高中化學(xué)主題4物質(zhì)的制備第2節(jié)實(shí)驗(yàn)室制北化工原料課件魯科版.ppt

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純堿的制備,學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.熟悉純堿的制備方案和實(shí)驗(yàn)實(shí)施過程。 2. 純堿等去污原理。,純堿的制備 1．純堿的制備活動(dòng)原理 (1)碳酸鈉俗稱______、 ______，是一種常用的日用化學(xué)品。碳酸鈉易溶于水，水溶液呈堿性。在日常生活中常用它去掉做面食時(shí)發(fā)酵產(chǎn)生的酸味，也可用它洗滌餐具及沾有油污的衣物等。此外，碳酸鈉還是重要的化工原料，用于玻璃、造紙、紡織、石油精煉等工業(yè)生產(chǎn)。 (2)工業(yè)上將二氧化碳和氨氣通入飽和食鹽水中制得___________，再煅燒___________使其轉(zhuǎn)化為碳酸鈉。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：,純堿,蘇打,碳酸氫鈉,碳酸氫鈉,碳酸氫鈉,2．制備步驟 (1)配制含氨的飽和食鹽水 在100 mL的錐形瓶中加入20 mL______ (體積比為1∶1)，再加入8 g ______,塞緊橡膠塞，振蕩幾分鐘，過濾除去不溶物，得到含氨的飽和食鹽水。 (2)制備碳酸氫鈉 按下圖組裝實(shí)驗(yàn)裝置，先檢查裝置的________，再向各儀器中加入相應(yīng)試劑，打開啟普發(fā)生器的活塞，開始制備碳酸氫鈉。實(shí)驗(yàn)過程中，要注意控制水浴溫度(30～35 ℃)和二氧化碳的通入速度(以出現(xiàn)能數(shù)得清的連續(xù)氣泡為宜)。,氨水,食鹽,氣密性,反應(yīng)結(jié)束后，把錐形瓶浸在_______中，使較多的碳酸氫鈉晶體析出，過濾，洗滌。,冷水,(3)制備碳酸鈉 將制得的碳酸氫鈉轉(zhuǎn)移至________中，加熱至沒有水蒸氣逸出為止。 (4)稱量產(chǎn)品質(zhì)量。,蒸發(fā)皿,在制小蘇打(NaCl＋CO2＋NH3＋H2O===NaHCO3↓＋NH4Cl)的操作中，應(yīng)在飽和食鹽水中( ) A．先通入CO2，達(dá)到飽和后再通入NH3 B．先通入NH3，達(dá)到飽和后再通入CO2 C．CO2和NH3同時(shí)通入 D．以上三種方法都行 解析：選B。CO2在NaCl溶液中溶解度小，先通NH3后溶液呈堿性，能溶解大量的CO2，生成大量的HCO，從而析出大量的NaHCO3晶體。,自主體驗(yàn),1．在實(shí)驗(yàn)室中，你將如何獲得二氧化碳？請確定所需要的試劑和儀器。 答：獲得二氧化碳：利用化學(xué)反應(yīng)：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。所需試劑為：大理石、稀鹽酸；所需儀器為啟普發(fā)生器或其簡易裝置。,課堂互動(dòng)講練,2．在制得的二氧化碳中可能含有哪些雜質(zhì)？應(yīng)該怎樣除去？ 答：制得的二氧化碳中混有氯化氫氣體；使氣體通過水或飽和NaHCO3溶液，除去氯化氫。 3．在實(shí)驗(yàn)過程中是否需要對尾氣進(jìn)行吸收？如需要，請你選擇合適的試劑并設(shè)計(jì)尾氣吸收裝置。 答：需要對尾氣進(jìn)行吸收，因?yàn)橐莩龅陌睔饩哂写碳ば詺馕丁Ｓ孟×蛩嵛瘴矚?，為防止氨氣因溶解而倒吸，吸收裝置需使用倒扣的漏斗。,4．在加熱碳酸氫鈉制備碳酸鈉時(shí)，你將如何判斷分解反應(yīng)是否進(jìn)行完全？ 答：將加熱碳酸氫鈉裝置中的出氣導(dǎo)管置于石灰水中，導(dǎo)管口不再產(chǎn)生氣泡，則證明分解反應(yīng)進(jìn)行完全。,5．