123常见气体的制备.docx
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123常见气体的制备
第三节常见气体的制备
考纲要求
1.掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法）。
2．与其他各部分知识、技能的综合应用。
学法指导
常见气体的实验室制法是高考的热点，主要考查制取装置的选择、仪器的连接顺序、净化气体选用的试剂、尾气吸收装置、实验操作等。
预测常见气体的实验室制法与化学实验基本知识、化学实验基本操作、气体的性质、化学计算、误差分析及实验评价相结合，考查综合应用知识的能力，是今后高考命题的趋势。
重点难点
一、常见气体的制备与收集
1．气体实验的操作顺序
（1）安装顺序
①由下到上（如制氯气的发生装置安装顺序是：
放铁架台→摆酒精灯→固定铁圈→放置石棉网→固定圆底烧瓶）。
②从左到右（如制氯气：
发生装置→净化装置→收集装置→吸收装置）。
③先塞后定（把带导管的胶塞在烧瓶固定前塞好，以免烧瓶固定后因不宜用力而塞不紧或因用力过猛而损坏仪器）。
（2）加试剂顺序
固体先放入，液体后滴加（即先固后液）。
（3）其他操作顺序
先检验气密性，后装入药品（便于在装置漏气时进行调整或更换仪器），最后点燃酒精灯（所有准备工作完毕后）；在连接导管时，应长进短出；量气装置的导管应短进长出；干燥管应大口进，小口出。
2．常见气体制备的发生装置
实验室制备气体发生装置选择的依据是反应物的状态及反应条件。
反应装置类型
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试管口略向下倾斜
③加热时先均匀加热再固定加热
固、液加热型或液、液加热型
Cl2、HCl等
①烧瓶加热时要垫石棉网
②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片
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.气体的收集方法
确定气体的收集方法时要考虑气体的密度、溶解性、稳定性。
收集方法
排水法
向上排空气法
向下排空气法
收集原理
收集的气体不与水反应或难溶于水
收集的气体密度比空气大，与空气密度相差较大，且不与空气中的成分发生反应
收集的气体密度比空气小，与空气密度相差较大，且不与空气中的成分发生反应
适用的气体
H2、O2、NO、CH4
Cl2、CO2、NO2、SO2
H2、NH3
二、装置气密性的检查方法
方法
微热法
液差法
外压法
原理
升高装置中气体的温度，使气体膨胀
缩小装置中气体的体积，增大压强
增大或减小装置中气体的物质的量
具体操作
塞紧橡胶塞将导气管末端伸入盛水的烧杯中，用手捂热（或用酒精灯微热）试管
塞紧橡胶塞，用止水夹夹住导气管的橡胶管部分，从长颈漏斗向试管中注水
塞紧橡胶塞，打开止水夹，推动或拉动注射器
现象说明
烧杯中有气泡产生，停止微热冷却后导气管末端形成一段水柱，且保持一段时间不下降
一段时间后长颈漏斗中的液面高于试管中的液面，且液面差不改变
推动注射器之后导管中出现一段液柱，且液面差不改变，拉动注射器试管中产生气泡
三、气体的净化及尾气处理
1．气体的净化装置及适用气体
（1）气体的净化
气体
所含杂质
净化剂
净化装置示意图
O2
Cl2
NaOH溶液
H2
H2S
CuSO4溶液
CO2
HCl
饱和NaHCO3
溶液
CO2
SO2
Cl2
HCl
饱和食盐水
SO2
HCl
饱和NaHSO3
溶液
H2S
HCl
饱和NaHS溶液
CH4
C2H4
溴水
CO
CO2、H2O
碱石灰
N2
O2
加热的铜网
CO2
CO或H2
加热CuO
HCl
Cl2
加热KI
（2）气体的干燥
液态干燥剂
固态干燥剂
装置
常见干燥剂
浓硫酸
无水氯化钙
碱石灰
可干燥的气体
H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、HCl等
H2、O2、Cl2、SO2、CO、CO2、CH4、HCl等
H2、O2、N2、CH4、NH3等
不可干燥的气体
NH3、H2S、C2H4、HBr、HI等
NH3等
Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2等
2.尾气处理装置
通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。
常用经典仪器有：
a用于NaOH吸收氯气、CO2（气体溶解或反应速率不很快，不易引起倒吸）。
b用于收集少量气体然后处理。
c、d用于收集极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少。
e用于处理难以吸收（有毒）且可燃的气体。
如H2、CO等。
典型例题
例1．实验室制取下列气体，所用药品和干燥剂都正确的是（ ）
选项
制取气体
药品
干燥剂
A
H2
锌和稀硫酸
浓硫酸
B
Cl2
KClO3和浓盐酸
碱石灰
C
CO2
固体CaCO3和稀盐酸
碱石灰
D
NH3
NH4Cl和熟石灰
浓硫酸
【解析】 ：
Cl2和CO2不能用碱石灰干燥，NH3不能用浓硫酸干燥。
答案：
A
例2.（广东广州2012届高三一测）下列制备和收集气体的实验装置合理的是（ ）
【解析】 A中固体混合物加热时，试管口应略向下倾斜且在收集NH3的试管口放一团棉花；B中NO收集应用排水法，排空气法收集到的是NO2；H2密度小于空气，应用向下排空气法收集。
【答案】 D
例3．（2011年上海单科）草酸晶体（H2C2O4·2H2O）100℃开始失水，101.5℃熔化，150℃左右分解产生H2O、CO和CO2。
用加热草酸晶体的方法获取某些气体，应该选择的气体发生装置是（图中加热装置已略去）
（ ）
【解析】 ：
A项，产生的水蒸气会冷凝回流炸裂试管；B项，锥形瓶不能用于加热固体；C项，加热时草酸熔化流入试管口而使反应不能进行；D项，草酸晶体既不流出，又不会使水倒流而炸裂试管。
答案：
D
例4．（2010年北京高考理综）用下图所示实验装置（夹持仪器已略去）探究铜丝与过量浓硫酸的反应。
下列实验不合理的是（ ）
A．上下移动①中铜丝可控制SO2的量
B．②中选用品红溶液验证SO2的生成
C．③中选用NaOH溶液吸收多余的SO2
D．为确认CuSO4生成，向①中加水，观察颜色
【解析】 ：
本题通过实验铜与浓硫酸的反应，考查了浓硫酸的强氧化性、反应产物的验证及尾气的吸收。
实验中可以通过上下移动铜丝改变铜丝与浓硫酸的接触面积，来控制SO2的量，故A正确；通常选用品红溶液来验证SO2，故B正确；SO2尾气通常用碱液吸收，故C正确；确认CuSO4生成可以将①中的少量溶液倒入盛有水的烧杯中，观察溶液的颜色，故D错误。
答案：
D
例5．（2011年新课标）氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。
某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。
请回答下列问题：
（1）请选择必要的装置，按气流方向连接顺序为______________________（填仪器接口的字母编号）。
（2）根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：
检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞；________________（请按正确的顺序填入下列步骤的标号）。
A．加热反应一段时间 B．收集气体并检验其纯度
C．关闭分液漏斗活塞D．停止加热，充分冷却
（3）实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出，溶液中加入酚酞后显红色。
该同学据此判断，上述实验确有CaH2生成。
①写出CaH2与水反应的化学方程式___________________；
②该同学的判断不准确，原因是_____________________。
（4）请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象________________________________。
（5）登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，其优点是___________________。
