《物质的制备》教案
（第一课时）
一、教学目标
知识与技能目标：
能说出物质制备的一般方法；会根据所制备的物质选择所需要的原料；能根据所选用的原料及反应原理设计反应路径，选择合理的仪器和装置，最后分离提纯目标产品。
过程与方法目标：
通过回顾总结制取二氧化碳的方法，得出制备物质的一般方法。
情感态度价值观目标：
通过对物质制备的一般方法的归纳整理，激发学生的学习兴趣，使学生学会多方面、综合考虑问题解决问题，养成勤于思考总结的习惯。
二、教学重点
物质制备的一般方法
三、教学难点
如何确定制备目标产品的反应路径
四、教学方法
回忆学过的制备二氧化碳的方法，总结得出制备物质的一般方法，由旧知识引入新知识并加以拓展。
五、教学过程
【引入】俗话说“天有不测风云，人有旦夕祸福”，我们在日常生活中说不定哪天就会有头痛发热的现象是吧，所以要常备一些常见的药物在身边来预防。大家都知道在西方风靡一时的降血压的药是什么吗？
【生】阿司匹林
【师】我们暂且不研究这种药要多么好的疗效，又有什么副作用，我们关注的是阿司匹林是如何制备的。科学研究、工业生产和日常生活都离不开物质的制备，入新药物的合成、炼钢炼铁、氨的合成等。在实验室中，我们也有制备物质的经验，例如氧气、二氧化碳和乙酸乙酯等物质的制取。
【分组讨论】请大家回忆初中化学课程中制取二氧化碳的实验，六人一组讨论一下问题：
（1）能够产生二氧化碳气体的物质有哪些？
（2）制取二氧化碳的实验中，以什么物质为反应物(原料)？为什么？
（3）反应的装置是如何选择的？
（4）如果欲得干燥、纯净的气体产物，应如何设计装置？
【生】小组讨论分析。
【师】下面我来逐个解决上面所提到的问题。能够产生二氧化碳气体的物质有哪些？
【生】碳酸盐及其酸式盐、木炭、有机物等物质。
【师】第二个问题给第二个小组来回答。制取二氧化碳的实验中，以什么物质为反应物(原料)？为什么？
【生】制取二氧化碳的实验中，以大理石或石灰石和稀盐酸为原料。选用大理石或石灰石的原因是原料价格低廉，容易得到，反应也容易控制。如果选用碳酸钠或碳酸氢钠等与盐酸反应，反应速率快，不好控制，不利于收集。
【师】回答的很好。如果选用木炭燃烧或有机物燃烧，易产生有毒气体，且杂质一氧化碳不易除去。选用稀盐酸的原因是稀盐酸与碳酸钙反应速率不致过快而且二氧化碳中氯化氢杂质少，容易除去；如果选用浓盐酸，反应速率会很快而且二氧化碳中氯化氢杂质多；如果选用稀硫酸，会因为生成微溶的硫酸钙沉淀，使反应无法持续进行下去，无法制得二氧化碳。那么反应的装置是如何选择的？
【生】启普发生器或其简易装置。
【师】不错！根据碳酸钙与盐酸反应的特点：固体与液体反应不需加热，应选用固液不加热装置，制取二氧化碳常选用启普发生器或其简易装置，可以使反应随时发生，随时结束。如何干燥气体呢？
【生】可以在气体制取装置与气体收集装置之间增加盛有浓硫酸的洗气装置。
【归纳总结】能制取二氧化碳的物质很多，但是综合实验路径、反应装置、反应条件、产品的分离、提纯以及环境保护等多种因素，选用碳酸钙和盐酸为原料合适；根据所用原料判断制得的气体中可能混有的杂质，确定提纯除杂的方法。由此可以归纳出气体制取的一般步骤：
【师】根据讨论得出的气体制备过程，遵照由特殊到一般的认知规律，可以总结出设计物质制备实验的一般过程
【师】这节课就上到这里请大家预习后面的实践活动一和二，下节课我们把今天的理论运用到实践当中。下课。
（第二课时）
一、教学目标
知识与技能目标
掌握制备物质的一般过程；会设计物质制备实的验方案。
过程与方法目标
通过具体的制备实例，总结归纳出制备物质的思路与方法。
情感态度价值观目标
通过物质制备实验方案的设计，体会制备物质的思想和实践简单物质的制备，建立与工农业生产、日常生活和科学研究密切相关的观念；由物质的制备实验，联系元素化合物知识初步形成整体统一的认识。
二、教学方法
演示实验、归纳总结、知识延伸
三、教学重点
物质制备实验方案的设计
四、教学难点
物质制备实验方案的设计以及方案的优化
五、教学过程
【引入】通过上节课的学习我们已经了解了制备物质的一般的方法。在选择原料的时候除了选择自然界中原有的物质，还可以选择一些废弃物。这样做既减少了环境污染又变废为宝。这节课我们就具体直观的来了解一下上节课所学习的内容。
