气体的实验室制备、净化和收集.pdf

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1、专题讲座二气体的实验室制备、净化和收集 1气体制备实验的基本思路 2重要气体的发生装置 依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类： (1)固体固体 气体 发生装置： 制备气体： O2、NH3、CH4等。 (2)固体液体或液体液体 气体 发生装置： 制备气体： Cl2、C2H4等。 (3)固体液体 (不加热 )气体 发生装置： 制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。 3气体制备装置的改进 (1) 改进的目的：用于加热易熔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，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。 (2)“固体液体 气体”装置

2、的创新 (3)“固 (液)液 气体”装置的创新 图 A 的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。 4气体的除杂方法 (1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、 还原性。 除杂原则：不损失主体气体；不引入新的杂质气体；在密闭装置内进行；先除易除 的杂质气体。 (2)气体干燥净化装置 类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体，加热 装置 常见干燥剂 浓 H2SO4(酸性、强氧 化性 ) 无水氯化钙 (中性 ) 碱石灰 (碱性 ) 除杂试剂Cu、 CuO、Mg 等 当 CO2中混有 O2杂质

3、时，应选用上述中的装置除O2，除杂试剂是Cu 粉。 5气体的收集方法 收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例 ) 排水法 难溶于水或微溶 于水，又不与水反 应的气体 O2、H2、NO、CO 等 排空 气法 向上排空气法 密度大于空气且 不与空气中的成 分反应 Cl2、SO2、NO2、CO2 向下排空气法 密度小于空气且 不与空气中的成 分反应 H2、NH3 6.集气装置的创新 排液集气装置 装置 ()从 a管进气 b 管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更 换，还可以收集以下气体。 饱和食盐水 收集 Cl2。 饱和 NaHCO3溶液 收集 CO2。 饱和 N

4、aHS 溶液 收集 H2S。 四氯化碳 收集 HCl 或 NH3。 装置 ()储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A 瓶排入 B 瓶，在瓶A 中收集到气体。 7尾气处理的原因、方法及装置 (1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等 灾害。 (2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气 体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。 (3)尾气处理装置(见下图 a、b、c) 实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。 制取 CO 时，尾气处理可采用ac 装置。 制取 H2时，尾气处理可采用ac 装置。 题组一气体的制

5、备与性质探究 1 (2017 临沂市高三上学期期中考试)用下图所示装置进行实验，下列实验现象描述错误的是 () 实验试剂甲试剂乙试剂丙丙中的现象 A 稀盐酸CaCO3Na2SiO3溶液 有白色沉淀生成 B 浓硫酸Na2SO3BaCl2溶液 有白色沉淀生成 C 过氧化氢MnO2酸性 KI- 淀粉溶液溶液变为蓝色 D 浓盐酸KMnO4Na2S溶液有淡黄色沉淀生成 答案B 解析A 项，盐酸和碳酸钙反应生成CO2，CO2与硅酸钠溶液反应生成硅酸白色沉淀，正确； B 项，浓硫酸与亚硫酸钠反应生成SO2，但 SO2与氯化钡不反应，错误；C 项，过氧化氢在 二氧化锰的作用下分解生成氧气，氧气把碘化钾氧化为单

6、质碘，碘遇淀粉显蓝色，正确；D 项，浓盐酸与高锰酸钾混合生成氯气，氯气把硫化钠氧化为单质S，产生淡黄色沉淀，正确。 2(2018 曲阜市高三检测)用如图所示装置和相应试剂能达到实验目的的是() 选项实验目的试剂 a 试剂 b 试剂 c 装置 A 验证非金属性： SCSi 稀硫酸Na2CO3 Na2SiO3溶液 B 制备纯净的氯气浓盐酸MnO2饱和食盐水 C 检验溶液X 中含 有 CO 2 3 盐酸溶液 X 澄清石灰水 D 除去 Na2SO3中的 Na2SO4 氯水混合物NaOH 溶液 答案A 解析A 项，装置b 中出现气体，说明硫酸的酸性强于碳酸，装置c 中出现沉淀，说明碳酸 的酸性强于硅酸，

