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

1.3 化学中常用的实验方法 第1课时 物质的制备 一、知识目标 1.了解进行物质制备等化学实验时需遵守的实验规则和安全要求，认识化学品安全使用标识。 2.掌握氯气实验室制法的反应原理、装置及相关操作。 3.理解物质制备遵循的原则，如原料易得、原理绿色、条件温和、装置简单、分离方便等。 4.学会实验室气体的净化与干燥方法，掌握干燥剂的选择原则。 5.熟悉实验室中气体的制备思路，包括装置的选取依据和连接顺序。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识物质制备在日常生活、工农业生产和科学研究中的重要性；从微观角度分析化学反应中元素化合价的变化，理解氧化还原反应原理在物质制备中的应用。 2.证据推理与模型认知：通过对常见气体制备方法的分析，建立实验室制取气体的装置模型，依据反应物状态、反应条件、气体性质等因素选择合适的装置。 3.科学探究与创新意识：通过思考和讨论制取氯气的途径和试剂选择，培养创新思维和探究能力；通过优化制备流程，提高解决实际问题的能力。 4.科学态度与社会责任：在实验过程中，培养严谨的科学态度和安全意识，认识到化学实验对社会发展的重要贡献，增强环保意识。 一、学习重点 1.物质制备遵循的原则。 2.氯气的实验室制取原理、装置及操作。 3.实验室中气体的制备思路，包括发生装置、净化装置、收集装置和尾气处理装置的选择。 二、学习难点 1.从化合价变化角度分析物质制备的反应原理。 2.根据气体和杂质的性质选择合适的除杂试剂和干燥剂。 3.设计和优化物质制备的实验方案。 1．实验安全 （1）实验前：做好预习和准备，熟悉实验药品，掌握仪器、药品安全使用要领，理解实验原理，熟悉实验步骤和操作要求。 （2）实验中：规范操作和取用药品、仔细观察和记录实验现象、同组分工协作、沉着冷静处理突发状况、树立环保意识，减少实验排出的废气、废液和固体废物对环境的影响等。 （3）实验后：收拾干净药品和仪器，保持实验室整洁卫生。正确处理实验用剩的试剂以防污染等。 2．制取物质的一般流程目标产品 分析 选择 确定 设计 控制 分离 合适原料 反应原理 反应路径 反应条件 提纯产品 3．氯气的实验室制法 （1）试剂选择：选取试剂的主要依据是制取气体的性质。氯气具有强氧化性，常用氧化其Cl－的方法来制取，因此要选用含有Cl－的物质(如盐酸)和具有强氧化性的物质(如MnO2、KMnO4、KClO3等)来制取。 （2）反应原理：用MnO2制取Cl2的化学方程式：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 （3）实验装置：实验室制取氯气是采用固体和液体混合加热制气体的装置，主要有气体的发生装置、净化除杂装置、干燥装置、收集装置和尾气处理装置 （4）发生装置： ①类型：固体＋液体气体。 ②实验仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、导气管、洗气瓶、集气瓶 （5）净化装置：气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，以便选择适当的装置除去杂质。 ①杂质成分：用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，Cl2中混有的杂质气体主要是浓盐酸挥发出来的HCl气体和水蒸气。 ②除杂顺序：先除HCl气体，再除水蒸气。 ③除杂试剂：用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl气体：常用浓H2SO4，也可用干燥的CaCl2，除去Cl2中少量的水蒸气。如图： （6）收集方法：①氯气的密度比空气大，可用向上排空气法收集②氯气在饱和食盐中的溶解度较小，可用排饱和食盐水法收集。 （7）尾气处理装置：氯气有毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或通风橱中进行，通常在收集装置的后面连接盛有NaOH溶液的吸收装置。应注意： ①导气管要伸入液面以下； ②氢氧化钠溶液的作用：吸收过量的氯气，防止污染环境。 （8）验满方法： ①观察法：氯气是黄绿色气体。 ②将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满 ③将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满 （一）问题探究 1.物质制备的实验规则和安全要求 问题：查阅资料，列举一些常见化学品的安全使用标识，并说明其代表的含义。 答案：常见的化学品安全使用标识有：爆炸品标识，表示该物质具有爆炸性；易燃气体标识，代表物质易燃且为气态；氧化剂标识，说明该物质具有氧化性等。例如，氢气有易燃气体标识，因为氢气与空气混合遇明火可能发生爆炸；浓硫酸有腐蚀品标识，它具有强烈的腐蚀性。 对应训练1： 下列关于化学实验安全的说法不正确的是（ ） A. 点燃可燃性气体前必须检验其纯度 B. 