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第56讲　常见物质的制备
学习目标　
1. 了解常见气体的制备原理，能根据反应物的状态及反应条件等，灵活选用气体的发生、净化、尾气处理装置等。
2. 能通过常见物质的制备原理、方法迁移，解决一些不熟悉的问题。
活动方案
物质制备的化学原理
1. 常见气体的制备原理
写出实验室制取下列气体的制备原理，用化学方程式表示。
序号 物质 制备原理
1 SO2
2 Cl2
3 NH3
4 NO
5 NO2
6 C2H4
7 C2H2
2. 两种典型非气态物质的制备原理
(1) 氢氧化铝的制备
下列反应原理中，最适合于实验室制取氢氧化铝的是　　　　（填字母）。
A. Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4
B. Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4
(2) 乙酸乙酯的制备
①写出制备乙酸乙酯的原理的化学方程式。
②从反应速率与平衡移动的角度看，为了促进反应向正反应方向移动，可以采取哪些措施？（已知：酯化反应为吸热反应）
③从中学所做的酯化反应实验看，采取的是什么措施？
物质的制备与收集装置
1. 常见的气体制备与收集装置
(1) 常见的气体发生装置
下面是常见气体的发生装置图，根据要求回答问题。
A B C D
①采用下列原理制备气体时，分别应选用什么装置？在后面的括号内写上该装置的字母序号。
a. 碳酸钠与酸反应制取二氧化碳(　　)
b. 加热氯酸钾与高锰酸钾混合物制取氧气(　　)
c. 用块状电石与水反应制取乙炔（提示：反应剧烈，需控制反应速率）(　　)
d. 铝片与氢氧化钠溶液反应制取氢气(　　)
e. 加热条件下，用浓盐酸与二氧化锰制取氯气(　　)
f. 铜与浓硝酸反应制取二氧化氮(　　)
②实验室制取乙烯的装置，可以通过选用上面哪个装置进行改进？若橡皮塞最多只允许打两个孔，应如何改进所选实验装置？
③用上述装置B制取气体，其优点是什么？
④举例说说上述气体发生装置中的反应容器，哪些一般不能变换？哪些可以变换？应如何变换？
(2) 常见的气体收集装置
气体的收集装置通常可分为排水集气法、向上排空气法和向下排空气法三种：
　　　 　　　　　
　A. 排水集气法　 B. 向上排空气法　 C. 向下排空气法
序号 气体 适合的气体收集方法（填字母）
1 SO2
2 Cl2
3 NH3
4 NO
5 NO2
6 C2H4
7 C2H2
(3) 气体的净化与干燥
①气体的净化就是根据杂质气体与所净化气体的性质的差异，选择合适的试剂和装置，将杂质气体吸收或转化为所需要的气体。参见“第54讲　物质的分离与提纯”中气体与气体混合物的除杂。
②常见的干燥装置以及使用时的限制见下表。
干燥剂 液态干燥剂 固态干燥剂
装置 　
常见干燥剂 浓硫酸 无水氯化钙 碱石灰
不可干燥的气体
(4) 有毒尾气的处理
制取、收集有毒气体结束时，应增加尾气处理装置，使化学实验“绿色”化。已知：常温下CO可迅速与[Cu(NH3)2]Ac溶液发生反应：[Cu(NH3)2]Ac＋CO＋2NH3 [Cu(NH3)4]Ac·CO。试设计三种剧毒气体CO的尾气处理方案。
2. 常见的非气态物质的制备与收集装置
(1) 仔细观察下列两幅物质制取与收集的装置图，回答有关问题。
物质Ⅰ的制取与收集 物质Ⅱ的制取与收集
①制取物质Ⅰ、Ⅱ的原料分别可能是什么状态？
②猜想物质Ⅰ、Ⅱ可能的性质分别有哪些？
③制取物质Ⅰ的装置最后为什么还要连接尾气处理装置？
(2) 制备时不采用专门收集装置的实验。
如苯甲酸甲酯的制备，下表为苯甲酸甲酯的制备实验中查得的各物质的有关信息。
苯甲酸 甲醇 苯甲酸甲酯
熔点/℃ 122.4 －97 －12.3
沸点/℃ 249 64.3 199.6
密度/(g/cm3) 1.265 9 0.792 1.088 8
实验室制取纯净的苯甲酸甲酯，主要通过四个步骤完成：
第一步：在圆底烧瓶中放入少量碎瓷片和一定量的苯甲酸、甲醇，混合均匀后，小心加入3 mL浓硫酸，按如图所示装置完成实验。
第二步：冷凝后，向圆底烧瓶中加入25 mL蒸馏水，将其移到分液漏斗中，振荡、静置、分液，将下层液体移入盛有1 g某固体的干燥锥形瓶中。
第三步：准备过滤装置，将一小片棉花平铺、放入普通漏斗中，再将此过滤器置于蒸馏烧瓶口上，将第二步操作所得到的生成物过滤。
第四步：……
①与中学化学中乙酸乙酯制备的实验装置相比，该装置的主要优点是什么？