【师】通过有机化学的学习我们知道泡沫塑料的主要成分是聚苯乙烯，聚苯乙烯与汽油、煤油等燃料油具有相同的元素组成。他们的区别在哪里呢？
【生】烃类所含的C的个数不同。
【师】正确。聚苯乙烯是长链烃，相对分子质量很大；汽油是含C3-C5的液态烃类混合物，煤油是含C11-C16的液态烃类混合物。但是如果选择适当的催化剂和温度，可以使泡沫塑料降解，即长链烃断裂位短链烃，得到汽油和燃气。
【演示实验】老师已经将一种泡沫塑料在酒精灯上熔成了颗粒。将其放入试管中，加入少量氯化铝作为催化剂。如图所示连接好仪器装置，加热泡沫塑料。注意观察实验现象。并记录在实验记录表上。
【生】加热泡沫塑料时，试管内先出现白色烟雾，过一段时间后会发现试管内的泡沫塑料变粘稠，颜色变成红棕色，同时有红棕色烟雾产生；继续加热一段时间后在U形管内出现冷凝液体产物，冷凝产物为红棕色液体；一段时间后有气泡产生，当有连续的气泡产生时，点燃气体，火焰明亮。实验停止后在U形管内液体有芳香气味，向其中滴加酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液褪色。导管口有气泡放出。
【师】泡沫塑料在自然界中很难降解，而催化降解废泡沫塑料不但可以消除白色污染，有利环境保护，还可以变废为宝。通过这个实验九更加说明了在制备实验中，原料的选择除了选用自然界中原有的物质之外，一些废弃物也可以成为制备物质的原料。
【过渡】原料确定以后，应该根据原料性质、设备条件等设计反应路径。大家想一下用铜和浓硝酸、稀硝酸制备硝酸铜，可以有哪几种实验方案。
【生1】铜
+浓硝酸
【生2】铜
+稀硝酸
【生3】铜
+氧→氧化铜
;氧化铜
+硝酸→硝酸铜
【师】前两种方法都会产生污染大气的气体，第三种方法不会产生污染的气体。如果制备相同数量的硝酸铜，三个方案中所需硝酸的物质的量之比是4：8/3：2.那么也就是说硝酸的利用率最高，通过对比，我们知道哪种方案最好？
【生】第三种方案。
【师】也就是说我们已经确定了反应路径。下面就可以开始实验了，但是实验条件的选择也是非常重要的。请同学阅读教材完成下面一个小实验。
【学生实验】向盛有2
mL
0．5
mol/L
AlCl3溶液的试管中逐滴加入2
mL
0．5
mol/L
NaOH溶液。
【师】注意是逐滴滴加，一边滴加一边不停地震荡。注意观察实验现象
【生】出现白色沉淀，沉淀逐渐增多。
【师】向另一支盛有2
mL
0．5
mol/L
NaOH溶液的试管中逐滴加入2
mL
0．5
mol/L
AlCl3溶液。
【生】滴加NaOH溶液后出现沉淀，又迅速溶解，持续一段时间后再滴加NaOH溶液出现沉淀，沉淀不再溶解，继续滴加NaOH溶液直到沉淀不再增加，沉淀量同上次实验大致相同。
【师】请两位同学把发生的化学反应的方程式写出来。
【生】，
【师】该实验不但使学生了解了操作方法的不同对物质制备的影响。综上所述，在设计物质制备的实验方案时，要优化流程中的每一个具体环节，我们遵循的优化原则是：原料廉价，原料绿色，条件优化，仪器简单，分离方便。
【知识拓展】现代化学里有一种制备方法是组合化学。《物质的制备》教案
第一课时
一、主要教学目标
（一）根据有关原理及数据设计并制备复盐硫酸亚铁铵
（二）进一步掌握水浴加热、溶解、过滤、蒸发、结晶等基本操作
二、教学的方法及教学手段：讲解法，学生实验法，巡回指导法
三、教学重点：水浴加热、溶解、过滤、蒸发、结晶等基本操作
四、教学难点：水浴加热、溶解、过滤、蒸发、结晶等基本操作
五、实验原理：
铁屑与稀H2SO4反应制得FeSO4，过滤后向滤液中加入(NH4)2SO4固体得混合液，加热浓缩便得到复盐
六、实验内容：
1、根据上述原理，设计制备硫酸亚铁铵的方法
（1）铁屑在Na2CO3溶液中加热去油污
（2）铁屑与稀H2SO4反应制备FeSO4并过滤
（3）向滤液中加入(NH4)2SO4固体
（4）浓缩结晶
2、列出实验所需器材，药品
仪器：托盘天平，锥形瓶150ml，水浴锅，布氏漏斗，吸滤瓶，目视比色管25ml，抽气管
试剂：(NH4)2SO4(S),3mol/LH2SO4,3mol/L
HCl
10%的Na2CO3,95%酒精，25%KSCN
材料：铁屑、滤纸
七、实验过程：
1、铁屑去油污
2、硫酸亚铁的制备
趁热过滤→滤液移至蒸发皿→残渣用滤纸吸水吸干→称量→计算反应掉铁屑和生成FeSO4的质量。
