高考化学一轮复习专题11化学实验基础第四单元气体的实验室制备净化和收集学案苏教版Word文件下载.docx
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用过氧化氢与二氧化锰制O2，属于固体、液体不加热型，生成的氧气不易溶于水，所以可采用排水集气法收集，故D正确。
3.
（1）下图是实验室制取某些气体的装置。
①该制气装置在加入反应物前，应事先进行的操作是__________________________。
②若用该装置制取O2，反应物除了可选择二氧化锰和__________（填试剂名称）外，还能选择________（填试剂化学式）和水。
③利用该装置还可制取____________（填字母）等气体。
a.H2b.CO2c.NH3d.SO2
（2）此装置中加入漂白粉和浓盐酸也可以制取Cl2。
①写出该反应的离子方程式：
______________________________________________
________________________________________________________________________。
②若使用在空气中放置的漂白粉和浓盐酸发生反应，则制取的Cl2中可能含有的杂质为__________________。
答案
（1）①检查装置气密性 ②双氧水（或过氧化氢） Na2O2 ③abcd
（2）①ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
②HCl、CO2、H2O（g）
解析
（1）制备气体的装置在加入反应物之前均应先检查装置的气密性。
该装置所制气体应满足固体（液体）和液体不需加热制备气体。
符合此条件的制备氧气的反应可为H2O2在MnO2作催化剂时分解，或Na2O2与H2O反应。
该装置可制备的气体有H2、CO2、O2、NH3等。
（2）ClO－、Cl－在酸性条件下可发生归中反应生成Cl2。
漂白粉在空气中放置会部分变为CaCO3，浓盐酸有很强的挥发性，因而制取的Cl2中常含有的杂质为HCl、CO2和H2O（g）。
题组二 气体制备与物质实验的综合
4.新型材料纳米级铁粉与普通铁粉具有不同的性质。
已知：
在不同温度下，纳米级铁粉与水蒸气反应的固体产物不同：
温度低于570℃时生成FeO，高于570℃时生成Fe3O4。
Ⅰ.甲同学用图1所示装置进行纳米级铁粉与水蒸气反应的实验：
（1）该装置中纳米级铁粉与水蒸气反应的化学方程式是
Ⅱ.乙同学用图2所示装置进行纳米级铁粉与水蒸气的反应的实验：
（2）装置C的作用是_______________________________________________________。
（3）酒精灯和酒精喷灯都是实验室常用的加热仪器，在该实验中应先点燃________。
（4）不能撤除收集气体产物装置B的原因是___________________________________
答案
（1）Fe＋H2O
FeO＋H2↑
（2）提供水蒸气
（3）酒精灯
（4）氢气遇明火可能发生爆炸（其他合理答案也可）
解析
（1）酒精灯火焰的温度低，故图1，纳米级铁粉与水蒸气生成氧化亚铁和氢气。
（2）装置C为装置A中的反应提供反应物——水蒸气。
（3）先提供水蒸气，故要先点燃酒精灯。
（4）装置B用来收集氢气，撤除后，氢气易遇火爆炸。
考点二 气体的净化与收集
1.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：
①不损失主体气体；
②不引入新的杂质气体；
③在密闭装置内进行；
④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
固体，
加热
装置
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
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Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉。
2.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、Cl2（饱和NaCl溶液）、NO、CO2（饱和NaHCO3溶液）、CO等
排空气法
向上排空气法
密度大于空气且不与空气中成分反应
Cl2、SO2、NO2、CO2等
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等
3.尾气处理的原因和方法
（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，使其转换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。
4.防倒吸装置的拓展与创新
对于易溶于水的气体的吸收，经常用到防倒吸装置。
以常规装置为发散源，可以设计出不同的实验装置。
如下图所示，图中以氨气的吸收为例，未注明的液体为水。
装置（Ⅰ）把体积较大的部分变为干燥管或长颈漏斗的球形部分，可倒置或正向连接；
装置（Ⅱ）把体积较大的部分变为圆底烧瓶；
装置（Ⅲ）把体积较大的部分移到一边，变为广口瓶；
装置（Ⅳ）把烧瓶中右侧导管变短，这是常见的安全瓶，注意装置（Ⅲ）、装置（Ⅳ）中导管长度的不同；
根据装置（Ⅲ）的原理，液体也可装在广口瓶中，可构成装置（Ⅴ）；
装置（Ⅵ）导管与双球缓冲器相连；
装置（Ⅶ）另辟蹊径，NH3通入四氯化碳中不能溶解，则肯定不会发生倒吸；
气泡上浮过程中与水接触，可被水吸收。
1.为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置中应依次装入（ ）
①饱和NaHCO3溶液；
无水CaCl2固体
②饱和NaHCO3溶液；
浓硫酸
③浓硫酸；
饱和NaHCO3溶液
④饱和Na2CO3溶液；
稀硫酸
A.①②B.③④C.①③D.②④
