初高中化学衔接气体的制取净化和干燥.docx

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初高中化学衔接气体的制取净化和干燥

初高中化学衔接——气体的制取、净化和干燥

︱考点整合︱

考点一实验室制取气体的思路与方法

实验室制备气体应从发生装置、收集装置、气体贮存三个方面考虑。

1．制取气体的原理：

实验室制取气体选择药品通常有以下几个原则；①科学性，必须能通过化学反应制取所需气体。

②反应条件不能太苛刻，反应速度要适中，便于实验室操作，且也比较容易收集。

③价格要便宜

2．制取气体的装置：

根据反应物的状态和反应所需的条件选择气体的发生装置。

如：

（1）药品状态为固—固，且反应需要加热的，可选择实验室用加热高锰酸钾制氧气的方法制取。

（2）药品状态为固—液，且反应在常温下进行的，可选择实验室制二氧化碳的方法制取。

3．气体的收集装置：

方法

排水法

向上排空气法

向下排空气法

用于收集难溶于水或不易溶于水气体

用于收集密度大于空气的气体

收集密度小于空气的气体

装置图

（集气瓶应垂直）

量多

量少

导管伸到集气瓶口内

导管伸到集气瓶底

注意

事项

⑴收集的气体较纯（含少量水蒸气）

⑵瓶口有大气泡向外冒出时集满

⑴收集的气体比排水法不纯（含少量空气）

⑵在瓶口处验满

考点二实验室制取气体的操作程序

实验室制取气体在选择好药品、仪器后操作的一般程序是：

⑴组装仪器；一般按从左到右，从下到上的顺序进行；⑵检查装置气密性；⑶装药品；若是固体跟液体反应，一般是先装入固体再加入液体；⑷准备收集装置；若用排水法收集气体时，应在制取气体之前将集气瓶装满水；⑸制取气体；⑹收集气体并验满；⑺拆洗仪器。

考点三气体的干燥与净化

1．实验装置：

常用的干燥及净化装置主要是：

洗气瓶、干燥管和U形管

浓硫酸氯化钙碱石灰

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而定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体发生反应。

