1、1常见气体的实验室制备、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：O 2、NH 3、CH 4等。(2)固体液体或液体液体 气体 发生装置：制备气体：Cl 2、C 2H4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2(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”装置的创新(3)“固(液)液
2、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。3(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杂质时，应选用上述中的装置除 O2，除杂试剂是 Cu 粉。5气体
3、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、H 2、NO、CO 等向上排空气法密度大于空气且不与空气中的成分反应Cl2、SO 2、NO 2、CO 2排空气法 向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH 36.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、O 2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 NaHS 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
4、进入，可将水由 A 瓶排入 B 瓶，在瓶 A 中收集到气体。47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 气体的制备与性质探究1(2018吉林高三上学期期中)用下图所示装置进行实验，下列实验现象描述错误的是( )选项
5、试剂甲 试剂乙 试剂丙 丙中的现象A 稀盐酸 CaCO3 Na2SiO3溶液 有白色沉淀生成B 浓硫酸 Na2SO3 BaCl2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 KMnO4 Na2S 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，CO 2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质碘，淀粉遇碘显蓝色，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
6、淡黄色沉淀，5正确。2(2019贵阳高三检测)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 CO23 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，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，MnO 2和浓盐酸反应，需要加
7、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，向装置 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 ，可能含有23HCO 或 SO 或 HSO ，错误；D 项，氯水具有强氧化性，能把 SO 氧化成 SO ， 3 23 3 23 24不能达到实验目的，错误。3(2018郑州高三上学期联考)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 Na2SO3 KMnO4溶液退色 SO2有漂白性B 浓盐酸 KMnO4FeBr2溶液变为黄色氧化性：Cl 2Br2C 稀硫酸
8、 碳酸钠CaCl2溶液无明显变化CO2不与 CaCl2反应D 浓硫酸 蔗糖 溴水退色浓硫酸具有脱水性、吸水性6答案 C解析 A 项，二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液退色表现的是还原性，错误；B 项，氯气通入溴化亚铁溶液中先氧化亚铁离子，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，溴水退色说明有二氧化硫生成，证明了浓硫酸的强氧化性，错误。4(2018长沙高三上学期期中)用下图所示装置进行实验，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 溶液退色 SO2具有漂白性B Na2SiO3溶液 产生胶状沉淀 酸性：H 2SO3H2S
9、iO3C Ba(NO3)2溶液 生成白色沉淀 SO 与 Ba2 生成 BaSO3白色沉淀23D 酸性 KMnO4溶液 紫色退去 SO2具有还原性答案 C解析 Cu 和浓硫酸发生反应 Cu2H 2SO4(浓) CuSO4SO 22H 2O。A 项，= = = = = SO2具有漂白性，能使品红溶液退色，正确；B 项，通入 SO2后产生胶状沉淀，说明产生H2SiO3，即 H2SO3酸性强于 H2SiO3，正确；C 项，SO 2溶于水，溶液显酸性，NO 在酸性条 3件下具有强氧化性，能把 H2SO3或 SO 氧化成 SO ，因此白色沉淀是 BaSO4，错误；D23 24项，酸性高锰酸钾溶液具有氧化性
10、，紫色退去，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( )7A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)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
11、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，MnO 2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重庆高三月考)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
12、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)18。H 2O 的组成与 CuO 是否完全反应无关，只与通 H2前后玻璃管的质量差和生成的水有关。7硫酰氯(SO 2Cl2)是重要的化学试剂，其熔点为54.1，沸点为 69.1，遇冷水逐渐分解，其制备原理为 SO2(g)Cl 2(g)=SO2Cl2(l) H97.3kJmol 1 ，现用如图所示装置(夹持仪器已
13、略去)进行实验。8下列说法正确的是( )AA 的作用是冷凝回流，冷凝水应 b 口进 a 口出B乙和丙中分别盛装饱和食盐水和浓硫酸C活性炭可加快反应速率DB 中最好盛装碱石灰，其作用只是为了除去多余的 SO2和 Cl2答案 C解析 由于反应放热会使 SO2Cl2挥发损失，所以冷凝管的作用为冷凝回流，冷凝水应 a口进 b 口出，A 项错误；由于 SO2Cl2遇冷水逐渐分解，所以制得的氯气应先用饱和食盐水除去挥发出来的 HCl，再用浓硫酸除去水蒸气，B 项错误；从反应原理看，活性炭不参与反应，而活性炭的特点是表面积大，具有吸附作用，所以其可增大两种反应物的接触面积，使反应速率加快，C 项正确；B 中
14、盛装碱石灰，既要防止多余的 SO2和 Cl2逸出污染环境，也要防止空气中的水蒸气进入装置使 SO2Cl2水解，D 项错误。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 5Pa)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 E D G9实验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：9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 d c a b i h g10亚硝酸钠是一种工业盐，在生产
15、、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：NONO 22OH =2NO H 2O 2气体液化的温度：NO 2(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 (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。(2)为了检验装置 A 中生成的气体产物，仪器的连接顺序(
16、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 是尾气处理装置，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ACEDB；有气体参与或生成的实验必须检查装置的气密性，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、N 2、H 2O，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。10(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 固体(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 固体或生石灰或碱石灰。(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。
