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气体的制备
青岛市高三化学一轮复习——化学实验
青岛市第九中学高三化学集备组2010.9.
气体的制备、净化、干燥和收集
[07、08、09、10考纲及考试说明]
4．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）。
6．能根据实验试题要求，做到：
（1）设计、评价或改进实验方案；
（2）了解控制实验条件的方法；
（3）分析或处理实验数据，得出合理结论；
（4）绘制和识别典型的实验仪器装置图。
7．以上各部分知识与技能的综合应用。
[化学课程标准]
1．体验科学探究的过程，学习运用以实验为基础的实证研究方法。
2．初步学会物质的检验实验技能。
5．初步认识实验方案设计、实验条件控制等方法在化学学习和科学研究中的应用。
[高考命题趋向]：
高考中单纯的有关气体制取的考题较少，主要考查学生将所学的气体的实验室制法经过归纳、对比，找出规律性的结论并进行迁移应用。
以气体制取为主线的实验综合题是高考常考的热点，将气体的制取与性质实验或定量实验相互渗透在一起，主要有仪器的连接顺序、操作的先后顺序、气体的除杂、干燥、收集、尾气处理，解释某些问题、数据处理与分析具有较强的综合性。
[历年考试题]：
2009年山东30
（2）（6分）2009年山东10C、30（5）（5分）2008年山东30（4）（4分）
第一课时常见气体的制备
【课前预习区】
考点1常见气体的制备原理及选择
需要掌握制备的气体H2O2CO2SO2NH3NO2NO
1、完成下列表格
制取反应
反应装置
制取反应选择的原因、发生条件
收集装置
H2
O2
CO2
SO2
Cl2
NH3
NO2
NO
考点2制备气体装置的选择
制取气体的装置
可制取的气体
使用该装置应注意的问题
【课堂讨论区】
一、制气知识体系
【问题组一】：
1、这套实验装置在实验室用于制取什么气体？
2、要制得纯净干燥的气体，请说明BCE各装置应盛装的试剂及其作用是什么？
3、通过上述实例可以看出，实验室制取纯净的气体一般有几个环节？
【规律总结一】实验室制取纯净的气体一般环节
二、常见气体制备原理的选择
【例题1】下列反应适用于实验室制备氧气的是
①高锰酸钾热分解2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
②硝酸铵热分解2NH4NO34H2O+N2↑+O2↑
③过氧化催化分解2H2O22H2O+O2↑
④二氧化氮热分解2NO22NO+O2↑
A.只有①B.①和②C.①和③D.①③④
【规律总结二】气体制备原理选择的依据
【变式练习一】按下列实验方法制备气体,合理而又实用的是
A.锌粒与稀硝酸反应制备H2
B.向饱和氯化钠溶液中滴加稀硫酸制备HCl
C.亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2
D.大理石与浓硫酸反应制备CO2
三、气体发生装置的选择
【问题组二】
1、氨气的制备可以选用哪些原理？
2、各种原理对应的发生装置是哪一种？
试画出对应的装置图
3、固液混合不需要加热的装置如何可以做到随停随用？
你能画出几种装置？
4、对于需要加热制取的气体，有时需要控制温度，有时分液漏斗中的液体不能顺利滴下，如何解决这些问题？
【规律总结三】
1、启普发生器及其简易装置
2、固液或液液加热制取气体的装置
3、防堵塞装置
3、反应装置的选择原则：
（1）选用的仪器是否符合试剂状态
（2）溶液试剂的浓度和试剂用量
（3）是否恰当选用的仪器能否加热
（4）选用仪器的装配是否恰当
【变式练习二】
右图是制取和收集某气体的实验装置，该装置可用于（B）
A．用浓盐酸和二氧化锰反应制取Cl2
B．用过氧化钠固体和水反应制取O2
C．用浓硝酸与铜反应制取NO2
D．用浓氨水和生石灰反应制取NH3
四、装置气密性的检查
【例题2】如何检验下列装置的气密性？
【规律总结四】检查装置气密性的方法
【变式练习四】
根据下图及描述，回答下列问题：
（1）关闭图A装置中的止水夹a后，从长
颈漏斗向试管口注入一定量的水，静置后如图