如下表中常见气体的干燥剂。

干燥剂

可干燥的气体

不能干燥的气体

浓硫酸

H2、O2、CO、HCl等中性或酸性气体

碱性气体，如：

NH3

氯化钙

H2、O2、CO、HCl等绝大多数气体

NH3除外

氢氧化钠固体或生石灰

H2、O2、CO、N2、CH4、NH3等中、碱性气体

不能干燥酸性气体，如：

CO2、SO2、HCl、H2S等

3．气体的净化

根据被净化的气体和杂质性质的差异来选择净化的方法和装置。

原则：

⑴吸收剂只与杂质反应，不与待净化气体反应，不能引入新的杂质；⑵吸收剂与杂质反应彻底、迅速；⑶能用液体吸收剂的则不用固体吸收剂。

在多种气体杂质共存时，要注意除杂顺序。

选择吸收装置时，要注意进、出气体导管连接方法，若用洗瓶，注意“长进短出”，若用干燥管，注意“大进小出”。

常见除去气体杂质的试剂如下表所示：

除杂试剂

可除去的气体杂质

无水CuSO4

既能说明物质含有水，又能除去水，但实验中前者用它更多一些

NaOH固体

吸收H2O和CO2、HCl等酸性气体

NaOH溶液

吸收CO2、HCl等酸性气体

Ca（OH）2溶液

证明CO2气体存在，少量CO2可用它吸收

浓H2SO4

吸收水蒸气

灼热Cu网

吸收O2

灼热的CuO

吸收H2、CO

︱应用示例︱

类型之一制取气体实验装置的选择

例1．化学是一门以实验为基础的学科，化学所取得的丰硕成果，是与实验的重要作用分不开的。

结合下列实验装置图回答问题：

（1）写出图中带标号仪器的名称：

①　　　　　　　　　②　　　　　　　　　　。

（2）若实验室对你开放，请从图1中选择合适的装置，制取一种你熟悉的气体。

你想制取的气体是　　　　　　，选择的发生装置是　　　　　　（填序号，下同），选择的收集装置是　　　　　　，选择此收集装置的理是　　　　　　　　　　　　　　　　。

（3）装置B虽然操作简便，但无法控制反应速率。

请从图2中选取　　　　（填序号）取代B中的单孔塞，以达到控制反应速率的目的。

[解析]此题考查了气体制取中装置选择的问题。

反应物是固体，反应需要加热的选择A作为发生装置，固体和液体反应，反应在常温下进行的，选择B作为发生装置。

收集密度比空气大的气体，选择C装置收集，收集密度比空气小的气体，选择E装置收集，收集难溶于水的气体，选择D收集。

我们可用以上装置制取H2、O2或CO2，且均能选择B作为发生装置，收集氢气可选择DE收集，收集氧气可选择CD，收集二氧化碳只能选择C。

在图2中，能起到控制反应速率的为Ⅲ，因为注射器能控制滴加速率。

[答案]①酒精灯②长颈漏斗

（2）O2BC（或D）氧气密度比空气大（或氧气不易溶于水）（其他合理答案也可）（3）Ⅲ

变式题：

下列制取气体的方案，可以直接采用右图所示装置进行的是（）

①用H2O2和MnO2制取O2

②用CaCO3和稀盐酸制取CO2

③用KClO3和MnO2制取O2

④用Zn和稀H2SO4制取H2

⑤用Na2CO3和H2SO4制取CO2

A．①④B．①②④

C．①②⑤D．①②④⑤

类型之二实验操作的程序

例2．通过一年的化学学习，我们知道实验室中的组装仪器往往有多种用途。

根据下图所示装置回答问题。

（1）图中A装置常用于制氧气，其反应的化学方程式是________________________；除制氧气外，A装置还能进行另一个实验是________________。

（2）若用B装置对氧气进行干燥，则装置内放入的药品是_____________。

若在B装置中盛满水，用排水法收集（瓶口向上）一瓶氧气，气体从____端（填字母“a”、“b”）通入。

（3）某同学将实验室制得的二氧化碳通入装有澄清石灰水的B装置，始终未出现浑浊，原因可能是_________________（答一条即可）。

[解析]本题考查气体的制备实验。

装置适用于反应物为固态，反应条件为加热的实验，若用于制氧气，其反应的化学方程式为：

2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑或2KClO32KCl+3O2↑；A装置还能进行的另一个实验是碳酸氢铵受热分解。

（2）B装置可用于干燥、检验、收集气体。

若用B装置对氧气进行干燥，应加入的药品是浓硫酸，因为浓硫酸具有吸水性，且不与氧气反应；若在B装置中用排水法（瓶口向上）收集一瓶氧气，气体须从b端进入，这样便于水的排出。

如果气体从a端进入，将B装置中的水排出，液面下降，水不能继续排出，所以气体须从b端进入。

（3）用B装置检验CO2，应长进短出，从a端进入，若澄清的石灰水始终不变浑浊，可能的原因是：

实验所用盐酸浓度大，挥发出HCl气体，使得生成的CO2气体中混有HCl气体。

[答案]

（1）2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑碳酸氢铵受热分解

（2）浓硫酸b

（3）生成的CO2气体中混有HCl气体

变式题：

以下是我们熟悉的实验室制取气体的发生装置、收集装置以及净化装置（装置⑦中碱石灰为固体氢氧化钠和氧化钙的混合物）。

请根据装置图回答下列问题：

（1）将装置①中的固体加热时应先；若用装置⑥净化气体，则气体应从端通入（填“a”或“b”）。

（2）实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制氧气，应选用的发生装置为、收集装置为（填装置的编号），过氧化氢溶液应从中加入（填仪器名称），其中二氧化锰起作用。

（3）实验室常用加热氯化铵与氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气。

通常情况下，氨气的密度比空气小且极易溶于水。

若要制得干燥的氨气，则装置的连接顺序为（填装置的编号）

类型之三气体的干燥与净化

例3．将N2、CO、HCl三种混合气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸、灼热的CuO，假设每次处理均能完全反应（或吸收）。

