2019届一轮复习人教版第31讲物质的制备　实验方案的设计与评价学案 27页

第31讲　物质的制备　实验方案的设计与评价 考纲要求 学法点拨 ‎1.了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。‎ ‎2．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)。‎ ‎3．根据化学实验的目的和要求，能做到：(1)设计实验方案；(2)正确选用实验装置；(3)掌握控制实验条件的方法；(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据，得出合理结论；(5)评价或改进实验方案。‎ 化学实验方案的设计和评价是高考的压轴题，主要考查物质制备方案、性质验证方案的设计与评价，以及探究性综合实验。本讲失分的原因是对所涉及物质的制备原理、性质与变化分不清楚。不理解或理不清设计思路，不知从何处下手对实验进行评价等。‎ 对于化学实验方案的设计与评价，关键是明确实验方案设计的目的，理解实验的原理，在熟知相关物质性质的基础上，选择适合的实验仪器以及实验步骤，分析现象和数据，从实验原理的科学性和可行性、实验操作的安全性和简约性、实验效果是否明显、是否对环境污染等角度，作出正确而合理的选择、评价和结论。‎ 考点一　常见气体的制备和收集 Z ‎ ‎1．常见气体的实验室制法 ‎(1)O2的实验室制法 ‎(2)CO2的实验室制法 ‎(3)H2的实验室制法 ‎(4)NH3的实验室制法 ‎(5)Cl2的实验制法 ‎2．实验室制备气体的发生装置 反应装置类型 反应装置图 注意事项 固固加热型 ‎①试管要干燥 ‎②试管口略低于试管底 ‎③加热时先均匀加热再固定加热 ‎④用KMnO4制取O2时，需在试管口处塞一小团棉花 固液加热型 或液液加热型 ‎①烧瓶加热时要垫石棉网 ‎②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片 固液不加 热型或液液 不加热型 ‎①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下 ‎②使用分液漏斗既可增强装置的气密性，又可控制加入液体的流速 ‎3．常见气体的收集方法 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难溶于水 收集的气体密度比空气__大__，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__小__，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应 收集装置 ‎　‎ ‎　　‎ ‎　　‎ 适用的 气体 H2、O2、NO、CH4等 Cl2、CO2、NO2、SO2等 H2、NH3等 ‎4．气体的净化 ‎(1)原理：酸性杂质用__碱性物质__吸收；碱性杂质用__酸性物质__吸收；易溶于水或能与水反应的用水吸收；还原性杂质可用__氧化性较强的物质__来吸收或转化；氧化性杂质可用__还原性较强的物质__来吸收或转化。‎ ‎(2)装置 ‎(3)常见干燥剂 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 ‎__NH3、H2S_HBr__等 ‎　__NH3__‎ Cl2__H2S、HCl___等 ‎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Cl2、SO2等)用图__A__装置。‎ ‎(2)吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图__B__或__C__装置。‎ ‎(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__D__或__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H2S、HI等)。