②第一步中，粗略取用“一定量的苯甲酸、甲醇”，使用的主要仪器分别是什么？
③第二步中，干燥锥形瓶中盛放的固体可能是什么？
④请你补充“第四步”的实验方案。
物质制备的基本要求
从制备原理、产品要求、反应速率、安全环保等角度，你认为物质制备的基本要求有哪些？
名卷优选
1 [2024连云港一调]实验室制备水合肼(N2H4·H2O)溶液的反应原理为NaClO＋2NH3===N2H4·H2O＋NaCl，N2H4·H2O能与 NaClO 剧烈反应。下列装置和操作能达到实验目的的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A. 用装置甲制取Cl2
B. 用装置乙制备NaClO溶液
C. 用装置丙制备水合肼溶液
D. 用装置丁分离水合肼和NaCl混合溶液
2 [2024南京、盐城期末调研]实验室以CaCO3为原料，制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理能达到实验目的的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A. 用装置甲制取CO2
B. 用装置乙除去CO2中的HCl
C. 用装置丙干燥并收集CO2
D. 用装置丁蒸干溶液获得CaCl2·6H2O
3 [2024苏州期初调研]下列有关实验室制取、收集NO2并制备Cu(NO3)2·6H2O的实验原理和装置不正确的是(　　)
甲 乙 丙 丁　
A. 用装置甲制取NO2
B. 用装置乙收集NO2
C. 用装置丙吸收NO2
D. 用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2·6H2O
4 [2024南京学情调研]实验室制取NH3的实验原理及装置均正确的是(　　)
A. 生成NH3 B. 干燥NH3 C. 收集NH3 D. 吸收NH3
5 [2024南通海门二调]实验室制取SO2并检验SO2的性质，实验原理和装置均正确的是(　　)
A. 制备SO2 C. 收集SO2 D. 进行尾气处理
6 [2024南通、泰州等七市二调]实验室制备柠檬酸铁铵的流程如图。下列实验装置或操作不能达到实验目的的是(　　)
FeCO3柠檬酸亚铁 柠檬酸铁柠檬酸铁铵柠檬酸铁铵晶体
A. 制取FeCO3 B. 制取NH C. 制取氨水3　
第56讲　常见物质的制备
【活动方案】
活动一：
1 Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O或
Na2SO3＋H2SO4=== Na2SO4＋SO2↑＋H2O
MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O或
CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋ NH3↑
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
C2H5OHC2H4↑＋H2O
CaC2＋2H2O===Ca(OH)2＋ C2H2↑
2 (1) B　(2) ①CH3COOH＋CH3CH2OHH2O＋CH3COOCH2CH3　②增大反应物(CH3COOH或CH3CH2OH)的浓度、移去体系内的生成物(CH3COOCH2CH3或H2O)、升高温度。　③移去体系内的生成物(CH3COOCH2CH3或H2O)。
活动二：
1 (1) ①C　A　C　C　D　C　②D　将分液漏斗换成温度计(或将圆底烧瓶换成蒸馏烧瓶，并将导气管换成温度计)
③可以控制反应的发生与停止　④装置A、B中的试管一般不可用其他仪器代替，而装置C、D中反应容器可以根据制取气体量的多少进行变换，如装置C中试管可以用广口瓶、锥形瓶、烧瓶等代替，装置D中的烧瓶也可以用试管代替。　 (2) B　B
C　A　B　A　A　(3) ②碱性气体NH3及还原性气体H2S、HBr、HI等　NH3　Cl2及酸性气体HCl、H2S、SO2、CO2、NO2 等　(4) ①用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收；②在尾气出口处点燃一盏酒精灯；③用瘪的气球或塑料袋收集；④通过灼热的CuO。
2 (1) ①制取物质Ⅰ的原料是气体和固体。制取物质Ⅱ的原料可能是液体和固体或液体和液体。　②物质Ⅰ可能的性质：易升华(凝华)、易潮解或水解等。物质Ⅱ可能的性质：沸点低、易挥发等。　③制取物质Ⅰ的气体原料有毒，或者反应的副产品有毒。　(2) ①使原料冷凝回流，能够充分反应，提高原料利用率。　②天平、量筒。　③Na2CO3　④第四步：将所得滤液蒸馏，收集199.6℃ 时的馏分，得到苯甲酸甲酯。