则最后排出的气体是（）

A．N2、CO  B．H2O（气）、N2        C．N2、CO2        D．HCI、CO

[解析]本题考查酸、碱、盐及氧化物之间的相互反应，属于中档题。

N2、CO、HCl三种混合气体依次通过NaOH溶液、浓硫酸、灼热的CuO时，发生的反应是：

HCl+NaOH====NaCl+H2OCO+CuO加热Cu+CO2故最后排出的气体是N2、CO2。

[答案]C

变式题：

某无色气体可能含有CO２、CO、H２中的一种或几种，依次进行以下实验（假设每步反应均完全进行）；①通过赤热的炭层后，恢复到原状态，气体体积不变；②通过灼热的CuO时，固体变成红色；③通过白色CuS04粉末时，粉末变成蓝色晶体；④通人澄清石灰水中，石灰水变浑浊。

下列判断正确的是（）

A．原混合气体中一定含有CO２、CO、H2

B．原混合气体中一定没有CO2，一定含有H２和CO

C．原混合气体中一定含有H２和CO２，可能含有CO

D．根据①④，可推断实验过程中一定有CO２生成

类型之四物质的除杂

例4．下列除杂质的方法不正确的是（）

选项

物质（括号内为杂质）

除杂方法

A

N2（O2）

通过灼热的铜网

B

KCl（MnO2）

溶解、过滤、蒸发结晶

C

CO2（水蒸气）

通过盛浓硫酸的洗气瓶

D

CaO（CaCO3）

加入适量的稀盐酸

[解析]除杂质的原则是在除去杂质的同时不能引入新的杂质。

N2中混有O2，因为氮气的化学性质稳定，故可通过灼热的铜网将氧气除去；因为KCl溶于水，而MnO2不溶于水，故可采用溶解、过滤、蒸发结晶的方法；CO2中混有水蒸气，应选择不与二氧化碳反应的干燥剂，故可选择浓硫酸；而CaO中混有CaCO3，若选择稀盐酸，两种物质均能可稀盐酸反应，故不能选择稀盐酸，应选择高温煅烧的方法。

[答案]D

变式题：

下列选用的除杂试剂和实验操作都正确的是（括号内为杂质）（）

A．NaCl（Na2CO3）加足量稀盐酸、蒸发、结晶

B．CaCl2（CaCO3）加足量稀硫酸、蒸发、结晶

C．Fe（Cu）加足量稀盐酸、过滤、洗涤、干燥

D．MnO2（KCl）加足量水溶解、过滤、洗涤、干燥

︱课时作业︱

基础在线

1．下列实验室制气体的方案可以直接采用有图所示装置实施的是（）

A．用氯酸钾和二氧化锰制氧气

B．用大理石和稀盐酸制二氧化碳

C．用过氧化氢和二氧化锰制氧气

D．用锌和稀硫酸制氢气

2．在实验室里制取氧气，既可采用分解过氧化氢的方法，也可采用分解氯酸钾的方法。

上述两种方法的主要共同点有（）

①采用MnO2均可改变其反应速率②反应都不需加热

③都利用含氧化合物分解来达到目的④两种方法所需仪器相同

A．①③B．③④C．①②D．②④

3．某气体可能含有水蒸气、CO、H2中的一种或几种。

为了确定其成分，最佳的实验方案是将气体依次通过装置（）

A．甲、乙、丙B．丙、乙、甲

C．丙、甲、乙、丙D．丙、甲、丙、乙

4．以下各装置能完成相应实验的是（）

A．装置①：

高锰酸钾制氧气

B．装置②：

由b进气收集O2或CO2气体

C．装置③：

制取氧气、氢气等气体

D．装置④：

干燥，收集HCl气体

5．NO是大气污染物之一，但少量的NO在人体内具有扩张血管、增加记忆的功能。

通常状况下，NO密度比空气略大，极易与氧气反应，难溶于水。

实验室收集NO的装置是（）

A．B．C．D．

6．下图是同学们利用大可乐瓶设计的储气装置（铁架台未画出），以下说法不正确的是（）

A.打开止水夹a、b，气体从d管导入储存在下面的瓶子里，水被压入上瓶

B.取用气体时，可通过控制止水夹a、b，靠水的重力方便地将气体排出

C.气体被储存在装置中后，c导管也必须安装止水夹

D.该装置也可作为实验室制取二氧化碳的发生装置

7.实验室有下图所示的仪器装置。