不慎将浓硫酸沾到皮肤上，应立即用大量水冲洗，然后涂上3% - 5%的碳酸氢钠溶液 C. 实验室中可以将未用完的药品放回原试剂瓶 D. 闻气体的气味时，应用手在瓶口轻轻扇动，使极少量的气体飘进鼻孔 讲解：A选项，点燃可燃性气体前检验纯度是为了防止发生爆炸，该说法正确；B选项，浓硫酸沾到皮肤上先用大量水冲洗，再涂碳酸氢钠溶液，能中和硫酸，该处理方法正确；C选项，实验室中未用完的药品放回原试剂瓶会污染试剂，该说法错误；D选项，闻气体气味用手扇动使少量气体飘进鼻孔，避免直接吸入大量气体，方法正确。所以答案选C。 对应训练2： 在化学实验中，我们经常会接触到一些易燃、易爆、有毒的物质。下列物质属于易燃、易爆物质的是（ ） A. 氯化钠 B. 酒精 C. 氢氧化钠 D. 碳酸钙 讲解：酒精具有可燃性，属于易燃物质；氯化钠、氢氧化钠、碳酸钙都不具有易燃、易爆的性质。所以答案选B。 2.氯气的实验室制取 问题：从含氯元素物质间的转化关系分析，除了教材中提到的方法，还有哪些可能制取氯气的途径？ 答案：除了用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气，还可以用高锰酸钾和浓盐酸反应： ；氯酸钾和浓盐酸反应： 等。 对应训练1： 下列物质中，不能用于制取氯气的是（ ） A. 浓盐酸 B. 氯酸钾 C. 氯化钠 D. 二氧化锰 讲解：浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应可制取氯气；氯酸钾和浓盐酸反应也能制取氯气；而氯化钠不能直接用于制取氯气。所以答案选C。 对应训练2： 从化合价变化的角度分析，在反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，被氧化的元素是（ ） A. 锰元素 B. 氯元素 C. 氧元素 D. 氢元素 讲解：在该反应中，氯元素的化合价从 -1 价升高到 0 价，被氧化；锰元素的化合价从 +4 价降低到 +2 价，被还原。所以答案选B。 （二）问题思考 1.物质制备遵循的原则 问题：依据实验室制备氧气的实验，思考制备氧气的实验中，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？ 答案：可以选择、（作催化剂）、（作催化剂）作为反应原料。以为例，实验步骤为：检查装置气密性、装药品、固定装置、加热、收集氧气、撤离导管、熄灭酒精灯。装置搭建需要用到试管、酒精灯、铁架台、集气瓶等仪器。 对应训练： 下列物质制备的方案中，符合物质制备原则的是（ ） A. 用铜和稀硫酸反应制取硫酸铜 B. 用碳酸钙和稀硫酸反应制取二氧化碳 C. 用锌和稀硫酸反应制取氢气 D. 用铁和稀硝酸反应制取氢气 讲解：A选项，铜和稀硫酸不反应，无法制取硫酸铜，不符合要求；B选项，碳酸钙和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在碳酸钙表面，阻止反应继续进行，不能持续制取二氧化碳，不符合要求；C选项，锌和稀硫酸反应制取氢气，原料锌和稀硫酸易得，反应原理简单，符合物质制备原则；D选项，铁和稀硝酸反应不会生成氢气，不符合要求。所以答案选C。 2.氯气实验室制取的反应原理及装置分析 问题：从化合价变化的角度，分析反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O（被氧化、被还原、氧化剂、还原剂）。 答案：在该反应中，中部分氯元素的化合价从 -1 价升高到 0 价，被氧化，是还原剂；中锰元素的化合价从 +4 价降低到 +2 价，被还原，是氧化剂。 问题：根据制备氯气的反应原理，我们应该如何搭建实验装置呢？ 答案：需要搭建发生装置、净化装置、收集装置和尾气处理装置。发生装置可以选择分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯等仪器；净化装置需要除去气体和水蒸气，分别用饱和食盐水和浓硫酸；收集装置采用向上排空气法，因为氯气密度大于空气；尾气处理装置用溶液吸收过量的氯气，防止污染环境。 对应训练：在实验室制取氯气的实验中，下列说法正确的是（ ） A. 可以用排水法收集氯气 B. 用饱和食盐水除去氯气中的气体是因为在饱和食盐水中的溶解度比氯气小 C. 用浓硫酸干燥氯气是因为浓硫酸具有吸水性 D. 用溶液吸收尾气是因为溶液能与氯气反应生成氢气 讲解：A选项，氯气能溶于水，不能用排水法收集，该说法错误；B选项，用饱和食盐水除去氯气中的气体是因为极易溶于水，而氯气在饱和食盐水中的溶解度较小，该说法错误；C选项，浓硫酸具有吸水性，可以干燥氯气，该说法正确；D选项，用溶液吸收尾气是因为 ，不是生成氢气，该说法错误。所以答案选C。 3.实验室中气体的制备思路 问题：请大家写出实验室制取氧气、二氧化碳的化学方程式，并说明反应物状态、反应条件和装置图特点。 答案：氧气：2KMnO4K2MnO4 + MnO2 + O2↑，反应物为固体 + 固体，反应条件为加热； 2H2O2 2H2O + O2↑，反应物为固体 + 液体，反应条件为不加热。 二氧化碳： ，反应物为固体 + 液体，反应条件为不加热。 