7、最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强，即SCSi，正确； B 项， MnO2和浓盐酸反应，需要加热，此装置中没有加热装置，饱和食盐水除去氯气中的 HCl ，从装置c 中出来的氯气中混有水蒸气，不是纯净的，错误；C 项，装置b 中加入盐酸， 出现能使澄清石灰水变浑浊的气体，不能说明X 中含有CO 2 3，可能含有HCO 3或 SO 2 3或 HSO3，错误； D 项，氯水具有强氧化性，能把SO 2 3氧化成SO 2 4，不能达到实验目的，错 误。 3 (2017 湖北省部分重点高中协作体高三上学期联考)利用如图所示装置进行下列实验，能得 到相应实验结论的是() 选项实验结论 A 浓硫酸

8、Na2SO3KMnO4溶液褪色 SO2有漂白性 B 浓盐酸KMnO4 FeBr2溶液变为 黄色 氧化性： Cl2Br2 C 稀硫酸碳酸钠 CaCl2溶液无明 显变化 CO2不与 CaCl2 反应 D 浓硫酸蔗糖溴水褪色 浓硫酸具有脱水 性、吸水性 答案C 解析A 项，二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色表现的是二氧化硫的还原性，错误；B 项， 氯气通入溴化亚铁溶液先氧化亚铁离子，使溶液变为黄色，错误；C 项，碳酸的酸性弱于盐 酸，所以二氧化碳不与氯化钙反应，正确；D 项，溴水褪色说明有二氧化硫生成，证明了浓 硫酸的强氧化性，错误。 4 (2017 江西省临川区第一中学高三上学期期中考试)用下图所示装

9、置进行实验，下列对实验 现象的解释不合理的是() 选项中试剂中现象解释 A 品红溶液溶液褪色SO2具有漂白性 B Na2SiO3溶液 产生胶体沉淀酸性： H2SO3H2SiO3 C Ba(NO3)2溶液 生成白色沉淀SO2 3 与 Ba2 生成白色 BaSO3沉淀 D 酸性 KMnO4溶液 紫色褪去SO2具有还原性 答案C 解析Cu 和浓硫酸发生反应Cu2H2SO4(浓)= CuSO4SO22H2O。A 项， SO2具有 漂白性，能使品红溶液褪色，正确；B 项，通入SO2后产生胶体沉淀，说明产生H2SiO3，即 H2SO3酸性强于H2SiO3，正确； C 项， SO2溶于水，溶液显酸性，NO

10、3在酸性条件下具有强 氧化性，能把H2SO3或 SO 2 3氧化成 SO 2 4，因此沉淀是BaSO4，错误； D 项，酸性高锰酸钾 溶液具有氧化性，紫色褪去，说明SO2具有还原性，正确。 题组二高考新题型和气体制备有关的仪器连接分析 5(2017 全国卷 ，10)实验室用H2还原 WO3制备金属 W 的装置如图所示(Zn 粒中往往含 有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是() A中依次盛装KMnO4溶液、浓 H2SO4、焦性没食子酸溶液 B管式炉加热前，用试管在处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度 C结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热 D装置 Q(启普发生器 )

11、也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 答案B 解析A 项，气体从溶液中逸出易带出水蒸气，所以浓硫酸应放在中，错误； B 项，先通 H2以排除空气，加热前应先检验H2的纯度，正确；C 项，若先停止通H2，空气有可能重新 将 W 氧化，应先停止加热，再关闭活塞K，错误； D 项， MnO2和浓盐酸反应制氯气需要加 热，不能用启普发生器制备，错误。 6(2018 海南省海南中学高三月考)用下图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是 分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U 形管的质量差， 实验测得m(H)m(O)18。下列 对导致这一结果的原因分析中，一定错误的是() A、装置之间缺少干燥装置 B