所示。
试判断：
A装置是否漏气？
（填“漏气”、
“不漏气”或“无法确定”）。
判断理由：
。
（2）关闭图B装置中的止水夹a后，开启活塞b，水不断往下滴，直至全部流入烧瓶。
试判断：
B装置是否漏气？
（填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”），判断理由：
。
【课后巩固区】
1、设计学生试验要注意安全、无污染、现象明显。
根据启普发生器原理，可用底部有小孔的试管制简易的气体发生器（见右图）。
若关闭K，不能使反应停止，可将试管从烧杯中取出（会有部分气体逸出）。
下列气体的制取宜使用该装置的是
A．用二氧化锰（粉末）与双氧水制氧气
B．用锌粒与稀硫酸制氢气
C．用硫化亚铁（块状）与盐酸制硫化氢
D．用碳酸钙（块状）与稀硫酸制二氧化碳
2、下列实验装置图正确的是（）
A．实验室制乙烯B．实验室制氨C．实验室制氯气D．实验室制乙酸乙酯
3、某课外活动小组欲利用右图和下列试剂制取下列
气体：
A浓硫酸B浓盐酸C食盐
D二氧化锰E氯酸钾F过氧化氢
G高锰酸钾H浓氨水J氢氧化钠
试用各试剂序号回答：
若要快速制备少量氧气，应选择
若要快速制备少量氯化氢，应选择
若要快速制备少量氨气，应选择
若要快速制备少量氯气，应选择
4、用图示的装置制取氢气，在塑料隔板上放粗锌粒，漏斗和带支管的试管中
装有稀硫酸，若打开弹簧夹，则酸液由漏斗流下，试管中液面上升，与锌粒接
触，发生反应，产生的H2由支管导出。
若关闭弹簧夹，则试管中液面下降漏斗
中液面上升，酸液与锌粒脱离接触，反应自动停止。
需要时打开弹簧夹，又可
以使氢气发生。
这是一种仅用于室温下随制随停的气体发生装置。
回答问题：
（1）为什么关闭弹簧夹试管中液面会下降？
（2）这种装置在加入反应物前，怎样检查装置的气密性？
第二课时气体的净化、收集和尾气处理
【课前预习区】
考点1气体的净化
1、常用装置：
装置类型
液体除杂剂
固体除杂剂（不加热）
固体除杂剂（加热）
装置
示意图
使用注意
长进短出，不加热
大进小出
左右均可进气
加热净化，左右均可进气
2、净化剂选择
（1）常用干燥剂：
类别
干燥剂
可被干燥的气体
注意事项
酸性干燥剂
浓H2SO4
不能用来干燥或
的气体
P2O5
不能干燥有的气体
中性干燥剂
无水CaCl2
不能干燥NH3，因为它可
与NH3反应
碱性干燥剂
碱石灰
不能干燥的气体
（2）其他净化情况
气体（杂质）
常用净化剂
使用装置（从前面1中选择）
Cl2（HCl）
CO2（HCl）
CO2（SO2）
CO（CO2）
CO2（CO）
N2（O2）
考点2常见气体的收集
装置类型
排水法
向上排气法
向下排气法
示意图
气体性质
实例
【总结】气体收集装置的设计原则
根据气体的溶解性或密度
考点3常见气体的尾气处理
常用装置
可处理的气体
请将下列气体填入上表中相应位置：
Cl2、C2H4、HCl、SO2、NH3、CO
【总结】尾气处理的方法：
吸收、燃烧、收集
【课堂讨论区】
一、气体的净化
【例1】用右图装置制取、提纯表中的四种气体（a、b、c表示相应仪器中加入的试剂），其中可行的是
气体
a
b
c
A
NO2
浓硝酸
铜片
NaOH溶液
B
SO2
浓硫酸
Cu
酸性KMnO4溶液
C
NH3
浓氨水
生石灰
碱石灰
D
O2
双氧水
MnO2
浓硫酸
【规律总结一】
1、净化剂的选择原则
①除杂不引杂（最好生成主体气体）
②不损失主体气体
2、气体净化时应注意哪些问题。
（1）用洗气瓶吸收杂质时，气流方向是管进，管出。
用干燥管吸收杂质时，气流方向是
管进，管出。
（2）当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置，通常是装置在前，装置在后；若用加热装置除杂时，通常是装置在前，装置在后。
【变式练习一】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
解析：
用H2O2制O2的反应原理为2H2O2
2H2O＋O2↑，由反应物的状态和反应
条件可选②作为制取装置．干燥O2可选用④或⑤装置，要收集干燥的O2只能用⑥装
置，故合理的装置组合为②⑤⑥.
