高考化學(xué)第4章 常見(jiàn)非金屬及其化合物 專(zhuān)題講座三 氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集 魯科版

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1、專(zhuān)題講座三氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化 和收集1.氣體制備實(shí)驗(yàn)的基本思路2.重要?dú)怏w的發(fā)生裝置依據(jù)制備氣體所需的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件，可將制備氣體的發(fā)生裝置分為三類(lèi)：發(fā)生裝置：制備氣體：O2、NH3、CH4等(2)固體液體或液體液體 氣體發(fā)生裝置：制備氣體：Cl2、C2H4等(3)固體液體(不加熱)氣體發(fā)生裝置：制備氣體：選擇合適的藥品和裝置能制取中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的所有氣體。例例1下列制備和收集氣體的實(shí)驗(yàn)裝置合理的是()解析答案解析解析氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)制取氨氣，生成物中有水，如果試管口高于試管底，會(huì)發(fā)生水倒流現(xiàn)象而炸裂試管且集氣試管口要塞一團(tuán)棉花，故A錯(cuò)誤；銅和稀硝酸反應(yīng)制取一氧化氮，反應(yīng)不需加熱

2、，一氧化氮的密度接近空氣的密度，和空氣中的氧氣易發(fā)生反應(yīng)生成二氧化氮，所以不可用向下排空氣法收集，即進(jìn)氣管短，出氣管長(zhǎng)，一氧化氮有毒，在水中的溶解度很小，應(yīng)該用排水法收集，故B錯(cuò)誤；鋅粒和鹽酸反應(yīng)制取氫氣，屬于固體、液體不加熱型，生成的氫氣的密度小于空氣的密度，所以不可用向上排空氣法收集，故C錯(cuò)誤；用過(guò)氧化氫與二氧化錳制O2，屬于固體、液體不加熱型，生成的氧氣不易溶于水，所以可采用排水集氣法收集，故D正確。答案答案D例例2(1)如圖是實(shí)驗(yàn)室制取某些氣體的裝置。該制氣裝置在加入反應(yīng)物前，應(yīng)事先進(jìn)行的操作是_。若用該裝置制取O2，反應(yīng)物除了可選擇二氧化錳和_(填試劑名稱(chēng))外，還能選擇_(填試劑化學(xué)

3、式)和水。利用該裝置還可制取_(填字母)等氣體。a.H2 b.CO2 c.NH3 d.SO2解析解析制備氣體的裝置在加入反應(yīng)物之前均應(yīng)先檢查裝置的氣密性。該裝置所制氣體應(yīng)滿(mǎn)足固體(液體)和液體不需加熱制備氣體。符合此條件的制備氧氣的反應(yīng)可為H2O2在MnO2作催化劑時(shí)分解，或Na2O2與H2O反應(yīng)。該裝置可制備的氣體有H2、CO2、O2、NH3等。abcd檢查裝置氣密性雙氧水(或 過(guò)氧化氫)Na2O2解析答案(2)此裝置中加入漂白粉和濃鹽酸也可以制取Cl2。寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：_。若使用在空氣中放置的漂白粉和濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)，則制取的Cl2中可能含有的雜質(zhì)為_(kāi)。解析解析ClO、Cl在酸性條件

4、下可發(fā)生歸中反應(yīng)生成Cl2。漂白粉在空氣中放置會(huì)部分變?yōu)镃aCO3，濃鹽酸有很強(qiáng)的揮發(fā)性，因而制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O(g)。ClOCl2H=Cl2H2OHCl、CO2、H2O(g)解析答案3.氣體的除雜方法(1)除雜試劑選擇的依據(jù)：主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。除雜原則：不損失主體氣體；不引入新的雜質(zhì)氣體；在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行；先除易除的雜質(zhì)氣體。(2)氣體干燥凈化裝置當(dāng)CO2中混有O2雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用上述中的裝置除O2，除雜試劑是Cu粉。類(lèi)型液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固體，加熱裝置常見(jiàn)干燥劑濃H2SO4(酸性、強(qiáng)氧化性)無(wú)水氯化鈣(中性)