‎ ‎(2)不能用CaCl2干燥NH3，因为CaCl2与NH3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，如图所示装置就不能作为尾气处理装置。‎ ‎6．防倒吸装置的理解与应用：‎ ‎(1)肚容式：对于NH3、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、NH3均可用如图所示装置吸收：‎ ‎7．几种重要非气态物质的制备 ‎(1)氢氧化铝 ‎①原理 a．铝盐法：__Al3＋＋3NH3·H2O===Al(OH)3↓＋3NH__；‎ b．偏铝酸盐法：‎ ‎__AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO__；‎ c．铝盐和偏铝酸盐水解法：‎ ‎__Al3＋＋3AlO＋6H2O===4Al(OH)3↓__。‎ ‎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 ‎①原理 离子方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。‎ ‎②注意事项 a．Fe(OH)2有强还原性，易被空气中的O2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。‎ b．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。‎ c．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：__FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl__。‎ ‎②操作步骤 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__红褐__色停止加热，不可搅拌。‎ ‎(4)乙酸乙酯的制备 ‎①原理：__CH3COOH＋CH3CH2OHCH3COOCH2CH3＋H2O__。‎ ‎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。‎ 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，不要忘记对装置进行气密性检验，检验时首先对装置密封，如关闭活塞、塞紧瓶塞，把导管插入到水中进行水封等。‎ ‎(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。‎ X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)用大理石和稀硫酸反应制备CO2(　×　)‎ ‎(2)用镁粉和稀硝酸反应制备H2(　×　)‎ ‎(3)加热NH‎4C1可制得纯净Cl2(　×　)‎ ‎(4)用排水法可收集NH3、NO2(　×　)‎ ‎(5)用排空气法可收集CH2===CH2和NO等气体(　×　)‎ ‎(6)向AlCl3溶液中通入NH3至过量，其现象为先产生白色沉淀后溶解(　×　)‎ ‎(7)除去CO2中混有的HCl，可依次通过盛有饱和Na2CO3溶液的洗气瓶和盛有浓硫酸的洗气瓶(　×　)‎ ‎(8)吸收NH3可采用如图装置(　√　)‎ ‎(9)除去SO2中的水蒸气，可利用盛浓硫酸的U形管(　×　)‎ ‎(10)可利用如图装置收集H2(　×　)‎ ‎　　　　‎ ‎(8)图　　　　(10图)‎ ‎(11)实验室中可用MnO2或KMnO4与浓盐酸反应制取氯气，‎ 两制备方法中氯气的制取装置完全相同(　×　)‎ ‎(12)用碱石灰干燥氨气，用浓硫酸干燥SO2(　√　)‎ ‎(13)实验室制备C12时，可用石灰水进行尾气处理(　×　)‎ ‎(14)用五氧化二磷可干燥H2、NH3(　×　)‎ ‎2．(1)常见气体的发生装置。 ‎①实验室用Ca(OH)2和NH4Cl、浓氨水和NaOH固体分别制取氨气可以选用装置__A、C__。‎ ‎②若用H2O2分解来制取氧气，可以选用装置__C__。‎ ‎③实室室制取氯气，可以选用装置__D__。‎ ‎④装置B可以制备的常见气体有__CO2、H2__(写出两种)。