全国通用版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物高考专题讲座2气体的制法及其性质探究学案.docx
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全国通用版高考化学一轮复习第4章非金属及其化合物高考专题讲座2气体的制法及其性质探究学案
（二） 气体的制法及其性质探究
1．气体制备及其性质探究的基本思路
2．常见气体的发生装置
反应装
置类型
反应装置图
适用
气体
操作注意事项
固、固
加热型
O2、
NH3等
①试管要干燥；
②试管口略低于试管底；
③加热时先均匀加热再固定加强热
固、液
加热型
或液、
液加热
型
Cl2、
HCl等
①烧瓶加热时要隔石棉网；
②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片（或沸石）
固、液
不加热
型或液、
液不加
热型
H2、
CO2、
SO2、
NO、
NO2等
①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；
②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水；
③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速
3.常见气体的除杂装置
（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
固态干燥剂
固态干燥剂
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
4.常见气体的收集方法
（1）排水法：
收集难溶于水的气体，如O2、H2、N2、NO、CO、C2H4等。
（2）排液法：
收集难溶于所选溶液的气体，如Cl2用排饱和食盐水法收集。
（3）向上排空气法：
收集气体密度比空气的大且相差较大，即相对分子质量大于29的气体，如Cl2、CO2、NO2等。
（4）向下排空气法：
收集气体密度比空气的小且相差较大，即相对分子质量小于29的气体，如CH4、H2、NH3等。
5．尾气处理分析
对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。
（1）用水吸收的是：
NH3、HCl（注意防倒吸）。
（2）用烧碱溶液吸收的是：
Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2。
（3）用硫酸铜溶液或醋酸铅溶液吸收的是：
H2S。
（4）用点燃法除去的是：
CO、H2、CH4。
（5）用收集法除去的是：
NO。
气体的发生、净化、收集和尾气处理分析
1．（2018·聊城模拟）下列有关实验装置的说法中正确的是________（填序号）。
【导学号：
97500084】
图1 图2 图3
图4 图5
（1）用图1装置可制取干燥纯净的NH3
（2）用图2装置可制备SO2
（3）用图3装置可制备NO
（4）用图4装置进行H2、NH3、CO2、Cl2、HCl、NO2等气体的收集，但不能用于NO气体收集
（5）用图5装置当X选用苯时可进行NH3和HCl的吸收，并防止倒吸
（6）用图6装置可用于SO2气体的干燥、收集并吸收多余SO2气体，防止SO2逸出污染空气并防止倒吸
图6
（7）用图7装置进行H2、O2、Cl2、SO2、NH3、CO2等气体的干燥
图7 图8
（8）用图8装置进行Cl2、NO、SO2、N2的收集
【解析】
（1）NH3应用向下排空气法收集；
（3）NO不能用排空气法收集；
（5）不能防止倒吸，因为苯比水的密度小，在上层；
（6）SO2为酸性气体不能用碱石灰干燥；
（7）Cl2、SO2、CO2为酸性气体，不能用碱石灰干燥；
（8）Cl2、SO2可溶于水，不能用排水法收集。
【答案】
（2）（4）
2．用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是（ ）
C [铜与浓硝酸反应的产物是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。
]
3．完成表格。
序号
原物质
所含杂质
除杂质试剂
①
N2
O2
②
CO
CO2
③
CO2
CO
④
CO2
HCl
⑤
Cl2
HCl、H2O
⑥
SO2
HCl
⑦
CH4
乙烯
⑧
NH3
CO2、H2O
【答案】 ①灼热的Cu网 ②NaOH溶液 ③灼热的CuO ④饱和NaHCO3溶液 ⑤饱和食盐水、浓H2SO4 ⑥饱和NaHSO3溶液 ⑦溴水 ⑧碱石灰
（1）气体除杂的注意事项
①需净化的气体中含有多种杂质时，除杂顺序：
一般先除去酸性气体，如氯化氢气体、CO2、SO2等，水蒸气要在最后除去。
②除杂选用方法时要保证杂质完全除掉，如除CO2最好用NaOH不用Ca（OH）2溶液。
有时候为了保证气体除尽，还要验证一步，如验证混合气体中既有CO2，又有SO2，通常用品红溶液检验SO2，然后用溴水或酸性KMnO4溶液除去SO2，再用品红溶液检验是否除尽，最后用澄清石灰水检验CO2。
