（浙江專用）高考化學一輪復習 專題11 化學實驗基礎(chǔ) 第四單元 氣體的實驗室制備、凈化和收集學案 蘇教版.doc

第四單元 氣體的實驗室制備、凈化和收集考點一氣體制備的思路與裝置1.氣體制備實驗的基本思路2.重要氣體的發(fā)生裝置依據(jù)制備氣體所需的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件，可將制備氣體的發(fā)生裝置分為三類：(1)固體固體氣體發(fā)生裝置：制備氣體：o2、nh3、ch4等(2)固體液體氣體或液體液體氣體發(fā)生裝置：制備氣體：cl2、c2h4等(3)固體液體(不加熱)氣體發(fā)生裝置：制備氣體：選擇合適的藥品和裝置能制取中學化學中常見的所有氣體。題組一氣體制備方案及裝置的選擇1.實驗室制備下列氣體時，所用方法正確的是()a.制氧氣時，用na2o2或h2o2作反應(yīng)物可選擇相同的氣體發(fā)生裝置b.制氯氣時，用飽和nahco3溶液和濃硫酸凈化氣體c.制乙烯時，用排水法或向上排空氣法收集氣體d.制二氧化氮時，用水或naoh溶液吸收尾氣答案a解析a項，用na2o2和h2o反應(yīng)制備o2與用h2o2和mno2制備o2均可采用“固體液體氣體”的裝置，正確；b項，制備cl2時，cl2中含有hcl和h2o雜質(zhì)，hcl應(yīng)用飽和nacl溶液除去，若用飽和nahco3溶液，hcl和cl2都會被吸收，且會引入co2雜質(zhì)，水蒸氣可用濃h2so4干燥，錯誤；c項，乙烯的密度與空氣的密度比較相近，不可用排空氣法收集乙烯，錯誤；d項，no2與水反應(yīng)產(chǎn)生hno3和no，no不溶于水，仍會造成環(huán)境污染，應(yīng)用naoh溶液吸收，錯誤。2.下列制備和收集氣體的實驗裝置合理的是()答案d解析氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)制取氨氣，生成物中有水，如果試管口高于試管底，會發(fā)生水倒流現(xiàn)象而炸裂試管且集氣試管口要塞一團棉花，故a錯誤；銅和稀硝酸反應(yīng)制取一氧化氮，反應(yīng)不需加熱，一氧化氮的密度接近空氣的密度，和空氣中的氧氣易發(fā)生反應(yīng)生成二氧化氮，所以不可用向下排空氣法收集，即進氣管短，出氣管長，一氧化氮有毒，在水中的溶解度很小，應(yīng)該用排水法收集，故b錯誤；鋅粒和鹽酸反應(yīng)制取氫氣，屬于固體、液體不加熱型，生成的氫氣的密度小于空氣的密度，所以不可用向上排空氣法收集，故c錯誤；用過氧化氫與二氧化錳制o2，屬于固體、液體不加熱型，生成的氧氣不易溶于水，所以可采用排水集氣法收集，故d正確。3.(1)下圖是實驗室制取某些氣體的裝置。該制氣裝置在加入反應(yīng)物前，應(yīng)事先進行的操作是_。若用該裝置制取o2，反應(yīng)物除了可選擇二氧化錳和_(填試劑名稱)外，還能選擇_(填試劑化學式)和水。利用該裝置還可制取_(填字母)等氣體。a.h2 b.co2 c.nh3 d.so2(2)此裝置中加入漂白粉和濃鹽酸也可以制取cl2。寫出該反應(yīng)的離子方程式： _。若使用在空氣中放置的漂白粉和濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)，則制取的cl2中可能含有的雜質(zhì)為_。答案(1)檢查裝置氣密性雙氧水(或過氧化氫)na2o2abcd(2)clocl2h=cl2h2ohcl、co2、h2o(g)解析(1)制備氣體的裝置在加入反應(yīng)物之前均應(yīng)先檢查裝置的氣密性。該裝置所制氣體應(yīng)滿足固體(液體)和液體不需加熱制備氣體。符合此條件的制備氧氣的反應(yīng)可為h2o2在mno2作催化劑時分解，或na2o2與h2o反應(yīng)。該裝置可制備的氣體有h2、co2、o2、nh3等。(2)clo、cl在酸性條件下可發(fā)生歸中反應(yīng)生成cl2。漂白粉在空氣中放置會部分變?yōu)閏aco3，濃鹽酸有很強的揮發(fā)性，因而制取的cl2中常含有的雜質(zhì)為hcl、co2和h2o(g)。題組二氣體制備與物質(zhì)實驗的綜合4.新型材料納米級鐵粉與普通鐵粉具有不同的性質(zhì)。