‎ ‎(2)实验室制取、收集干燥的以下六种气体：‎ ‎①CO2　②H2S　③NO2　④O2　⑤Cl2　 ⑥NH3‎ 如图装置可适用的气体是__①③④__；制取装置不适用的是__⑤__；干燥装置不适用的是__②⑥__；收集装置不适用的是__⑥__。‎ ‎3．欲对Cl2进行干燥、吸收，需选用下列装置中的__②④__(填写 序号)。 题组一　气体的制备与收集装置的选择和利用 ‎1．(2018·山东潍坊模拟)实验室对制备气体反应的基本要求是：反应条件易满足、能平稳地产生气流、所得气体中尽可能不含杂质成分(除少量水蒸气及少量原料汽化形成的物质)。下列反应一般能用于实验室制备气体的是(　B　)‎ A．Na2O2与CO2反应制备O2‎ B．H2O2与MnO2，混合制备O2‎ C．加热浓硝酸制备NO2‎ D．浓NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热制备NH3‎ ‎[解析]　A项，制备的O2中易混入CO2杂质；C项，4HNO3(浓)4NO2↑＋O2↑＋2H2O，即NO2中易混入O2；D项，应使用Ca(OH)2和NH4Cl制备NH3。‎ ‎2．用KMnO4和浓盐酸可制备Cl2：2KMnO4＋16HCI(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。下列装置可用于上述反应制备Cl2的是(　C　)‎ ‎[解析]　由题给反应及化学方程式，可排除A、D两项；KMnO4为粉末状固体，故不能选用B装置。‎ ‎3．下列制备和收集气体的实验装置合理的是(　D　)‎ ‎[解析]　A中加热的试管管口应略向下倾斜；B中NO很容易被空气中的氧气氧化，不能用排空气法收集；C中氢气的密度比空气小，所以集气瓶中的进气导管应比出气导管短。‎ ‎4．(2018·经典习题选萃)如图为中学化学实验中的常见实验装置。 ‎(1)装置A可用于制备多种气体，请写出用A装置制备下列气体时，‎ 圆底烧瓶和分液漏斗中应装的化学试剂。‎ 气体 O2‎ CO2‎ NH3‎ SO2‎ 试剂 ‎__MnO2和H2O2溶液或Na2O2和H2O__‎ ‎__CaCO3和稀盐酸__‎ ‎__碱石灰和浓氨水或NaOH固体和浓氨水等__‎ ‎__Na2SO3固体和浓硫酸__‎ ‎(2)装置B可用于收集多种气体，若要用于收集氨气，则进气管为__b__若要收集NO，简述用装置B收集NO的方法：__将集气瓶中装满水，塞上塞子，从b端通入NO气体，从a端排出水__。‎ 题组二　常见气体的净化　有害气体的尾气处理方法 ‎5．(2018·河北衡水检测)下列有关图示装置的叙述不正确的是(　C　)‎ A．装置①可用于吸收实验中多余的SO2‎ B．装置②可用于收集H2、NH3、Cl2、NO2等 C．装置③中X为苯，可用于吸收NH3或HCl气体 D．装置④可用于收集NH3，并吸收多余的NH3‎ ‎[解析]　SO2和NaOH溶液会发生反应，故用NaOH溶液吸收SO2可以防止污染，A选项正确。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Cl2、NO2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H2、NH3等，B选项正确。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选项错误。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NH3，最后用防倒吸的装置吸收多余的NH3，故D选项正确。‎ ‎6．如图所示是用于干燥、收集并吸收多余气体的装置，下列方案正确的是(　C　)‎ 选项 X 收集气体 Y A 碱石灰 氯化氢 水 B 碱石灰 氨气 水 C 氯化钙 二氧化硫 氢氧化钠 D 氯化钙 一氧化氮 氢氧化钠 ‎[解析]　图示收集装置采用向上排空气法，说明该气体密度比空气大，排除B选项；A中干燥氯化氢气体，不能选用碱石灰等碱性干燥剂；D中NO不能用排空气法收集，且其不与NaOH溶液反应，所以选C。‎ ‎7．