 D 03 实验室中气体的制备思路 气体 制取原理（方程式） 反应物状态 反应 条件 装置图 O2 CO2 2KClO3 2KCl + 3O2↑ 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ 2H2O2 2H2O + O2↑ CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2↑+H2O 固体+固体 固体+液体 固体+液体 加热 不加热 不加热 回顾初中所学的氧气、二氧化碳等气体的实验室制取方法，将相关内容填入下表。讨论氯气的制备装置和它们一样吗？如果一样，属于哪一种？如果不一样，请类比归纳氯气的制备装置。 回顾常见气体制备方法 (1)依据实验室O2与CO2制取、收集方法，请你观察这些装置有什么特点？ Zn与H2SO4反应制取H2 加热KMnO4 制取O2 CaCO3与盐酸反应制取CO2 (2)根据上述装置图归纳氧气、二氧化碳是怎样收集的？依据是什么？ 提示：氧气用了排水法收集，二氧化碳和氯气都用了向上排空气法收集。 小结： 依据气体的密度、气体在水中的溶解性，以及是否与水反应，选择收集装置。 实验室中气体的制取思路 结合O2、CO2等气体的实验室制取方法，讨论： 设计实验室制取气体的装置时，应考虑哪些方面？ 考虑 装置的选取依据 和 装置的连接顺序： 1) 发生装置 反应物状态 反应条件 2) 净化装置 除杂、干燥 3) 收集装置 气体的密度 气体的溶解性 4) 尾气处理 气体的性质 回顾常见气体制备方法 实验室中气体的制取思路 设计气体制备装置的基本思路 明确气体制备的原理，写出相应的化学方程式 根据药品状态、反应条件，选择合适的反应装置 分析气体是否含有杂质，根据气体和杂质性质的差异选择除杂、净化方法 根据气体性质，选择收集装置，分析是否需要尾气处理装置 第一步 第二步 第三步 第四步 实验室气体的制备思路 实验室中气体的制取思路 气体制备装置的连接顺序 气体发生装置 气体净化装置 气体干燥装置 气体收集或性质检验装置 尾气吸收装置 实验室气体的制备思路 实验室中气体的制取思路 选择依据 反应原理、反应物的状态、反应条件等。 装置的基本类型 固体＋固体 气体 固体＋液体 气体 固体＋液体 气体 各种装置的选择 实验室中气体的制取思路 净化原则 实验室制备气体的净化装置的选择 装置Ⅰ(洗气瓶)：盛液体除杂试剂，气流方向是长管进，短管出。 不减少被净化气体的量；不引入新杂质；操作简便，易于分离。 净化装置 装置Ⅱ(干燥管)：盛固体除杂试剂，气流方向是粗口进，细口出。 各种装置的选择 实验室中气体的制取思路 实验室制备气体的收集装置的选择 选择依据 根据气体的密度、水溶性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。 方法选择 排水法：适用于难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2等。 向上排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气大，如O2、CO2、Cl2等。 向下排空气法：气体不与空气反应，且密度比空气小，如H2等。 各种装置的选择 实验室中气体的制取思路 实验室制备气体的尾气处理装置的选择 选择依据： 根据气体的物理性质、化学性质，将气体转化成无毒物质或吸收。 方法选择： ①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体可用此法，必须先验纯，再点燃。 ②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。 各种装置的选择 实验室中气体的制取思路 1．既可以用浓硫酸干燥又能用排气法收集的气体为 ①H2 ②NO ③NH3 ④CO2  ⑤SO2  ⑥N2 A．①④⑥ B．①④⑤ C．②③④ D．②⑤⑥ 析·典型范例 B 1.3 化学中常用的实验方法 第1课时 物质制备遵循的原则 氯气的实验室制取 实验规则 安全要求 制备原理 制备装置 装置优化 理·核心要点 制备物质的一般流程 实验室中气体的制备思路 原理选择 装置选择 1．实验室制取O2，下列操作、药品和装置选择不合理的是 A．选择药品 B．检查气密性 C．发生装置 D．收集装置 练·技能实战 C 2．“多功能瓶”具有使用方便、操作简单的优点，可借助它完成多个实验。下列说法错误的是（ ） A．若用图1收集一瓶氧气，则氧气应从a端通入 B．若用图1收集一瓶氢气(密度比空气小)，则氢气应从b端通入 C．若用图2收集一瓶氧气，则氧气应从a端通入 D．若用图2测量收集的氧气体积，则应在a端连接一个量筒 练·技能实战 C 3． 练·技能实战 B 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版2020必修第一册