3、制备(NH4)2Fe（SO4）2·6H2O晶体，按mFeSO4:m(NH4)2SO4
4、产品的检验
Fe3+的限量分析：取1g样品置于25ml比色管中，加无氧蒸馏水15ml，再加3mol/LHCl和2ml25%KSCN
1ml，继续加蒸馏水稀释至25ml，目视比色，确定产品等级。
基本内容：
实验目的；基本原理；实验步骤（铁屑的净化，硫酸亚铁的制备，硫酸亚铁铵的制备）。
重点：
铁屑的挑选、净化；常压过滤、减压过滤和蒸发浓缩的正确操作；
难点：
判断反应基本完全；制备大晶体。
注意事项：
尽量选取细短的铁屑；电炉加热时要垫石棉垫片；Na2CO3溶液配制要准确；用蒸馏水反复洗净铁屑5-6次；反应时要开通风橱、电风扇和窗户；蒸发浓缩也用水浴加热，不准用电炉加热，以防蒸发过快得不到晶体；洗涤晶体应在抽滤机上进行操作；如果铁屑纯度较低，硫酸铵相对较多，最后产品中可能混有白色硫酸铵粉末，所以铁屑的挑选也很重要。
第二课时
1．实验目标
（1）制取乙酸乙酯，初步体验有机物质的制取过程和特点
（2）探究浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用
（3）体验通过实验的方法获取知识的过程
2．预习指导
（1）实验原理
乙酸和乙醇在催化剂存在的条件下加热可以发生酯化反应生成乙酸乙酯。反应方程式为：，H+可以用作酯化反应的催化剂。由于该反应是可逆反应，为了提高乙酸乙酯的产量，必须尽量使化学反应向有利于生成乙酸乙酯的方向进行，所以乙酸乙酯的制备反应常选用浓硫酸做催化剂，浓硫酸除了做酯化反应的催化剂以外还具有吸水性，可以吸收酯化反应中生成的水，使化学平衡向生成物方向进行，更有利于乙酸乙酯的生成。酯化反应中起催化剂作用的浓硫酸量很少，一般只要使硫酸的质量达到乙醇质量的3%就可以，但在实际实验中浓硫酸的用量往往比较多，就是要利用浓硫酸的吸水性。
（2）实验技能
①反应物的混合。加入试剂顺序为乙醇→浓硫酸→乙酸。由于反应物中有浓硫酸，所以加入3
mL乙醇后要边振荡试管边慢慢加入2
mL浓硫酸和2
mL乙酸，防止浓硫酸与乙醇、乙酸混合时放出大量热量，造成液体飞溅。浓硫酸不宜最后滴加，以免在滴加浓硫酸的过程中乙酸与乙醇过早发生反应。
②蒸馏操作。本实验中，制取乙酸乙酯的装置是一种边反应，边蒸馏的简易装置，加热应缓慢，反应温度不宜过高，温度过高时会产生乙醚和亚硫酸等杂质，而且会使过多乙醇、乙酸未经反应就脱离反应体系，降低乙酸乙酯的产率。
③分液操作。反应结束后用直尺测有机层厚度，然后将饱和碳酸钠溶液和蒸出产物导入分液漏斗内分液，取有机层回收。
（3）实验操作要点
①乙酸、乙醇、乙酸乙酯的沸点分别为117．9
℃，78．5
℃，77．1
℃，而乙酸与乙醇反应的温度实际上只有70～80
℃，因此开始加热时不要加热到沸腾，先用酒精灯微热(约70～80
℃)3～5
min，使乙酸和乙醇充分反应。然后加热使之微微沸腾，并持续一段时间，将乙酸乙酯蒸出，当加热反应物的试管中液体剩下约1/3时停止加热。
②本实验装置中，收集乙酸乙酯的试管中要预先放入饱和Na2CO3溶液，约占试管容积的1/3。饱和Na2CO3溶液的作用是：冷凝乙酸乙酯；吸收随乙酸乙酯一起蒸发出来的乙酸和乙醇；乙酸乙酯在Na2CO3溶液中的溶解度比在水中更小，容易分层析出，便于分液。
③本实验装置中，导出乙酸乙酯的导气管不要伸到饱和Na2CO3溶液中去，应在饱和Na2CO3溶液上方一点，防止由于加热不均匀，造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。
④“探究浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用”实验中，每次实验乙酸和乙醇取用的体积要相同，加热的时间也要相同，这样更有可比性。
⑤比较有、无浓硫酸存在条件下酯化反应的情况时，只取3
mL乙醇和2
mL乙酸加热，用测量的有机层的厚度与乙酸乙酯制备中有机层的厚度比较就行，这样可以节省时间。在相同的时间内，没加浓硫酸的装置几乎没有乙酸乙酯生成。这就证明了浓硫酸在酯化反应中起了催化剂的作用。
⑥比较“在氢离子含量相同的稀硫酸、浓硫酸作用下，酯化反应的快慢”，实验中得到的有机层的厚度明显比没有浓硫酸存在时的厚度大，但是比有浓硫酸存在时得到的有机层的厚度要小，说明H＋是酯化反应的催化剂，再结合浓硫酸的特性，可以推测浓硫酸在酯化反应中起了催化、吸水的作用。
