气体制备与化学实验方案设计

1、气体制备与化学实验方案设计温岭中学化学组 陈成 设计意图：近几年理综的实验试题均为带有研究性的试题，考察的内容均与气体知识 有关。气体制备实验在中学化学制备实验中占据着佷重要的地位,是高考常考的热点。目前高三学生普遍缺少实验操作机会，导致解实验题能力弱，如何在短时间内提高实验题的解题能力，这是在高考中化学取得高分的关键。针对这一问题，本专题复习主要从两方面入手：1、解这类题需储备哪些知识和方法2、如何从整体上把握解实验题的方向，并从储备知识中进行剪切，粘贴完成实验。因此具体操作上就是把高中课本及各类试题中常见的气体制备及其相关的性质实验进行归纳、分解、重组，并通过相关的例题延伸，使学生具备一定

2、的实验设计技巧和解题能力。教学目标知识与技能：掌握各种气体基本性质、制备的原理、发生装置、收集、尾气处理的基本知识，并能对实验进行分解和重组。提高简答题的表达能力和实验方案的设计能力。过程和方法：体验问题解决的过程，增强知识的迁移、创新能力，理论结合实验能力，实验整合能力的复习方法。情感、态度与价值观：激发学生学习的兴趣，培养学生严谨的思维过程和创新的科学品质。教学重点：气体制备实验的各装置及延伸和实验设计教学难点：实验设计教学方法：启发、引导、归纳、练习、讲解、讨论等教学用具 多媒体教学过程：一、气体制备实验装置的分解、归纳制气净化干燥收集或反应尾气处理问题一：实验室制气装置包括哪几个步骤？

3、问题二：尽可能多的写出制备H2 、O2 、 CO2、 Cl2、 NH3、 C2H4、C2H2的常见、可行的反应原理方程式学生书写讨论，教师点评：略设计意图：要求学生熟练掌握常见气体的制备原理，这是必备的基础知识。同时明确每一种气体的制备方法不一定是唯一的，关键是符合反应原理。比如：在条件允许下氢气可用锌、硅、铝等为原料，氧气可通过氯酸钾、高锰酸钾，双氧水、过 氧化钠等原料来制备。通过对制气原理的复习，不仅使学生掌握相应的知识点，同时培养了发散和收敛思维。问题三：气体制备的发生装置选择与什么因素有关？常见的发生装置分为几种类型？说出各种气体制备的发生装置？ 固固加热教师点拨：1、固固加热型（1）

4、常见图： （2）注意细节：在画图中注意试管夹持方法、加热方法、胶塞上的导管长度、粉末状固体在试管口放棉花等基础易错点 （3）注重延伸：不要把经验当成是一成不变的真理，要结合具体实际信息，比如用草酸晶体加热制CO，如果还采用试管向下加热操作，恐怕在气体出来前由于草酸先液化而流出试管了。所以可通过具体的例子使学生不要养成思维定势，死学，具体问题具体分析。 2、固液(液液)不加热 （1）可用容器的名称：试管、烧瓶、广口瓶、锥形瓶、分液漏斗、长颈漏斗等 （2）常见图：不适用启普发生器的装置恒压式 a b c d e 这些图在各种练习中均曾出现过，可通过问题的形式由学生说出由图a不足之处，如何改进依次演

5、变到图e中的优点。启普发生器及其拓展 a b c d e f例1：1、（1）在没有现成的CO2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置。应选用的仪器是（填入仪器的编号） 。（2）若用上述装置制取CO2气体，而实验室只有稀硫酸、浓硝酸、水、块状纯碱、块状大理石，比较合理的方案应选用的药品是 。设计意图：启普发生器原理及应用既是个重点又是个难点，很多学生表现在能理解但不会应用。因此这块内容的落实就需要通过多角度设计问题使学生在解题过程中得到思维的升华和知识的应用。如1、由启普发生器通过变形得到简易启普发生器装置，由例1得到改装后的装置

