物质的获取ppt1(31份) 人教课标版3

知识点1
知识点2
答案:
33[������1 (Fe)-������2(Fe)] (1) 14
(2)减少晶体在洗涤时的溶解 (3)不能。因为①蒸干时溶液中的杂质离子会被带入晶体中;②蒸 干时晶体会受热分解或被氧化 (4)防止Fe2+被氧化成Fe3+ 点拨实验要使硫酸亚铁和硫酸铵之间的物质的量相等,关键之一 是铁屑的称量要准确,因此两次称量铁屑的质量时要充分干燥,保 证m1(Fe)和m2(Fe)准确;另外在过滤FeSO4溶液时要趁热过滤,否则 FeSO4在过滤时会析出,使得到的硫酸亚铁减少。而硫酸铵的质量 是根据m1(Fe)-m2(Fe)计算得出的,如果FeSO4损失会使(NH4)2SO4的 物质的量偏大。
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2.铁屑先要除去油污,因为不除去油污不利于下一步铁屑与硫酸 的反应。根据盐类水解知识可知,升高温度,促进Na2CO3的水解,溶 液碱性增强,去油污能力增强,所以除污用热碳酸钠溶液。铁屑与 碳酸钠溶液加热除油后用倾析法倒掉溶液,先用自来水再用蒸馏水 将铁屑洗涤干净,可以用pH试纸检验洗涤液的pH来确定铁屑是否 洗净,然后干燥称量。 3.与铁屑反应的硫酸浓度不宜太大或太小。浓度小,反应慢;浓度 太大,易产生Fe3+、SO2,使溶液出现黄色。为加快反应需加热,但最 好控温在60 ℃以下。
Ca(OH)2 溶液
知识点1
知识点2
解析:A项,让碳在空气中燃烧生成产物CO,可行性差,经济上也不 合理,步骤CO CO2多余,且要生成Na2CO3,NaOH需过量,因此 CO2的量不好控制;B项,虽然原理上可行,但硝酸银的价格太高,经济 上不合理;C项,Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4,原理上不正确;D项符合 要求。 答案:D 点拨本题是对物质制备优化路径选择的考查。物质的制备过程 要考虑反应的科学性(能进行)、可行性(可控)、经济性(转化率高)、 安全(无污染)等。
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3某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3溶液,最合理的生产途径是 ( )
A.Cl 2 B.Cl 2 C.Cl 2 D.
FeCl3 HCl HCl
FeCl3 溶液 盐酸 盐酸 FeCl2 溶液 FeCl2 溶液 FeCl 3 溶液 FeCl3 溶液 FeCl3 溶液
解析:A项中的高温条件需要消耗大量能量,生成的FeCl3固体可能 混有Fe,加水后Fe与部分FeCl3反应会生成FeCl2,A项错误;C项中H2 与Cl2光照易发生爆炸,C项错误;D项中除H2与Cl2光照会发生爆炸 外,铁高温燃烧会生成Fe3O4,D项错误。 答案:B
(2)洗涤莫尔盐用无水乙醇,不能用水。莫尔盐不溶于乙醇,但易 溶于水,用无水乙醇可以除去水,易于干燥。(3)浓缩结晶莫尔盐时 要用小火加热,加热浓缩初期可轻微搅拌,但注意观察晶膜,若有晶 膜出现,则停止加热,防止莫尔盐失水。更不能蒸发至干,蒸干时溶 液中的杂质离子会被带入晶体中,晶体可能会受热分解或被氧化。 (4)剩下一点铁屑,可以还原氧化生成的Fe3+,保证Fe2+稳定、纯净地 存在,减少产物中的Fe3+杂质。
1.原料的选择 制备物质的原料既可以选用自然界中原有的物质,也可以选择一 些废弃物,但是,不论选择什么样的原料,所选择的原料中必须含有 目标产品中的组分或新化合物中的某个“子结构”(或可能转化为某 个“子结构”)。
(1)制 CO2 的原料为含CO2 或 HCO 3 3 的物质 , 也可选用木炭、 有机物等物质。
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4.反应中铁要稍过量。铁与稀硫酸反应临近结束时,可剩下一点 铁屑,这是因为有Fe存在可以还原氧化生成的Fe3+,保证Fe2+稳定、 纯净地存在,减少产物中的Fe3+杂质。硫酸亚铁的制备要振荡,及时 使铁屑回落进入酸液反应。注意分次补充少量水,可防止FeSO4析 出,也可控制硫酸浓度不过大。 5.硫酸亚铁的制备反应基本结束后,为防止水解,加1 mL H2SO4溶 液;为防止因冷却使FeSO4晶体析出而造成损失,采用趁热过滤,因为 FeSO4在低温时溶解度较小,如果不趁热过滤就会有FeSO4· 7H2O析 出。过滤完后用少量的热水洗涤2~3次,但所用热水不可过多,否则 后面浓缩结晶溶液时所用时间较长。
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【实验步骤】 该制备实验的操作过程主要分为三个步骤,即铁屑的净化、硫酸 亚铁的制备和硫酸亚铁铵晶体的制备。 (1)称取3 g铁屑,放入锥形瓶中,向其中加入15 mL 10% Na2CO3溶 液,小火加热10 min以除去铁屑表面的油污,将剩余的碱液倒掉,用 蒸馏水把Fe冲洗干净(即倾析法),干燥后称其质量,记为m1(Fe)。 即:浸泡(煮沸) 倾析法分离 洗涤 晾干(烘干)。 (2)将称量好的铁屑放入洁净的锥形瓶中,向其中加入15 mL 3 mol· L-1H2SO4溶液,放在水浴中加热至不再有气体生成为止(有氢气 生成,用明火加热注意安全)。趁热过滤,并用少量热水洗涤锥形瓶 及滤纸,将滤液和洗涤液一起转移至蒸发皿中。将滤纸上的固体干 燥后称重,记为m2(Fe),反应掉的铁的质量m(Fe)=m1(Fe)-m2(Fe),进而 可计算得生成FeSO4的物质的量。