答案：
C
二、气体的收集
【例题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
解析：
A项，浓H2SO4不能干燥NH3；B项，用向上排空气法收集CO2时，应从A口进气；C项，NO2与H2O反应，不能用排水法收集；D项，H2难溶于水，从B口导入H2，能将瓶中水压入量筒中，从而测量H2的体积．
答案：
D
【规律总结二】分析下图装置有哪些作用？
1、净化气体
2、收集气体（密度比空气大）
3、收集气体（密度比空气小）
4、排水集气法收集气体
【变式练习二】
利用下图所示装收集以下8种气体（图中烧瓶位置不得移动）：
①H2②Cl2③CH4④HCl⑤NH3⑥NO⑦H2S⑧SO2
（1）若烧瓶是干燥的，则由A口进气，在B口可收集的气体有（用数字表示，下同）________________.
（2）若烧瓶充满水，可收集的气体有________，这时气体由________口进入。
（3）若在烧瓶内装入浓硫酸进行干燥气体，则可用此装置的气体有____________，这时气体由________口进入。
（4）若烧杯是干燥的，不能用此装置来收集的气体是___。
【答】
（1）②④⑦⑧
（2）①③⑥，A
（3）①②③④⑥⑧，B （4）⑥
三、常见气体的尾气处理
【例题3】
【规律总结三】哪些装置可以防止气体倒吸？
防倒吸安全装置
【变式练习三】
四、气体的测量
【例题4】某样品为Na2CO3和NaHCO3固体混合物，现将一定质量的样品与稀盐酸反应，用测定生成CO2体积的方法计算出样品中各组分的质量分数。
为较准确地测出生成CO2的体积，在反应结束后加热反应混合物，使溶于溶液中的CO2逸出，待冷却至室温后再测CO2的体积（加热时蒸发的水的体积忽略不计）。
右图是实验装置图，其中，B和C可供选择。
请回答下列问题：
（1）测量CO2气体的体积时，可选用B或C中的一种与A连接，你将选择____（填B或C），不选另一种的理由是____________________________。
（2）在B或C中所盛的液体应为_________（选填编号）。
（A）澄清石灰水（B）饱和Na2CO3溶液
（C）水（D）NaOH溶液
（3）在正确选用了B或C中所盛液体后，则实验过程中造成收集到的CO2体积会_________（填“偏大”或“偏小”）。
若要使收集到的CO2体积较准确，应对该实验作何改变？
_____________________________________________。
【规律总结四】气体测量装置及使用注意问题
读数时要注意以下两点：
（1）调节使容器、量筒内的液面相平；
（2）视线要与溶液的凹面的最低点相切。
【变式练习四】
学生甲利用下图所示实验装置来测定镁元素的相对原子质量。
图中仪器C称为液体量瓶，瓶颈上有110～130mL刻度线。
将一定质量的镁带和过量稀硫酸在仪器A中完全反应，产生的H2把仪器B中的液体压入液体量瓶中，根据液体的体积可以转换成H2的体积，通过计算测出镁元素的相对原子质量。
（1）图中仪器A称为______________，仪器B称为
_____________，B中所装液体一般是_________________。
A中发生反应的离子方程式为________________________。
（2）学生乙利用实验室常用的仪器，也组装了一套与学生甲具有相同原理的实验装置。
你认为学生乙应选用下列仪器中的________（填编号，多选扣分）
（1）气体发生器储液瓶品红溶液Mg+2H+→Mg2++H2↑
（2）（AD
【课后巩固区】
1、（09·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
2、实验室里可按下图所示的装置干燥、储存气体R，多余的气体可用水