5、堿石灰(堿性)除雜試劑Cu、CuO、Mg等4.氣體的收集方法收集方法收集氣體的類(lèi)型收集裝置可收集的氣體(舉例)排水法難溶于水或微溶于水，又不與水反應(yīng)的氣體O2、H2、Cl2(飽和NaCl溶液)、NO、CO2(飽和NaHCO3溶液)、CO等排空氣法向上排空氣法密度大于空氣且不與空氣中成分反應(yīng)Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空氣法密度小于空氣且不與空氣中的成分反應(yīng)H2、NH35.尾氣處理的原因和方法(1)原因：有些氣體有毒或有可燃性，任其逸散到空氣中，會(huì)污染空氣或者引發(fā)火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害。(2)處理方法：一般根據(jù)氣體的相關(guān)性質(zhì)，使其轉(zhuǎn)換為非氣態(tài)物質(zhì)或無(wú)毒物質(zhì)，如酸性有毒氣體用堿溶液吸收，可燃性氣

6、體用點(diǎn)燃等措施。例例3為制備干燥、純凈的CO2，將大理石和鹽酸反應(yīng)生成的氣體先后通過(guò)裝有下列物質(zhì)的兩個(gè)吸收裝置，兩個(gè)裝置中應(yīng)依次裝入()飽和NaHCO3溶液；無(wú)水CaCl2固體飽和NaHCO3溶液；濃硫酸濃硫酸；飽和NaHCO3溶液飽和Na2CO3溶液；稀硫酸A. B. C. D.解析答案解析解析用大理石和鹽酸反應(yīng)制得的CO2中，含有少量HCl，可用飽和NaHCO3溶液除去；干燥CO2可用濃硫酸或無(wú)水CaCl2固體作干燥劑。注意應(yīng)先凈化后干燥。答案答案A例例4用下列裝置進(jìn)行對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)(部分儀器已省略)，能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)D解析解析A項(xiàng)，氣體應(yīng)“長(zhǎng)進(jìn)短出”；B項(xiàng)，HCl易溶于水會(huì)倒吸；C項(xiàng)，

7、測(cè)餾分的溫度，溫度計(jì)水銀球應(yīng)在支管口附近。解析答案解析答案1.下列關(guān)于氣體制備的說(shuō)法不正確的是()A.用碳酸鈉粉末可以制備CO2B.用鐵片和稀H2SO4反應(yīng)制取H2時(shí)，為加快產(chǎn)生H2的速率可改用濃H2SO4C.加熱分解NH4HCO3固體，將所得的氣體進(jìn)行適當(dāng)處理可獲得NH3D.用KMnO4固體和用KClO3固體制備O2的裝置完全相同解析解析濃H2SO4會(huì)使鐵鈍化。B解析答案2.下列選用的實(shí)驗(yàn)儀器或?qū)嶒?yàn)裝置符合實(shí)驗(yàn)要求且安全的是()解析解析選項(xiàng)A中的蒸餾燒瓶必須墊石棉網(wǎng)才能加熱；選項(xiàng)C中制備的NO2不能用排水法收集；選項(xiàng)D中的長(zhǎng)頸漏斗下端應(yīng)插入液面以下。答案答案B解析答案3.以下氣體發(fā)生裝置中，

8、不易控制反應(yīng)產(chǎn)生氣體的量的是()解析解析A項(xiàng)可通過(guò)控制加入液體的量來(lái)控制產(chǎn)生氣體的量；C、D兩項(xiàng)中裝置類(lèi)似于啟普發(fā)生器，可通過(guò)活塞的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的壓強(qiáng)，控制反應(yīng)與否，來(lái)控制產(chǎn)生氣體的量。B4.(2013安徽理綜，8)實(shí)驗(yàn)室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略?shī)A持和凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，最合理的選項(xiàng)是()選項(xiàng)a中的物質(zhì)b中的物質(zhì)c中收集的氣體d中的物質(zhì)A濃氨水CaONH3H2OB濃硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD濃鹽酸MnO2Cl2NaOH溶液解析答案解析解析A項(xiàng)，NH3的密度比空氣的小，收集應(yīng)用向下排空氣法，不符合；C項(xiàng)