活动三：
(1) 实验设计要科学、简单、可行；(2) 所制得的物质要纯净，产率要高；(3) 要有较大的反应速率；(4) 实验要尽量安全、无污染。
【名卷优选】
1 B　浓盐酸与MnO2制取Cl2需要加热，A错误；由“N2H4·H2O能与NaClO剧烈反应”可知，制备水合肼溶液时，应该将NaClO溶液滴加到氨水中，C错误；水合肼和NaCl都易溶于水，不分层，不能用分液法分离，D错误。
2 C　稀硫酸与大理石反应生成微溶的CaSO4，会覆盖在大理石表面，阻碍反应的发生，且本实验同时需要获得CaCl2·6H2O晶体，应选择稀盐酸与大理石反应，A错误；CO2和HCl都可以与饱和Na2CO3溶液反应，应选饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl，B错误；CaCl2·6H2O受热易失去结晶水，因此不能蒸干溶液，应蒸发至出现晶膜后，待CaCl2的热饱和溶液冷却结晶，析出CaCl2·6H2O晶体，D错误。
3 D　蒸发溶液，促进Cu2+水解，生成的硝酸易挥发，另外，制备含结晶水的晶体时，不可蒸干，D错误。
4 B　NH3极易溶于水，实验室可选用NaOH固体与NH4Cl固体共热制备NH3，A错误；NH3的密度比空气小，应采用向下排空气法收集，气体应“短进长出”，C错误；NH3极易溶于水，可直接用水吸收NH3，且要有防倒吸措施，D错误。
5 B　缺少加热装置，A错误；SO2能与水反应，不能用排水法收集SO2，C错误；倒扣的漏斗的作用是防倒吸，不能完全浸入溶液中，D错误。
6 B　实验室不能单独加热NH4Cl制取NH3，因为NH4Cl受热分解产生的NH3和HCl遇冷会重新化合生成NH4Cl，应加热 Ca(OH)2与NH4Cl的固体混合物制备NH3，B错误。(共38张PPT)
模块六
化学实验
主题18　化学实验方案
第56讲　常见物质的制备
内容索引
学习目标
活动方案
名卷优选
学 习 目 标
1. 了解常见气体的制备原理，能根据反应物的状态及反应条件等，灵活选用气体的发生、净化、尾气处理装置等。2. 能通过常见物质的制备原理、方法迁移，解决一些不熟悉的问题。
活 动 方 案
1. 常见气体的制备原理
写出实验室制取下列气体的制备原理，用化学方程式表示。
活动一　物质制备的化学原理
序号 物质 制备原理
1 SO2

2 Cl2
3 NH3

序号 物质 制备原理
4 NO
5 NO2
6 C2H4

7 C2H2
3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
CaC2＋2H2O===Ca(OH)2＋ C2H2↑
2. 两种典型非气态物质的制备原理
(1) 氢氧化铝的制备
下列反应原理中，最适合于实验室制取氢氧化铝的是_________(填字母)。
A. Al2(SO4)3＋6NaOH===2Al(OH)3↓＋3Na2SO4
B. Al2(SO4)3＋6NH3·H2O===2Al(OH)3↓＋3(NH4)2SO4
(2) 乙酸乙酯的制备
①写出制备乙酸乙酯的原理的化学方程式。
B
②从反应速率与平衡移动的角度看，为了促进反应向正反应方向移动，可以采取哪些措施？(已知：酯化反应为吸热反应)
【答案】 增大反应物(CH3COOH或CH3CH2OH)的浓度、移去体系内的生成物(CH3COOCH2CH3或H2O)、升高温度。
③从中学所做的酯化反应实验看，采取的是什么措施？
【答案】 移去体系内的生成物(CH3COOCH2CH3或H2O)。
1. 常见的气体制备与收集装置
(1) 常见的气体发生装置
下面是常见气体的发生装置图，根据要求回答问题。
活动二　物质的制备与收集装置
①采用下列原理制备气体时，分别应选用什么装置？在后面的括号内写上该装置的字母序号。
a. 碳酸钠与酸反应制取二氧化碳(　 　)
b. 加热氯酸钾与高锰酸钾混合物制取氧气(　 　)
c. 用块状电石与水反应制取乙炔(提示：反应剧烈，需控制反应速率)(　 　)
d. 铝片与氢氧化钠溶液反应制取氢气(　 　)
e. 加热条件下，用浓盐酸与二氧化锰制取氯气(　 　)
f. 铜与浓硝酸反应制取二氧化氮(　 　)
C
A
C
C
D
C
②实验室制取乙烯的装置，可以通过选用上面哪个装置进行改进？若橡皮塞最多只允许打两个孔，应如何改进所选实验装置？
【答案】 D　将分液漏斗换成温度计(或将圆底烧瓶换成蒸馏烧瓶，并将导气管换成温度计)