知识点1
知识点2
知识点1 物质制备原理的设计 【例题1】 在实验室进行物质制备实验,下列从原料及试剂分别 制取相应的最终产物的设计中,理论上正确、操作上可行、经济上 合理的是( )
A.C B.Cu
CO
CO2
Na2CO3
Cu(NO3) 2 溶液
Cu(NO3)2· x H2O 晶体 C.Fe D.CaO Fe2O3 Fe2(SO4)3 溶液 NaOH 溶液
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1工业上用硫酸和废铁屑制备硫酸亚铁时,为了提高产品的质量,常 采取的措施是( ) A.硫酸过量 B.铁屑过量 C.硫酸和铁的物质的量之比为1∶1 D.需要用浓硫酸 解析:铁屑过量可以还原氧化生成的Fe3+,Fe+2Fe3+ 3Fe2+,保证 Fe2+稳定、纯净地存在,减少产物中的Fe3+杂质。 答案:B
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6.注意计算(NH4)2SO4的用量,基本保持(NH4)2SO4和FeSO4的物质 的量之比是1∶1,溶解之前按溶解度计算蒸馏水的用量并煮沸。 7.蒸发浓缩初期要搅拌,发现结晶薄膜出现后停止搅拌,冷却后可 结晶得到颗粒较大或块状的晶体,便于分离、产率高、质量好。 8.最后得到的(NH4)2SO4· FeSO4· 6H2O晶体,用无水乙醇洗涤2~3 次,洗去晶体表面附着的水分。洗涤莫尔盐用无水乙醇,不能用水。 莫尔盐不溶于乙醇,但易溶于水,用无水乙醇可以除去水,易于干燥。
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二、硫酸亚铁铵的制备 1.硫酸亚铁铵的性质 硫酸亚铁铵[(NH4)2SO4· FeSO4· 6H2O]为浅绿色晶体,商品名称为 莫尔盐,是一种复盐,一般亚铁盐在空气中易被氧气氧化,形成复盐 后就比较稳定。与其他复盐一样,硫酸亚铁铵在水中的溶解度比组 成它的每一种盐[FeSO4或(NH4)2SO4]的溶解度都小。利用这一性 质可以制取硫酸亚铁铵晶体:将含有FeSO4和(NH4)2SO4的溶液蒸发、 浓缩,冷却后结晶可得到硫酸亚铁铵晶体。 2.硫酸亚铁铵的制备 将铁屑与稀硫酸反应可制得FeSO4溶液,然后加入等物质的量的 (NH4)2SO4,加热浓缩至表面出现结晶薄膜为止。放置冷却,则析出 硫酸亚铁铵晶体。有关反应的化学方程式如下: Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑; FeSO4+(NH4) 2SO4+6H2O (NH4)2SO4· FeSO4· 6H2O↓。
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一、物质制备方案的选择原则 1.条件合适,操作方便; 2.设计合理,步骤简单; 3.原料易得,价格低廉; 4.产物纯净,产量较高; 5.易于分离,污染物少。
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二、硫酸亚铁铵的制备实验注意事项 1.铁屑的选择。 (1)为缩短反应时间,应设法增大铁的表面积,最好选用刨花车间 加工的生铁碎铁屑(丝),或选用细弹簧弯曲状废铁;废旧铁丝纱窗也 可,但净化处理、烘干后要剪成小段。 (2)避免使用锈蚀程度过大的铁屑,因其表面Fe2O3过多,会导致 Fe3+留在溶液中而影响产品的质量。 (3)市售的清洁用钢丝球不适合作为原料,因为钢丝球中金属铬、 镍含量较高,最终会导致铬、镍化合物进入产品。
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2实验室配制和保存硫酸亚铁溶液,应采取的正确措施为 ( ) ①把蒸馏水煮沸,以赶走水中溶解的O2 ②溶解时加入少量稀硝酸 ③加入少量还原铁粉,并充分振荡 ④加入少量稀硫酸,并装入棕色试剂瓶中 A.①②③ B.①④ C.②③④ D.①③④ 解析:FeSO4的配制和保存主要是抑制Fe2+的水解和防止Fe2+被氧化。 答案:D
方案 3:2Cu+O2
2CuO;CuO+2HNO3
Cu(NO3)2+H2O。
选择方案3的理由是不产生对环境造成污染的物质,且制得相同 质量的硝酸铜,硝酸的利用率高。
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3.实验条件的选择 实验条件不同时,所制备物质的状态、性质也可能不同。 (1)向AlCl3溶液中逐滴加入NaOH溶液的化学方程式为 AlCl3+3NaOH Al(OH)3↓+3NaCl; Al(OH)3+NaOH NaAlO2+2H2O。 (2)向NaOH溶液中逐滴加入AlCl3溶液的化学方程式为 AlCl3+4NaOH NaAlO2+3NaCl+2H2O; 3NaAlO2+AlCl3+6H2O 4Al(OH)3↓+3NaCl 。
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(2)制乙酰水杨酸的原料为 、 。 2.反应路径的设计 原料确定后,应根据原料性质、设备条件等设计反应路径。 例如用Cu、浓硝酸、稀硝酸为原料制备Cu(NO3)2,可有如下多种 实验方案。 方案 1:Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3) 2+2NO2↑+2H2O。 方案 2:3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。