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1、1 。 。 。 内部文件，版权追溯 第十章化学实验 李仕才 第三节物质的制备、实验方案的设计与评价 考点一气体的制备 一、常见气体的实验室制法 1实验室典型的气体发生装置 2气体收集方法 2 收集 方法 排水法向上排空气法向下排空气法 收集 原理 收集的气体不与水 反应且难溶于水 收集的气体密度比空气大，且 与空气密度相差较大，不与空 气中的成分反应 收集的气体密度比空气小，且 与空气密度相差较大，不与空 气中的成分反应 收集 装置 3. 常见气体的实验室制备原理与收集 3 4. 气体的净化 (1) 常见净化装置 a 装置：加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或
2、玻璃棉堵住，但要使气流畅通。 b 装置：一般盛液体试剂，用于洗气。 c 或 d 装置：一般盛固体试剂，用于气体除杂和定量计算。 (2) 常见干燥剂： 液态干燥剂固态干燥剂 装置 常见干燥剂 浓硫酸 ( 酸性、 强氧化性 ) 无水氯化钙 ( 中性 ) 碱石灰 ( 碱性 ) 不可干燥NH3、H2S、NH3Cl2、H2S、HCl、SO2、 4 的气体HBr、 HI 等CO2等 5. 尾气的处理 (1) 直接排空处理：主要是针对无毒、无害气体的处理。如N2、O2、CO2等。 (2) 尾气处理装置： 通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常见的尾气处理装置有： a 装置可用于NaOH 溶液吸收Cl2、 H
3、2S、NO2，硫酸铜溶液吸收H2S(气体溶解或反应速率 不是很快，不易引起倒吸) ；b 装置可用于收集少量气体然后处理；c、 d 装置可吸收易溶且 溶解很快的气体，如HCl、HBr、 NH3等，其中d 吸收的量少； e 用于处理难以吸收( 有毒 ) 且 可燃的气体，如H2、CO等； f 装置可用于碱石灰吸收酸性尾气，如HCl、HBr、 H2S、SO2。 6气体制备装置的创新 (1) 固体加热制气体装置的创新 如图所示， 该装置用于加热易液化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造 成液体的倒流，如用草酸晶体受热分解制取CO气体。 (2) “固 ( 液) 液 气体”装置的创新 5 图 A的
4、改进优点是能控制反应液的温度。 图 B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液体顺利流下。 (3) “块状固体液体气体”装置的创新 大试管中的小试管中盛有液体反应物，起液封的作用， 防止气体从长颈漏斗中逸出，这样设计可节约试剂 装置可通过伸入或拉出燃烧匙，做到控制反应的发生 和停止 装置通过倾斜Y形管使液体与固体接触发生反应，便 于控制反应的进行 (4) 几个“随开随用，随关随停”的制气装置 6 判断正误 ( 正确的打“”，错误的打“”) 1制备二氧化碳用大理石和稀硫酸反应。( ) 2氨气通入氯化铝溶液中，现象是先有白色沉淀后溶解。( ) 3实验室用KClO3或 H2O2制取氧
5、气中都用到MnO 2，其作用相同。( ) 4瓶中装满水， A口连导管并伸入量筒中，从B口进气，用排水法测量生成H2的体积。 ( ) 5除去 SO2中的水蒸气，可利用盛浓硫酸的U形管。 ( ) 1制备同种气体时，要注意原理不同选择的装置也不同，如制备氧气，用高锰酸钾分 解，选固固加热装置；用双氧水在二氧化锰作用下分解，选择固液不加热装置。 2进行气体制备时，不要忘记对装置进行气密性检验，检验时首先对装置密封，如关 闭活塞、塞紧瓶塞，把导管插入到水中进行水封等。 3排空气法收集气体时，除了考虑气体的密度大小外，还要考虑是否与空气反应，如 NO能被氧气氧化，不能用排空气法收集。 7 一、气体的制备、
