2020年高考化学一轮复习课件：模块4 第十单元 第3节 物质的制备

2020年高考化学一轮复习课件：模块4 第十单元 第3节 物质的制备

第 3 节 物质的制备 考纲点击： 1. 掌握常见气体的实验室制法 ( 包括所用试剂、 反应原理、仪器和收 集方法 ) 。 2. 了解常见金属及其重要化合物 的制备方法。 3. 了解常见非金属元素单质及其重要化合物的制 备方法。 回归教材 一、常见气体的制备和收集 1. 常见气体的实验室制法 (1)O 2 的实验室制法 ①原理： 固＋固 气体 固＋液 ―→ 气体 ③收集方法： 排水法、向上排空气法。 ④ 验满方法： 将 ________________ 放 在集气瓶口，若复燃证明已满 带火星的木条 (2)CO 2 的实验室制 法 (3)H 2 的实验室 制法 CaCO 3 ＋ 2HCl===CaCl 2 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ 固＋液 ―→ 气体 上 NaHCO 3 溶液 Zn ＋ H 2 SO 4 ===ZnSO 4 ＋ H 2 ↑ (4)NH 3 的实验室制法 下 红色 2NH 4 Cl ＋ Ca(OH) 2 CaCl 2 ＋ 2NH 3 ↑ ＋ 2H 2 O (5)Cl 2 的实验室制法 饱和食盐水 淀粉 -KI 饱和食盐水 NaOH MnCl 2 ＋ 2H 2 O ＋ Cl 2 ↑ MnO 2 ＋ 4HCl( 浓 ) 装置类型 装置图 适用气体 操作注意事项 固、固 加热型 O 2 、 NH 3 等 ① 试管要干燥 ②试管口略低于试管底 ③加热时先预热再集中 加热 ④用 KMnO 4 制取 O 2 时， 需在试管口处塞一小团 棉花 2. 常见气体制备的发生装置 选择发生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，具体如下表中所示： 装置类型 装置图 适用气体 操作注意事项 固、液加热 型或液、液 加热型 Cl 2 等 ① 加热烧瓶时要垫石棉网 ②反应物均为液体时，烧 瓶内要加碎瓷片 ( 续表 ) 装置类型 装置图 适用气体 操作注意事项 固、液 不加热型 O 2 、 H 2 、 CO 2 、 SO 2 NO 、 NO 2 等 ① 使用长颈漏斗时，要使 漏斗下端插入液面以下 ②启普发生器只适用于 ________________ 反应， 且气体不溶于水 ③使用分液漏斗既可以 增强气密性，又可控制液 体流速和用量 ( 续表 ) 块状固体和液体 收集 方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法 装置 示意图 3. 收集方法 ( 续表 ) 难溶于水 大 小 收集方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法 收集 原理 收集的气体不与水反应且 __________ 收集的气体密度比空气 ____ ，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应 收集的气体密度比空气 ____ ，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应 典型 气体 H 2 、 O 2 、 NO 、 CO 、 CH 2 ==CH 2 、 CH 4 、 CH≡CH Cl 2 、 HCl 、 CO 2 、 SO 2 、 H 2 S H 2 、 NH 3 、 CH 4 [ 特别提醒 ] (1) 制备同种气体时，要注意原理不同选择的装置也不同。 如制备氧气，用高锰酸钾分解，选固 - 固加热装置；用双氧水在 二氧化锰作用下分解，选择固 - 液不加热装置。 (2) 进行气体制备时，不要忘记先对装置进行气密性检验， 再加入药品制备气体。 (3) 排空气法收集气体时，除了考虑气体的密度大小外，还 要考虑是否与空气反应，如 NO 能被氧气氧化，不能用排空气 法收集。 4. 气体的净化 碱性物质 酸性物质 (1) 原理：酸性杂质用 ______________ 吸收；碱性杂质用 ____________ 吸收；易溶于水或能与 水反应的用水吸收；还原 性杂质可用 __________________ 来吸收或转化；氧化性杂质可 用 ____________________ 来吸收或转化。 (2) 装置 氧化性较强的物质 还原性较强的物质 干燥剂 液态干燥剂 固态干燥剂 装置 常见 干燥剂 浓硫酸 ( 酸性、 强氧化性 ) 无水氯化钙 ( 中性 ) 碱石灰 ( 碱性 ) 不可干燥 的气体 ______________ 等 ________ ______________ 等 (3) 常见干燥剂 NH 3 、 H 2 S 、 HI Cl 2 、 H 2 S 、 HCl NH 3 5. 尾气的处理 通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常见仪器有： (1) 吸收溶解度较小的尾气 ( 如 Cl 2 、 SO 2 等 ) 用图 ____ 装置。 (2) 吸收溶解度较大的尾气 ( 如 HCl 、 NH 3 等 ) 用图 ____ 或 ____ 装置。 A B C (3)CO 等气体可用点燃或收集于塑料袋 ( 气球 ) 中的方法除 去，如图 ____ 或 ____ 。 D E [ 特别提醒 ] (1) 有氧化性的干燥剂 ( 如浓硫酸 ) 不能干燥有还 原性的气体 ( 如 H 2 S 、 HI 等 ) 。 (2) 不能用 CaCl 2 干燥 NH 3 ，因为 CaCl 2 与 NH 3 能反应。 (3) 当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置除杂，通常 是除杂在前，干燥在后。若用加热装置除杂，通常是干燥在前， 除杂在后。 (4) 尾气处理装置应与大气相通。 6. 防倒吸装置的理解与应用 (1) 肚容式：对于 NH 3 、 HCl 等易溶于水的气体吸收时，常 用倒置的小漏斗、干燥管、双耳球等防倒吸装置图如下所示： (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 、 NH 3 均 可用如图所示装置吸收： 二、几种重要非气态物质的制备 1. 氢氧化铝的制备 (1) 原理 ① 铝盐法： _______________________________________ ； _________________________________________________ ； ③铝盐和偏铝酸盐水解法： _________________________________________________ 。 ＋ Al 3 ＋ ＋ 3NH 3 ·H 2 O===Al(OH) 3 ↓ ＋ 3NH 4 ② 偏铝酸盐法： (2) 注意事项 氢氧化铝是两性氢氧化物，能溶于氢氧化钠溶液，但不溶 于氨水，制备时一般用可溶性铝盐与氨水反应。 2. 氢氧化亚铁的制备 (1) 原理 (2) 注意事项 ①Fe(OH) 2 有强还原性，易被空气中的 O 2 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常通过煮 沸除去水中溶解的氧气。 离子方程式： Fe 2 ＋ ＋ 2OH － ===Fe(OH) 2 ↓ 。 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 下，再将氢氧化钠溶液挤出。 ③还可在硫酸亚铁溶液上方加一层植物油，以减少与空气 的接触。 3. 氢氧化铁胶体的制备 (1) 原理 化学方程式： ______________________________________ 。 (2) 操作步骤 红褐 加热蒸馏水至沸腾，逐滴滴加饱和氯化铁溶液，加热至液 体呈 _______ 色停止加热，不可搅拌。 Fe(OH) 3 ( 胶体 ) ＋ 3HCl FeCl 3 ＋ 3H 2 O 4. 乙酸乙酯的制备 (1) 原理： _________________________________________ ________ 。 (2) 试剂的混合方法：先加入无水乙醇，再沿器壁慢慢加入 浓硫酸，冷却至室温后再加冰醋酸。 CH 3 COOH ＋ CH 3 CH 2 OH CH 3 COOCH 2 CH 3 ＋ H 2 O 基础测评 1.(2018 年湖北孝感模拟 ) 利用如图装置能制取并收集到相 应气体的是 ( ) 。 A. 浓氨水与固体 CaO 制氨气 B. 浓盐酸与 KClO 3 固体制氯气 C. 稀硝酸与铜片制 NO D. 饱和食盐水与电石 (CaC 2 ) 制乙炔 (C 2 H 2 ) 答案： B 2.