在制備碳酸氫鈉時(shí)，有的同學(xué)提供了下列三種實(shí)驗(yàn)方案，你認(rèn)為哪種方案最好？說明理由。 方案1：分別將二氧化碳和氨氣通入飽和食鹽水中； 方案2：將二氧化碳通入含氨的NaCl飽和溶液中； 方案3：將氨氣通入含二氧化碳的NaCl飽和溶液中。,6．如何分離出碳酸氫鈉母液中含有的氯化銨和食鹽？ 答：可以向其中再加些食鹽，然后升溫蒸發(fā)水，再降溫，利用氯化銨的溶解度隨溫度變化較大的特性，同時(shí)并用結(jié)晶和鹽析兩種方法，達(dá)到析出氯化銨而氯化鈉留在溶液中的目的,使兩者分離。,某課外興趣小組同學(xué)，按照“侯氏制堿法”原理，設(shè)計(jì)了如下一套實(shí)驗(yàn)裝置：,實(shí)驗(yàn)室可供選用的藥品有：濃氨水、純堿、大理石、稀鹽酸、稀硫酸、熟石灰、氯化銨、氯化鈉。 (1)A、D中最合適的試劑(填名稱)為：A____________；D__________。 (2)本實(shí)驗(yàn)具體操作過程中，應(yīng)先通________氣體，再通________氣體，原因是___________________。 (3)指出該裝置中的錯(cuò)誤(至少兩處) ________________________________________。,(4)在改進(jìn)裝置后，該同學(xué)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)所用的飽和NaCl溶液中含溶質(zhì)58.5 g，實(shí)驗(yàn)最后得到無水碳酸鈉26.0 g，則其產(chǎn)率為________；該同學(xué)針對其實(shí)驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)真分析了造成損失的原因，發(fā)現(xiàn)其操作步驟并沒有錯(cuò)誤，則主要原因是_______________________________。 (5)在“侯氏制堿法”工業(yè)生產(chǎn)中，原料的利用率高，大大降低了成本。請問本實(shí)驗(yàn)中哪些物質(zhì)可重復(fù)利用？______________。,【思路點(diǎn)撥】 解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： ①侯氏制堿法的反應(yīng)原理； ②裝置的連接和實(shí)驗(yàn)基本操作。 【解析】 本題借助侯氏制堿法，考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)的一些基礎(chǔ)知識(shí)與基本技能：藥品的選用、操作過程分析、實(shí)驗(yàn)裝置評價(jià)等。 由于CO2在水中溶解度小，所以實(shí)驗(yàn)中先制得NH3(左邊裝置)通入飽和食鹽水，右側(cè)再制得CO2通入被氨和食鹽飽和的水溶液中，可得碳酸氫鈉晶體，析出的碳酸氫鈉晶體加熱分解可得到純堿。,【答案】 (1)氯化銨和熟石灰 稀鹽酸 (2)NH3 CO2 CO2在水中溶解度小，先通NH3至飽和，有利于NaHCO3析出 (3)B、C之間缺少止水夾；B裝置應(yīng)與大氣相通，不能為密閉裝置；通NH3的導(dǎo)管不應(yīng)伸入液面以下(任填兩種即可) (4)49.0% NaHCO3在水中有較大的溶解度，未能全部沉淀出來 (5)CO2、NaCl,變式訓(xùn)練2 閱讀下列短文：我國化工專家侯德榜先生發(fā)明的“侯氏制堿法”的基本原理是：在濃氨水中通入足量的二氧化碳生成一種鹽，然后在此鹽溶液中加入細(xì)的食鹽粉末，由于碳酸氫鈉在該狀態(tài)下溶解度很小，呈晶體析出。同時(shí)由于大部分酸式碳酸鹽不穩(wěn)定，加熱后容易轉(zhuǎn)變?yōu)檎}、水和二氧化碳，所以將析出的碳酸氫鈉加熱分解即可制得純堿。 根據(jù)以上敘述，簡要地回答下列問題。