6、c、d、e，装置看似不同，但本质的原理都是相同即都是通过液压法达到固液分离，由此延伸出通过手动的方式达到固液分离的f装置。2、这种原理适合制备哪些气体？3、这种原理有哪些具体应用？（如量气原理、气密性检验等，03年氢氧化亚铁制备实验就是液压法知识的具体应用）3、固液（液液）加热制气型（1）可用容器的名称：试管、烧瓶、分液漏斗、长颈漏斗等 （2）常见图： 设计意图：学生解决实验题的难点很大程度上是因为对题境生疏产生胆怯心理，而导致不能正确省题，联想迁移受阻。通过对常见制气装置的分析、归纳、改进、创新，使学生的头脑中形成一个制气装置的图库，开阔了眼界，遇到类似的装置能做到心中不慌，主动迁移，创新。

7、问题四：常见净化干燥装置有哪些类型？适合盛放什么类型的试剂？常见的干燥剂有哪些？（1）干燥（除杂）装置的选择洗气瓶 干燥管 燃烧管 液气不加热 固气不加热 固气加热（2）干燥剂选择酸性：浓硫酸、P2O5固体；浓硫酸不能干燥碱性NH3、还原性气体H2S、HI、HBr碱性：碱石灰、生石灰、NaOH固体等；不能干燥酸性气体：Cl2、HCl、CO2、SO2等中性：无水氯化钙等；不能干燥NH3等（3）练习常见的气体除杂试剂和装置的选择（略）说明：（1）一般除杂在前，干燥在后。若是燃烧管除杂不会产生水，则干燥在前。 如：CO2 （HCl、O2、H2O）（2）除杂反应要迅速、定量，不选择可逆反应或条件苛刻的

8、反应。 如：C2H6（C2H4）用H2 ；CO2（SO2）用品红；CO（CO2）用澄清石灰水问题五：常见气体的收集方法有哪些？（1）常规收集方法：（2）注意操作细节：排空气法收集气体时，导管必须伸到容器_。 用排水法收集O2 ，如何才能收集到纯 O2 排空气法验满：O2、CO2、Cl2、NH3。设计意图：细节之处往往也是学生似乎明白又不能准确表达之处，及时引起学生的注意。（3）总结收集方法：能用排水法：NO、N2、CO、C2H4等1） 只能用向上排空气法：NO2、HCl、SO2等 只能用向下排空气法：NH3等2）3）方法拓展：能否设计用排液法来收集HCl？能否设计用排气法来收集氮气？设计意图：

9、使学生既要扎实基础，又要有灵活应变能力，从本质上真正理解并会具体应用。（4）介绍其它收集装置，并讨论这些装置可分别用来收集什么特点的气体？尤其是最后的冷凝装置可让学生讨论收集到这种物质的特点，哪些物质的收集适用于这种方法。a b 学生讨论：仪器使用的拓展和创新如何用右图A装置实现上三种收集方法？用右图装置作洗气瓶，如何通气？用右图装置和必要仪器设计储气瓶。 用右图装置和必要仪器设计量气装置。 A B拓展应用：下列排水（液体）量气装置合理的有哪些？并说明读取体积时注意事项 A B C D E设计意图：广口瓶中的导管长短进出问题看似简单，但学生没有从压强原理上去理解，很难准确应用。通过学生之间的讨

10、论和具体例题的应用，使学生真正理解。问题六：常见的哪些气体需要尾气处理？尾气处理的装置有哪些？（1）在水中溶解度不大的直接吸收（2）燃烧或装袋（3）防倒吸思考：下列图中哪些可用来防倒吸？利用什么原理？ 接触式 隔离式 安全瓶式试剂改进设计意图：防倒吸安全装置是重难点，02的高考题，其实就是倒吸原理在喷泉中应用。高考考察的内容虽然是常见的知识，但是考生却缺乏应用能力，说明对这些考点知识知其然，却不知其所以然。通过多角度的对比、联想、提问，使学生在扩大知识容量同时培养了分析、发散、创新和解决问题能力。知识是能力的载体，脱离这些知识的积累就不会迸发出创造性的火花。二、实验设计的方法例2、已知KMnO