3．实验要求
（1）饱和碳酸钠溶液配制：按照室温下的溶解度称取一定质量碳酸钠，溶解在一定的水中配成饱和碳酸钠溶液备用，由教师事先配制好供学生用。
（2）由学生设计并画出乙酸乙酯制取实验的记录表。
参考实验记录表：
（3）由学生画出设计实验的记录表。
参考实验记录表
（4）在数据处理上要实事求是，不改动数据。
4．建议与改进
（1）反应前在大试管中预先加入几片干净的碎瓷片，以防溶液暴沸。
（2）为了更好地测量有机层的厚度，可预先向饱和碳酸钠溶液中加入1滴酚酞试液。碳酸钠溶液中加入酚酞后显红色，而上层为无色透明液体，现象非常明显。
（3）本实验最好使用冰醋酸和无水乙醇，尽量不用95%的乙醇，同时采用乙醇过量的办法。
（4）本实验中的导气管选用长一点的好，这样可以
更好地冷凝生成物，减少乙酸乙酯的损失。为了减少
乙酸乙酯的损失，也可以作如图2-2所示的改进：在
球形干燥管下端连接一短玻璃管，将其插入饱和碳酸
图2-2
制取乙酸乙酯简易装置的改进
钠溶液液面下2～3
cm处，这样既可增加冷凝效果，
又可洗涤乙酸乙酯，除去乙酸、乙醇、亚硫酸等杂质
，同时又能防止由于加热不均匀，造成Na2CO3溶液倒吸入加热反应物的试管中。
（5）在“探究浓硫酸在生成乙酸乙酯反应中的作用”的实验中，由于取用的液体较多，最好选用大一号的试管，以保证加热实验的安全。
5．问题与讨论
（1）物质的量相等的乙酸和乙醇，不能全部转化为乙酸乙酯，因为乙酸和乙醇的酯化反应是可逆反应，当反应达到平衡后，各组分的浓度保持不变，不改变影响化学平衡的条件，乙酸乙酯的含量不会增加。
（2）欲提高生成乙酸乙酯反应的限度，提高乙酸的转化率，可以采取的措施有：增加乙醇的用量，使化学平衡向正反应方向移动，可以提高乙酸的利用率；增加浓硫酸的用量，利用浓硫酸吸水使化学平衡向正反应方向移动；加热将生成的乙酸乙酯及时蒸出，通过减少生成物的浓度使化学平衡向正反应方向移动。
（3）在酯化实验中，三种不同条件下酯化反应进行的快慢不同：没有酸催化时，几乎没有乙酸乙酯生成；浓硫酸催化时生成的乙酸乙酯的量最多，形成相同厚度的有机层时间最短；稀硫酸或稀盐酸催化时，生成少量的乙酸乙酯，形成相同厚度的有机层时间较长，说明浓硫酸在反应中起了催化剂、吸水剂的作用，而稀硫酸、稀盐酸等无机酸仅起了催化剂的作用，没有促进化学平衡向酯化反应方向移动的作用。由于酯化反应为可逆反应，而稀硫酸、稀盐酸等无机酸催化酯化反应的效果较浓硫酸差，因此探索乙酸乙酯发生水解反应时，不利于酯化反应的稀无机酸催化剂有利于酯的水解。因此，乙酸乙酯的水解用稀无机酸的催化效果比用浓硫酸的效果好；同时由于乙酸乙酯水解生成了乙酸：，如果用无机碱催化乙酸乙酯的水解，会使碱与生成的酸反应，降低生成物乙酸的浓度，从而使化学平衡更容易向水解的方向移动，所以，乙酸乙酯水解的适宜条件为无机酸或无机碱催化，最佳条件是用无机碱催化乙酸乙酯水解。
6．拓展实验
（1）厨房中制胶水
该实验是利用了酪蛋白的性质：酪蛋白不溶于水、酒精及有机溶剂，但溶于碱溶液。在牛奶中酪蛋白约占牛乳总蛋白的80%，室温20
℃加酸调节脱脂乳的pH值至4．6时酪蛋白就会沉淀，pH升高酪蛋白又会溶解。本实验加醋酸就是为了使酪蛋白沉淀，过滤得到酪蛋白加NaHCO3使pH升高成胶水状。本实验要制得黏合效果好的胶水需注意以下几点：
①最好用白醋，这样制得的胶水为白色黏稠状。②最好用脱脂奶，普通牛奶中有脂类物质，如果用普通牛奶加醋酸，后面过滤的时间较长，而且制得的胶水黏合效果不好。③加小苏打不宜多，否则制得的胶水中小苏打颗粒多。
（2）自制肥皂
本实验可以选用植物油（如花生油、橄榄油、色拉油等），也可以选用猪脂肪加热提炼出来的油脂，具体视原料是否易得、价格是否便宜来决定。
肥皂可按下面方法制取：
称取4～5
g猪油（或8～10
mL植物油），加入10
mL乙醇、5
mL水、2～3
g
NaOH固体，放入蒸发皿中加热约5～10
min（期间用玻璃棒取出几滴试样放在试管里，加入4～5
mL水，把试管浸在热水浴中或放在火焰上加热，并不断振荡。如果混合物完全溶解，没有油滴分出，表示皂化已达完全，若还有油滴，需继续加热至没有油滴分出），将蒸发皿放在冷水中水浴冷却，加25