12、装置之后缺少干燥装置 C装置中玻璃管内有水冷凝 DCuO 没有全部被还原 答案D 解析用 H2还原 CuO 时，装置 中 CaCl2吸收的是生成的水，而装置中玻璃管通H2前后 的质量差为反应时消耗CuO 中氧的质量， 即生成水中氧元素的质量，而 m(水)m(氧) m(氢)。 当 Zn 和稀硫酸反应产生的H2不干燥 m(水)偏大 ，装置 后不加干燥装置，使中 CaCl2吸 收 空 气 中 的 水 分 m( 水 ) 偏 大 ， 中 玻 璃 管 内 有 水 冷 凝 m(氧 )偏 小 ， 都 会 造 成 测 得 m(H) m(O)1 8。H2O 的组成与CuO 是否完全反应无关，只与通H2前后玻璃管的

13、质量差 和生成的水有关。 7(2017 河北省武邑中学高三上学期期中考试)Cl2O 是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反 应生成次氯酸，与有机物或还原剂接触会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O 的装置如图所示， 加热装置和夹持仪器已略。 已知： Cl2O 的熔点为 116 ，沸点为 3.8 ； Cl2的沸点为 34.6 ； HgO2Cl2=HgCl2 Cl2O。下列说法正确的是 () A装置中盛装的试剂依次是浓硫酸和饱和食盐水 B通干燥空气的目的是作氧化剂 C从装置中逸出气体的主要成分是Cl2O D装置与之间不用橡皮管连接，是为了防止橡皮管燃烧和爆炸 答案D 解析A 项，从饱和食盐水中逸出的气体中

14、含有水蒸气，所以氯气要先通过饱和食盐水，再 通过浓硫酸，即装置 中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸，错误；B 项，通干燥空 气的目的是将Cl2O 从发生装置完全赶出至收集装置，错误； C 项，从装置 中逸出气体的主 要成分是Cl2，错误； D 项，装置 与 之间不用橡皮管连接，是为了防止橡皮管燃烧和爆 炸，正确。 题组三仪器连接专练 8将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约 20 ， 1.0110 5 Pa)的 体积。某同学拟选用如图实验装置完成实验： 最简易的装置其连接顺序：A 接 (_)(_) 接(_)(_) 接 (_)(填 接口字母，可不填满)。 答案EDG 9实验

15、室合成硫酰氯要先制取干燥氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器如下图： 上述仪器的连接顺序：e 接_，_接_，_接_，_ 接_(按气流方向，用小写字母表示)。 答案dcabihg 10亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、 生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略) 及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。 已知：NO NO22OH =2NO 2H2O 气体液化的温度：NO2(21 )、NO( 152 ) (1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，目的是_ _ 。 (2)为了检验装置A 中生成的气体产物，仪器的连接顺序(从左向右连接)：A_；组 装好仪器后，接下来进行的操作是_ 。 答案(

16、1)排出装置中的空气，防止干扰NO 的检验(2)CEDB检查装置的气密性 解析(1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排出装置中的空气，防止干扰NO 的 检验，否则会影响NO 和 NO2的检验。 (2)为了检验装置A 中生成的气体产物，仪器的连接 顺序 (从左向右连接 )：A 是发生装置，C 是干燥除去水。因为NO2更易液化，先分离NO2， 所以接 E 冷却二氧化氮，NO2分离后再检验NO，再接 D 通氧气，观察到气体从无色变成红 棕色，说明是NO，B 是尾气处理；吸收反应后剩余的NO 和 NO2的混合气体，防止污染空 气。装置的连接为ACE D B；有气体参与或生成的实验必须检查装置的

17、气密性，故 组装好仪器后，接下来进行的操作是检查装置的气密性。 11利用如图装置，进行NH3与金属氧化物 MxOy反应生成M、N2、 H2O，通过测量生成水 的质量来测定M 的相对原子质量。a中试剂是浓氨水。 (1)仪器 a 的名称为 _，仪器 b 中装入的试剂可以是_。 (2)按气流方向正确的装置连接顺序为_(填字母，装置可重复使用)。 答案(1)分液漏斗NaOH 或生石灰或碱石灰(2)BDADC 解析(1)仪器 a 的名称为分液漏斗，仪器b 中装入的试剂可以是NaOH 或生石灰或碱石灰。 (2)该实验在B 处产生氨，通过D 干燥氨，在A 处 NH3与 MxOy反应，生成的水在D 处被吸 收，残留氨被C 吸收，所以按气流方向正确的装置连接顺序为BDADC 。