【解析】：
该题考查化学实验中仪器的选择、连接，实验步骤的设计等知识点。
（1）制备的H2中含杂质HCl和H2O（g），须先除去HCl再除去H2O（g），根据这一过程可选择仪器并连接。
（2）加入药品后打开分液漏斗活塞→H2验纯→加热→停止加热、充分冷却→关闭分液漏斗活塞。
（3）①由现象可判断出生成物有H2和Ca（OH）2，从而写出化学方程式。
②由题干现象不能确定有CaH2，因为Ca与H2O反应也生成Ca（OH）2和H2。
（4）根据Ca和CaH2分别与O2反应的产物不同来设计实验。
答案：
（1）i→e，f→d，c→j，k（或k，j）→a
（2）BADC
（3）①CaH2＋2H2O===Ca（OH）2＋2H2↑
②金属钙与水反应也有类似现象
（4）取适量氢化钙，在加热条件下与干燥氧气反应，将反应气体产物通过装有无水硫酸铜的干燥管，观察到白色变为蓝色；取钙做类似实验，观察不到白色变为蓝色
（5）氢化钙是固体，携带方便
单元检测
课时作业
（时间：
45分钟 满分：
100分）
一、选择题（本题包括10小题，每小题5分，共50分）
1．下列装置或操作能达到实验目的的是（ ）
2．用如图所示装置进行下列实验，能达到实验目的的是（ ）
A．瓶中盛适量浓H2SO4，从A口进气来干燥NH3
B．从B口进气，用排空气法收集CO2
C．瓶中盛满水，从B口进气，用排水法收集NO2
D．瓶中装满水，A口连接导管并伸入量筒中，从B口进气，用排水法测量生成H2的
体积
3．（2009·广东高考）下列实验能达到实验目的且符合安全要求的是（ ）
4．如图是实验室常见的气体制取、干燥和收集装置．若用过氧化氢和催化剂二氧化锰制取干燥的氧气，则合理的装置组合为（ ）
A．①⑤⑧B．③④⑦
C．②⑤⑥D．②④⑧
5．（2010·德州模拟）如图为实验室制氢气的简易装置．若在加稀硫酸时，发现锌粒、酸没有接触而稀硫酸又不够，为使反应顺利进行，则可以从漏斗中加入的试剂是（ ）
①食盐水 ②KNO3溶液 ③乙醇 ④Na2CO3溶液
⑤CCl4 ⑥浓氨水
A．①③⑤B．②⑥
C．③⑤D．①②④
6．（2009·广东理基）下列各组气体在常温下能共存且能用向上排空气法收集的是（ ）
A．NO和O2B．HCl和NH3
C．H2和COD．SO2和CO2
7．（2009·郑州模拟）下图中a、b、c表示相应仪器中加入的试剂，可用下图装置制取、净化、收集的气体是（ ）
编号
气体
a
b
c
A
NH3
浓氨水
生石灰
碱石灰
B
CO2
盐酸
碳酸钙
饱和NaHCO3
C
NO
稀HNO3
铜屑
H2O
D
NO2
浓HNO3
铜屑
NaOH溶液
8．（2010·蚌埠模拟）某同学如图所示装置进行实验，出现小气球鼓起来的现象，
则使用的固体和液体试剂可能是（ ）
A．铜与浓硫酸
B．铁与浓硫酸
C．铝和氢氧化钠溶液
D．二氧化锰和浓盐酸
9．用试纸检验气体性质是一种重要的实验方法．如图所示的实验（可加热）中，下列试纸的选用、现象、对应结论都正确的一项是（ ）
选项
试剂B
湿润的试纸A
现象
结论
A
碘水
淀粉试纸
变蓝
碘具有氧化性
B
浓氨水，生石灰
蓝色石蕊试纸
变红
氨气为碱性气体
C
Na2SO3，硫酸
品红试纸
褪色
SO2具有漂白性
D
Cu，浓硝酸
KI—淀粉试纸
变蓝
NO2为酸性气体
10．关于下图所示各装置图的叙述中，不正确的是（ ）
A．装置①中，c为阳极、d为阴极
B．装置②可用于收集H2、NH3等密度比空气小的气体
C．装置③中X若为苯，可用于吸收氨气或氯化氢，并防止倒吸
D．装置④可用于干燥、收集氨气，并吸收多余的氨气
二、非选择题（本题包括4小题，共50分）
11．（10分）（2010·芜湖模拟）【发现问题】研究性学习小组的小张同学在学习中发现：
通常检验CO2用饱和石灰水，吸收CO2用浓NaOH溶液．
【实验探究】在体积相同盛满CO2的两集气瓶中，分别加入等体积的饱和石灰水和浓
NaOH溶液．
实验装置和现象如图所示．请你一起参与．
【现象结论】甲装置中产生该实验现象的化学方程式为
________________________________________________________________________.
解释通常用石灰水而不用NaOH溶液检验CO2的原因：
________________________________________________________________________；
乙装置中的实验现象是________________________________________________．
吸收CO2较多的装置是__________．
【计算验证】另一位同学小李通过计算发现，等质量的Ca（OH）2和NaOH吸收CO2
的质量，Ca（OH）2大于NaOH.因此，他认为吸收CO2应该用饱和石灰水．
【思考评价】请你对小李同学的结论进行评价：