mL饱和NaCl溶液盐析，肥皂因发生凝聚而从混合液中析出，并浮在表面，将混合物倒入烧杯，用纱布滤出固态物质挤干，压成条状晾干即可。
注意：油脂不溶于碱，反应很慢。为了加速皂化的进程，一般都用酒精溶液。酒精既能溶解碱，又能溶解油脂，是油脂和NaOH的共同溶剂，能使反应物融为均一的液体，使皂化反应在均匀的系统中进行并且反应速率加快。NaCl的用量要适中。用量少时，盐析不充分；用量太多时，NaCl混入肥皂中，影响肥皂的固化。
（第三课时）
1．实验目标
以制备Al(OH)3实验为例，体验制备实验的设计思路、制备条件的选择；学习利用实验室或自然界易得原料设计、制备所需物质，培养自主设计实验的能力。
2．预习指导
（1）实验原理
氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，既能与强酸反应又能与强碱反应，反应方程式是：Al(OH)3+3HCl＝AlCl3+3H2O；Al(OH)3+NaOH＝NaAlO2+2H2O。铝和铝的化合物都可以用来制取氢氧化铝
用较纯净的铝屑制取氢氧化铝有多种方案：
方案一：
涉及的反应：
；
（或）
方案二：
涉及的反应：
；
（或）。
方案三：
涉及的反应：；
；
从以上三种方案的试剂用量来看，方案三制备1
mol
Al(OH)3需3/4mol
H+和3/4
mol
OH-，酸与碱的用量少，是最佳方案。
如果选用含Al3＋的物质如明矾、Al2(SO4)3等为原料制取氢氧化铝，则可以选用以下方案：或，但是由于氢氧化铝是典型的两性氢氧化物，与强碱会发生反应：，因此选用强碱不好控制，选用弱碱较为理想。
如果选用纯净的氧化铝为原料，可直接用强酸溶解1份氧化铝，用强碱溶解3份氧化铝，然后混合两种溶液，利用盐类水解制备氢氧化铝，与由铝制备氢氧化铝类似，但在实验室该方法效果不理想。
（2）实验技能
①本实验无论采用哪种方法制取氢氧化铝，都要用到过滤操作。提醒学生过滤操作注意事项：过滤时滤纸应大小合适，在漏斗中滤纸的边缘应比漏斗的口稍低，用水湿润滤纸，使滤纸紧贴漏斗的内壁，中间不留气泡，漏斗放置在漏斗架上，调整好高度，使下端紧贴烧杯内壁，下端斜面向外。向漏斗中加入液体须用玻璃棒引流，玻璃棒的下端轻靠在三层滤纸的一边。漏斗中的液体液面要低于滤纸边缘等等。
②复习沉淀洗涤操作。本次实验得到的氢氧化铝需要用热蒸馏水洗涤。洗涤方法：溶液过滤完后，滴加少量热蒸馏水，洗涤原烧杯壁和玻璃棒，再将此溶液倒入漏斗中。待洗涤液过滤完后，再滴加少量热蒸馏水，冲洗滤纸和沉淀。
③复习一定物质的量浓度的氢氧化钠溶液和稀硫酸溶液的配制。本实验中学生如果以铝为原料制取氢氧化铝，需要用到氢氧化钠溶液和稀硫酸溶液，要求学生事先用容量瓶配好所需浓度的溶液。
④掌握测定pH的方法。将pH放在玻璃片或表面皿上，用玻璃棒蘸取溶液点在pH试纸的中部，与标准色卡对比。
（3）实验操作要点
①选用的铝屑需要先除表面上的氧化膜。方法是：在烧杯中加入约50
mL稀NaOH溶液，再放入足量的铝屑。给溶液稍加热，1～2
min后用倾析法倒出稀NaOH溶液，用蒸馏水把铝屑冲洗干净，干燥。称量铝屑的质量，将铝屑分为等质量的四份，备用。
②在盛有1份铝的烧杯中加适量稀硫酸，使铝屑反应至不再有气泡时趁热过滤；在盛有3份铝的烧杯中加入适量浓NaOH溶液，使铝屑反应至不再有气泡时趁热过滤，然后将两次过滤得到的滤液倒在一起反应。
③洗涤沉淀应用热蒸馏水洗涤，反复操作，至溶液的pH为7～8为宜，这样可以最大限度增加杂质的溶解度，制得较纯的Al(OH)3。
④如果时间允许，可以用晾干的办法干燥Al(OH)3。由于Al(OH)3受热分解温度在300
℃左右，有条件的学校也可以采用低温烘干的办法。
3．实验要求
（1）由学生根据廉价、易得等原则选择原料，确定反应原理；设计可能的反应路径与实验方案，从方法是否简单、经济与安全等方面进行分析和比较，从中选出最佳方案，根据原料特点或最后产物选择合适分离、提纯的方法；列出所需仪器与试剂，写出实验步骤；根据实验的特点，设计实验装置，画出实验装置图。
（2）由学生配制实验所需的溶液，如配制一定物质的量浓度的氢氧化钠溶液和稀硫酸溶液，NaOH溶液的浓度大一点好
（3）如实记录数据，计算出Al(OH)3的产率。
参考实验记录整理与分析表：