对应训练1：下列气体的实验室制取方法中，反应物状态和反应条件与制取氢气相同的是（ ） A. 氧气（用和） B. 氧气（用） C. 二氧化碳 D. 氯气 讲解：氢气是用锌和稀硫酸反应制取，反应物为固体 + 液体，反应条件为不加热。氧气（用和）的反应物为固体 + 液体，反应条件为不加热，与制取氢气相同；氧气（用）反应物为固体，反应条件为加热；二氧化碳反应物为固体 + 液体，反应条件为不加热，但与氢气的发生装置有差异；氯气反应物为固体 + 液体，反应条件为加热。所以答案选A。 对应训练2：实验室制取二氧化碳时，选择的发生装置是（ ） A. 固体 + 固体，加热装置 B. 固体 + 液体，加热装置 C. 固体 + 液体，不加热装置 D. 液体 + 液体，加热装置 讲解：实验室制取二氧化碳用的是碳酸钙和稀盐酸，反应物为固体 + 液体，反应条件为不加热，所以选择固体 + 液体，不加热装置。答案选C。 （三）归纳总结 1.总结物质制备的一般原则 问题：通过回顾氧气的制备实验，总结物质制备时一般遵循的原则有哪些？ 答案：物质制备时一般遵循的原则有：原料易得，原理绿色，条件温和，装置简单，分离方便等。 2.总结实验室制取气体的思路 问题：结合、等气体的实验室制取方法，总结设计实验室制取气体的装置时，应考虑哪些方面？ 答案：设计实验室制取气体的装置时，应考虑装置的选取依据和装置的连接顺序。发生装置要考虑反应物状态和反应条件；净化装置要考虑除杂、干燥，遵循不减少气体量、不引入新杂质的原则；收集装置要考虑气体的密度和溶解性；尾气处理要考虑气体的性质。设计气体制备装置的基本思路是：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。 对应训练：既可以用浓硫酸干燥又能用向上排空气法收集的气体为（ ） A. B. C. D. 讲解：浓硫酸可以干燥中性、酸性气体，不能干燥碱性气体。向上排空气法适用于密度比空气大且不与空气反应的气体。密度比空气小，用向下排空气法收集；是碱性气体，不能用浓硫酸干燥；是酸性气体，密度比空气大，可以用浓硫酸干燥，也可以用向上排空气法收集；密度与空气接近，一般不用排空气法收集。所以答案选C。 1.根据实验装置图，回答问题： （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）。 【答案】（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 【解析】（1）仪器①是集气瓶。（2）A装置是固体加热型装置，用该装置制取氧气，可选用高锰酸钾，其反应化学方程式为$2KMnO_4\xlongequal{\Delta}K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2↑$；排水法收集的氧气比较纯净，所以选C装置；用排水法收集氧气时，当气泡连续均匀冒出时开始收集，因为刚开始排出的是装置内的空气。（3）实验室制取二氧化碳用大理石（或石灰石）和稀盐酸；B装置可以通过控制止水夹来控制反应的发生和停止；检验二氧化碳用澄清石灰水，反应原理是；制取二氧化碳用固液不加热型装置B，除去氯化氢用饱和碳酸氢钠溶液G，干燥用浓硫酸F，收集用向上排空气法E，所以连接顺序为B、G、F、E。 2.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： 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 【答案】D 【解析】A．要制取纯净干燥的氯气，先发生反应制取氯气，然后除去氯化氢，再干燥，最后收集并进行尾气处理，装置接口按气流方向的连接顺序为a→d→e→h→i→f→g→b，A选项正确；B．①中高锰酸钾和浓盐酸反应生成氯气，化学方程式为，B选项正确；C．⑤中浓硫酸具有吸水性，用于干燥氯气，C选项正确；D．澄清石灰水浓度小，吸收氯气的效果不如氢氧化钠溶液好，不能用澄清石灰水替代②中的NaOH溶液，D选项错误。 3.既可以用浓硫酸干燥又能用排气法收集的气体为 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ A．①④⑥ B．①④⑤ C．②③④ D．②⑤⑥ 【答案】B 【解析】浓硫酸具有吸水性，可干燥中性和酸性气体，不能干燥碱性气体。①是中性气体，不与浓硫酸反应，可以用浓硫酸干燥，密度比空气小，可用向下排空气法收集；②能与空气中的氧气反应，不能用排空气法收集；③是碱性气体，能与浓硫酸反应，不能用浓硫酸干燥；④是酸性气体，不与浓硫酸反应，可以用浓硫酸干燥，密度比空气大，可用向上排空气法收集；⑤是酸性气体，不与浓硫酸反应，可以用浓硫酸干燥，密度比空气大，可用向上排空气法收集；⑥是中性气体，不与浓硫酸反应，可以用浓硫酸干燥，但密度与空气接近，一般不用排空气法收集。所以既可以用浓硫酸干燥又能用排气法收集的气体为①④⑤，答案选B。 4.实验室制取，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 【答案】C 【解析】A．