1、专题五 气体的制取与净化,一实验室制取氧气、氢气、二氧化碳的比较,二气体的净化与干燥 在实验室制备的各种气体中,常含有少量的酸雾、水蒸气和其他气体杂质,须经过净化与干燥才能得到实验所需的纯净气体。 1.气体的净化 选择气体吸收剂的原则是所选吸收剂只吸收气体中的杂质,而与被提纯的物质不反应,也不产生新的杂质。多种气体杂质共存时,要注意试剂的选择和除杂质的顺序,一般水蒸气最后除去。选择“洗气瓶”等吸收装置,不仅要注意药品的名称,还要注意“长进短出”的原则,干燥管要“大进小出”。常见气体杂质的吸收剂见下表:,常见气体的吸收剂,2.气体的干燥 选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质确定,其原则是干燥
2、剂只能吸收气体中的水分,而不能与气体发生反应。常见气体的干燥剂的选择见下表: 常见气体的干燥剂,3.气体净化装置的选择 净化即除去气体中的杂质。常见的气体净化装置有洗气瓶(如图a)和干燥管两类,干燥管有球形干燥管(如图b)和U形干燥管(如图c)。洗气瓶主要用于盛放液体吸收剂,通入装置时要注意气体必须“长进短出”以利于杂质的吸收。干燥管则主要用于盛放固体吸收剂,球形干燥管中气流方向应为“大进小出”,这样可以形成回旋气流,杂质吸收充分;U形干燥管结构对称,无进出口之分。,4.有关气体的制取、检验和净化实验中的“先”“后”顺序 (1)制取气体时,先检查装置气密性,后装药品。 (2)收集气体时,先净化
3、后收集。 (3)检验气体时,先验水后验杂(其他气体杂质)。 (4)净化气体时,先除杂后干燥。,类型一,类型二,气体的制取 下图是实验室制取常见气体及检验相关性质的装置图,据图回答问题。,类型一,类型二,(1)指出装置中标号仪器的名称:X ,Y 。 (2)用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气时,需要选用的发生装置是 (填装置标号,下同),反应的化学方程式为 。 (3)二氧化碳的收集装置可选用 ,二氧化碳的检验装置可选用 。 (4)实验室常用加热无水醋酸钠与碱石灰固体混合物来制取甲烷气体。要制取并收集甲烷(密度比空气小,难溶于水),可选用的发生、收集装置依次是 。,类型一,类型二,解析 (1)X与
4、Y的名称分别是长颈漏斗、集气瓶。(2)实验室用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气,是固液反应且不需加热,故选用作发生装置,反应的化学方程式为2H2O2 2H2O+O2。(3)二氧化碳的密度比空气大且溶于水,所以用收集,检验二氧化碳用澄清石灰水,用装置。(4)制取甲烷是固液反应需要加热,故选用作发生装置;甲烷的密度比空气小,难溶于水,故选用或收集。 答案 (1)长颈漏斗 集气瓶 (2) 2H2O2 2H2O+O2 (3) (4)(或),类型一,类型二,气体的净化 根据下列实验装置图回答下列问题:(1)写出图中的名称: 。 (2)实验室制取二氧化碳气体,在加入药品前,必须要进行的一步操作是 ,选用
5、的气体发生装置是 。 (3)实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气的化学反应方程式为 ,若用过氧化氢溶液和二氧化锰制取干燥的氧气,所选气体制取、干燥、收集装置的接口连接顺序为 (用接口字母和“”表示)。,类型一,类型二,解析 (1)根据仪器的形状和用途确定其名称。(2)实验室在制取任何一种气体前都要先检查装置的气密性。根据反应物的状态和反应条件确定制取气体的发生装置,实验室制取二氧化碳是利用固体石灰石和液体稀盐酸反应制取的,故应选用固液不加热型的发生装置B。(3)根据反应物、生成物和反应条件书写化学反应方程式;从B装置出来的二氧化碳气体应按照“长(管)进,短(管)出”的原则通过浓硫酸进行干燥,然后再
6、根据二氧化碳的密度比空气的密度大的性质选择D装置来收集CO2,故从e口进气收集CO2气体。 答案 (1)铁架台 (2)检查装置的气密性 B (3)2KClO3 2KCl+3O2 bfge,1.(2018安徽)下图是实验室中常见装置,回答下列问题。 查阅资料:常温下,CO2难溶于饱和NaHCO3溶液。(1)仪器X的名称是 。 (2)实验室制取CO2应选用的发生装置是 (填字母序号),反应的化学方程式是 ,该反应属于 (填反应类型)。 (3)常温下,下列收集CO2的方法中不可行的是 (填字母序号)。 a.向上排空气法 b.向下排空气法 c.排饱和NaHCO3溶液法 (4)某同学进行图D所示的操作时
7、,观察到高的蜡烛先熄灭,其原因可能是 。,答案 (1)长颈漏斗 (2)A CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2 复分解反应 (3)b (4)二氧化碳倾倒过快,先使高蜡烛火焰附近氧气浓度减小 解析 (1)由图知,X仪器的名称是长颈漏斗。(2)实验室用石灰石(或大理石)与稀盐酸反应制取二氧化碳气体,由于反应物为固体和液体,反应条件为常温,故可选用A装置作发生装置(B图长颈漏斗下端管口未液封,会使产生的二氧化碳逸出);大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙,与盐酸发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳,发生反应的化学方程式为CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2;该反应是碳酸钙与盐酸反应生