(2018 年陕西西安模拟 ) 实验室制取少量干燥的氨气涉及 ) 。 B.② 是氨气吸收装置 D.④ 是氨气收集装置 下列装置，其中正确的是 ( A.① 是氨气发生装置 C.③ 是氨气发生装置 答案： C A. 装置①可用于吸收实验中多余的 SO 2 B. 装置②可用于收集 H 2 、 NH 3 、 Cl 2 、 NO 2 等 C. 装置③中 X 为苯，可用于吸收 NH 3 或 HCl 气体 D. 装置④可用于收集 NH 3 ，并吸收多余的 NH 3 解析： SO 2 和 NaOH 溶液会发生反应，故用 NaOH 溶液吸 收 SO 2 可以防止污染， A 正确。装置②中如果气体从长导管通 入，能收集密度比空气大且不能与空气中的成分发生反应的气 体，此时可以收集 Cl 2 、 NO 2 等；如果气体从短导管通入，能收 集密度比空气小且不能与空气中的成分发生反应的气体，此时 可以收集 H 2 、 NH 3 等， B 正确。装置③中如果 X 为苯，因为苯 的密度比水的小，故苯应该在上层， C 错误。装置④中先用盛 有碱石灰的干燥管除去氨气中的水蒸气，然后用排空气法收集 NH 3 ，最后用防倒吸的装置吸收多余的 NH 3 ， D 正确。 答案： C 4. 二氧化硫是一种大气污染物，同时也是一种重要的化工 原料。下列实验方案能用下图所示装置制取所需 SO 2 的是 ( ) 。 A.Na 2 SO 3 溶液与 HNO 3 溶液 B.Na 2 SO 3 固体与浓硫酸 C. 固体硫在纯氧中燃烧 D. 铜与浓硫酸 解析： 该装置适用于固体和液体 ( 或液体和液体 ) 反应制气 固体与浓硫酸反应能生成 SO 2 气体， B 正确；固体硫在纯氧中 燃烧能生成 SO 2 ，但不满足装置要求， C 错误；铜与浓 H 2 SO 4 反应要加热， D 错误。 答案： B 5.(2018 年山东潍坊模拟 ) 下列仪器和装置，用橡胶管经过 简单连接，可制备、收集多种纯净、干燥的气体 ( 要考虑污染性 气体的尾气吸收 ) 。关于这些装置的连接，下列说法正确的是 ( ) 。 A. 制备收集 Cl 2 ：连接 a→f→c→e→d B. 制备收集 H 2 ：连接 b→c→ g C. 制备收集 CO 2 ：连接 b→d→e D. 制备收集 NH 3 ：连接 b→d→e→c 解析： 用排水法收集不到干燥的气体， B 错误； CO 2 不能 用碱石灰来干燥， C 错误；由于氨气极易与浓硫酸反应，吸收 尾气时导管插入液面下易发生倒吸， D 错误。 答案： A 选项 装置 化学方程式 A 4HCl( 浓 ) ＋ MnO 2 MnCl 2 ＋ Cl 2 ↑ ＋ 2H 2 O 装置，不适用于相应化学反应的是 ( 　　 ) 。 考点一 考向 1 常见气体的制备 气体制备装置的选择 [ 典例 1 ](2018 年河南郑州模拟 ) 以下是几种常见的气体制取 . . . 选项 装置 化学方程式 B 2KMnO 4 K 2 MnO 4 ＋ MnO 2 ＋ O 2 ↑ C 2HNO 3 ＋ CaCO 3 ===Ca(NO 3 ) 2 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ ( 续表 ) 选项 装置 化学方程式 D 2Na 2 O 2 ＋ 2H 2 O===4NaOH ＋ O 2 ↑ ( 续表 ) 解析： A 、 B 项分别为实 验室制取氯气和氧气的装置和反应， 正确； C 项装置中用硝酸替换了实验室制二氧化碳中的盐酸， 同 样可以达到目的，正确； D 项中过氧化钠是一种淡黄色粉末， 不是块状固体，故不能在多孔塑料板上放置， 错误。 答案： D 考向 2 气体制备收集装置的选择 [ 典例 2 ](2018 年广东惠州模拟 ) 下列制备和收集气体的实验 装置合理的是 ( ) 。 B. 用铜片和稀硝酸制 NO A. 用氯化铵和氢氧 化钙制 NH 3 C. 用锌粒和稀硫酸制 H 2 D. 用 H 2 O 2 溶液和 二氧化锰制 O 2 解析： A 中由于该反应生成 水，被加热试管应略向下倾斜， 且收集气体的试管口应放一团棉花； B 中 NO 很容易被空气中 的氧气氧化，所以采用 B 装置得不到 NO ； C 中氢气的密度比 空气小，所以集气瓶中应进气导管短，出气导管长。 