实验室制取氧气可以选择高锰酸钾、氯酸钾和二氧化锰、过氧化氢和二氧化锰等药品，A选项合理；B．制取气体前要检查装置的气密性，B选项合理；C．如果用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气，发生装置是固体加热型，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水倒流使试管炸裂，图中装置试管口向上倾斜，不合理；D．氧气不易溶于水，可用排水法收集，密度比空气大，可用向上排空气法收集，D选项合理。 5.“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 【答案】C 【解析】A．图1是向上排空气法收集气体，氧气密度比空气大，应从a端通入，A选项正确；B．氢气密度比空气小，用图1收集氢气时应从b端通入，B选项正确；C．图2是排水法收集气体，氧气应从b端通入，将水从a端排出，C选项错误；D．若用图2测量收集的氧气体积，应在a端连接一个量筒，排出水的体积就是收集氧气的体积，D选项正确。 氯气的实验室制法 （1）该发生装置适合固体与液体混合共热制取气体。①实验中要使用浓盐酸而不使用稀盐酸这是因为MnO2与稀盐酸不反应。②滴加浓盐酸时要拔开分液漏斗塞子(或使分液漏斗盖上的小孔对齐),目的是便于分液漏斗中的液体流出。 （2）净化装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体；装置特点是“长管进气，短管出气”。浓H2SO4是液体干燥剂，用于除去Cl2中的水蒸气。但浓硫酸不能干燥碱性气体(如NH3)、不能干燥还原性气体(如H2S)。 （3）收集装置：用排空气法收集密度比空气大的气体(如Cl2)时，要求装置中“长管进气，短管出气”;若收集密度比空气小的气体(如H₂、NH₃等),则装置中“短管进气，长管出气”。 （4）尾气处理装置：①为防止多余的Cl₂污染环境，常用NaOH溶液进行吸收。化学方程式为2NaOH+Cl2—NaCl+NaClO+H2O。②吸收Cl2时，不能用澄清的石灰水，原因是石灰水中Ca(OH)2量太少，吸收不完全。 考点1 实验安全 1．下列物质与危险化学品标志的对应关系不正确的是（ ） A B C D 乙醇 天然气 浓硫酸 氢氧化钠 【答案】D 【解析】A.乙醇在常温下是无色液体，容易燃烧，属于易燃性液体，A正确，不符合题意； B.天然气主要成分是CH4，该物质在常温下呈气态，容易燃烧，属于易燃性气体，B正确，不符合题意； C.浓硫酸具有强的腐蚀性，属于腐蚀性药品，C正确，不符合题意； D.NaOH具有强的腐蚀性，属于腐蚀性药品，D错误，符合题意； 故合理选项是D。 2．下列实验操作和处理方法可能会引发安全事故的是 ①将水沿着烧杯内壁缓慢加入浓硫酸中，并用玻璃棒不断搅拌 ②给试管中的液体加热时，试管口不朝向任何人 ③夜间厨房发生煤气泄漏时，立即开灯检查煤气泄漏原因，并打开所有门窗通风 ④用氢气还原氧化铜时，先加热氧化铜，再通入氢气 A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①②③④ 【答案】B 【解析】①稀释浓硫酸，将水慢慢注入盛有浓硫酸的烧杯中，由于浓硫酸溶解时放出大量的热，且水的密度较小，浮于液面上，热量不能及时散失，会造成液滴飞溅，引发安全事故，故①符合题意；②给试管中的液体加热时，试管口不能朝着有人的地方，防止液体外溅伤人，引发安全事故，故②不符合题意；③夜间厨房发生煤气泄漏时，立即开灯检查煤气泄漏原因，会发生爆炸，引发安全事故，故③符合题意；④用氢气还原氧化铜时，应先通入氢气再加热氧化铜，若顺序相反，则可能会发生爆炸，引发安全事故，故④符合题意。故选B。 考点2 氯气的实验室制取 3．在制备和收集的实验过程中，下列装置正确的是（ ） A．制备 B．除去杂质 C．排空气法收集 D．尾气吸收 【答案】D 【解析】A. 实验室用与浓盐酸共热制备，装置中缺少酒精灯，A错误； B. 生成的中含有氯化氢，与饱和碳酸氢钠溶液反应会生成杂质，达不到除杂目的，应用饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，B错误； C.密度比空气大，用向上排空气法收集，应从长导管通入气体，C错误； D.有毒，需要用氢氧化钠溶液吸收除去，倒置的漏斗能够防止倒吸，D正确； 答案选D。 4．下列装置应用于实验室制取氯气并回收氯化锰溶液，不能达到实验目的的是 A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢 C．用装置丙收集氯气并防止污染空气 D．用装置丁分离二氧化锰和氯化锰溶液 【答案】B 【解析】A、实验室用MnO2、浓盐酸共热制取Cl2：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，A能达到实验目的； B、实验室除去氯气中的氯化氢是通过饱和氯化钠溶液，B不能达到实验目的； C、氯气的密度大于空气的密度，收集时用向上排空气法收集，且氯气有毒，注意尾气的处理，一般用碱吸收，C能达到实验目的； D、二氧化锰不溶于水，氯化锰溶于水，采用过滤法分离，D能达到实验目的。 