考點一　氣體的制備　　常見氣體的制備通常涉及制備氣體反應的選擇、氣體發(fā)生裝置、 集氣方法、干燥方法、氣體的除雜以及常見氣體的檢驗方法、量氣方 法、尾氣處理等。1.選擇制備氣體的反應一種氣體可以由多種反應制得,但只有部分反應適用于實驗室制備,這些 反應一般應符合以下要求:(1)反應物容易獲得;(2)反應條件容易達到;(3) 反應容易控制;(4)生成的氣體容易分離。
2.氣體的收集方法根據(jù)氣體的密度、水溶性及是否與水或空氣中的O2等發(fā)生反應來確定氣 體的收集方法。(1)排水集氣法適用于難溶于水且不與水發(fā)生反應的氣體。如O2、H2、NO、C2H4、C2H 2等。排水集氣法的優(yōu)點是收集的氣體純度高、易判斷是否集滿。能溶于水但溶解度不大的氣體,可采用排某些飽和溶液的方法收集。如 Cl2可采用排⑦　飽和食鹽水????的方法收集,CO2可采用排⑧　飽和NaH- CO3溶液????的方法收集等。(2)向上排空氣法適用于不與空氣反應且密度比空氣⑨　大????的氣體。如O2、CO2、Cl2、
SO2、NO2等。　　(3)向下排空氣法適用于不與空氣反應且密度比空氣⑩　小????的氣體。如H2、NH3等。3.氣體的除雜方法除雜試劑選擇的依據(jù):主體氣體和雜質氣體性質上的差異,如溶解性、酸 堿性、氧化還原性、可燃性等。除雜原則:a.不損失主體氣體,b.不引入新 的雜質氣體,c.在密閉裝置內進行,d.先除易除去的氣體。除雜裝置:洗氣瓶、干燥管、U形管、硬質玻璃管等。4.氣體的干燥(1)干燥的原則干燥劑只能吸收氣體中含有的水分而不能與氣體發(fā)生反應。
①酸性干燥劑不能干燥堿性氣體。②堿性干燥劑不能干燥酸性氣體。③具有強氧化性的干燥劑不能干燥具有強還原性的氣體。注:H2、SO2雖具有還原性,但可用濃H2SO4干燥?！　?2)常用干燥裝置及干燥劑的選用
5.氣體體積的測定難溶于水且不與水反應的氣體,往往用量筒或量氣管測定其排出水的體 積,從而確定氣體的體積(NH3常用排CCl4的方法來測體積)。讀數(shù)時,要使 量筒或量氣管與洗氣瓶中的液面高度保持一致,消除水位差造成的誤 差。常用裝置如下圖所示:?
6.尾氣的處理方法(1)對于極易溶于水的尾氣,如NH3、HCl、HBr等,需采用?　防倒吸????裝置吸收。(2)對于有毒且易燃的氣體,如CO等,可在尾氣出口處放置一點燃的酒精 燈,使CO燃燒轉變?yōu)闊o毒的CO2氣體,如圖1。(3)對于溶解度不大的尾氣,如Cl2、CO2等,可直接將出氣管插入吸收劑液 面下吸收,如圖2。?