_________________________
________________________________________________________________________.
12．（10分）某学生利用以下装置探究氯气和氨气之间的反应.其中A、F分别为氨气和氯气的发生装置，C为纯净干燥的氯气和氨气的反应装置．
请回答下列问题：
（1）装置A中的烧瓶内固体可选用________（选填以下选项的代号）
A．碱石灰 B．生石灰 C．二氧化硅
D．五氧化二磷 E．烧碱
（2）虚线框内应添加必要的除杂装置，请从上图的备选装置中选择，并将编号填入下列
相应横线上．
B________、D________、E________.
（3）氯气和氨气在常温下相混就会反应生成氯化铵和氮气；装置C内出现浓厚的白烟并
在容器内壁凝结，请设计一个实验方案鉴定该固体就是氯化铵：
________________________________________________________________________.
（4）从装置C的G处逸出的尾气可能含有污染环境的气体，如何处理？
________________________________________________________________________.
13．（16分）某化学研究小组为证明CO具有还原性，首先查阅相关的资料，获取下列信息：
①C＋H2O
CO＋H2 CO＋H2O
CO2＋H2 CO2＋C
2CO
②CO和H2都可在加热条件下与CuO反应
③CO有剧毒，在空气中可以燃烧．
根据以上信息和有关知识，他们设计如下图所示的实验装置．
请回答下列问题：
（1）装置A中反应的离子方程式是______________________________________．
（2）装置B中最适宜的试剂是__________；必须用装置C吸收气体中水蒸气的理由是
________________________________________________________________________．
（3）按照如图装置进行实验时，首先应进行的操作是____________________，并要排净
整套装置中的空气，则排净装置中空气的目的是____________________；
____________________.
（4）根据该实验中的________________现象，可证明CO具有还原性，有关反应的化学
方程式是______________________________________________________________
________________________________________________________________________.
（5）若要根据装置F中石灰水变浑浊的现象确认CO具有还原性，应在上图装置________
与________之间连接下图中的________装置（填序号）．
14．（14分）课外小组设计了如图所示的实验装置，进行气体性质实验．图中箭头表示气体流向．A表示一种纯净、干燥的气体，B是另一种气体，反应进行一段时间后，装置己中有红棕色气体生成．实验中所用的药品和干燥剂只能从下列物质中选取：
Na2CO3、NaHCO3、MnO2、Na2O2、NaCl、无水CaCl2、NH4HCO3、碱石灰等固体，H2O2、蒸馏水．
根据图中装置和反应现象回答：
（1）充分反应后丙中无固体物质剩余，发生反应的化学方程式为
________________________________________________________________________．
（2）丁中的干燥剂应选__________，不选另一种干燥剂的理由是
________________________________________________________________________．
（3）甲中发生反应的化学方程式为________________________________________．
（4）观察到反应开始后断开电键K，铂丝能继续保持红热、戊中发生的主要反应的化学
方程式为______________________，此反应是__________（吸热、放热）反应．
（5）若装置的气密性良好，甲、丙中均有气体产生，其余操作正常，但己中未观察到红
棕色，可能的原因是___________________________________________________
________________________________________________________________________.
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