答案： D [ 方法技巧 ] 关于气体收集的两点说明 (1) 下列气体可采用排饱和溶液的方法收集 CO 2 —— 饱和 NaHCO 3 溶液 SO 2 —— 饱和 NaHSO 3 溶液 H 2 S—— 饱和 NaHS 溶液 Cl 2 —— 饱和 NaCl 溶液 (2) 右图为 “万能”集气装 置。 ① 当 A 管进气 时，可用向上排空气法 收集气体 ( 密度比空 气大，且与空气密度相 差较大，不与空气反应的气体 ) 。 ② 当 B 管进气时，可用向下排空气法收集气体 ( 密度比空气 小，且与空气密度相差较大，不 与空气反应的气体 ) 。 ③ 当瓶内充满液体且 B 管进气时，可用排液法收集气体 ( 不 与所装液体反应且不溶于所装液体的气体 ) 。 考向 3 气体的净化及尾气处理的实验设计 [ 典例 3 ] 实验室中 某些气体的制取、收集及尾气处理装置如 图所示 ( 省略夹持和净化装置 ) 。仅用此装置和表中提供的物质 完成相关实验，最合理的选项是 ( ) 。 解析： 氨气的密度比空气小，应该用向下排空气收集， A 错误；浓硫酸与 Na 2 SO 3 发生复分解反应生成 SO 2 ，因 SO 2 的密 度比空气大，所以可用向上排空气法收集， SO 2 是大气污染物， 要进行尾气处理， SO 2 很容易与 NaOH 溶液发生反应，用 NaOH 溶液吸收尾气时，为防止倒吸现象的发生，可以安装一个 倒扣 的漏斗， B 正确；稀硝酸与 Cu 发生反应产生的气体是 NO ，不 是 NO 2 ，且不能用水处理尾气， C 错误； MnO 2 与浓盐酸在加热 时才能发生反应制取 Cl 2 ，该装置没有加热仪器， D 错误。 答案： B 选项 a 中的物质 b 的物质 c 中收集的气体 d 中的物质 A 浓氨水 CaO NH 3 H 2 O B 浓硫酸 Na 2 SO 3 SO 2 NaOH 溶液 C 稀硝酸 Cu NO 2 H 2 O D 浓盐酸 MnO 2 Cl 2 NaOH 溶液 [ 方法技巧 ] 有毒尾气的转化处理 对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变 为无毒、无害的气体，再排放到空气中。实验室中常见有毒气 体的处理方法如下表所示： Cl 2 SO 2 NO 2 H 2 S HCl NH 3 CO NO 通入 NaOH 溶液 通入 CuSO 4 溶液或 NaOH 溶液 通入 水 通入水或 H 2 SO 4 溶液　　 点燃 与 O 2 混合后通入 NaOH 溶液 【 拓展演练 】 1.(2016 年新课标 Ⅰ 卷 ) 氮的氧化物 (NO x ) 是大气污染物之 一，工业上在一定温度和催化剂条件下用 NH 3 将 NO x 还原生成 N 2 。某同学在实验室中对 NH 3 与 NO 2 反应进行了探究。回答下 列问题： (1) 氨气的制备。 ① 氨气的发生装置可以选择上图中的 ________ ，反应的化 学方程式为 ___________________________________ 。 ②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺 序为：发生装置→ ______________( 按气流方向，用小写字母表 示 ) 。 (2) 氨气与二氧化氮的反应。 将上述收集到的 NH 3 充入注射器 X 中，硬质玻璃管 Y 中加 入少量催化剂，充入 NO 2 ( 两端用夹子 K 1 、 K 2 夹好 ) 。在一定温 度下按图示装置进行实验。 操作步骤 实验现象 解释原因 打开 K 1 ，推动注射 器活塞，使 X 中的气体缓慢通入 Y 管中 ①Y 管 中 _________________ ② 反应的化学方程 式： ______________ _________________ 将注射器活塞退回 原处并固定，待装置 恢复到室温 Y 管中有少量水珠 生成的气态水凝聚 打开 K 2 ③_______________ ________ ④_______________ _________________ 解析： (1)① 制备氨气，可用 Ca(OH) 2 (s) 和 NH 4 Cl(s) 混合加 热，可选用装置 A ；也可采用加热浓氨水的方法，此时可选用 装置 B 。②欲得到干燥的氨气，首先要干燥 ( 干燥管要大口进， 小口出 ) ，其次要收集 ( 氨气密度比空气小，要用向下排空气法 ) ， 最后为尾气处理 ( 因氨气极易溶于水，要用防倒吸的 F 装置 ) 。 (2)NH 3 和 NO 2 在催化剂、一定温度下可发生反应，故 Y 管中红 ===== 棕色气体慢慢变浅；由化学方程式 8NH 3 ＋ 6NO 2 7N 2 ＋ 12H 2 O 可以得出 ，反应后气体分子数减少，压强减小，故打开 K 2 后， Z 中 NaOH 溶液会产生倒吸现象。 催化剂 考点二 考向 1 固态与液态物质的制备 无机物的制备 [ 典例 4 ] 高铁酸钠 (Na 2 FeO 4 ) 具有很强的氧化性，是一种新型 的 绿色净水消毒剂。工业上可以通过次氯酸钠氧化法制备高铁 酸钠，生产过程如下： 回答下列问题： (1) 经过步骤①后，加入 NaOH 固体的原因是 ___________ _____________________________________________________ 。 (2) 步骤②反应的离子方程式是 _______________________ _________________________________________________ 。 (3) 从溶液 Ⅰ 中分离出 Na 2 FeO 4 后，还有副产品 Na 2 SO 4 、 NaCl ，则步骤③中反应的离子方程式为 __________________ ______________________ 。 (4) 将一定量的 Na 2 FeO 4 投入 pH 不同的污水中 ( 污水中其余 成分均相同 ) ，溶液中 Na 2 FeO 4 的浓度变化如图中曲线 Ⅰ 、 Ⅱ 所 示 ， 则曲线 Ⅰ 比曲线 Ⅱ 对应的污 水 pH______( 填 “ 高 ” 或 “低” ) 。 (5) 通过计算得知 Na 2 FeO 4 的消毒效率 ( 以单位质量得到的 电子数表示 ) 比氯气的 ____( 填“高”或“低” ) ， 用高铁酸钠代 替氯气作净水消毒剂的优点是 ___________________________ _____( 答出两点即可 ) 。 答案： (1)Na 2 FeO 4 只在碱性环境中稳定存在，加入 NaOH 固体可以调节溶液 pH ，使溶液显碱性 (2)2Fe 2 ＋ ＋ H 2 O 2 ＋ 2H ＋ ===2Fe 3 ＋ ＋ 2H 2 O (4) 高 (5) 低 既能消毒杀菌又能净水 ( 或无毒、方便保存等 ) 考向 2 有机物的制备 [ 典例 5 ](2018 年河北石家庄模拟 ) 乙酸异戊酯是组成蜜蜂信 息素的成分之 一，具有香蕉的香味。实验室制备乙酸异戊酯的 反应、装置示意图和有关数据如下： 物质 相对分子质量 密度 /(g · cm － 3 ) 沸点 /℃ 水中溶解性 异戊醇 88 0.8123 131 微溶 乙酸 60 1.0492 118 溶 乙酸异戊酯 130 0.8670 142 难溶 实验步骤： 在 A 中加入 4.4 g 异戊醇、 6.0 g 乙酸、数滴浓硫酸和 2 ～ 3 片碎瓷片，开始缓慢加热 A ，回流 50min 。反应液冷却至室温 后倒入分液漏斗中，分别用少量水、饱和碳酸氢钠溶液和水洗 涤；分出的产物加入少量无水 MgSO 4 固体，静置片刻，过滤除 去 MgSO 4 固体，进行蒸馏纯化，收集 140 ～ 143 ℃ 的馏分，得 乙酸异戊酯 3.9 g 。 回答下列问题： (1) 仪器 B 的名称是 ________ 。 (2) 在洗涤操作中，第一次水洗的主要目的是 __________ ____________ 。 第二次水洗的主要目的是 __________ 。 (3) 在洗涤、分液操作中，应充分振荡，然后静置，待分层 后 ________( 填标号 ) 。 a. 直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的上口倒出 b. 直接将乙酸异戊酯从分液漏斗的下口放出 c. 先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从下 口放出 d. 先将水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上 口倒出 (4) 本实验中加入过量乙酸的目的是 _________________ 。 (5) 实验中加入少量无水 MgSO 4 的目的 ________________ 。 (6) 在蒸馏操作中，仪器选择及安装都正确的是 ______( 填标 号 ) 。 (7) 本实验的产率是 ________( 填标号 ) 。 a.30% b.40% c.60% d.90% (8) 在进行蒸馏操作时，若从 130 ℃ 开始收集馏分，会使实 验 的产率偏 ________( 填“高”或“低” ) ，其原因 是 ________ ____________________________________________________ 。 解析： (1) 仪器 B 是球形冷凝管，起冷凝回流作用。 (2) 第一 次水洗，主要洗去大部分硫酸和醋酸，第二次水洗除掉 NaHCO 3 杂质。 (3) 乙酸异戊酯的密度小于水，在水层上方。分液 时先将 水层从分液漏斗的下口放出，再将乙酸异戊酯从上口倒出。 (4) 该反应为可逆反应，加入过量乙酸，能够提高异戊醇的转化 率。 (5) 加入无水 MgSO 4 固体的目的是除去混合物中的少量水 分。 (6) 蒸馏操作中，需要测定馏分的温度，所以温度 计的水银 球应放在蒸馏烧瓶的支管口处， b 和 c 中温度计位置均正确， 但 c 中的冷凝装置为球形冷凝管，它一般用作反应装置，主要 用于冷凝回流，使反应更彻底，故只有 b 正确。 (7) 据 可知， 4.4 g 异戊醇完全反应消耗 3.0 g 乙酸，故乙酸有剩余， 生成乙酸异戊酯的理论产量为 6.5 g ， 故 该 反 应 的 产 率 为 3.9 g 6.5 g ×100% ＝ 60% 。 (8) 异戊醇的沸点为 131 ℃ ，蒸馏时，若从 130 ℃ 开始收集馏分，将会有一部分未反应的异戊醇被蒸出， 使产率偏高。 答案： (1) 球形冷 凝管 (2) 洗掉大部分硫酸和醋酸 洗掉碳酸氢钠 (3)d (4) 提高异戊醇的转化率 (5) 干燥 (6)b (7)c (8) 高 会收集到少量未反应的异戊醇 [ 方法技巧 ] 有机物制备的几个关键点 1. 把握制备过程 2. 盘点常用仪器 3. 熟悉题目设问 (1) 有机物易挥发，因此在反应中通常要采用冷凝回流装 置，以减少有机物的挥发，提高原料的利用率和产物的产率。 (2) 有机反应通常都是可逆反应，且易发生副反应，因此常 使廉价的反应物过量，以提高较昂贵反应物的转化率和产物的 产率，同时在实验中需要控制反应条件，以减少副反应的发生。 (3) 根据产品与杂质的性质特点选择合适的分离提纯方法， 如蒸馏、分液等。 4. 掌握答题流程 【 拓展演练 】 2. 醋酸亚铬 [(CH 3 COO) 2 Cr·2H 2 O] 为砖红色晶体，难溶于水， 易溶于酸，在气体 分析中用作氧气吸收剂。一般制备方法是先 在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬， 二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图 所示。回答下列问题： (1) 实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却，目的是 ________________________ 。仪器 a 的名称是 ____________ 。 (2) 将过量锌粒和氯化铬固体置于 c 中，加入少量蒸馏水， 按图连接好装置。打开 K 1 、 K 2 ，关闭 K 3 。 ①c 中溶液由绿色渐变为亮蓝色，该反应的离子方程式为 _________________________________________________ 。 ②同时 c 中有气体产生，该气体的作用是 ______________ ____________________________________________________ 。 (3) 打开 K 3 ，关闭 K 1 、 K 2 。 c 中亮蓝色溶液流入 d 中，其原 因是 ______________________________________________ ； d 中析出砖红 色沉淀。为使沉淀充分析出并分离，需采用 的操作是 ________ 、 ________ 、洗涤、干燥。 (4) 指出 d 装置可能存在的缺点： ______________________ 。 解析： 在盐酸溶液中锌把 Cr 3 ＋ 还原为 Cr 2 ＋ ，同时产生氢气 排尽装置中的空气防止氧化。生成的氢气导致 c 中压强增大， 可以把生成的 CrCl 2 压入 d 装置发生反应。 (1) 由于醋酸亚铬易 被氧化，所以需要尽可能避免与氧气接触，因此实验中所用蒸 馏水均需煮沸后迅速冷却，目的是去除水中溶解氧，根据仪器 构造可知仪器 a 是分液 ( 或滴液 ) 漏斗。 (2)①c 中溶液由绿色逐渐 变为亮蓝色，说明 Cr 3 ＋ 被锌还原为 Cr 2 ＋ ，反应的离子方程式为 Zn ＋ 2Cr 3 ＋ ===Zn 2 ＋ ＋ 2Cr 2 ＋ ；②锌还能与盐酸反应生成氢气，由 于装置中含有空气，能氧化 Cr 2 ＋ ，所以氢气的作用是排除 c 中 空气。 (3) 打开 K 3 ，关闭 K 1 和 K 2 ，由于锌继续与盐酸反应生成 氢气，导致 c 中压强增大，所以 c 中亮蓝色溶液能流入 d 装置 中，与醋酸钠反应；根据题干信息可知醋酸亚铬难溶于水 ，所 以为使沉淀充分析出并分离，需要采取的操作是 ( 冰水浴 ) 冷却、 过滤、洗涤、干燥。 (4) 由于 d 装置是敞开体系，因此装置的缺 点是可能使醋酸亚铬与空气接触被氧化而使产 品不纯。 答案： (1) 去除水 中溶解氧 分液 ( 或滴液 ) 漏斗 (2)①Zn ＋ 2Cr 3 ＋ ===Zn 2 ＋ ＋ 2Cr 2 ＋ ② 排除 c 中空气 (3)c 中产生 H 2 使压强大于大气压强 ( 冰水浴 ) 冷却 过滤 (4) 敞开体系，可能使醋酸亚铬与空气接触 3.(2018 年江苏卷 )3,4- 亚甲二氧基苯甲酸是一种用途广泛的 有机合成中间体，微溶于水，实验室可用 KMnO 4 氧化 3,4- 亚甲 二氧基苯甲醛制备，其反应方程式为 3 ＋ 2KMnO 4 ―→2 ＋ ＋ 2MnO 2 ＋ H 2 O 实验步骤如下： 步骤 1 ：向反应瓶中加入 3,4- 亚甲二氧基苯甲醛和水，快速 搅拌，于 70 ℃ ～ 80 ℃ 滴加 KMnO 4 溶液。反应结束后，加入 KOH 溶液至碱性。 步骤 2 ：趁热过滤，洗涤滤饼，合并滤液和洗涤液。 步骤 3 ：对合并后的溶液进行处理。 步骤 4 ：抽滤，洗涤，干燥，得 3,4- 亚甲二氧基苯甲酸固体。 (1) 步骤 1 中，反应结束后，若观察到反应液呈紫红色，需 向溶液中滴加 NaHSO 3 溶液，转化为 ____________( 填化学式 ) ； 加入 KOH 溶液至碱性的目的是 _______________________ 。 (2) 步骤 2 中，趁热过滤除去的物质是 ________________( 填 化学式 ) 。 (3) 步骤 3 中，处理合并后溶液的实验操作为 ____________ ______________ 。 (4) 步骤 4 中，抽滤所用的装置包括 ______________ 、吸滤 瓶、安全瓶和抽气泵。 合并后的滤液中主要成分为 ，为了制得 ，需要 将合并后的溶液进行酸化。 (4) 抽滤所用的装置包括布氏漏 斗、 吸滤瓶、安全瓶和抽气泵。 2 － 答案： (1)SO 4 将反应生成的酸转化为可溶性的盐 (2)MnO 2 (3) 向溶液 中滴加盐酸至水层不再产生沉淀 (4) 布氏漏斗 考点三 以 “ 化 工流程 ”为载体的物质 制备 [ 典例 6 ](2017 年北京卷 ) TiCl 4 是由钛精矿 ( 主要成分为 TiO 2 ) 制备钛 (Ti) 的重要中间产物，制备纯 TiCl 4 的流程示意图如下： 资料： TiCl 4 及所含杂质氯化物的性质 化合物 SiCl 4 TiCl 4 AlCl 3 FeCl 3 MgCl 2 沸点 /℃ 58 136 181( 升华 ) 316 1412 熔点 /℃ － 69 － 25 193 304 714 在 TiCl 4 中的溶解性 互溶 — 微溶 难溶 (1) 氯化过程： TiO 2 与 Cl 2 难以直接反应，加碳生成 CO 和 CO 2 可使反应得以进行。 已知： TiO 2 (s) ＋ 2Cl 2 (g)===TiCl 4 (g) ＋ O 2 (g) Δ H 1 ＝＋ 175.4 kJ·mol － 1 2C(s) ＋ O 2 (g)===2CO(g) Δ H 2 ＝－ 220.9 kJ·mol － 1 ① 沸腾炉中加碳氯化生成 TiCl 4 (g) 和 CO(g) 的热化学方程 式： __________________________________________ 。 ②氯化过程中 CO 和 CO 2 可以相互转化，根据如图判断： CO 2 生成 CO 反应的 Δ H ________0( 填 “ ＞ ”“ ＜ ” 或 “ ＝ ” ) ， 判断依据： ________________________________ 。 ③ 氯化反应的尾气须处理后排放，尾气中的 HCl 和 Cl 2 经 吸收可得粗盐酸、 FeCl 3 溶液，则尾气的吸收液依次是 ________ __________________________ 。 ④ 氯化产物冷却至室温，经过滤得到粗 TiCl 4 混合液，则滤 渣中含有 ____________ 。 (2) 精制过程：粗 TiCl 4 经两步蒸馏得纯 TiCl 4 。示意图如下： 物质 a 是 ______________ ， T 2 应控制在 _______________ 。 　　解析： (1) ① 由已知的两个热化学方程式相加，得到 TiO 2 (g) ＋ 2Cl 2 (g) ＋ 2C(s)===TiCl 4 (g) ＋ 2CO(g) 　 Δ H ＝ Δ H 1 ＋ Δ H 2 ＝ ( ＋ 175.4 kJ·mol － 1 ) ＋ ( － 220.9 kJ·mol － 1 ) ＝－ 45.5 kJ·mol － 1 。 ② 根据图象，随着温度的升高， CO 的物质的量增加， CO 2 的物质的量减少，说明升高温度，平衡向生成 CO 的方向移动 , 即 Δ H >0 。 ③ 除去氯气中混有的 HCl ，一般将气体通过饱和食盐水，结合操作目的可知，应先通过饱和食盐水，然后再通入 FeCl 2 溶液中。 ④ 因为生成 CO ，说明 C 是过量的，因此滤渣中有 C ，固体中还可能含有部分未反应的 TiO 2 。 (2) 根据资料， SiCl 4 的沸点最低，先蒸馏出来，因此物质 a 为 SiCl 4 ，根据流程目的，为了得到纯净的 TiCl 4 ，温度需控制在大于 136 ℃ ，但小于 181 ℃ 。 　　答案： (1) ① TiO 2 (g) ＋ 2Cl 2 (g) ＋ 2C(s)===TiCl 4 (g) ＋ 2CO(g) Δ H ＝－ 45.5 kJ·mol － 1 　　② > 　温度越高， CO 的物质的量越多而 CO 2 的物质的量越少，说明 CO 2 生成 CO 的反应是吸热反应，所以 Δ H >0 　　③ 饱和食盐水、氯化亚铁溶液　 ④ TiO 2 和 C 　　 (2)SiCl 4 　 136 ℃ ～ 181 ℃ 【 拓展演练 】 4. 平板电视显示屏生产过程中产生大量的废玻璃粉末，其 中含有 SiO 2 、 Fe 2 O 3 、 CeO 2 以及其他少量不溶于稀酸的物质。 二氧化铈 (CeO 2 ) 是一种重要的稀土氧化物，某课题组以此粉末 为原料回 收铈，设计实验流程如下： (1) 第①步反应的化学方程式是 _______________________ ________________ ， 检 验 滤 渣 A 是 否 洗 净 的 方 法 是 __________________________________________________ 。 (2) 第②步反应的离子方程式是 ______________________ ______________ 。 　　解析： (1)CeO 2 、 SiO 2 、 Fe 2 O 3 中加入稀盐酸， Fe 2 O 3 转化 FeCl 3 ，化学方程式是 Fe 2 O 3 ＋ 6HCl===2FeCl 3 ＋ 3H 2 O ；检验滤渣 是否洗净即检验有无 Fe 3 ＋ ，常用 KSCN 溶液。 (2) 稀硫酸、 H 2 O 2 、 CeO 2 三者反应转化为 Ce 2 (SO 4 ) 3 、 O 2 和 H 2 O ，反应的离子 方程式为 6H ＋ ＋ H 2 O 2 ＋ 2CeO 2 ===2Ce 3 ＋ ＋ O 2 ↑ ＋ 4H 2 O 。 　　 (3)Ce(OH) 4 　～　 FeSO 4 　　 0.002 mol 　 0.1000 mol·L － 1 × 0.02 L 　　所以 m [Ce(OH) 4 ] ＝ 0.002 mol × 208 g·mol － 1 ＝ 0.416 g ，产品 答案： (1)Fe 2 O 3 ＋ 6HCl===2FeCl 3 ＋ 3H 2 O 取最后一次洗涤 液，加入 KSCN 溶液，若不出现红色，则已洗净， 反之，未洗 净 (3)83.2% (2)6H ＋ ＋ H 2 O 2 ＋ 2CeO 2 ===2Ce 3 ＋ ＋ O 2 ↑ ＋ 4H 2 O