考點二　實驗方案的設計與評價
一、實驗方案的設計1.一個相對完整的化學實驗方案一般應包括的內容有實驗名稱、實驗① 　目的????、實驗原理、實驗用品、實驗②　步驟????、實驗現(xiàn)象記錄及 ③　結果處理????、問題和討論等。2.實驗方案設計的基本要求是科學性、④　安全性????、可行性、節(jié)約 性。同一化學實驗可設計出多種實驗方案,選擇采用的實驗方案應具有效果 明顯、操作安全、裝置簡單、用藥少、步驟少、時間短等優(yōu)點。3.制備實驗方案的設計制備實驗方案的設計,對鞏固元素及其化合物知識和掌握各類物質之間 的相互轉化關系,全面訓練實驗技能,培養(yǎng)分析問題和解決問題的能力是
有益的。制備實驗方案的設計,應遵循以下原則:(1)條件合適,操作方便;(2)原理正確,步驟簡單;(3)原料豐富,價格低廉;(4)產物純凈,污染物少。即從多種路線中選出一種最佳的制備途徑,合理地選擇化學儀器與藥品, 設計合理的實驗裝置和實驗操作步驟。4.性質實驗方案的設計(1)探索性性質實驗方案的設計分析物質結構特點或從所屬類型的典型代表物去推測該物質可能具有
的一系列性質,而后據(jù)此分別設計出合理的實驗方案,去探索它可能具有 的性質。(2)驗證性性質實驗方案的設計對物質具備的性質去求證,關鍵是設計出簡捷的實驗方案,操作簡單,現(xiàn)象 明顯,安全可行。(3)研究物質性質的基本方法和程序研究物質性質的基本方法:觀察法、實驗法、分類法、比較法等。研究物質性質的基本程序:
?(4)性質實驗方案設計的一般思路、程序
二、化學實驗方案設計的思路、步驟及順序問題1.化學實驗方案設計的思路?2.實驗設計的步驟(1)明確目的、原理首先必須認真審題,明確實驗的目的和要求,弄清題目有哪些新的信息,綜
合已學過的知識,通過類比、遷移、分析,從而明確實驗原理。(2)選擇儀器、藥品根據(jù)實驗的目的和原理,以及反應物和生成物的性質、反應條件,如反應 物和生成物的狀態(tài)、能否腐蝕儀器、反應是否需要加熱及溫度是否需 要控制在一定的范圍內等,從而選擇合理的化學儀器和藥品。(3)設計裝置、步驟根據(jù)實驗目的和原理,以及所選用的儀器和藥品,設計出合理的實驗裝置 和實驗操作步驟。學生應具備識別和繪制典型的實驗儀器裝置圖的能 力,實驗步驟應既完整又簡明。(4)記錄現(xiàn)象、數(shù)據(jù)根據(jù)觀察,全面準確地記錄實驗過程中的現(xiàn)象和數(shù)據(jù)。
(5)分析得出結論根據(jù)實驗觀察到的現(xiàn)象和記錄的數(shù)據(jù),通過分析、計算、圖表、推理等 方法,得出正確的結論。3.設計中的順序問題(1)思考問題的順序①圍繞主要問題思考。如選擇適當?shù)膶嶒灺肪€、方法,所用藥品、儀器 簡單,實驗過程快速、安全,實驗現(xiàn)象明顯。②思考有關物質的制備、凈化、吸收和存放等問題。如制取易水解的 物質(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及受潮易度質的物質時,往往在裝置末端 接一個干燥裝置,以防止空氣中的水蒸氣進入。③思考實驗的種類及如何合理地組裝儀器,并將實驗與課本實驗比較、
聯(lián)系。如涉及氣體的制備和處理,對這類實驗的操作程序及裝置的連接 順序大體可概括為發(fā)生→除雜→干燥→主體實驗→尾氣處理。(2)儀器連接的順序①所用儀器是否恰當,所給儀器是全用還是選用。②儀器是否齊全。如涉及有毒氣體的實驗是否有尾氣處理裝置。③安裝順序是否合理。如氣體凈化裝置中不應干燥后又經(jīng)水溶液洗 氣。④儀器間連接順序是否正確。如洗氣時“進氣管長,出氣管短”;干燥管 除雜質時“大口進,小口出”等。(3)實驗操作的順序①連接儀器。
②檢查氣密性。在整套儀器連接完畢后,應先檢查裝置的氣密性,檢查氣 密性的方法要依裝置而定。③裝藥品,進行實驗操作。