解析 用大理石和盐酸反应制得的CO2中，含有少量HCl，可用饱和NaHCO3溶液除去；
干燥CO2可用浓硫酸或无水CaCl2固体作干燥剂。
注意应先净化后干燥。
2.用下列装置进行对应的实验（部分仪器已省略），能达到实验目的的是（ ）
解析 A项，气体应“长进短出”；
B项，HCl易溶于水会倒吸；
C项，测馏分的温度，温度计水银球应在支管口附近。
3.实验室用如图所示装置制取某种较纯净的气体。
（1）在烧瓶和分液漏斗里盛装的反应物可能是________。
A.稀硫酸和锌粒B.浓盐酸和石灰石
C.浓盐酸和二氧化锰D.浓盐酸和高锰酸钾
（2）新制得的气体中含有的杂质是________（填化学式）。
（3）两个洗气瓶（从左到右）中盛放的试剂是________。
A.浓硫酸；
饱和食盐水
B.氢氧化钠溶液；
C.氢氧化钠溶液；
D.饱和食盐水；
（4）烧杯中应盛放的试剂及作用是________。
A.NaOH溶液，吸收多余的Cl2，防止污染空气
B.NaOH溶液，吸收CO2
C.纯水，充分吸收多余的HCl，防止污染空气
D.饱和食盐水，减少Cl2在水中的溶解
答案
（1）C
（2）HCl、H2O （3）D （4）A
练出高分
1.下列关于气体制备的说法不正确的是（ ）
A.用碳酸钠粉末可以制备CO2
B.用铁片和稀H2SO4反应制取H2时，为加快产生H2的速率可改用浓H2SO4
C.加热分解NH4HCO3固体，将所得的气体进行适当处理可获得NH3
D.用KMnO4固体和用KClO3固体制备O2的装置完全相同
答案 B
解析 浓H2SO4会使铁钝化。
2.下列选用的实验仪器或实验装置符合实验要求且安全的是（ ）
解析 选项A中的蒸馏烧瓶必须垫石棉网才能加热；
选项C中制备的NO2不能用排水法收集；
选项D中的长颈漏斗下端应插入液面以下。
3.以下气体发生装置中，不易控制反应产生气体的量的是（ ）
解析 A项可通过控制加入液体的量来控制产生气体的量；
C、D两项中的装置类似于启普发生器，可通过活塞的开关调节反应器的压强，控制反应与否，来控制产生气体的量。
4.（2013·
安徽理综，8）实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示（省略夹持和净化装置）。
仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是（ ）
选项
a中的物质
b中的物质
c中收集
的气体
d中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
解析 A项，NH3的密度比空气的小，收集应用向下排空气法；
C项，铜和稀硝酸反应不能产生NO2，且NO2的吸收不能用水，可以用NaOH溶液；
D项，用浓盐酸与MnO2反应制Cl2需要加热，本装置不能满足。
5.用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是（ ）
答案 C
解析 铜与浓硝酸反应的气体产物是NO2，其密度比空气的大，因此应利用向上排空气法收集NO2气体，导气管应“长进短出”，这样才能将装置中的空气排尽，且能防止倒吸，只有C项符合。
6.如图所示的装置常用于制取气体并检验气体的性质。
下列有关说法正确的是（ ）
A.关闭分液漏斗的活塞，将干燥管末端放入水中，微热烧瓶，有气泡从水中冒出，停止加热后，干燥管内有一段稳定的水柱形成，表明装置不漏气
B.若装置用于制取氯气并验证其具有漂白性，则A中所用试剂为稀盐酸，B中所用药品为KMnO4固体，C中为品红溶液
C.若装置用于制取SO2并验证其具有漂白性，则A中所用试剂为浓硫酸，B中所用药品为Na2SO3固体，C中为酸性KMnO4溶液
D.若实验时B中盛放固体NaOH，A中为浓氨水，C中为稀AgNO3溶液，则实验过程中，C试管中看不到明显的实验现象
解析 A项，由于装置的体积较大，可用酒精灯微热烧瓶，加热时干燥管口有气泡冒出，冷却后干燥管口有水柱形成，说明装置的气密性良好，正确；
B项，制氯气时应用浓盐酸，错误；
C项，SO2使酸性KMnO4溶液褪色的原因是SO2能将KMnO4还原，表现其还原性，不表现其漂白性，错误；
D项，实验过程中C试管中有沉淀出现，若NH3过量，则可观察到沉淀溶解，错误。
7.（2013·
海南，6）下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的
是（ ）
A.a－b－c－d－e－e－f－g－h
B.a－e－d－c－b－h－i－g
C.a－d－e－c－b－h－i－g
D.a－c－b－d－e－h－i－f
解析 装置顺序为制氯气、除杂（HCl、水蒸气）、反应制备、尾气处理，注意洗气瓶中导管为“长进短出”。
8.实验室用贝壳与稀盐酸反应制备并收集CO2气体，下列装置中合理的是（ ）
解析 A项，收集装置应“长进短出”；
C项，气体发生装置中长颈漏斗未液封；
D项，收集装置全密封，无法排气。
9.以下各种尾气吸收装置中，适用于吸收NH3，而且能防止倒吸的组合是（ ）
A.①③④⑥B.①②③④
C.③④⑤⑥D.①③⑤⑥
10.实验室用MnO2和浓盐酸反应制取Cl2，气体发生和收集装置如图。
请回答：
（1）实验装置连接完成后，首先应进行的操作是__________________。
（2）MnO2和浓盐酸反应制取Cl2的化学方程式为_______________________________
（3）为得到干燥、纯净的Cl2，在收集Cl2之前应依次通过装有________、________（填试剂名称）的洗气瓶。
答案
（1）检查装置的气密性
（2）MnO2＋4HCl（浓）
MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
（3）饱和食盐水、浓硫酸
11.实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示：
（1）实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的试剂是____________。
