高中化学 人教版选修6 第二单元课题二 物质的制备 教学设计、教案

课题二物质的制备(第1课时)1．以用废铁屑制备硫酸亚铁铵为例，初步体验无机物制备的过程。

2．掌握水浴加热、过滤、蒸发、洗涤等基本操作。

3．体验利用溶解度的差异制备物质的过程。

一、制备物质的基本流程目标产品→选择原料→确定反应原理→设计反应路径→设计反应装置→控制反应条件→分离提纯产品1．原料的选择制备物质的原料既可以选用______________，也可以选择__________，但是，不论选择什么样的原料，所选择的原料中必须含有__________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______________________等物质。

(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____________、____________等设计反应路径。

如：用Cu 、浓硝酸、稀硝酸为原料制备Cu(NO 3)2，可有多种实验方案：方案1：Cu ＋____HNO 3(浓)===________＋________＋__________。

方案2：______Cu ＋______HNO 3(稀)===__________＋__________＋__________。

方案3：____Cu ＋O 2=====△____________；CuO ＋____HNO 3===__________＋__________。

选择方案3的理由是________________________。

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AlCl 3溶液中逐滴加入NaOH 溶液的化学方程式为__________________；________________________。

(2)向NaOH 溶液中逐滴加入AlCl 3溶液的化学方程式为________________________；______________________。

二、硫酸亚铁铵的制备1．硫酸亚铁铵的性质硫酸亚铁铵[(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O]为________色晶体，商品名称为__________，是一种______盐，一般亚铁盐在空气中易被____________，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[FeSO 4或(NH 4)2SO 4]的溶解度都__________。

利用这一性质可以制取硫酸亚铁铵晶体：将含有FeSO 4和(NH 4)2SO 4的溶液__________，__________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________溶液，然后加入等物质的量的__________，加热浓缩至表面出现结晶薄膜为止。

放置冷却，则析出____________晶体。

有关反应的化学方程式如下：________________________________________________________________________； ________________________________________________________________________。

【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________、________的制备和______________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% Na 2CO 3溶液，小火加热10 min 以除去铁屑表面的__________，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m 1(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 －1H 2SO 4，放在水浴中加热至________________(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m 2(Fe)，反应掉的铁的质量m (Fe)＝__________________，进而可计算得生成FeSO 4的物质的量。

(3)根据FeSO 4的物质的量，计算等物质的量的(NH 4)2SO 4的质量，称取(NH 4)2SO 4并将其加入制得的硫酸亚铁溶液中，缓缓加热，浓缩至表面出现__________为止。

放置冷却，得到硫酸亚铁铵的晶体。

过滤，并用少量__________洗去晶体表面附着的____________，观察硫酸亚铁铵的颜色和状态。

(4)称量、保存答案：一、1.自然界中原有的物质 一些废弃物 目标产品中的组分(1)含CO32—或HCO3—的物质，木炭、有机物2．原料性质设备条件4Cu(NO3)22NO2↑2H2O383Cu(NO3)22NO↑4H2O22CuO2Cu(NO3)2H2O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3．(1)AlCl3＋3NaOH===Al(OH)3↓＋3NaCl Al(OH)3＋NaOH===NaAlO2＋2H2O(2)AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O3NaAlO2＋AlCl3＋6H2O===4Al(OH)3↓＋3NaCl二、1.浅绿莫尔盐复氧气氧化小蒸发、浓缩冷却2．FeSO4(NH4)2SO4硫酸亚铁铵Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑FeSO4＋(NH4)2SO4＋6H2O===(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O↓净化硫酸亚铁硫酸亚铁铵(1)油污(2)不再有气体生成为止m1(Fe)－m2(Fe)(3)结晶薄膜无水乙醇水分一、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。

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、镍化合物进入产品而显墨绿色。

2．铁屑先要除去油污，因为废铁屑表面有油污，如果不除去不利于铁屑与硫酸的反应。

根据盐类水解知识可知，升高温度，促进Na 2CO 3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．与铁屑反应硫酸的浓度不宜太大或太小。

浓度小，反应慢；浓度太大，易产生Fe 3＋、SO 2，使溶液出现黄色。

为加快反应速率需加热，但最好控温在60 ℃以下。

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Fe 3＋，保证Fe 2＋稳定、纯净地存在，减少产物中的Fe 3＋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FeSO 4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 H 2SO 4溶液；为防止因冷却使FeSO 4晶体析出而造成损失，采用趁热过滤，因为FeSO 4在低温时溶解度较小，如果不趁热过滤就会有FeSO 4·7H 2O 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。

6．注意计算(NH 4)2SO 4的用量，基本保持(NH 4)2SO 4和FeSO 4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(NH 4)2SO 4·FeSO 4·6H 2O 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。

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 ――→在空气中点燃CO ――→CuO △CO 2――→NaOH 溶液Na 2CO 3 B ．Cu ――→AgNO 3溶液Cu(NO 3)2溶液――→结晶Cu(NO 3)2·x H 2O 晶体C ．Fe ――→点燃Fe 2O 3――→H 2SO 4Fe 2(SO 4)3溶液D ．CaO ――→H 2O Ca(OH)2溶液――→Na 2CO 3溶液NaOH 溶液解析：A 项中，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 ――→CuO CO 2多余，且要生成Na 2CO 3，NaOH 需过量，因此CO 2的量不好控制；B 项中，虽然原理上可行，但硝酸银的价格太高，经济上不合理；C 项中Fe 在氧气中燃烧生成Fe 3O 4，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，速度快)、安全(无污染等)。

知识点2 硫酸亚铁铵的制备【例题2】 根据硫酸亚铁铵的制备实验，回答下列问题：(1)加入(NH 4)2SO 4的质量为__________〔用含m 1(Fe)、m 2(Fe)的代数式表示〕。

(2)制得的晶体过滤后用无水乙醇洗涤而不用蒸馏水，根据是________________。

(3)浓缩时能否蒸发至干，为什么？________________________________________。

(4)制取FeSO 4时，加入的Fe 为什么要过量？______________________。

解析：(1)根据反应掉的铁的质量m (Fe)＝m 1(Fe)－m 2(Fe)。

进而可计算生成FeSO 4的物质的量。

确定(NH 4)2SO 4质量的方法：Fe ～FeSO 4～(NH 4)2SO 4，m 〔(NH 4)2SO 4〕＝m 1(Fe )－m 2(Fe )56×132＝33[m 1(Fe )－m 2(Fe )]14。