8、成氯化钙和碳酸,碳酸不稳定,分解生成水和二氧化碳,故该反应为复分解反应。(3)CO2密度大于空气,可用向上排空气法收集;CO2难溶于NaHCO3饱和溶液,也可用排饱和NaHCO3溶液法收集。(4)若二氧化碳倾倒过快,会先使高位蜡烛火焰附近氧气浓度减小而熄灭。,2.(2018辽宁大连)根据下列装置图回答问题:(1)写出仪器a和b的名称:a ,b 。 (2)实验室用大理石和稀盐酸制取并收集二氧化碳,应选用的装置为(填字母),若用F装置干燥二氧化碳气体,F中应加入的试剂是 。 (3)实验室用高锰酸钾制取气体,该反应的化学方程式为 。 (4)实验室取用药品要注意节约,如果没有说明用量,一般应该取用最少
9、量,固体药品只需盖满试管底部,液体药品取用 mL。,答案 (1)试管 集气瓶 (2)BD 浓硫酸 (3)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2 (4)12,3.(2018江苏徐州)请根据下列实验装置图回答有关问题:图1 (1)装置B中标号仪器的名称是 。 (2)实验室制取二氧化碳的化学方程式为 。选择的发生装置是 (填字母编号)。 (3)用双氧水和二氧化锰制取氧气的化学方程式为 ,反应后过滤、干燥,所得到的二氧化锰 (填“能”或“不能”)继续作为双氧水分解的催化剂。 (4)装置C、D、E、F在实验室中都可收集气体,其中不能用来收集氧气的是 (填字母编号)。若用F装置收集二氧化碳,气体应从
10、(填“a”或“b”)端通入。,(5)某化学兴趣小组借助氧气传感器探究微粒的运动,数据处理软件可实时绘出氧气体积分数随时间变化的曲线。收集一塑料瓶氧气进行以下三步实验:敞口放置;双手贴在塑料瓶外壁上;将塑料瓶的瓶口朝下。三步实验中测得氧气的体积分数随时间变化的曲线依次为图2中的MN段、NP段和PQ段。图2 能够说明氧分子不断运动的曲线是 。 A.MN段 B.NP段 C.PQ段 MN段和NP段相比较,说明 。 随着实验的进行,传感器测出氧气的体积分数约为 时几乎不再变化。,4.(2018山东青岛)实验室制取气体时需要的一些装置如下图所示,请回答下列问题。,(1)写出标有序号的仪器名称: , 。 (
11、2)实验室制取氧气和二氧化碳的发生装置都可选用B装置的原因是 ,装置中使用分液漏斗的优点是 。 (3)若要得到干燥的氧气,所选择装置的连接顺序为 B (填字母序号)。 (4)检验二氧化碳是否收集满的操作方法是 。 (5)某兴趣小组的同学连接B、G、H装置进行实验。若实验时G装置中蜡烛燃烧更剧烈,H装置中溶液变浑浊,则B装置中反应的化学方程式为 。,答案 (1)酒精灯 锥形瓶 (2)反应物是固体和液体,反应不需要加热 可以控制反应速率,节约药品 (3)F E (4)将燃着的木条置于集气瓶口(答案合理即可) (5)2H2O2 2H2O+O2,5.(2017安徽)实验室常用右图所示发生装置制备氢气。
12、(1)写出试管中反应的化学方程式: 。 (2)仪器a的名称是 。实验室可用 方法收集氢气。 (3)氢气作为新能源的优点是 (写出1点即可,下同)。目前氢能源的大量使用仍存在一定困难,你认为针对氢能源的研究方向是 。,答案 (1)Zn+H2SO4 H2+ZnSO4 (2)铁架台 向下排空气法(或排水法) (3)氢气燃烧产物是水,不污染环境 电解水,6.(2017天津)请结合下列实验装置,回答问题。(1)写出仪器a和b的名称:a ,b 。 (2)加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气,该反应的化学方程式为 。 (3)用石灰石和稀盐酸制取并收集二氧化碳,选用的装置为 (填字母)。 (4)与集气瓶配套使
13、用的玻璃片一般一面为光滑面,另一面为磨砂面,收集气体时用玻璃片的 (填“光滑面”或“磨砂面”)盖好集气瓶。,答案 (1)试管 铁架台 (2)2KClO3 2KCl+3O2 (3)BD (4)磨砂面,7.(2017江苏镇江)请结合下图回答问题:(1)仪器名称: , 。 (2)用氯酸钾和二氧化锰制取氧气,可选用装置 (选填序号)和D组合,反应的化学方程式为 ,二氧化锰的作用是 。 (3)实验室可用装置B或C制H2,C装置相对于B的优点有 。用E装置收集H2,气体应从 (填“a”或“b”)端通入。,(4)有同学将实验室制得的CO2通入澄清石灰水,石灰水未变浑浊,于是作如图所示探究:实验室制CO2反应
14、的化学方程式: 。 装置F、H中溶液变浑浊,G中溶液不变浑浊,则原石灰水未变浑浊的原因是 。 G装置的作用是 。,答案 (1)铁架台 长颈漏斗 (2)A 2KClO3 2KCl+3O2 催化作用(催化、催化剂) (3)控制反应的发生和停止(或随开随用,随关随停) a (4)CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2 CO2中含有HCl(或使用了浓盐酸) 证明HCl已被除尽 解析 (3)H2用向下排空气法,空气从b管排出,H2从a管进入。,8.(2017湖北孝感)根据如图所示装置,回答有关问题:(1)装置A中,仪器X的名称为 ; (2)若实验室用加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气,则选取的发生装置为 ; (3)若用装置C收集氢气,则氢气应从 (填“a”或“b”)端导管口通入; (4)某同学点燃蜡烛,然后放入D中,迅速连接A、D、E,打开活塞进行实验,发现E中溶液逐渐变浑浊,则装置A中产生的气体 (填“一定”或“不一定”)为二氧化碳气体。,答案 (1)锥形瓶 (2)B (3)b (4)不一定 解析 (3)C装置是排水集气,水从a下端排出,气体从b管进入。,