（4）评价该实验主要考虑以下方面：本实验原料获取情况（廉价、易得），实验方案是否为本实验的最佳方案，所需试剂是否经济，分离提纯是否方便，操作是否正确，产率的高低等。
4．建议与改进
（1）由于本实验是自主的开放型实验，建议在实验之前先组织学生进行讨论，让学生比较自己选定的原料和实验方案的优劣，选出几种符合教学实际情况的方案，分成几个小组。有的学生选择的原料虽然容易获得，方案可能也比较完善，但是实际操作时不一定能在两个课时完成，或实验室不能提供所需的条件，不符合学生实验的实际情况。如果完全放开由学生发挥，教师可能无法控制而导致混乱，实际效果不一定好。
（2）建议不要选择Al2O3为原料制取氢氧化铝，因为实验室中的Al2O3很难在稀硫酸和稀NaOH溶液中溶解。教师最好在学生讨论后演示Al2O3与酸、碱反应的情况。
（3）可能会有相当一部分学生选择以铝为原料制取氢氧化铝，但是学生不一定能联想到Al3＋与AlO2-的双水解促进反应，故教师应在讲课时充分利用教材第二个实践活动“AlCl3与NaOH反应”，将该知识点告知学生，给学生提示。
（4）学生选择以铝为原料制取氢氧化铝，从理论上各需H＋、OH－3/4
mol，但实际操作中H＋、OH－各3/4
mol不能将铝恰好完全溶解。建议加入稍过量的酸和碱，尽量使过量的H＋和OH－的物质的量相等，但不要过量太多。过滤掉杂质后将溶液混合，完全反应后再过滤。
（5）由于生成的氢氧化铝是胶状沉淀，过滤较慢，为加快过滤速度，可以选用孔隙大的快速滤纸过滤。
5．问题与讨论
（1）原料的选择以原料是否易得，价格是否便宜为原则，可按学生所选原料的来源归类。
（2）制备方案遵循的原则是原料廉价，原理绿色，条件优化，仪器、操作简单，分离方便，实验室容易提供所需的条件。学生可对照以上标准找出自己设计中的优点和缺点。
（3）判断产物是否为Al(OH)3的办法是：一、取产物少许放在蒸发皿里加热，白色胶状固体分解成白色粉末，有水蒸气出现。二、另取产物少许，分成两份，一份滴加氢氧化钠溶液，另一份滴加稀硫酸，沉淀都溶解，说明制得的产品为氢氧化铝。
6．拓展实验
（1）利用废铜屑制备硫酸铜
选用的废铜屑如果比较细小，可放到石棉网上加热，当固体完全变黑后放入稀硫酸中溶解。如果选用的是铜片或废铜丝可直接在酒精灯外焰上灼烧（不可靠近内焰，特别注意不要靠近灯芯），当固体完全变黑后溶解在稀硫酸中。可用Cu(OH)2CO3调节溶液的pH＝3。要趁热过滤除去Fe(OH)3，将滤液小火加热到液面有晶膜时冷却结晶，过滤得CuSO4·5H2O。如果要制无水CuSO4，将晶体放入坩埚，小心加热（不能大火加热，否则CuSO4分解），蓝色晶体全部变白后转入干燥器内冷却，称重；然后再加热、冷却称重，两次质量差小于0．1
g即得无水CuSO4。
（2）制金属镀件
本实验不能只用ZnCl2溶液，否则电解时阴极会同时析出氢气；镀件表面要进行去油、去锈处理；电源的电压也会直接影响电镀结果的好坏，合适的电压为1．5～2伏，不宜过高。具体步骤为：
先将镀件放入1
mol/L的NaOH溶液中加热去油，再用20%稀盐酸洗，然后用清水洗净（清洗要快，防止镀件表面氧化），将两电极间隔5
cm垂直放入电镀槽，用2伏低压直流电源或一节1．5伏干电池（1号电池或5号电池均可）通电5～10分钟，镀层呈现浅灰色，取出镀件放入钝化液钝化。
电镀液的配制方法：在1
000
mL的大烧杯中加入约800
mL
60～70
℃沸腾后的水，加入约250
g
NH4Cl，35
g
ZnCl2搅拌溶解，加入约20
g硼酸，2
g硫脲，2
g聚乙二醇，搅拌溶解，加入3~4滴洗涤剂，用沸腾后的水稀释到1
000
mL。
钝化液的配制方法：称取250
g
CrO3溶于700
mL水中，缓缓加入15
mL浓硫酸，再加入120
mL浓硝酸，加水稀释至1
000
mL。《物质的制备》教案
【考纲要求】
1．掌握制备实验方案的设计程序，方案书写的格式、内容。
2．培养能根据物质制备原理制定实验操作步骤、选择实验仪器装置的能力，巩固物质制备的实验操作。
3．能够对实验方案进行科学的评价。
【热点重点】
运用已学知识分析并评价氢氧化铝制备的最佳途径。
【教学内容】
一、制备新物质需先设计方案的原因
制备新物质是科学研究和工农业生产的发展的需要，它是在一定的实验条件和过程中进
行的。