(2018·经典习题选萃)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(　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 NH3‎ H2O B 浓硫酸 Na2SO3‎ SO2‎ NaOH溶液 C 稀硝酸 Cu NO2‎ H2O D 浓盐酸 MnO2‎ Cl2‎ NaOH溶液 ‎[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Na2SO3发生复分解反应生成SO2，因SO2的密度比空气大，所以可用向上排空气法收集，SO2是大气污染物，要进行尾气处理，SO2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NO2，且不能用水处理尾气，C错误；MnO2与浓盐酸在加热时才能发生反应制取Cl2，该装置没有加热仪器。‎ ‎8．(2017·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　)‎ A．制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d B．制备收集H2：连接b→c→g C．制备收集CO2：连接b→d→e D．制备收集NH3：连接b→d→e→c ‎[解析]　用排水法收集不到干燥的气体，B项错误；CO2不能用碱石灰来干燥，C项错误；由于氨气极易与浓硫酸反应，吸收尾气时导管插入波面下易发生倒吸，D项错误。‎ 考点二　化学实验方案的设计 Z ‎ ‎1．设计基本要求 ‎ —__实验原理__科学，操作程序、方法正确 ‎　　　 |‎ ‎　　—避免__有毒药品__的使用和危险性的实验操作 ‎　　　 |‎ ‎　　—条件允许、效果__明显__、操作__方便__‎ ‎　　　 |‎ ‎　　—__装置__简便、__步骤__简短、完成实验时间短 ‎　　　 |‎ ‎　　—尽量选用常见而价廉的仪器和药品 ‎2．常见实验方案的设计依据 ‎(1)证明酸性：①pH试纸或酸碱指示剂；②与碳酸钠反应；③与锌等反应。‎ ‎(2)证明弱酸性：①证明酸在溶液中存在电离平衡；②测定对应盐溶液的酸碱性；③测量在稀释前后的__pH__的变化。‎ ‎(3)证明氧化性：与__还原__剂反应现象明显。‎ ‎(4)证明还原性：与__氧化__剂反应现象明显。‎ ‎(5)证明为胶体分散系：__丁达尔__效应。‎ ‎(6)证明有碳碳双键(或三键)：使__溴水__或酸性高锰酸钾溶液褪色。‎ ‎(7)比较金属的活动性：①与水反应；②与酸反应；③金属间的置换反应；④原电池原理；⑤电解池原理；⑥最高价氧化物对应水化物的__碱__性。‎ ‎(8)比较非金属性的强弱：①非金属间的置换反应；②与氢气化合的难易；③气态氢化物的__稳定__性；④最高价氧化物对应水化物的__酸__性。‎ ‎(9)比较酸碱性：强酸或强碱制弱酸或弱碱。‎ ‎3．实验方案设计的一般思路 　 ‎　　　 ↓‎ ‎　　　　　　 ‎　　　 ↓‎ 　　 ‎　　　 ↓‎ 　 ‎4．实验设计类型 类型 内容 ‎(1)制备实验方案的设计 原料或试剂选择、仪器装置、操作步骤、分离提纯 (2)性质实验 方案的设计 性质探究性实验 从同类典型物质性质或结构特点推测性质，设计实验__探究__其性质 性质验证性实验 已知物质具有的性质，设计实验验证其性质 ‎(3)检验实验方案的设计 对物质__成分__进行确定，对多种物质加以区分 ‎5．实验设计示例 设计实验证明氯酸钾中含有氯元素。‎ ‎(1)实验原理 ‎2KClO32KCl＋3O2↑，Ag＋＋CI－===AgCl↓。‎ ‎(2)实验试剂：KClO3固体、__MnO2__、__AgNO3__溶液、稀硝酸。‎ ‎(3)操作步骤 a．将氯酸钾和MnO2混合共热。‎ b．冷却至室温，加水充分溶解后，__过滤__。‎ c．取少量滤液于洁净试管中，加入几滴硝酸酸化的__AgNO3__溶液，观察到有白色沉淀生成，证明氯酸钾中含有氯元素。‎ ‎6．化学实验方案的设计步骤 ‎(1)明确目的，弄清原理 ‎(2)选择实验用品 ‎(3)实施实验操作——注意严谨性、逻辑性、规范性、安全性 ‎(4)记录实验现象、数据——全面而准确 ‎(5)分析、归纳得出结论 ‎7．