9、，銅和稀硝酸反應(yīng)不能產(chǎn)生NO2，且NO2的吸收不能用水，可以用NaOH溶液；D項(xiàng)，用濃鹽酸與MnO2反應(yīng)制Cl2需要加熱，本裝置不能滿(mǎn)足。答案答案B解析答案5.用下列裝置制取并收集NO2氣體，其中最合理的是()解析解析銅與濃硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是NO2，其密度比空氣的大，因此應(yīng)利用向上排空氣法收集NO2氣體，導(dǎo)氣管應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出，這樣才能將裝置中的空氣排盡，且能防止倒吸，只有C項(xiàng)符合。答案答案C6.如圖所示的裝置常用于制取氣體并檢驗(yàn)氣體的性質(zhì)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.關(guān)閉分液漏斗的活塞，將干燥管末端放入水中，微熱燒瓶，有氣泡從 水中冒出，停止加熱后，干燥管內(nèi)有一段穩(wěn)定的水柱形成，表明裝置 不漏氣B.

10、若裝置用于制取氯氣并驗(yàn)證其具有漂白性，則A中所用試劑為稀鹽酸， B中所用藥品為KMnO4固體，C中為品紅溶液解析答案C.若裝置用于制取SO2并驗(yàn)證其具有漂白性，則A中所用試劑為濃硫酸， B中所用藥品為Na2SO3固體，C中為酸性KMnO4溶液D.若實(shí)驗(yàn)時(shí)B中盛放固體NaOH，A中為濃氨水，C中為稀AgNO3溶液， 則實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，C試管中看不到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解析解析A項(xiàng)，由于裝置的體積較大，可用酒精燈微熱燒瓶，加熱時(shí)干燥管口有氣泡冒出，冷卻后干燥管口有水柱形成，說(shuō)明裝置的氣密性良好，正確；B項(xiàng)，制氯氣時(shí)應(yīng)用濃鹽酸，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，SO2使酸性KMnO4溶液退色的原因是SO2能將KMnO4還原，表現(xiàn)還

11、原性，不表現(xiàn)漂白性，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中C試管中有沉淀出現(xiàn)，若NH3過(guò)量，則可觀(guān)察到沉淀溶解，錯(cuò)誤。答案答案A7.(2013海南，6)下圖所示儀器可用于實(shí)驗(yàn)室制備少量無(wú)水FeCl3，儀器連接順序正確的是()解析答案A.abcdeefghB.aedcbhigC.adecbhigD.acbdehif解析解析裝置順序?yàn)橹坡葰狻⒊s(HCl、水蒸氣)、反應(yīng)制備、尾氣處理，注意洗氣瓶中導(dǎo)管為“長(zhǎng)進(jìn)短出”。答案答案B8.N2在諸多領(lǐng)域中用途廣泛。某化學(xué)興趣小組為探究在實(shí)驗(yàn)室制備較為純凈N2的方法，進(jìn)行了認(rèn)真的準(zhǔn)備。請(qǐng)你參與交流與討論。查閱資料N2的制法有下列三種方案：方案1：加熱NaNO2和NH4Cl的