,(1)用上述方法進(jìn)行時(shí)，所用的起始原料是哪些物質(zhì)？它們的化學(xué)式分別是_________________。 (2)最終產(chǎn)品是哪些物質(zhì)？它們的化學(xué)式分別是__________________________。 (3)有人認(rèn)為侯氏制堿法的優(yōu)點(diǎn)有四：①生產(chǎn)過程中部分產(chǎn)品可作為起始原料使用；②副產(chǎn)品是一種可利用的氮肥；③反應(yīng)不需要加熱，可以節(jié)約能源；④副產(chǎn)品不會(huì)造成環(huán)境污染。你認(rèn)為其中正確的是________。,解析：此題中主要給出三個(gè)信息：(1)第二個(gè)反應(yīng)產(chǎn)物是碳酸氫鈉；(2)在此狀態(tài)下碳酸氫鈉溶解度很小，可以以晶體形式析出；(3)碳酸氫鈉加熱時(shí)不穩(wěn)定，易分解。該題的解題難點(diǎn)：一是二氧化碳既是原料又是產(chǎn)品；二是根據(jù)第二個(gè)反應(yīng)產(chǎn)物是碳酸氫鈉,推斷第一個(gè)反應(yīng)的產(chǎn)物是碳酸氫銨；三是碳酸氫銨與食鹽可以發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)。如何利用信息處理問題？難點(diǎn)①答題時(shí)只要前后聯(lián)想,則不易造成失誤；難點(diǎn)②掌握復(fù)分解反應(yīng)的概念，其實(shí)質(zhì)是互換成分，依信息則可推出反應(yīng)物之一是碳酸氫銨；難點(diǎn)③學(xué)生一般認(rèn)為鈉鹽易溶于水，難將碳酸氫鈉可以以晶體形式析出聯(lián)系在一起。 答案：(1)NH3、H2O、CO2、NaCl (2)Na2CO3、NH4Cl (3)①②④,化學(xué)實(shí)驗(yàn)的“綠色化” 1．綠色化學(xué)的含義：綠色化學(xué)又稱環(huán)境友好化學(xué)或清潔化學(xué)，是從源頭上防止污染產(chǎn)生或把化學(xué)過程對環(huán)境的負(fù)面影響降低到最低程度的化學(xué)。 2．綠色化學(xué)的要求：①原料和產(chǎn)品無害；②在化學(xué)過程中不產(chǎn)生“三廢”或使“三廢”降低到最低程度。,探究整合應(yīng)用,3．化學(xué)實(shí)驗(yàn)綠色化的五條途徑 (1)開發(fā)綠色實(shí)驗(yàn)。如實(shí)驗(yàn)室用H2O2分解制O2代替KClO3分解法，實(shí)現(xiàn)了原料和反應(yīng)過程的綠色化。 (2)防止實(shí)驗(yàn)過程中尾氣、廢物等對環(huán)境的污染，實(shí)驗(yàn)中有危害性氣體產(chǎn)生時(shí)要加強(qiáng)尾氣吸收，對實(shí)驗(yàn)產(chǎn)物盡可能再利用等。 (3)在保證實(shí)驗(yàn)效果的前提下，盡量減少實(shí)驗(yàn)試劑的用量，使實(shí)驗(yàn)小型化、微型化。,(4)對于危險(xiǎn)或反應(yīng)條件苛刻，污染嚴(yán)重或儀器、試劑價(jià)格昂貴的實(shí)驗(yàn)，可采用計(jì)算機(jī)模擬化學(xué)實(shí)驗(yàn)或觀看實(shí)驗(yàn)錄像等辦法。 (5)妥善處置實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的廢物，防止污染環(huán)境。 4．原子經(jīng)濟(jì)性：最理想的“原子經(jīng)濟(jì)”是指反應(yīng)物的原子全部轉(zhuǎn)化到期望的最終目標(biāo)產(chǎn)物中，達(dá)到原子利用率為100%。 5．符合“綠色化學(xué)”要求的化學(xué)反應(yīng)：化合反應(yīng)、加成反應(yīng)、加聚反應(yīng)。,