我们还知道反应物相同，反应条件不同时产物也不一样。如苯和氯气在光照下发生加成反应，但在FeCl3作催化剂时却发生取代反应生成氯苯。再如，用同浓度、同体积的AlCl3溶液和NaOH溶液制备Al(OH)3时，如果将NaOH溶液滴到AlCl3溶液中或将AlCl3溶液滴加到NaOH溶液中实验现象和结果完全不同。这种例子还有很多，因此，在设计物质制备的实验方案时，要使实验过程达到和保持某种状态、发生某种特定变化，并得到理想的结果，就必须注意对实验条件进行设计。
二、制备实验方案设计的要求：
①原理正确、步骤简单；
②条件适宜、操作方便；
③原料丰富、价格低廉；④节省试剂、安全防污；⑤产品纯净、易于提纯。
三、制备实验设计思路及一般方法
列出可能的几种制备方法和途径，从上面的5项要求进行分析和比较，从中选取最佳的实验
方法。
在制订具体的实验方案时，还应注意对实验条件进行严格、有效的控制。其顺序是：
四、用铝屑制备Al(OH)3的几种方案及评价
根据中学化学所学内容，制备Al(OH)3我们可以：⑴用铝先和酸反应生成Al3+盐，再用Al3+盐和NaOH溶液或氨水反应制出Al(OH)3，⑵也可用铝屑先和强碱溶液如NaOH溶液反应生成AlO2－盐，再用稀硫酸中和过量的碱液，并促使AlO2－与酸溶液反应或水解，得到Al(OH)3，⑶我们还可以先用铝屑分别和稀硫酸、浓氢氧化钠溶液作用生成铝盐溶液、偏铝酸盐溶液，然后将这两溶液相混合，得到氢氧化铝。
下面从原料消耗、生成氢氧化铝是否便于控制等方面加以讨论：
(1)方案一：
铝屑和稀硫酸反应生成Al3+的盐溶液，再用NaOH溶液（或）氨水使Al(OH)3沉淀析出。
发生反应为： 2Al+3H2SO4（稀）===Al2(SO4)3+3H2↑，2Al+6H+===2Al3++3H2↑， Al2(SO4)3+6HaOH===2
Al(OH)3↓+3Na2SO4，Al3++3OH-===
Al(OH)3↓。
用氨水时： Al2(SO4)3+6NH3·H2O===2
Al(OH)3↓+3(NH4)2SO4，Al3++3NH3·H2O===
Al(OH)3↓+3NH4+。
从方程式可看出，用NaOH溶液沉淀Al3+，若NaOH溶液不足，则Al3+沉淀不完全；NaOH溶液过量，则生成的Al(OH)3又将有一部分转化为NaAlO2溶液，即Al(OH)3+NaOH===NaAlO2+2H2O，终点不易控制，因为Al(OH)3溶于过量的NaOH溶液，影响Al(OH)3的生成量。
用氨水沉淀Al3+，随着氨水的滴加，Al(OH)3沉淀量逐渐增大，当Al3+完全转化为Al(OH)3沉淀时，再滴入氨水，Al(OH)3不溶解（氢氧化铝不跟弱碱反应），反应易于控制。
从消耗原料物质的量方面分析：若制取1mol
Al(OH)3需要3mol
H+和3mol
OH-或3mol
NH3·H2O。
（2）方案二： 铝屑先跟浓NaOH溶液反应，再用稀硫酸中和过量的碱液，促使AlO2－与酸反应得到Al(OH)3。
发生反应为： 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑，
2Al+2OH－+2H2O===2AlO2－+3H2↑， 2NaAlO2+H2SO4+2H2O===2
Al(OH)3↓+Na2SO4，AlO2-+H++H2O===
Al(OH)3↓。 若制取1mol
Al(OH)3，需消耗H+、OH－各1mol。
（3）方案三： 用铝屑分别与稀硫酸和浓NaOH溶液反应，将得到的铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合过滤，再将得到的沉淀洗涤，可得Al(OH)3。 发生反应为： 2Al+3H2SO4（稀）===
Al2(SO4)3+3H2↑，2Al+6H+===2Al3++3H2↑， 2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑，2Al+2OH-+2H2O===2AlO2-+3H2↑， Al2(SO4)3+6NaAlO2+12H2O===Al(OH)3↓+3Na2SO4，Al3++3AlO2+6H2O===4
Al(OH)3↓。 按此方案，若制备1mol
Al(OH)3，需消耗mol
H+和mol
OH-。 我们来比较这三种方案，同样是制备1mol