故选B。 5．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 【答案】D 【分析】用高锰酸钾与浓盐酸制备Cl2，制得的Cl2中含有挥发的HCl和水蒸气，根据先除杂再除水的原则，用饱和食盐水除去HCl，用浓硫酸除水，Cl2的密度比空气大，用向上排空气法收集Cl2，需要长进短出，Cl2有毒，需要用NaOH进行尾气处理，据此回答。 【解析】A．根据分析可知，装置接口按气流方向的连接顺序为a→d→e→h→i→f→g→b，A正确；B．高锰酸钾与浓盐酸制备Cl2，同时生成氯化钾、氯化锰和水，方程式为：2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O，B正确；C．用浓硫酸除水，利用了浓硫酸的吸水性，C正确；D．澄清石灰水中Ca(OH)2含量低，不能完全吸收氯气，只能吸收少量Cl2，可以用石灰乳，D错误；故选D。 考点3 常见气体的制备思路 6．下列气体既能用排水集气法，又能用向下排空气法收集的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．氧气密度大于空气，应使用向上排空气法，不能用向下排空气法，A不符合题意； B．氮气密度略小于空气，但接近空气密度，排空气法收集效果差，通常用排水法，B不符合题意； C．二氧化碳易溶于水，无法用排水法收集，C不符合题意； D．氢气密度远小于空气，可用向下排空气法，且难溶于水，可用排水法，D符合题意； 故选D。 7．广口瓶被称为气体实验的“万能瓶”，是因为它可以配合玻璃管和其它简单仪器组成各种功能的装置。下列各图中能用作安全瓶防倒吸装置的是 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A．该装置是排液量气装置，故A错误； B．该装置可作为安全瓶防倒吸，因为进气管较短（刚漏出瓶塞）若发生倒吸，倒吸液会被盛装在B 瓶中，不会再倒流到前一装置，从而防止倒吸，故B正确； C．该装置是混气装置，进入C 瓶中两气体在C 瓶中充分混合，故C错误； D．该装置是洗气装置，故D错误； 故选B。 8．用如图实验装置制取干燥且纯净的气体，下列判断正确的是 （1） （2） （3） （4） X 大理石与盐酸 锌粒与稀硫酸 双氧水与二氧化锰 二氧化锰与氯酸钾 Y 浓硫酸 浓硫酸 浓硫酸 浓硫酸 Z CO2 H2 O2 O2 A．只有（1） B．（1）（2） C．只有（3） D．（2）（3） 【答案】C 【解析】（1）大理石与盐酸反应制得CO2，经过浓硫酸干燥，CO2气体中含有HCl，所得气体干燥但不纯净，不符合题意； （2）制取氢气，要用向下排空气法，该收集装置有问题，不符合题意； （3）双氧水与二氧化锰反应制得O2，经过浓硫酸干燥，所得O2气体干燥且纯净，符合题意； （4）二氧化锰与氯酸钾反应制得O2，要采用固固加热型发生装置，装置有问题，不符合题意； 综上，只有（3）实验装置制取干燥且纯净的气体，答案选C。 9．下图是实验室制取气体的部分实验装置。 (1)仪器①的名称是______。 (2)实验室制取二氧化碳可选用的发生装置和收集装置是________ (填字母序号)。 (3)用B装置制备氧气的化学方程式是_______。 (4)可用向下排空气法收集氢气的原因是______。 (5)用E装置收集氧气，不纯的原因可能有_______(写一点即可)。 【答案】(1)酒精灯；(2)AD；(3)；(4)相同条件下，氢气的密度比空气小；(5)没等装置中的空气排净便开始收集氧气(或“排水集气时，集气瓶中的水没有完全充满，还留有气泡”或“收集完气体后玻璃片与集气瓶口之间密封不好”，合理即可。 【解析】（1）由图可知，仪器①的名称是酒精灯，故填写：酒精灯；（2）实验室制取二氧化碳不需要加热，所以，发生装置选择不带酒精灯的A装置，由于二氧化碳密度比空气大，易溶于水且与水反应，所以，选择向上排空气法收集二氧化碳，即收集装置为：D，因此，实验室制取二氧化碳可选用的发生装置和收集装置是：AD，故填写：AD；（3）用B装置制备氧气，由于试管口没有塞棉花，所以不能用高锰酸钾加热法制氧气，需要采用氯酸钾和二氧化锰混合加热法制取氧气，氯酸钾在二氧化锰催化下加热，生成氯化钾和氧气，化学方程式为：，故填写：。 （4）用向下排空气法收集氢气的原因是相同条件下，氢气的密度比空气小，故填写：相同条件下，氢气的密度比空气小。（5）E装置收集氧气，不纯的原因可能有：1.没等装置中的空气排净便开始收集氧气，收集到的氧气中混有空气，2.排水集气时，集气瓶中的水没有完全充满，还留有气泡，收集到的氧气中混有空气，3.收集完气体后玻璃片与集气瓶口之间密封不好，集气瓶中进入空气，故填写：没等装置中的空气排净便开始收集氧气(或“排水集气时，集气瓶中的水没有完全充满，还留有气泡”或“收集完气体后玻璃片与集气瓶口之间密封不好”)，合理即可。 10．掌握实验室制取气体的一般思路和方法是化学学习的必备能力。请根据下图所示装置回答问题。 (1)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰固体制取氧气的化学方程式为______，二氧化锰的作用是______，应选用的发生装置是______（选填装置字母序号）。实验时过氧化氢溶液应从所选装置中的______（填仪器名称）加入。 (2)已知常温常压下，氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，水溶液显碱性。下列两种反应原理均可用于实验室制备氨气。 ①浓氨水和生石灰固体混合： ②氯化铵固体和氢氧化钙粉末混合加热： 若选用A装置制备氨气，应选择的反应原理是______（选填数字序号）。收集氨气应选用的装置是______。（选填装置字母序号）。检验氨气已收集满的方法是______（写出操作、现象和结论）。 (3)实验室制取气体时，不需要考虑的因素是______（选填字母序号）。 A．反应原理 B．发生和收集装置 C．检验和验满方法 D．气体的颜色 【答案】(1) ；催化作用 ； B ；分液漏斗；(2) ② ； C；将湿润红色石蕊试；纸放在集气瓶口，试纸变蓝色，说明满了；(3)D 【解析】（1）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰固体制取氧气，即过氧化氢在二氧化锰的催化作用下生成水和氧气，反应的化学方程式为：；二氧化锰是该反应的催化剂，在该反应中所起的作用是催化作用；该反应属于固液常温型，选择的发生装置为B；过氧化氢溶液是液体，可通过分液漏斗中加入，故填：；催化作用；B；分液漏斗；（2）A装置适用于固体混合加热制取气体，应选择的反应原理是②；氨气密度比空气小，极易溶于水，只能用向下排空气法收集，选择的收集装置为C；氨气水溶液显碱性，氨气能使湿润红色石蕊试纸变蓝色，故检验氨气收集满的方法是将湿润红色石蕊试纸放在集气瓶口，试纸变蓝色，说明满了，故填：②；C；将湿润红色石蕊试纸放在集气瓶口，试纸变蓝色，说明满了；（3）A、实验室制取气体时，需要考虑制取气体的化学反应原理，需要考虑反应的需要的药品和反应条件，故选项不符合题意；B、实验室制取气体时，需要考虑制取气体应采用的实验装置，故选项不符合题意；C、实验室制取气体时，需要考虑制取气体检验和验满方法，故选项不符合题意；D、实验室制取气体时，不需要考虑气体的颜色，故选项符合题意。 故选D。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 1.3 化学中常用的实验方法 第1课时 物质的制备 一、知识目标 1.了解进行物质制备等化学实验时需遵守的实验规则和安全要求，认识化学品安全使用标识。 2.掌握氯气实验室制法的反应原理、装置及相关操作。 3.理解物质制备遵循的原则，如原料易得、原理绿色、条件温和、装置简单、分离方便等。 4.学会实验室气体的净化与干燥方法，掌握干燥剂的选择原则。 5.熟悉实验室中气体的制备思路，包括装置的选取依据和连接顺序。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识物质制备在日常生活、工农业生产和科学研究中的重要性；从微观角度分析化学反应中元素化合价的变化，理解氧化还原反应原理在物质制备中的应用。 2.证据推理与模型认知：通过对常见气体制备方法的分析，建立实验室制取气体的装置模型，依据反应物状态、反应条件、气体性质等因素选择合适的装置。 3.科学探究与创新意识：通过思考和讨论制取氯气的途径和试剂选择，培养创新思维和探究能力；通过优化制备流程，提高解决实际问题的能力。 4.科学态度与社会责任：在实验过程中，培养严谨的科学态度和安全意识，认识到化学实验对社会发展的重要贡献，增强环保意识。 一、学习重点 1.物质制备遵循的原则。 2.氯气的实验室制取原理、装置及操作。 3.实验室中气体的制备思路，包括发生装置、净化装置、收集装置和尾气处理装置的选择。 二、学习难点 1.从化合价变化角度分析物质制备的反应原理。 2.根据气体和杂质的性质选择合适的除杂试剂和干燥剂。 3.设计和优化物质制备的实验方案。 1．实验安全 （1）实验前：做好预习和准备，熟悉实验_____，掌握__________安全使用要领，理解实验原理，熟悉实验步骤和操作要求。 （2）实验中：_____操作和取用药品、仔细观察和记录__________、同组分工协作、沉着冷静处理突发状况、树立环保意识，减少实验排出的____________________对环境的影响等。 （3）实验后：收拾干净__________，保持实验室整洁卫生。正确处理实验用剩的试剂以防污染等。 2．制取物质的一般流程 分析 选择 确定 设计 控制 分离 3．氯气的实验室制法 （1）试剂选择：选取试剂的主要依据是制取气体的性质。氯气具有_____性，常用氧化其Cl－的方法来制取，因此要选用含有Cl－的物质(如_____)和具有_____性的物质(如MnO2、KMnO4、KClO3等)来制取。 （2）反应原理：用MnO2制取Cl2的化学方程式：____________________。 （3）实验装置：实验室制取氯气是采用_______________制气体的装置，主要有气体的_____装置、_____装置、_____装置、_____装置和_____装置 （4）发生装置： ①类型：____________________。 ②实验仪器：铁架台(带铁圈)、酒精灯、石棉网、__________、__________、导气管、洗气瓶、集气瓶。 （5）净化装置：气体净化装置的设计必须同时考虑主要成分和杂质成分的性质，以便选择适当的装置除去杂质。 ①杂质成分：用浓盐酸和二氧化锰制取氯气时，Cl2中混有的杂质气体主要是浓盐酸挥发出来的__________和__________。 ②除杂顺序：先除__________，再除__________。 ③除杂试剂：用_____________除去Cl2中少量的HCl气体：常用_________，也可用干燥的_________，除去Cl2中少量的水蒸气。如图： （6）收集方法：①氯气的密度比空气大，可用_____排空气法收集②氯气在饱和食盐中的溶解度较小，可用__________法收集。 （7）尾气处理装置：氯气_____毒，实验室制取氯气时应在密闭系统或_____中进行，通常在收集装置的后面连接盛有_____溶液的吸收装置。应注意： ①导气管要伸入液面以下； ②氢氧化钠溶液的作用：____________________。 （8）验满方法： ①观察法：氯气是_____色气体。 ②将湿润的__________试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变_____，则证明已集满。 ③将湿润的_____色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先_____后_____的变化，则证明已集满。 （一）问题探究 1.物质制备的实验规则和安全要求 问题：查阅资料，列举一些常见化学品的安全使用标识，并说明其代表的含义。 对应训练1： 下列关于化学实验安全的说法不正确的是（ ） A. 点燃可燃性气体前必须检验其纯度 B. 不慎将浓硫酸沾到皮肤上，应立即用大量水冲洗，然后涂上3% - 5%的碳酸氢钠溶液 C. 实验室中可以将未用完的药品放回原试剂瓶 D. 闻气体的气味时，应用手在瓶口轻轻扇动，使极少量的气体飘进鼻孔 对应训练2： 在化学实验中，我们经常会接触到一些易燃、易爆、有毒的物质。下列物质属于易燃、易爆物质的是（ ） A. 氯化钠 B. 酒精 C. 氢氧化钠 D. 碳酸钙 2.氯气的实验室制取 问题：从含氯元素物质间的转化关系分析，除了教材中提到的方法，还有哪些可能制取氯气的途径？ 对应训练1： 下列物质中，不能用于制取氯气的是（ ） A. 浓盐酸 B. 氯酸钾 C. 氯化钠 D. 二氧化锰 对应训练2： 从化合价变化的角度分析，在反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O中，被氧化的元素是（ ） A. 锰元素 B. 氯元素 C. 氧元素 D. 氢元素 （二）问题思考 1.物质制备遵循的原则 问题：依据实验室制备氧气的实验，思考制备氧气的实验中，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？ 对应训练： 下列物质制备的方案中，符合物质制备原则的是（ ） A. 用铜和稀硫酸反应制取硫酸铜 B. 用碳酸钙和稀硫酸反应制取二氧化碳 C. 用锌和稀硫酸反应制取氢气 D. 用铁和稀硝酸反应制取氢气 2.氯气实验室制取的反应原理及装置分析 问题：从化合价变化的角度，分析反应MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O（被氧化、被还原、氧化剂、还原剂）。 问题：根据制备氯气的反应原理，我们应该如何搭建实验装置呢？ 对应训练：在实验室制取氯气的实验中，下列说法正确的是（ ） A. 可以用排水法收集氯气 B. 用饱和食盐水除去氯气中的气体是因为在饱和食盐水中的溶解度比氯气小 C. 用浓硫酸干燥氯气是因为浓硫酸具有吸水性 D. 用溶液吸收尾气是因为溶液能与氯气反应生成氢气 3.实验室中气体的制备思路 问题：请大家写出实验室制取氧气、二氧化碳的化学方程式，并说明反应物状态、反应条件和装置图特点。 二氧化碳： ，反应物为固体 + 液体，反应条件为不加热。 对应训练1：下列气体的实验室制取方法中，反应物状态和反应条件与制取氢气相同的是（ ） A. 氧气（用和） B. 氧气（用） C. 二氧化碳 D. 氯气 对应训练2：实验室制取二氧化碳时，选择的发生装置是（ ） A. 固体 + 固体，加热装置 B. 固体 + 液体，加热装置 C. 固体 + 液体，不加热装置 D. 液体 + 液体，加热装置 （三）归纳总结 1.总结物质制备的一般原则 问题：通过回顾氧气的制备实验，总结物质制备时一般遵循的原则有哪些？ 2.总结实验室制取气体的思路 问题：结合、等气体的实验室制取方法，总结设计实验室制取气体的装置时，应考虑哪些方面？ 对应训练：既可以用浓硫酸干燥又能用向上排空气法收集的气体为（ ） A. B. C. D. 1.根据实验装置图，回答问题： （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）。 2.