高考化学学案鲁科版 第3章 自然界中的元素 高考专题讲座一 气体的制法及其性质探究学案.docx

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高考化学学案鲁科版第3章自然界中的元素高考专题讲座一气体的制法及其性质探究学案

（一）　气体的制法及其性质探究

（对应学生用书第72页）

[试题背景分析]

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，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，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。

[试题分类探究]

气体的发生、净化、收集和尾气处理的分析

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）。

　　　　　　　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，在瓶A中收集到气体。

常见仪器的连接

4．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。

]

5．NH4NO3热分解十分复杂。

在一定条件下：

3NH4NO3

2NH3↑＋2NO↑＋2NO2↑＋3H2O（不考虑2NO2N2O4），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，常加一质安全瓶。

（2）H2O（g）的检验一般在最前检验，防止引入。

（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

[典例导航]

（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．①②③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）。

【导学号：

95160070】

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。