③用上述装置B制取气体，其优点是什么？
【答案】 可以控制反应的发生与停止
④举例说说上述气体发生装置中的反应容器，哪些一般不能变换？哪些可以变换？应如何变换？
【答案】 装置A、B中的试管一般不可用其他仪器代替，而装置C、D中反应容器可以根据制取气体量的多少进行变换，如装置C中试管可以用广口瓶、锥形瓶、烧瓶等代替，装置D中的烧瓶也可以用试管代替。
(2) 常见的气体收集装置
气体的收集装置通常可分为排水集气法、向上排空气法和向下排空气法三种：
A. 排水集气法 B. 向上排空气法
C. 向下排空气法
序号 气体 适合的气体收集方法(填字母)
1 SO2
2 Cl2
3 NH3
4 NO
5 NO2
6 C2H4
7 C2H2
B
B
C
A
B
A
A
(3) 气体的净化与干燥
①气体的净化就是根据杂质气体与所净化气体的性质的差异，选择合适的试剂和装置，将杂质气体吸收或转化为所需要的气体。参见“第54讲　物质的分离与提纯”中气体与气体混合物的除杂。
②常见的干燥装置以及使用时的限制见下表。
碱性气体NH3及还原性气体H2S、HBr、HI等
NH3
Cl2及酸性气体HCl、H2S、SO2、CO2、NO2 等
(4) 有毒尾气的处理
【答案】 ①用[Cu(NH3)2]Ac溶液吸收；②在尾气出口处点燃一盏酒精灯；③用瘪的气球或塑料袋收集；④通过灼热的CuO。
2. 常见的非气态物质的制备与收集装置
(1) 仔细观察下列两幅物质制取与收集的装置图，回答有关问题。
物质Ⅰ的制取与收集
物质Ⅱ的制取与收集
①制取物质Ⅰ、Ⅱ的原料分别可能是什么状态？
【答案】 制取物质Ⅰ的原料是气体和固体。制取物质Ⅱ的原料可能是液体和固体或液体和液体。
②猜想物质Ⅰ、Ⅱ可能的性质分别有哪些？
【答案】 物质Ⅰ可能的性质：易升华(凝华)、易潮解或水解等。物质Ⅱ可能的性质：沸点低、易挥发等。
③制取物质Ⅰ的装置最后为什么还要连接尾气处理装置？
【答案】 制取物质Ⅰ的气体原料有毒，或者反应的副产品有毒。
(2) 制备时不采用专门收集装置的实验。
如苯甲酸甲酯的制备，下表为苯甲酸甲酯的制备实验中查得的各物质的有关信息。
苯甲酸 甲醇 苯甲酸甲酯
熔点/℃ 122.4 －97 －12.3
沸点/℃ 249 64.3 199.6
密度/(g/cm3) 1.265 9 0.792 1.088 8
实验室制取纯净的苯甲酸甲酯，主要通过四个步骤完成：
第一步：在圆底烧瓶中放入少量碎瓷片和一定量的苯甲酸、甲醇，混合均匀后，小心加入3 mL浓硫酸，按如图所示装置完成实验。
第二步：冷凝后，向圆底烧瓶中加入25 mL蒸馏水，将其移到分液漏斗中，振荡、静置、分液，将下层液体移入盛有1 g某固体的干燥锥形瓶中。
第三步：准备过滤装置，将一小片棉花平铺、放入普通漏斗中，再将此过滤器置于蒸馏烧瓶口上，将第二步操作所得到的生成物过滤。
第四步：……
①与中学化学中乙酸乙酯制备的实验装置相比，该装置的主要优点是什么？
【答案】 使原料冷凝回流，能够充分反应，提高原料利用率。
②第一步中，粗略取用“一定量的苯甲酸、甲醇”，使用的主要仪器分别是什么？
【答案】 天平、量筒。
③第二步中，干燥锥形瓶中盛放的固体可能是什么？
【答案】 Na2CO3
④请你补充“第四步”的实验方案。
【答案】 第四步：将所得滤液蒸馏，收集199.6℃ 时的馏分，得到苯甲酸甲酯。
从制备原理、产品要求、反应速率、安全环保等角度，你认为物质制备的基本要求有哪些？
【答案】 (1) 实验设计要科学、简单、可行；(2) 所制得的物质要纯净，产率要高；(3) 要有较大的反应速率；(4) 实验要尽量安全、无污染。
活动三　物质制备的基本要求
名 卷 优 选
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1
3
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1 [2024连云港一调]实验室制备水合肼(N2H4·H2O)溶液的反应原理为NaClO＋2NH3===N2H4·H2O＋NaCl，N2H4·H2O能与 NaClO 剧烈反应。下列装置和操作能达到实验目的的是(　 　)
A. 用装置甲制取Cl2
B. 用装置乙制备NaClO溶液
C. 用装置丙制备水合肼溶液
D. 用装置丁分离水合肼和NaCl混合溶液
B
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1