6、净化和收集 1如图装置可用于制取、提纯并收集表格中的四种气体(a、b、c 表示相应仪器中加入 的试剂 ) ，其中可行的是( ) 选项气体a b c A NO2浓硝酸铜片NaOH溶液 B SO2浓硫酸Cu 酸性 KMnO 4溶液 C NH3浓氨水生石灰碱石灰 D CO2稀硫酸Na2CO3浓硫酸 解析： A项，氢氧化钠溶液会吸收生成的NO2，最后收集不到NO2，错误； B项，铜与浓 硫酸反应需要加热，酸性KMnO 4能氧化 SO2，收集不到SO2，错误； C项，碱石灰是固体干燥 剂，而题给的装置适用于液体干燥剂，错误。 答案： D 2如图是制取和收集某气体的实验装置，该装置可用于( ) A浓盐酸和
7、二氧化锰反应制取Cl2 B过氧化钠固体和水反应制取O2 C浓硝酸与铜反应制取NO2 D浓氨水和生石灰反应制取NH3 8 解析： A项，浓盐酸和二氧化锰反应制取Cl2需要加热且Cl2与水反应， 不能用排水法收 集； C项， NO2与水反应生成NO气体，不能用排水法收集；D项， NH3易溶于水，不能用排水 法收集。 答案： B 3如图是实验室常用的气体制备、净化和收集装置。若依据反应H2C2O4= 浓硫酸 CO CO2 H2O制取 CO ，则合理的装置组合为( ) A B C D 解析：由反应物的状态和反应条件可选作为制取装置；除去CO2可选用或装置， 要收集 CO只能用装置，故合理的装置组合为或
8、。 答案： D 4实验室对制备气体反应的基本要求是“反应条件易满足、能平稳地产生气流、所得 气体中尽可能不含杂质成分( 除少量水蒸气及少量原料汽化形成的物质) ”， 下列反应一般能 用于实验室制备气体的是( ) ANa2O2与 CO2反应制备O2 BH2O2与 MnO 2混合制备O2 C加热浓硝酸制备NO2 D浓 NaOH 溶液与 NH4Cl 溶液混合加热制备NH3 解析： A项，易引入较多的CO2杂质； C项，加热浓硝酸制NO2时还会产生O2；D项，氨 气易溶于水，用浓NaOH 溶液与 NH4Cl 溶液反应制得的NH3量较少。 答案： B 9 5下列仪器和装置，用橡胶管经过简单连接，可制备并
9、收集多种不同的气体( 暂不考虑 尾气吸收 )。关于这些装置的连接，下列说法正确的是( ) A制备并收集C2H4，连接 adf B制备并收集NO2，连接 acf C制备并收集H2S，连接 bce D制备并收集NH3，连接 bde 解析：实验室制备乙烯的过程中需要将温度控制在170 左右，装置中缺少温度计，A 错， Cu与浓 HNO 3制 NO2不需加热， NO2与 H2O反应， B错，硫化氢具有还原性，不能用浓硫酸 干燥， C错。 答案： D 6下列有关图示装置的叙述不正确的是( ) A装置可用于吸收实验中多余的SO2 B装置可用于收集H2、NH3、Cl2、NO2等 C装置中X为苯，可用于吸收N
10、H3或 HCl 气体 D装置可用于收集NH3，并吸收多余的NH3 解析： SO2和 NaOH溶液会发生反应，故用NaOH溶液吸收SO2可以防止污染，A正确；装 置中如果气体从长导管通入，只能收集密度比空气大且不能与空气中的成分发生反应的气 体，此时可以收集Cl2、NO2等；如果气体从短导管通入，只能收集密度比空气小且不能与空 10 气中的成分发生反应的气体，此时可以收集H2、NH3等， B正确；装置中如果X为苯，因 为苯的密度比水的小，故苯应该在上层，C错误；装置中先用盛有碱石灰的干燥管除去NH3 中的水蒸气，然后用排空气法收集NH3，最后用防倒吸的装置吸收多余的NH3，D正确。 答案： C
11、7下列有关各实验的叙述中正确的是( ) A利用氯仿(CHCl3) 密度大于乙醇，进行氯仿与乙醇混合物的分离 B进行H2、NH3、CO2、Cl2、HCl、NO2等气体收集，但不能用于NO气体收集 C当 X选用苯时可进行NH3和 HCl 的吸收，并防止倒吸 D可用于SO2气体的干燥，收集并吸收多余SO2气体，防止SO2逸出污染空气并防止 倒吸 解析： 氯仿和乙醇互溶，不能用分液漏斗分离，A项错误； 密度大于空气的气体(如 CO2、 Cl2、HCl、NO2) ，可长进短出来收集气体，密度小于空气的气体( 如 H2、NH3) ，可短进长出来 收集气体， NO能与空气中的O2反应，不能用排空气法收集，B