已知：在不同溫度下，納米級鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的固體產(chǎn)物不同：溫度低于570 時生成feo，高于570 時生成fe3o4。.甲同學用圖1所示裝置進行納米級鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的實驗：(1)該裝置中納米級鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的化學方程式是_。.乙同學用圖2所示裝置進行納米級鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)的實驗：(2)裝置c的作用是_。(3)酒精燈和酒精噴燈都是實驗室常用的加熱儀器，在該實驗中應(yīng)先點燃_。(4)不能撤除收集氣體產(chǎn)物裝置b的原因是_。答案(1)feh2ofeoh2(2)提供水蒸氣(3)酒精燈(4)氫氣遇明火可能發(fā)生爆炸(其他合理答案也可)解析(1)酒精燈火焰的溫度低，故圖1，納米級鐵粉與水蒸氣生成氧化亞鐵和氫氣。(2)裝置c為裝置a中的反應(yīng)提供反應(yīng)物水蒸氣。(3)先提供水蒸氣，故要先點燃酒精燈。(4)裝置b用來收集氫氣，撤除后，氫氣易遇火爆炸。考點二氣體的凈化與收集1.氣體的除雜方法(1)除雜試劑選擇的依據(jù)：主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。除雜原則：不損失主體氣體；不引入新的雜質(zhì)氣體；在密閉裝置內(nèi)進行；先除易除的雜質(zhì)氣體。(2)氣體干燥凈化裝置類型液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固體，加熱裝置常見干燥劑濃h2so4(酸性、強氧化性)無水氯化鈣(中性)堿石灰(堿性)除雜試劑cu、cuo、mg等當co2中混有o2雜質(zhì)時，應(yīng)選用上述中的裝置除o2，除雜試劑是cu粉。2.氣體的收集方法收集方法收集氣體的類型收集裝置可收集的氣體(舉例)排水法難溶于水或微溶于水，又不與水反應(yīng)的氣體o2、h2、cl2(飽和nacl溶液)、no、co2(飽和nahco3溶液)、co等排空氣法向上排空氣法密度大于空氣且不與空氣中成分反應(yīng)cl2、so2、no2、co2等向下排空氣法密度小于空氣且不與空氣中的成分反應(yīng)h2、nh3等3.尾氣處理的原因和方法(1)原因：有些氣體有毒或有可燃性，任其逸散到空氣中，會污染空氣或者引發(fā)火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害。(2)處理方法：一般根據(jù)氣體的相關(guān)性質(zhì)，使其轉(zhuǎn)換為非氣態(tài)物質(zhì)或無毒物質(zhì)，如酸性有毒氣體用堿溶液吸收，可燃性氣體用點燃等措施。4.防倒吸裝置的拓展與創(chuàng)新對于易溶于水的氣體的吸收，經(jīng)常用到防倒吸裝置。以常規(guī)裝置為發(fā)散源，可以設(shè)計出不同的實驗裝置。如下圖所示，圖中以氨氣的吸收為例，未注明的液體為水。裝置()把體積較大的部分變?yōu)楦稍锕芑蜷L頸漏斗的球形部分，可倒置或正向連接；裝置()把體積較大的部分變?yōu)閳A底燒瓶；裝置()把體積較大的部分移到一邊，變?yōu)閺V口瓶；裝置()把燒瓶中右側(cè)導管變短，這是常見的安全瓶，注意裝置()、裝置()中導管長度的不同；根據(jù)裝置()的原理，液體也可裝在廣口瓶中，可構(gòu)成裝置()；裝置()導管與雙球緩沖器相連；裝置()另辟蹊徑，nh3通入四氯化碳中不能溶解，則肯定不會發(fā)生倒吸；氣泡上浮過程中與水接觸，可被水吸收。1.為制備干燥、純凈的co2，將大理石和鹽酸反應(yīng)生成的氣體先后通過裝有下列物質(zhì)的兩個吸收裝置，兩個裝置中應(yīng)依次裝入()飽和nahco3溶液；無水cacl2固體飽和nahco3溶液；濃硫酸濃硫酸；飽和nahco3溶液飽和na2co3溶液；稀硫酸a. b. c. d.答案a解析用大理石和鹽酸反應(yīng)制得的co2中，含有少量hcl，可用飽和nahco3溶液除去；干燥co2可用濃硫酸或無水cacl2固體作干燥劑。