12、濃溶液制得N2。方案2：加熱條件下，以NH3還原CuO可制得N2，同時(shí)獲得活性銅粉。方案3：將空氣緩緩?fù)ㄟ^(guò)灼熱的銅粉獲得較純的N2。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備以實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)儀器(藥品)等設(shè)計(jì)的部分裝置如下圖(部分夾持和加熱儀器未畫(huà)出)。解析答案分析交流(1)若以方案1制得N2，應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是_。解析解析方案1為加熱兩種液態(tài)物質(zhì)，符合此條件的只有A裝置。A解析答案(2)若按方案2制得干燥、純凈的N2，且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料，整套制氣裝置按氣流從左到右的連接順序是_(填字母)。獲得N2的反應(yīng)原理是_(寫(xiě)反應(yīng)方程式)。解析解析方案2為固體和氣體的反應(yīng)，反應(yīng)器應(yīng)選擇B，但要求通入的氨氣干燥且純凈，利用濃

13、氨水和生石灰反應(yīng)制取氨氣為固液不加熱的裝置，選擇E，但同時(shí)有水蒸氣生成，因此利用堿石灰來(lái)干燥，反應(yīng)完畢后產(chǎn)生的水蒸氣與沒(méi)有參與反應(yīng)的氨氣與氮?dú)庖煌瑢?dǎo)出，利用濃硫酸既可以除去水，又可以除去氨氣。EDBC解析答案(3)若以排水法收集N2，其中會(huì)混入水蒸氣。但也不宜用排空氣法，其原因是_。你提出的收集方法是_。解析解析排氣法收集氣體主要是利用氣體密度的差別。因此利用可以直接排空內(nèi)部空氣的裝置來(lái)收集氮?dú)?。N2與空氣密度大小接近，收集的氮?dú)庵幸谆烊胙鯕獾瘸煞钟谜婵諝饽沂占?其他合理答案也可)9.“84”消毒液與硫酸溶液反應(yīng)可以制取氯氣(NaClONaClH2SO4Na2SO4Cl2H2O)，為探究氯氣的

14、性質(zhì)，某同學(xué)利用此原理制氯氣并設(shè)計(jì)了如下所示的實(shí)驗(yàn)裝置。解析答案請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)從裝置中選擇合適的制氣裝置(A處)_(填序號(hào))。解析解析本題考查了氯氣的制備及性質(zhì)的檢驗(yàn)，意在考查學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的方法了解化學(xué)變化的規(guī)律并對(duì)化學(xué)現(xiàn)象提出科學(xué)合理解釋的能力。根據(jù)給出的化學(xué)方程式可知反應(yīng)物為液體，所以不能選用裝置；反應(yīng)需要加熱，所以只能選用裝置。答案答案 解析答案(2)裝置B、C中依次放的是干燥的紅色布條和濕潤(rùn)的紅色布條，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)裝置B中的布條也退色，其原因可能是_，說(shuō)明該裝置存在明顯的缺陷，請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼母倪M(jìn)方法：_。解析解析氯氣中混有水蒸氣時(shí)，會(huì)生成具有漂白性的HClO；為了檢驗(yàn)具有

15、漂白性的是次氯酸，而不是氯氣，通入裝置B中的應(yīng)是干燥的氯氣，因此需加干燥裝置。產(chǎn)生的氯氣中在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶含有水蒸氣，兩者反應(yīng)生成次氯酸(或干燥裝置)解析答案(3)為了驗(yàn)證氯氣的氧化性，將氯氣通入Na2SO3溶液中，寫(xiě)出氯氣與Na2SO3溶液反應(yīng)的離子方程式：_。解析解析氯氣通入亞硫酸鈉溶液中，亞硫酸鈉被氧化成硫酸鈉，氯氣被還原為氯離子。解析答案(4)將氯氣通入飽和NaHCO3溶液中能產(chǎn)生無(wú)色氣體，已知酸性：鹽酸碳酸次氯酸，該實(shí)驗(yàn)證明氯氣與水反應(yīng)的生成物中含有_。解析解析酸性：鹽酸碳酸次氯酸，所以鹽酸能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成CO2，而次氯酸與碳酸氫鈉溶液不反應(yīng)。 HCl(或鹽酸)