三、實驗方案的評價角度對實驗方案進行評價,主要從正確與錯誤、嚴密與不嚴密、準確與不準 確、可行與不可行等方面作出判斷。另外,有無干擾、是否經(jīng)濟、是否 安全、有無污染等也是要考慮的。1.可行性方面(1)實驗方案是否科學可行;(2)實驗操作是否安全合理;(3)實驗步驟是否簡單方便;(4)實驗效果是否明顯。2.綠色化學方面(1)實驗過程中是否造成環(huán)境污染;
(2)原料是否無毒、安全、易得;(3)原料利用率是否較高;(4)反應速率是否較快。3.安全性方面化學實驗從安全角度常考慮:(1)凈化、吸收氣體及熄滅酒精燈時要防止倒吸。(2)進行某些易燃易爆實驗時要防爆炸(如H2還原CuO應先通H2,易燃氣體 點燃前應先⑤　驗純????等)。(3)防氧化(如H2還原CuO后要“先滅燈再停氫”,白磷切割宜在⑥　水???? 中進行等)。(4)污染性的氣體要進行尾氣處理;有粉末狀物質參加的反應,要注意防止
導氣管堵塞。(5)防吸水(如實驗取用或制取易吸水、潮解、水解的物質時宜采取必要 措施,以保證達到實驗目的)。4.規(guī)范性方面(1)冷凝回流(有些反應中,為減少易揮發(fā)液體反應物的損耗和充分利用原 料,需在反應裝置上加裝⑦　冷凝回流????裝置,如長玻璃管、豎裝的干燥 管及冷凝管等);(2)易揮發(fā)液體產物(導出時可為蒸氣)的及時冷卻;(3)儀器拆卸與組裝順序相反,按照從右向左,從高到低的順序;(4)其他(如實驗操作順序、試劑加入順序等)。5.最佳方案的選擇
幾個實驗方案都能達到目的,選出一個最佳方案。所謂最佳,就是裝置最 簡單,藥品容易取得、價格低廉,現(xiàn)象明顯,干擾小,無污染。
不同類型綜合性實驗題的解題思維1.物質制備型實驗題的思維模型?
?2.定量分析型實驗題的思維模型
?3.“猜想探究”型實驗題的思維模型
例????(2021屆歷城二中高三學情檢測,19)鎂及其化合物是實驗設計的熱點 載體,查閱資料。
　　某學習小組設計實驗探究鎂與二氧化氮反應的產物,提供的實驗裝 置如圖所示。?(1)儀器甲名稱為　　　　　　　????,儀器接口順序為a→　　????,　　????
????→　　　????,　　　????→　　　????,　　　????→　　　????,　　　???? →j。(2)裝置A中的主要現(xiàn)象為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　???? 　????,裝置C的作用是　　　　　　　　　　　　　　　????。(3)確定有N2生成的實驗現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　　????。(4)經(jīng)測定,Mg與NO2反應生成MgO、Mg3N2和N2,其中Mg3N2和N2的物質 的量相等。E中發(fā)生反應的化學方程式為　　　　　　　　　　　　???? 　　　　　????。(5)實驗完畢后,設計實驗確認產物中有Mg3N2,取少量C中殘留固體于試管 中滴加蒸餾水,　　　　　　　　　????,則產物中有氮化鎂。
解析　(1)裝置的連接順序為A→B→E→C→D→氣球,則儀器接口順序為 a→b,c→h,i→d,e→f,g→j。(2)裝置A中濃硝酸與銅反應生成硝酸銅、二氧化氮和水,實驗現(xiàn)象為銅 粉不斷溶解,溶液變?yōu)樗{色,生成紅棕色氣體;由信息可知,氮化鎂與水反 應,則裝置C中盛有的堿石灰的作用是吸收D中揮發(fā)出來的水蒸氣,防止水 蒸氣進入E中與反應生成的氮化鎂反應。(3)若反應中有氮氣生成,氮氣不溶于水,通入氫氧化鈉溶液中會有氣泡產 生,同時與裝置D連接的氣球會緩慢鼓起。(4)設反應生成氮化鎂和氮氣的物質的量為1 ml,氧化鎂為x ml,由得失 電子守恒可得:2x+1×3×(+2-0)=1×2×[+4-(-3)]+1×2×(+4-0),解得x=8,反應 生成的氧化鎂、氮化鎂、氮氣的物質的量之比為8∶1∶1,則反應的化學
方程式為11Mg+4NO2?8MgO+Mg3N2+N2。(5)氮化鎂與水反應生成氫氧化鎂和氨氣,則向少量C中殘留固體中滴加 蒸餾水時,有刺激性氣味的氣體逸出,說明反應中有氮化鎂生成。

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