注意應(yīng)先凈化后干燥。2.用下列裝置進行對應(yīng)的實驗(部分儀器已省略)，能達到實驗?zāi)康牡氖?)答案d解析a項，氣體應(yīng)“長進短出”；b項，hcl易溶于水會倒吸；c項，測餾分的溫度，溫度計水銀球應(yīng)在支管口附近。3.實驗室用如圖所示裝置制取某種較純凈的氣體。(1)在燒瓶和分液漏斗里盛裝的反應(yīng)物可能是_。a.稀硫酸和鋅粒 b.濃鹽酸和石灰石c.濃鹽酸和二氧化錳 d.濃鹽酸和高錳酸鉀(2)新制得的氣體中含有的雜質(zhì)是_(填化學式)。(3)兩個洗氣瓶(從左到右)中盛放的試劑是_。a.濃硫酸；飽和食鹽水b.氫氧化鈉溶液；濃硫酸c.氫氧化鈉溶液；飽和食鹽水d.飽和食鹽水；濃硫酸(4)燒杯中應(yīng)盛放的試劑及作用是_。a.naoh溶液，吸收多余的cl2，防止污染空氣b.naoh溶液，吸收co2c.純水，充分吸收多余的hcl，防止污染空氣d.飽和食鹽水，減少cl2在水中的溶解答案(1)c(2)hcl、h2o(3)d(4)a練出高分1.下列關(guān)于氣體制備的說法不正確的是()a.用碳酸鈉粉末可以制備co2b.用鐵片和稀h2so4反應(yīng)制取h2時，為加快產(chǎn)生h2的速率可改用濃h2so4c.加熱分解nh4hco3固體，將所得的氣體進行適當處理可獲得nh3d.用kmno4固體和用kclo3固體制備o2的裝置完全相同答案b解析濃h2so4會使鐵鈍化。2.下列選用的實驗儀器或?qū)嶒炑b置符合實驗要求且安全的是()答案b解析選項a中的蒸餾燒瓶必須墊石棉網(wǎng)才能加熱；選項c中制備的no2不能用排水法收集；選項d中的長頸漏斗下端應(yīng)插入液面以下。3.以下氣體發(fā)生裝置中，不易控制反應(yīng)產(chǎn)生氣體的量的是()答案b解析a項可通過控制加入液體的量來控制產(chǎn)生氣體的量；c、d兩項中的裝置類似于啟普發(fā)生器，可通過活塞的開關(guān)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的壓強，控制反應(yīng)與否，來控制產(chǎn)生氣體的量。4.(2013安徽理綜，8)實驗室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略夾持和凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實驗，最合理的選項是()選項a中的物質(zhì)b中的物質(zhì)c中收集的氣體d中的物質(zhì)a濃氨水caonh3h2ob濃硫酸na2so3so2naoh溶液c稀硝酸cuno2h2od濃鹽酸mno2cl2naoh溶液答案b解析a項，nh3的密度比空氣的小，收集應(yīng)用向下排空氣法；c項，銅和稀硝酸反應(yīng)不能產(chǎn)生no2，且no2的吸收不能用水，可以用naoh溶液；d項，用濃鹽酸與mno2反應(yīng)制cl2需要加熱，本裝置不能滿足。5.用下列裝置制取并收集no2氣體，其中最合理的是()答案c解析銅與濃硝酸反應(yīng)的氣體產(chǎn)物是no2，其密度比空氣的大，因此應(yīng)利用向上排空氣法收集no2氣體，導氣管應(yīng)“長進短出”，這樣才能將裝置中的空氣排盡，且能防止倒吸，只有c項符合。6.如圖所示的裝置常用于制取氣體并檢驗氣體的性質(zhì)。下列有關(guān)說法正確的是()a.關(guān)閉分液漏斗的活塞，將干燥管末端放入水中，微熱燒瓶，有氣泡從水中冒出，停止加熱后，干燥管內(nèi)有一段穩(wěn)定的水柱形成，表明裝置不漏氣b.若裝置用于制取氯氣并驗證其具有漂白性，則a中所用試劑為稀鹽酸，b中所用藥品為kmno4固體，c中為品紅溶液c.若裝置用于制取so2并驗證其具有漂白性，則a中所用試劑為濃硫酸，b中所用藥品為na2so3固體，c中為酸性kmno4溶液d.若實驗時b中盛放固體naoh，a中為濃氨水，c中為稀agno3溶液，則實驗過程中，c試管中看不到明顯的實驗現(xiàn)象答案a解析a項，由于裝置的體積較大，可用酒精燈微熱燒瓶，加熱時干燥管口有氣泡冒出，冷卻后干燥管口有水柱形成，說明裝置的氣密性良好，正確；b項，制氯氣時應(yīng)用濃鹽酸，錯誤；c項，so2使酸性kmno4溶液褪色的原因是so2能將kmno4還原，表現(xiàn)其還原性，不表現(xiàn)其漂白性，錯誤；d項，實驗過程中c試管中有沉淀出現(xiàn)，若nh3過量，則可觀察到沉淀溶解，錯誤。