（2）集气装置的创新——排液集气装置
装置（Ⅰ）从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。
若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。
①饱和食盐水——收集Cl2。
②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。
③饱和NaHS溶液——收集H2S。
④四氯化碳——收集HCl或NH3。
装置（Ⅱ）储气式集气。
气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在A瓶中收集到气体。
常见仪器的连接
1．为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体，从图中选择合适的装置并连接。
其中连接顺序合理的是（ ）
A．a—a′→d′—d→e B．c—c′→d—d′→g
C．b—b′→d—d′→gD．d—d′→c—c′→f
B [CO2气体中含HCl气体，可用饱和NaHCO3溶液除去。
]
2．NH4NO3热分解十分复杂。
在一定条件下：
3NH4NO3
2NH3↑＋2NO↑＋2NO2↑＋3H2O（不考虑2NO2
N2O4），现要选用下列装置（部分夹持装置省略），通过实验验证反应产物：
已知：
①液化温度：
NO2（21℃）、NO（－152℃）；
②NH3与灼热的氧化铜反应得到N2和Cu；
③在无催化剂的条件下NOx不能与灼热的铜反应；
④NO2能使湿润的淀粉 碘化钾试纸变蓝。
（1）所选择装置的连接顺序（按左→右连接，填各装置数字）为_____________。
（2）实验开始应先向装置⑧中通入____________________________________，
再________。
（3）为验证NO，可在③中通入_________________________________________
________________________________________________________________。
（4）装置⑤的作用是________________________________________________
________________________________________________________________。
（5）填表：
验证产物
装置代号
相应装置中的现象
NH3
NO
NO2
H2O
【解析】 ⑧为加热装置，由题意3NH4NO3
2NH3↑＋2NO↑＋2NO2↑＋3H2O，为了更好地检验产物中是否含有NO，在加热前先通入一定量的N2，排净装置中的空气（或O2）。
加热得到NH3、NO、NO2和H2O，利用装置⑦中无水硫酸铜检验生成的水，装置⑥吸收水蒸气，装置①检验NO2，装置④使二氧化氮液化，二氧化氮气体变成液态，装置③中通入一定量的氧气，无色气体变成红棕色，说明含有NO气体，装置②中NH3与CuO在加热的条件下反应得到N2、Cu和H2O，装置⑤尾气处理，防止污染空气，所以装置的连接顺序为⑧→⑦→⑥→①→④→③→②→⑤。
【答案】
（1）⑧→⑦→⑥→①→④→③→②→⑤
（2）一定量的N2 点燃酒精灯（或加热）
（3）一定量的氧气
（4）尾气处理，防止污染空气
（5）
验证产物
装置代号
相应装置中的现象
NH3
②
黑色粉末变成红色
NO
③
无色气体变成红棕色
NO2
①④
①中淀粉 碘化钾试纸变蓝，④中红棕色气体变成无色且管内有液体
H2O
⑦
无水硫酸铜变蓝
―→
―→
―→
―→
说明：
（1）注意两处的防倒吸问题，一是气体发生和气体的除杂之间，二是气体收集或性质验证与尾气处理之间，为了防倒吸，常加一安全瓶。
（2）H2O（g）一般在最前检验，防止后续引入产生影响。
（3）防倒吸装置。
（4）防堵塞安全装置。
（5）防污染安全装置。
以气体性质验证和物质制备为目的的综合实验探究
（2016·全国Ⅰ卷，T26）
【答案】
（1）①A 2NH4Cl＋Ca（OH）2
2NH3↑＋CaCl2＋2H2O（或B NH3·H2O
NH3↑＋H2O） ②dcfei
（2）①红棕色气体慢慢变浅 ②8NH3＋6NO2
7N2＋12H2O ③Z中NaOH溶液产生倒吸现象 ④反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压
（1）氨气通入水中易产生倒吸的原因是________________________________
________________________________________________________________。
（2）氨气能否用浓H2SO4干燥？
________。
（3）NO与NH3在催化剂条件下反应的化学方程式为_____________________
________________________________________________________________。
（4）装置中NaOH溶液的作用是______________________________________