11、4与浓HCl在常温下反应能产生Cl2，若用图所示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验它与金属的反应，每个虚线框表示一个单元装置，其中错误的是：A、有和处 B、只有处C、只有和处 D、只有、处点评：从整体上看是以浓盐酸和高锰酸钾为原料制氯气实验，可拆分成对发生装置、净化干燥装置、气体性质实验（固气加热反应）装置的考察。将实验拆分和重整是常用的解题技巧和必备的方法。很容易得出为D选项。例3：水蒸汽通过灼热的煤所产生的混合气，其主要成分是CO、H2还含有CO2和水蒸气。请用下列装置设计一个实验，以验证上述混合气中含有CO和H2（1） 连接上述装置的正确顺序是（填各接口的代码字母）混合气（）（）接

12、（）（）接（）（）接（）（）接（）（）（2） 从安全角度考虑，该实验还缺少一个怎样的装置？请你设计一个装置。点评：解答实验题常见的整体思路把握要点：1、看清实验的目的2、根据所给药品、仪器等确定原理、现象或数据3、关注过程中存在的干扰（内部、外界）（外界主要指空气中水蒸汽、CO2、O2等干扰）4、设计实验连接、操作顺序5、注意整套装置中的尾气处理。例4：在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供养剂。请选择适当的化学试剂和实验用品，用下图中的实验装置进行试验，证明过氧化钠可作供养剂。（1）A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式：_ _（2）填写表中空格：（请在答题卡上填写）仪器加入试剂

13、加入该试剂的目的B饱和NaHCO3溶液CD（3）写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式：_。（4）试管F中收集满气体后，下一步实验操作是：_。点评：这题考察内容是学生十分熟悉的常见知识和技能，题型也很熟悉。但做下来学生的错误率还是相当的高。这道题学生解答错误主要有（1）方程式写成碳酸钠和硫酸反应；（2）C装置用来除水，D装置用来二氧化碳和过氧化钠反应。解题分析：可先将整体装置进行分解，A为固液（液液）不加热制气，B为洗气，C为固气不加热反应，D洗气，E排水法集气装置，所以根据实验的目的只能是C装置用来二氧化碳和过氧化钠反应，再反过来结合实际思考呼吸过程除了CO2有无水存在呢？就不会出现（2）中

14、的错误。（1）中的错误单从反应原理上讲没有错，但是从B中可以看出选择的酸应为盐酸，所以当一种气体有多种制备方案时我们应结合题中所给药品、仪器等确定实验原理，缺乏整体把握能力是导致解题失败的另一个原因。练习1、：已知某纯碱试样中含有NaCl杂质，为测定试样中纯碱的质量分数，可用下图中的装置进行实验。主要实验步骤如下：按图组装仪器，并检查装置的气密性将ag试样放入锥形瓶中，加适量蒸馏水溶解，得到试样溶液称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到bg从分液漏斗滴入6molL1的硫酸，直到不再产生气体时为止从导管A处缓缓鼓入一定量的空气再次称量盛有碱石灰的U型管的质量，得到cg重复步骤和的操作，直到U型管的质

15、量基本不变，为dg请填空和回答问题：（1）在用托盘天平称量样品时，如果天平的指针向左偏转，说明 （2）装置中干燥管B的作用是 （3）如果将分液漏斗中的硫酸换成浓度相同的盐酸，测试的结果 （填高、偏低或不变）（4）步骤的目的是 （5）步骤的目的是 （6）该试样中纯碱的质量分数的计算式为 （7）还可以用其他实验方法测定试样中纯碱的质量分数。请简述一种不同的实验法。解题思路分析：结合题目中所给的信息和实验装置的分解可得出其原理是通过将碳酸钠转变为CO2，通过称取CO2的质量来换算出碳酸钠质量。因此本题的关键就是如何能准确称得CO2的质量。因此不难理解鼓入空气的目的是把反应产生的CO2全部导入U型管中，从定量实验获取数据严密性角度上考虑隐含着过程中来自空气中的CO2和水存在的干扰，也就能明白NaOH洗气瓶和最后B干燥管的作用了。练习2：实验室里用下列仪器制备CO2（用含有少