（2）若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可能是下列气体中的________（填序号）。
①CO2 ②NO ③Cl2 ④H2
答案
（1）浓氨水、CaO固体（或NaOH固体）
（2）③
12.已知乙醇在浓硫酸作用下迅速加热到170℃时分子内脱水制备乙烯，反应如下：
加热到140℃时产生一种副产物叫乙醚。
反应装置如图所示，试回答下列问题：
（1）检查装置气密性的方法是____________________________________，A仪器的名称是________。
（2）A中加入试剂的顺序是______________________________________，A中加入碎瓷片的作用是____________________。
（3）反应中除产生副产物乙醚外，在收集到的乙烯气体中混有SO2，设计实验除去SO2：
________________________________________________________________________
答案
（1）将导气管末端没入水槽中，加热圆底烧瓶，导气管口有气泡逸出，停止加热，导气管末端有一小段水柱上升，说明装置气密性良好 圆底烧瓶
（2）先加入乙醇再加入浓硫酸 防暴沸
（3）在收集装置之前接一个盛氢氧化钠溶液的洗气瓶，除去SO2
13.N2在诸多领域中用途广泛。
某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净N2的方法，进行了认真的准备。
请你参与交流与讨论。
[查阅资料]N2的制法有下列三种方案：
方案1：
加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。
方案2：
加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。
方案3：
将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。
[实验准备]以实验室常见仪器（药品）等设计的部分装置如下图（部分夹持和加热仪器未画出）。
[分析交流]
（1）若按方案1制得N2，应选择的发生装置是_________________________________。
（2）若按方案2制得干燥、纯净的N2，且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到右的连接顺序是______________（填字母）。
获得N2的反应原理是________________________________________________________________________（写反应方程式）。
（3）若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。
但也不宜用排空气法，其原因是________________________________________________________________________。
你提出的收集方法是______________________________________________________。
答案
（1）A
（2）E→D→B→C 2NH3＋3CuO
3Cu＋N2＋3H2O
（3）N2与空气密度大小接近，收集的氮气中易混入氧气等成分 用真空气囊收集（其他合理答案也可）
解析
（1）方案1为加热两种液态物质，符合此条件的只有A装置。
（2）方案2为固体和气体的反应，反应器应选择B，但要求通入的氨气干燥且纯净，利用浓氨水和生石灰反应制取氨气为固液不加热的装置，选择E，但同时有水蒸气生成，因此利用碱石灰来干燥，反应完毕后产生的水蒸气与没有参与反应的氨气与氮气一同导出，利用浓硫酸既可以除去水，又可以除去氨气。
（3）排气法收集气体主要是利用气体密度的差别。
因此利用可以直接排空内部空气的装置来收集氮气。
14.“84”消毒液与硫酸溶液反应可以制取氯气（NaClO＋NaCl＋H2SO4
Na2SO4＋Cl2↑＋H2O），为探究氯气的性质，某同学利用此原理制氯气并设计了如下所示的实验装置。
请回答下列问题：
（1）从①②③装置中选择合适的制气装置（A处）________（填序号）。
（2）装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条，实验过程中该同学发现装置B中的布条也褪色，其原因可能是__________________________________________，
说明该装置存在明显的缺陷，请提出合理的改进方法：
（3）为了验证氯气的氧化性，将氯气通入Na2SO3溶液中，写出氯气与Na2SO3溶液反应的离子方程式：
（4）将氯气通入饱和NaHCO3溶液中能产生无色气体，已知酸性：
盐酸>
碳酸>
次氯酸，该实验证明氯气与水反应的生成物中含有________。
答案
（1）②
（2）产生的氯气中含有水蒸气，两者反应生成次氯酸 在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶（或干燥装置）
（3）Cl2＋SO
＋H2O===SO
＋2Cl－＋2H＋
（4）HCl（或盐酸）
解析 本题考查了氯气的制备及性质的检验，意在考查学生运用科学的方法了解化学变化的规律并对化学现象提出科学合理解释的能力。
（1）根据给出的化学方程式可知反应物为液体，所以不能选用装置①；
反应需要加热，所以只能选用装置②。
（2）氯气中混有水蒸气时，会生成具有漂白性的HClO；
为了检验具有漂白性的是次氯酸，而不是氯气，通入装置B中的应是干燥的氯气，因此需加干燥装置。
（3）氯气通入亚硫酸钠溶液中，亚硫酸钠被氧化成硫酸钠，氯气被还原为氯离子。
（4）酸性：
次氯酸，所以盐酸能与碳酸氢钠溶液反应生成CO2，而次氯酸与碳酸氢钠溶液不反应。
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