吸收，则R是（D）
A．NO2B．HClC．CH4D．NH3
3、（09山东理综·30）（3）若实验过程中有氨气逸出、应选用下列装置回收（填代号）
4、（10年山东理综·30）
（2）实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。
装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a
f装置D的作用是_____，装置E中NaOH溶液的作用是______。
5、（08年山东理综·30）（4）实验室制备H2和Cl2通常采用下列反应：
Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑
MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O
据此，从下列所给仪器装置中选择制备并收集H2的装置（填代号）和制备并收集干燥、纯净Cl2的装置（填代号）。
可选用制备气体的装置：
6、（10上海）26．CaCO3广泛存在于自然界，是一种重要的化工原料。
大理石主要成分为CaCO3，另外有少量的含硫化合物。
实验室用大理石和稀盐酸反应制备CO2气体。
下列装置可用于CO2气体的提纯和干燥。
完成下列填空：
1）用浓盐酸配制1:
1（体积比）的稀盐酸（约6mol.L-1），应选用的仪器是。
a．烧杯b．玻璃棒c．量筒d．容量瓶
2）上述装置中，A是溶液，NaHCO3溶液可以吸收。
3）上述装置中，b物质是。
用这个实验得到的气体测定CO2的分子量，如果B物质失效，测定结果（填“偏高”、“偏低”或“不受影响”）。
7、某校化学课外活动小组组装了下列仪器，如图所示。
欲经过简单连接，制备中学化学中几种常见气体。
请填写下列表格中的空白：
序号
气体
装置的连接顺序（用编号表示）
按要求填试剂名称
实验室制备该气体的化学反应方程式（是离子反应的要写出离子反应方程式）
（1）
CO2
制备→收集
（）→（）
（2）
NH3
制备→收集→尾气处理
（）→（）→（）
若干燥NH3可选用的试剂
（3）
Cl2
制备→净化→干燥→收集
→尾气处理
（）→（）→（）
→（）→（）
处理尾气的试剂
8、下图所示为常见气体制备、分离、干燥和性质验证的部分仪器装置（加热设备及夹持固定装置均略去），请根据要求完成下列各题（仪器装置可任意选用，必要时可重复选择，a、b为活塞）。
（1）若气体入口通入CO和CO2的混合气体，E内放置CuO，选择装置获得纯净干燥的CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为ACBECF（填代号）。
能验证CO氧化产物的现象是AB之间的C装置中溶液保持澄清，EF之间的C装置中溶液变浑浊。
（2）停止CO和CO2混合气体的通入，E内放置Na2O2，按A→E→D→B→H装置顺序制取纯净干燥的O2，并用O2氧化乙醇。
此时，活塞a应关闭，活塞b应打开，需要加热的仪器装置有k、m（填代号），m中反应的化学方程式为2CH3CH2OH＋O2
2CH3CHO＋2H2O。
（3）若气体入口改通空气，分液漏斗内改加浓氨水，圆底烧瓶内改加NaOH固体，E内放置铂铑合金网，按A→G→E→D装置顺序制取干燥氨气，并验证氨的某些性质。
①装置A中能产生氨气的原因有氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氢氧化钠吸水，促使氨放出；氢氧化钠电离出的OH－增大了氨水中OH－浓度，促使氨水电离平衡左移，导致氨气放出
中观察到E内有红棕色气体出现，证明氨气具有还原性。
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