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【解析】 浓盐酸与MnO2制取Cl2需要加热，A错误；由“N2H4·H2O能与NaClO剧烈反应”可知，制备水合肼溶液时，应该将NaClO溶液滴加到氨水中，C错误；水合肼和NaCl都易溶于水，不分层，不能用分液法分离，D错误。
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2 [2024南京、盐城期末调研]实验室以CaCO3为原料，制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。下列图示装置和原理能达到实验目的的是(　 　)
A. 用装置甲制取CO2
B. 用装置乙除去CO2中的HCl
C. 用装置丙干燥并收集CO2
D. 用装置丁蒸干溶液获得CaCl2·6H2O
C
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【解析】 稀硫酸与大理石反应生成微溶的CaSO4，会覆盖在大理石表面，阻碍反应的发生，且本实验同时需要获得CaCl2·6H2O晶体，应选择稀盐酸与大理石反应，A错误；CO2和HCl都可以与饱和Na2CO3溶液反应，应选饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl，B错误；CaCl2·6H2O受热易失去结晶水，因此不能蒸干溶液，应蒸发至出现晶膜后，待CaCl2的热饱和溶液冷却结晶，析出CaCl2·6H2O晶体，D错误。
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3 [2024苏州期初调研]下列有关实验室制取、收集NO2并制备Cu(NO3)2·6H2O的实验原理和装置不正确的是(　 　)
A. 用装置甲制取NO2
B. 用装置乙收集NO2
C. 用装置丙吸收NO2
D. 用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2·6H2O
1
D
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【解析】 蒸发溶液，促进Cu2＋水解，生成的硝酸易挥发，另外，制备含结晶水的晶体时，不可蒸干，D错误。
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4 [2024南京学情调研]实验室制取NH3的实验原理及装置均正确的是(　 　)
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B
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【解析】 NH3极易溶于水，实验室可选用NaOH固体与NH4Cl固体共热制备NH3，A错误；NH3的密度比空气小，应采用向下排空气法收集，气体应“短进长出”，C错误；NH3极易溶于水，可直接用水吸收NH3，且要有防倒吸措施，D错误。
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5 [2024南通海门二调]实验室制取SO2并检验SO2的性质，实验原理和装置均正确的是(　 　)
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B
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【解析】 缺少加热装置，A错误；SO2能与水反应，不能用排水法收集SO2，C错误；倒扣的漏斗的作用是防倒吸，不能完全浸入溶液中，D错误。
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6 [2024南通、泰州等七市二调]实验室制备柠檬酸铁铵的流程如图。下列实验装置或操作不能达到实验目的的是(　 　)
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B
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【解析】 实验室不能单独加热NH4Cl制取NH3，因为NH4Cl受热分解产生的NH3和HCl遇冷会重新化合生成NH4Cl，应加热 Ca(OH)2与NH4Cl的固体混合物制备NH3，B错误。
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