化学实验方案设计的注意事项 ‎(1)实验操作顺序 装置选择与连接→气密性检查→加固体药品→加液体药品→开始实验(按程序)→拆卸仪器→其他处理等。‎ ‎(2)加热操作先后顺序的选择 若气体制备实验需加热，应先加热气体发生装置，通入气体排出装置中的空气后，再给实验中需要加热的物质加热。目的是：①防止爆炸(如氢气还原氧化铜)；②保证产品纯度，防止反应物或生成物与空气中的物质反应。熄灭酒精灯的顺序则相反。‎ ‎(3)实验中试剂或产物防止变质或损失 ‎①实验中反应物或产物若易吸水、潮解、水解等，要采取措施防止吸水；‎ ‎②易挥发的液体产物要及时冷却；‎ ‎③易挥发的液体反应物，需在反应装置中加装冷凝回流装置(如长导管、竖直的干燥管、冷凝管等)；‎ ‎④注意防止倒吸的问题。‎ ‎(4)会画简单的实验装置图：考纲要求能够绘制和识别典型的实验仪器装置图，可用“示意装置图”表示。一般能画出简单的装置图即可，但要符合要求，例如形状、比例等。‎ ‎(5)选用仪器及连接顺序 ‎(6)仪器药品的准确描述 ‎①实验中所用试剂名称：如无水硫酸铜(CuSO4)，硫酸铜溶液，酸性高锰酸钾溶液；澄清石灰水；饱和碳酸氢钠溶液等。‎ ‎②仪器名称：如坩埚、研钵、100 mL容量瓶。‎ X ‎ ‎1．判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。 ‎(1)将KI和FeCl3溶液在试管中混合后，加入CCl4，振荡，静置，下层溶液显紫红色，证明氧化性：Fe3＋>I2(　√　)‎ ‎(2)将浓(NH4)2SO4、CuSO4溶液分别加入蛋白质溶液，都出现沉淀，表明二者均可使蛋白质变性(　×　)‎ ‎(3)分别加热Na2CO3和NaHCO3固体，试管内壁都有水珠，说明两种物质均受热分解(　×　)‎ ‎(4)向AgCl悬浊液中加入NaI溶液时出现黄色沉淀，则Ksp(AgCl)C ‎③‎ 向某溶液中加入盐酸酸化的硝酸钡溶液，有白色沉淀生成 该溶液中一定含有SO ‎④‎ 某无色溶液中加入氢氧化钠溶液并加热，产生的气体能使湿润红色石蕊试纸变蓝 该溶液中一定有NH A．①③　　 B．①④　　‎ C．②④　　 D．②③‎ ‎[解析]　①‎ 木炭和浓硫酸反应生成二氧化碳、二氧化硫，二者均与澄清石灰水反应生成沉淀，错误；②燃烧的镁条放入二氧化碳中，反应生成MgO和C，由还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知，还原性：Mg>C，正确；③白色沉淀可能为AgCl或硫酸钡，则该溶液中不一定含有SO，可能含银离子，错误；④能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体为氨气，则该溶液中一定有NH，正确。‎ 题组二　从“绿色化学”角度对实验方案进行评价 ‎2．(2016·课标Ⅲ·26)过氧化钙微溶于水，溶于酸，可用作分析试剂、医用防腐剂、消毒剂。以下是一种制备过氧化钙的实验方法。回答下列问题： ‎(一)碳酸钙的制备 ‎(1)步骤①加入氨水的目的是__调节溶液pH使Fe3＋沉淀__。‎ 小火煮沸的作用是使沉淀颗粒长大，有利于__过滤分离__。‎ ‎(2)如图是某学生的过滤操作示意图，其操作不规范的是__a、d、e__(填标号)。‎ a．漏斗末端颈尖未紧靠烧杯壁 b．玻璃棒用作引流 c．将滤纸湿润，使其紧贴漏斗壁 d．滤纸边缘高出漏斗 e．用玻璃棒在漏斗中轻轻搅动以加快过滤速度 ‎(二)过氧化钙的制备 CaCO3滤液过滤,白色结晶 ‎(3)步骤②的具体操作为逐滴加入稀盐酸，至溶液中尚存有少量固体，此时溶液呈__酸__性(填“酸”“碱”或“中”)。将溶液煮沸，趁热过滤。将溶液煮沸的作用是__除去溶液中的CO2__。‎ ‎(4)步骤③中反应的化学方程式为__CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2＋6H2O===CaO2·8H2O↓＋2NH4Cl或CaCl2＋2NH3·H2O＋H2O2===CaO2↓＋2NH4Cl＋2H2O__，该反应需要在冰浴下进行，原因是__温度过高时双氧水易分解__。