________________________________________________________________。
（5）浓氨水与CaO作用的方程式为____________________________________
_______________________________________________________________。
【答案】
（1）NH3极易溶于水
（2）否
（3）6NO＋4NH3
5N2＋6H2O
（4）吸收NO2，防污染
（5）NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca（OH）2
[对点训练]
1．（2017·全国Ⅰ卷，T10）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（ ）
A．①、②、③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④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
B [A项，若③中为焦性没食子酸溶液，则进入④中的气体还会有水蒸气，错误；B项，若在④处收集气体点燃，发出“噗”声，则证明制取的氢气较纯，可以加热管式炉，正确；C项，为了防止生成的W被氧化，反应结束时应先停止加热，待管式炉冷却后再关闭活塞K，错误；D项，二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，而启普发生器不能加热，错误。
]
2．（2018·潍坊模拟）兴趣小组同学利用如图所示装置（夹持装置已略去）探究SO2的性质，并制取一种常用食品抗氧化剂焦亚硫酸钠（Na2S2O5）。
请回答下列问题：
（实验前已除去装置中的空气）
（1）打开分液漏斗活塞，发现其中的液体不能流下，应采取的操作是_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
（2）关闭K2、K3，打开K1，观察到装置C中发生的现象是
________________________________________________________________。
（3）装置D和F的作用是_____________________________________________。
（4）关闭K1、K3，打开K2。
一段时间后E中有Na2S2O5晶体析出，装置E中发生反应的化学方程式为___________________________________________
_______________________________________________________________。
（5）设计实验验证Na2S2O5晶体在空气中已被氧化_______________________
________________________________________________________________。
【解析】
（1）使用分液漏斗时应取下分液漏斗上口的玻璃塞，使分液漏斗内的压强等于大气压强，保证液体顺利流下。
（2）装置A中生成SO2，装置C中发生反应：
H2O＋SO2＋Na2S===H2S＋Na2SO3、SO2＋2H2S===3S↓＋2H2O，现象是有淡黄色沉淀生成。
（3）装置D和F的作用是吸收SO2，防止污染空气。
（4）装置E中Na2SO3与SO2反应生成Na2S2O5。
（5）若Na2S2O5晶体在空气中已被氧化，则生成Na2SO4，可以利用稀盐酸和BaCl2溶液检验SO
。
【答案】
（1）拔掉分液漏斗上口的玻璃塞（或使分液漏斗玻璃塞上的凹槽或小孔对准瓶颈处的小孔）
（2）有淡黄色沉淀生成
（3）吸收SO2，防止污染空气
（4）SO2＋Na2SO3===Na2S2O5
（5）取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，再滴加足量盐酸，振荡，无沉淀产生，排除Ag＋的干扰，再滴入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，证明Na2S2O5晶体在空气中已被氧化
1操作先后流程
①装配仪器时：
先下后上，先左后右。
②加入试剂时：
先固后液。
③实验开始时：
先检查装置气密性，再加药品，然后点燃酒精灯。
④净化气体时：
一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。
⑤防倒吸实验：
往往是最后停止加热或停止通气。
⑥防氧化实验：
往往是最后停止通气。
⑦仪器拆卸的一般过程：
从右到左，自上而下，先拆主体，后拆部件。
2有气体参与实验中的注意事项
①爆炸：
可燃性气体的点燃、不纯气体受热、气体导管堵塞导致。
②炸裂：
玻璃仪器的骤冷骤热、受热不均等导致。
③倒吸：
气体在用液体吸收或与液态试剂反应时，由于极易溶解或反应导致。
④堵塞：
生成的蒸气易凝结、生成气体的同时产生粉尘等导致。
⑤空气污染：
生成的气体有毒、缺少尾气处理措施或措施不当导致。
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