7.(2013海南，6)下圖所示儀器可用于實驗室制備少量無水fecl3，儀器連接順序正確的是()a.abcdeefghb.aedcbhigc.adecbhigd.acbdehif答案b解析裝置順序為制氯氣、除雜(hcl、水蒸氣)、反應(yīng)制備、尾氣處理，注意洗氣瓶中導管為“長進短出”。8.實驗室用貝殼與稀鹽酸反應(yīng)制備并收集co2氣體，下列裝置中合理的是()答案b解析a項，收集裝置應(yīng)“長進短出”；c項，氣體發(fā)生裝置中長頸漏斗未液封；d項，收集裝置全密封，無法排氣。9.以下各種尾氣吸收裝置中，適用于吸收nh3，而且能防止倒吸的組合是()a. b.c. d.答案a10.實驗室用mno2和濃鹽酸反應(yīng)制取cl2，氣體發(fā)生和收集裝置如圖。請回答：(1)實驗裝置連接完成后，首先應(yīng)進行的操作是_。(2)mno2和濃鹽酸反應(yīng)制取cl2的化學方程式為_。(3)為得到干燥、純凈的cl2，在收集cl2之前應(yīng)依次通過裝有_、_(填試劑名稱)的洗氣瓶。答案(1)檢查裝置的氣密性(2)mno24hcl(濃)mncl2cl22h2o(3)飽和食鹽水、濃硫酸11.實驗室常用的幾種氣體發(fā)生裝置如圖a、b、c所示：(1)實驗室可以用b或c裝置制取氨氣，如果用c裝置，通常使用的試劑是_。(2)若用a裝置與d裝置相連制取并收集x氣體，則x可能是下列氣體中的_(填序號)。co2nocl2h2答案(1)濃氨水、cao固體(或naoh固體)(2)12.已知乙醇在濃硫酸作用下迅速加熱到170 時分子內(nèi)脫水制備乙烯，反應(yīng)如下：加熱到140 時產(chǎn)生一種副產(chǎn)物叫乙醚。反應(yīng)裝置如圖所示，試回答下列問題：(1)檢查裝置氣密性的方法是_，a儀器的名稱是_。(2)a中加入試劑的順序是_，a中加入碎瓷片的作用是_。(3)反應(yīng)中除產(chǎn)生副產(chǎn)物乙醚外，在收集到的乙烯氣體中混有so2，設(shè)計實驗除去so2：_。答案(1)將導氣管末端沒入水槽中，加熱圓底燒瓶，導氣管口有氣泡逸出，停止加熱，導氣管末端有一小段水柱上升，說明裝置氣密性良好圓底燒瓶(2)先加入乙醇再加入濃硫酸防暴沸(3)在收集裝置之前接一個盛氫氧化鈉溶液的洗氣瓶，除去so213.n2在諸多領(lǐng)域中用途廣泛。某化學興趣小組為探究在實驗室制備較為純凈n2的方法，進行了認真的準備。請你參與交流與討論。查閱資料n2的制法有下列三種方案：方案1：加熱nano2和nh4cl的濃溶液制得n2。方案2：加熱條件下，以nh3還原cuo可制得n2，同時獲得活性銅粉。方案3：將空氣緩緩通過灼熱的銅粉獲得較純的n2。實驗準備以實驗室常見儀器(藥品)等設(shè)計的部分裝置如下圖(部分夾持和加熱儀器未畫出)。分析交流(1)若按方案1制得n2，應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是_。(2)若按方案2制得干燥、純凈的n2，且需要的nh3以生石灰和濃氨水作原料，整套制氣裝置按氣流從左到右的連接順序是_(填字母)。獲得n2的反應(yīng)原理是_(寫反應(yīng)方程式)。(3)若以排水法收集n2，其中會混入水蒸氣。但也不宜用排空氣法，其原因是_。你提出的收集方法是_。答案(1)a(2)edbc2nh33cuo3cun23h2o(3)n2與空氣密度大小接近，收集的氮氣中易混入氧氣等成分用真空氣囊收集(其他合理答案也可)解析(1)方案1為加熱兩種液態(tài)物質(zhì)，符合此條件的只有a裝置。(2)方案2為固體和氣體的反應(yīng)，反應(yīng)器應(yīng)選擇b，但要求通入的氨氣干燥且純凈，利用濃氨水和生石灰反應(yīng)制取氨氣為固液不加熱的裝置，選擇e，但同時有水蒸氣生成，因此利用堿石灰來干燥，反應(yīng)完畢后產(chǎn)生的水蒸氣與沒有參與反應(yīng)的氨氣與氮氣一同導出，利用濃硫酸既可以除去水，又可以除去氨氣。(3)排氣法收集氣體主要是利用氣體密度的差別。因此利用可以直接排空內(nèi)部空氣的裝置來收集氮氣。14.“84”