‎ ‎(5)将过滤得到的白色结晶依次使用蒸馏水、乙醇洗涤，使用乙醇洗涤的目的是__‎ 去除结晶表面的水分__。‎ ‎(6)制备过氧化钙的另一种方法是：将石灰石煅烧后，直接加入双氧水反应，过滤后可得到过氧化钙产品。该工艺方法的优点是__工艺简单，操作方便__，产品的缺点是__纯度较低(合理即可)__。‎ ‎[解析]　(1)由碳酸钙的制备流程图可以看出，加入盐酸后得到的溶液中含有Ca2＋、Fe2＋或Fe3＋，加入双氧水可以把Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水先中和多余的盐酸，再把Fe3＋转化为氢氧化铁沉淀经过滤而除去，即可得到比较纯净的氯化钙溶液。小火煮沸时液体沸腾不剧烈，有利于沉淀颗粒长大，颗粒越大越有利于过滤分离。(2)过滤操作时，漏斗末端颈尖要紧靠烧杯壁、滤纸紧贴漏斗壁，滤纸边缘低于漏斗，液面边缘要低于滤纸边缘，用玻璃棒引流，不能用玻璃棒搅拌，以防滤纸破碎，因此不规范的操作是a、d、e。(3)向CaCO3固体中逐滴加入稀盐酸生成CaCl2、H2O和CO2，因为溶液中尚存有少量固体，所以盐酸不足，溶液中的溶质是CaCl2，因为CaCl2是强酸强碱盐，在水中不能水解，其溶液显中性，但是由于产生的CO2能够部分溶于水生成碳酸，所以溶液显酸性。将溶液煮沸可以除去溶液中溶解的CO2。(4)根据题意，反应物是CaCl2、NH3·H2O和H2O2，生成物中一定有CaO2，根据元素守恒可以判断还有NH4Cl和H2O，据此写出并且配平方程式；因为反应物中H2O2受热易分解，所以该反应需要在冰浴下进行。(5)过氧化钙微溶于水，用水洗可以洗去结晶表面的少量杂质，然后用乙醇洗涤结晶表面残留的少量水，利用其挥发性而除去水。(6)CaO和H2O2反应的化学方程式为CaO＋H2O2===CaO2＋H2O，其优点是流程短，操作简单，节省药品，无污染性物质产生，环保。缺点是煅烧石灰石需要消耗大量的能量，而且石灰石中含有的杂质无法除去，产品的纯度低。‎ 题组三　从“安全性”方面对实验方案进行评价 ‎3．某化学课外活动小组通过实验制备并研究NO2的性质。已知：2NO2＋2NaOH===NaNO3＋NaNO2＋H2O 利用如图所示装置探究NO2能否被NH3还原(K1、K2为止水夹，夹持固定装置已略去)。 ‎(1)E装置中制取NO2的化学方程式是__Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O__。‎ ‎(2)若NO2能够被NH3还原，预期观察到C装置中的现象是__混合气体的颜色变浅(合理均可)__。‎ ‎(3)实验过程中，未能观察到C装置中的预期现象。‎ 该小组同学从反应原理的角度分析了原因，认为可能是：‎ ‎①NH3的还原性较弱，不能将NO2还原；‎ ‎②在此条件下，NO2的转化率极低；‎ ‎③__在此条件下，该反应的化学反应速率极慢__。‎ ‎(4)此实验装置存在的一个明显缺陷是__缺少尾气处理装置__。‎ ‎[解析]　根据NO2和NH3中氮元素的化合价，推测二者可发生归中反应生成N2，故预期现象应为C装置中气体的颜色变浅。对于没有观察到预期的实验现象，可从反应能否发生、是否为可逆反应、转化率是否太低以及反应速率等方面考虑。此外，凡涉及有毒气体的实验均需要对尾气进行处理。‎ 题组四　综合实验方案的评价 ‎4．(2017·山西重点中学协作体高考模拟)某研究性学习小组对过量炭粉与氧化铁反应的气体产物成分进行研究。 ‎(1)提出假设 ‎①该反应的气体产物是CO2。‎ ‎②该反应的气体产物是CO。‎ ‎③该反应的气体产物是__CO2、CO的混合物__。‎ ‎(2)设计方案 如图所示，将一定量的氧化铁在隔绝空气的条件下与过量炭粉完全反应，测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。‎ ‎(3)查阅资料 氮气不与炭粉、氧化铁发生反应。实验室可以用氯化铵饱和溶液和亚硝酸钠(NaNO2)饱和溶液混合加热反应制得氮气。‎ 请写出该反应的离子方程式：__ NH＋NON2↑＋2H2O __。