12、项正确；苯的密度小于水的 密度，应在上层，不能防止倒吸，C项错误； SO2气体不能用碱石灰干燥，D项错误。 答案： B 8有气体产生的化学实验中，某段时间内气流速率可能过快，这极有可能导致实验不 能顺利进行， 甚至会引起危险。 下列实验装置可使反应顺利进行或能有效保证实验安全的是 ( ) 11 ABCD 解析：中的橡胶管能够平衡分液漏斗和烧瓶中的气压，保证分液漏斗中的液体顺利滴 下，可使反应顺利进行；中气流速率过快时，压强增大， 液体被压入长颈漏斗中存储起来， 保证实验安全；中气流速率过快时，压强增大，部分气体存储在气球中，保证实验安全； 中随着反应的进行，烧瓶中压强逐渐增大，液体不能顺利滴下
13、，实验不能顺利进行。综上 所述， B项正确。 答案： B 9下列制备和收集气体的实验装置合理的是( ) 解析： A中加热的大试管管口应略向下倾斜且收集NH3的试管口放一团疏松的棉花；B 中 NO很容易被空气中的O2氧化，所以采用B装置得不到NO ；C中 H2的密度比空气小，所以 集气瓶中的进气导管应比出气导管短，C错误。 答案： D 12 二、气体制备的综合实验 10图中是在实验室进行氨气快速制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出。 (1) 在组装好装置后，若要检验AE装置的气密性，其操作是首先 _ ， 然后微热 A，观察到E中有气泡冒出，移开酒精灯或松开双手，E中导管有水柱形成， 说明
14、装置气密性良好。 (2) 装置 B中盛放的试剂是_。 (3) 点燃 C处酒精灯， 关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶 中固体后关闭分液漏斗，稍候片刻， 装置 C中黑色固体逐渐变红，装置 E中溶液里出现大量 气泡，同时产生_( 答现象 ) ；从 E中逸出液面的气体可以直接排入空气，请写出在C 中发生反应的化学方程式：_。 (4) 当 C中固体全部变红色后，关闭弹簧夹1，慢慢移开酒精灯，待冷却后，称量C中 固体质量，若反应前固体质量为16 g，反应后称重固体质量减少2.4 g，通过计算确定该固 体产物的成分是_( 用化学式表示) 。 (5) 在关闭弹簧夹1 后，打开弹簧夹2
15、，残余气体进入F中，很快发现装置F 中产生白 烟，同时发现G中溶液迅速倒吸流入F 中，写出产生白烟的化学方程式： _ _ ， 迅速产生倒吸的原因是_。 解析： A是制备 NH3的装置， B是干燥 NH3的装置， C是 NH3与 CuO的反应装置， E是处理 含 NH3尾气的装置， F 是 NH3与 Cl2的反应装置， G是处理尾气Cl2的装置。 (1) 若要检验AE 装置的气密性，首先A E装置形成一个密封体系，关闭弹簧夹2 和分液漏斗活塞，打开弹 簧夹 1，在 E中装入水，没过导管口。(2) 干燥 NH3需使用碱性干燥剂(如碱石灰 ) 。(3)C 中 CuO与 NH3发生氧化还原反应生成红色
16、的Cu 、N2和 H2O；E中未反应的NH3、SO2可与 BaCl2溶 液反应生成BaSO3沉淀。 (4) 若产物全部是Cu，则由差量法知减少的部分全部是氧元素的质 量， 即 n(CuO)n(O) 2.4 g/16 gmol 1 0.15 mol， 所以反应的 CuO的质量为 0.15 mol80 gmol 112 g16 g ，所以 CuO未完全转化成 Cu，剩余固体为红色，故为Cu2O和 Cu的混 13 合物。 (5)Cl 2可将 NH3氧化为 N2，同时生成的HCl 会和 NH3反应生成 NH4Cl ，产生白烟，F瓶 内压强变小从而出现倒吸现象。 答案： (1) 关闭弹簧夹2 和分液漏斗活塞，打开弹簧夹1，在 E中装入水，没过导管口 (2) 碱石灰 ( 或生石灰 ) (3) 白色沉淀2NH33CuO= 3CuN23H2O (4)Cu2O 、Cu (5)3Cl 28NH3=N26NH4Cl 盛满氯气的集气瓶中因氨气消耗氯气生成部分固体，导致瓶内压强减小，引起溶液倒吸