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： 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 3.既可以用浓硫酸干燥又能用排气法收集的气体为 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ A．①④⑥ B．①④⑤ C．②③④ D．②⑤⑥ 4.实验室制取，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 5.“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 氯气的实验室制法 （1）该发生装置适合固体与液体混合共热制取气体。①实验中要使用浓盐酸而不使用稀盐酸这是因为MnO2与稀盐酸不反应。②滴加浓盐酸时要拔开分液漏斗塞子(或使分液漏斗盖上的小孔对齐),目的是便于分液漏斗中的液体流出。 （2）净化装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl气体；装置特点是“长管进气，短管出气”。浓H2SO4是液体干燥剂，用于除去Cl2中的水蒸气。但浓硫酸不能干燥碱性气体(如NH3)、不能干燥还原性气体(如H2S)。 （3）收集装置：用排空气法收集密度比空气大的气体(如Cl2)时，要求装置中“长管进气，短管出气”;若收集密度比空气小的气体(如H₂、NH₃等),则装置中“短管进气，长管出气”。 （4）尾气处理装置：①为防止多余的Cl₂污染环境，常用NaOH溶液进行吸收。化学方程式为2NaOH+Cl2—NaCl+NaClO+H2O。②吸收Cl2时，不能用澄清的石灰水，原因是石灰水中Ca(OH)2量太少，吸收不完全。 考点1 实验安全 1．下列物质与危险化学品标志的对应关系不正确的是（ ） A B C D 乙醇 天然气 浓硫酸 氢氧化钠 2．下列实验操作和处理方法可能会引发安全事故的是 ①将水沿着烧杯内壁缓慢加入浓硫酸中，并用玻璃棒不断搅拌 ②给试管中的液体加热时，试管口不朝向任何人 ③夜间厨房发生煤气泄漏时，立即开灯检查煤气泄漏原因，并打开所有门窗通风 ④用氢气还原氧化铜时，先加热氧化铜，再通入氢气 A．①②③ B．①③④ C．②③④ D．①②③④ 考点2 氯气的实验室制取 3．在制备和收集的实验过程中，下列装置正确的是（ ） A．制备 B．除去杂质 C．排空气法收集 D．尾气吸收 4．下列装置应用于实验室制取氯气并回收氯化锰溶液，不能达到实验目的的是 A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢 C．用装置丙收集氯气并防止污染空气 D．用装置丁分离二氧化锰和氯化锰溶液 5．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 考点3 常见气体的制备思路 6．下列气体既能用排水集气法，又能用向下排空气法收集的是 A． B． C． D． 7．广口瓶被称为气体实验的“万能瓶”，是因为它可以配合玻璃管和其它简单仪器组成各种功能的装置。下列各图中能用作安全瓶防倒吸装置的是 A． B． C． D． 8．用如图实验装置制取干燥且纯净的气体，下列判断正确的是 （1） （2） （3） （4） X 大理石与盐酸 锌粒与稀硫酸 双氧水与二氧化锰 二氧化锰与氯酸钾 Y 浓硫酸 浓硫酸 浓硫酸 浓硫酸 Z CO2 H2 O2 O2 A．只有（1） B．（1）（2） C．只有（3） D．（2）（3） 9．下图是实验室制取气体的部分实验装置。 (1)仪器①的名称是______。 (2)实验室制取二氧化碳可选用的发生装置和收集装置是________ (填字母序号)。 (3)用B装置制备氧气的化学方程式是_______。 (4)可用向下排空气法收集氢气的原因是______。 (5)用E装置收集氧气，不纯的原因可能有_______(写一点即可)。 10．掌握实验室制取气体的一般思路和方法是化学学习的必备能力。请根据下图所示装置回答问题。 (1)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰固体制取氧气的化学方程式为______，二氧化锰的作用是______，应选用的发生装置是______（选填装置字母序号）。实验时过氧化氢溶液应从所选装置中的______（填仪器名称）加入。 (2)已知常温常压下，氨气是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，水溶液显碱性。下列两种反应原理均可用于实验室制备氨气。 ①浓氨水和生石灰固体混合： ②氯化铵固体和氢氧化钙粉末混合加热： 若选用A装置制备氨气，应选择的反应原理是______（选填数字序号）。收集氨气应选用的装置是______。（选填装置字母序号）。检验氨气已收集满的方法是______（写出操作、现象和结论）。 (3)实验室制取气体时，不需要考虑的因素是______（选填字母序号）。 A．反应原理 B．发生和收集装置 C．检验和验满方法 D．气体的颜色 / 学科网（北京）股份有限公司 $$