‎ ‎(4)实验步骤 ‎①按上图连接装置，__并检查装置的气密性__，称取‎3.20 g氧化铁、‎2.00 g碳粉混合均匀，放入‎48.48 g的硬质玻璃管中；‎ ‎②加热前，先通一段时间纯净干燥的氮气；‎ ‎③停止通入N2后，夹紧弹簧夹，加热一段时间，澄清石灰水(足量)变浑浊；‎ ‎④待反应结束，再缓缓通入一段时间的氮气。 冷却至室温，称得硬质玻璃管和固体总质量为‎52.24 g；‎ ‎⑤过滤出石灰水中的沉淀，洗涤、烘干后称得质量为‎2.00 g。‎ 步骤②、④中都分别通入N2，其作用分别为__步骤②中是为了排尽空气，步骤④是为了赶出所有的CO2，确保完全吸收__。‎ ‎(5)数据处理 试根据实验数据分析，写出该实验中氧化铁与炭粉发生反应的化学方程式：__‎2C＋Fe2O32Fe＋CO↑＋CO2↑__。‎ ‎(6)实验优化 学习小组有同学认为应对实验装置进一步完善。‎ ‎①甲同学认为：应将澄清石灰水换成Ba(OH)2溶液，其理由是__Ba(OH)2溶解度大，浓度大，使CO2被吸收的更完全；M_(BaCO3)＞M(CaCO3)，称量时相对误差小。__。‎ ‎②从环境保护的角度，请你再提出一个优化方案：__在尾气出口处加一点燃的酒精灯或增加一尾气处理装置__。‎ ‎[解析]　(1)根据极端假设可知还有一种情况就是二者的混合物。‎ ‎(3)H具有还原性，O具有氧化性，二者发生氧化还原反应，→，→，据此可写出反应的离子方程式。‎ ‎(5)由于炭粉过量，氧化铁完全反应，因此反应结束后所得固体是过量的炭粉和生成的Fe的混合物，其质量为m(Fe)＋m(C)剩＝‎52.24 g－‎48.48 g＝‎3.76g，其中m(Fe)＝×‎3.20 g＝‎2.24 g，则m(C)剩＝‎3.76 g－‎2.24 g＝‎1.52 g，m(C)反＝‎2.00 g－‎1.52 g＝‎0.48 g，n(C)反＝0.04 mol，由实验步骤⑤可知，反应中生成CO2 0.02 mol，则还生成CO 0.02 mol，n(CO)?n(CO2)＝11，据此可写出Fe2O3与C反应的化学方程式：‎2C＋Fe2O32Fe＋CO↑＋CO2↑。‎ ‎(6)①Ca(OH)2的溶解度很小，所以澄清石灰水中Ca(OH)2的浓度很小，一般不用作CO2的吸收剂，否则易导致吸收不完全造成实验误差，这是改用Ba(OH)2溶液的主要原因。②本实验中能对环境造成污染的气体是CO，所以对方案的优化就是增加处理CO的装置。‎ 要点速记：‎ ‎1．牢记八个常见气体实验室制法的反应原理：‎ ‎(1)O2：2H2O22H2O＋O2↑。‎ ‎(2)H2：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。‎ ‎(3)CO2：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。‎ ‎(4)Cl2：MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。‎ ‎(5)NH3：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。‎ ‎(6)SO2：Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O。‎ ‎(7)NO：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。‎ ‎(8)NO2：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O。‎ ‎2．注意实验方案设计基本要求 ‎(1)科学性；(2)安全性；(3)可行性；(4)简约性。‎ ‎3．掌握仪器连接顺序．‎ ‎(1)“自下而上；从左到右”的顺序；‎ ‎(2)气体净化装置先洗气后干燥；‎ ‎(3)洗气时，进气管长，出气管短；‎ ‎(4)干燥管，大口进气，小口出气。‎ ‎4．熟练综合性实验题解答步骤 ‎(1)明确实验目的、原理；‎ ‎(2)根据实验原理选择仪器、药品；‎ ‎(3)组装仪器并理解各仪器的作用及使用方法；‎ ‎(4)结合题意，综合分析解答。‎