Al(OH)3，使用的药品都是三种：铝屑、稀硫酸、氢氧化钠溶液，第一种方案消耗酸、碱的物质的量最多，第三种方案最少；从操作要求可看出：方案一、二不如方案三简单。
综上所述，制备Al(OH)3宜用第三种方案，其流程应为：
五、用铝屑制备Al(OH)3的具体实验方案的设计
实验名称： 以铝为原料制备Al(OH)3
实验目的： ①分析评价制备Al(OH)3的最佳条件；
②认识铝的化学性质和Al(OH)3的两性。
实验原理：
铝屑分别与稀硫酸和浓NaOH溶液反应得到Al2(SO4)3和NaAlO2溶液，将铝盐溶液和偏铝酸盐溶液混合过滤，再将得到的沉淀洗涤，即可得到Al(OH)3。
实验用品： 烧杯、量筒、玻璃棒、漏斗、托盘天平、铁架台、石棉网、酒精灯、pH试纸、滤纸、剪刀、火柴、铝屑、稀硫酸、稀NaOH溶液、浓NaOH溶液、蒸馏水。
实验步骤： ①在烧杯1中加入50mL稀NaOH溶液，再加入足量铝屑，给溶液稍加热1～2分钟后取出，用蒸馏水把铝屑洗涤干净，称量铝屑的质量，设为m1，将铝屑分为四份，备用。
②在烧杯2中放入1份铝，再加入适量稀硫酸，使铝屑完全溶解。 ③在烧杯3中放入3份铝，再加入适量浓NaOH溶液，使铝屑完全溶解。 ④将烧杯2和烧杯3中的溶液混合，将沉淀过滤。 ⑤将所得沉淀转移到烧杯中，用热蒸馏水洗涤3次，再过滤、洗涤，至溶液的pH值为7～8。 ⑥过滤，干燥，得到Al(OH)3固体。 ⑦用托盘天平称量所得Al(OH)3固体的质量为m2，计算出产率。
实验现象记录及结果处理：
①实验现象（略）
②实验结果处理
铝屑的质量（m1）
氢氧化铝的质量（m2）
氢氧化铝的理论产量（m3）
产率计算公式
本实验Al（OH）3的产率
注意：
1、实验步骤1中铝屑先用稀NaOH溶液处理，是为了除去铝屑表面的薄薄的氧化铝膜。
2、铝屑的质量要均分为相同的四份，使它们能按Al3++3AlO2-+6H2O===4
Al(OH)3↓完全反应。
3、Al3++3H2O
Al(OH)3+3H+，AlO2-+2H2O
Al(OH)3+OH- 正是由于这两个水解反应相互促进，使得Al3+盐和AlO2-盐相混后产生Al(OH)3沉淀。
【综合应用】
例1、实验室现有：（1）未知浓度的烧碱溶液100mL；
（2）能随时提供CO2的发生装置；
（3）50mL量筒；
（4）200mL烧杯。 请仅利用上述药品和仪器制备较纯净的纯碱溶液。
[分析]
CO2气体和NaOH物质的量之比不同，反应可生成Na2CO3或NaHCO3。要制备较纯净的纯碱溶液，通入CO2量的控制是实验成败的关键，若直接向NaOH溶液中通入CO2，使其恰好生成Na2CO3通常是难以做到的。我们不妨采取“欲擒故纵”的策略，将100mL
NaOH溶液分成两等份，其中一份通入过量的CO2，使之生成NaHCO3，然后将另一份NaOH溶液与之混合，最终得到Na2CO3。发生的反应是： （1）NaOH+CO2=NaHCO3 （2）NaOH+NaHCO3=Na2CO3+H2O
答案： （1）用50mL量筒量取50mL的NaOH溶液；
（2）将量筒里的NaOH溶液倒入200mL烧杯中，通入过量的CO2；
（3）将剩余的50mL
NaOH溶液倒入烧杯中混合即可。
例2、设计硫酸亚铁的制备实验方案并进行实验。
[分析]硫酸亚铁的制备可用铁屑与稀硫酸反应制得，先用铁屑和稀硫酸制得FeSO4溶液，然后用冷却结晶的方法使FeSO4结晶析出，即可得到较为纯净的硫酸亚铁晶体。
[解]
（1）首先用热NaOH稀溶液洗涤铁屑2次，并用玻璃棒搅拌，然后用蒸馏水冲洗以除去油污。
（2）在烧杯中倒入40mL稀硫酸，加入足量上述废铁屑，以稀硫酸浸没所有铁屑为度，小心加热（保持温度在50℃~80℃之间），直到只有极少量气泡发生，同时溶液呈浅绿色为止（这时烧杯底部仍留有少量铁屑）。
（3）用少量热水通过滤器，以提高它的温度（防止溶液在漏斗里析出晶体），然后将溶液趁热过滤，将滤液转入试管中，用橡皮塞塞住管口（防止空气进入），静置、冷却、结晶，观察滤液冷却生长出浅绿色硫酸亚铁晶体的现象。
（4）待结晶完毕后，取出晶体，用少量水洗涤2~3次，再用滤纸将晶体吸干。
（5）把制得的硫酸亚铁晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。
