高考化學復(fù)習專題：常見氣體的制備與收集

1、常見氣體的制備與收集k、幾種氣體制備的反應(yīng)原理氣悴反響原理化學方程式氧氣2KC10s 2KC1+3O212KMrO4KiMnO4+Mii Oa+0 a t2HO3 M1I°3+ 0/氨氣2HH4Cl+Ca(OHhCaCl#2NHj f氫氣呂計出50*=呂出5+出tco3CaC Oj-2 HCl=Ca Cl2+CO 21 +H/D化bfa!SO?+H3 S O4CrR)=NaSO4+HiO+SO3 fNOaCHNOhCNO+SNOs r+2H2OC2HaCaC2+2H2O C<OH)2+ C 丹 f氫氣MnO1+4HCKi>= MnClj+Cli f +2H2ONO3Cu+

2、8HNO2(稀嚴了CXNODrHNO t+ 4Ha0CA6HQH窘冋皿0二 氣 體 發(fā) 生 裝 置 的 類 型 世1 設(shè)計原那么：b舸根據(jù)反響原理、反響物狀態(tài)和反響所需條件等因素來選擇反響裝置。2 .裝置基本類型：昴裝置類型固體反響物加熱固液反響物不加熱固液反響物加熱裝置示意圖主要酒精燈、試管啟普發(fā)生器酒精燈、燒瓶、分液漏斗儀器典型02、NH3等H2、C02、H2S 等。C12氣體試管口應(yīng)稍向下傾在用簡易裝置時，如用長先把固體藥品參加燒斜，以防止產(chǎn)生的水蒸頸漏斗，長頸漏斗的下口應(yīng)瓶，然后參加液體藥品；操作氣在管口冷凝后倒流而伸入液面以卜，否那么起不到要正確使用分液漏斗。要點引起試管破裂；液封的

3、作用；參加的液體反響物如酸要適當；制C2H4：鐵夾應(yīng)夾在距試管口塊狀固體與液體的混合1/3 處；物在常溫下反響制備氣體三、氣體的收集方法和裝置忌根據(jù)氣體的密度、溶解性、穩(wěn)定性可將氣體的收集方法分為三種1、收集方法：忌A、排水集氣法凡難溶于水或微溶于水，又不與水反響的氣體都可用排水法收集，如圖甲B、排空氣法一種是向上排空氣法，但凡氣體的相對分子質(zhì)量大于空氣的平均相對分子質(zhì)量的可用此法，如圖乙；假設(shè)氣體的相對分子質(zhì)量小于空氣的平均相對分子質(zhì)量，貝U用向下排空氣法, 如圖丙2、收集裝置:1圖甲可收集 02、H2、N2、Cl2飽和NaCI溶液、NO、C02飽和NaHCOs溶液、CO 等。圖乙可收集CI

4、2、NO2、CO2、SQ等。3圖丙可收集 出、NH3、CH4等。4圖丁從A進氣相當于圖乙，從B進氣相當于圖丙。四、氣體的枯燥凈化裝置自1、氣體枯燥凈化裝置氣體的凈化、枯燥裝置一般常用的有洗氣瓶、枯燥管、U形管和雙通加熱管幾種液態(tài)枯燥劑固態(tài)枯燥劑固體，加熱裝置常見濃硫酸酸性、無水氯化鈣堿石灰除雜試劑枯燥劑強氧化性中性堿性Cu、CuO、Mg 等可枯燥H2、CI2、O2、SQ、H 2> CI2、O2、SQ、H 2、O2、N 2CO、可除去H2、。2、N2、的氣體N2、CO2、CO、CH4N2、CO2、CO、CH4CH4、NH3CO不可枯燥HBr、NH3、HINH3CI2、SO2、CO2、的氣體

5、NO2等(1)洗氣瓶中一般裝入液體除雜試劑。除雜試劑應(yīng)通過化學反響將雜質(zhì)吸收或?qū)㈦s質(zhì)氣體 轉(zhuǎn)化為所制取的氣體。常見除雜試劑有： 強堿溶液：如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S CI2、NO2等呈酸性的氣體。 飽和的酸式鹽溶液，可將雜質(zhì)氣體吸收轉(zhuǎn)化，如：飽和NaHCOs溶液能除去CO2中混有的HCI、SO2等強酸性氣體。飽和NaHSOs溶液能除去SO2中混有的HCI、SQ等氣體。飽和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCI氣體。 濃H2SO4:利用它的吸水性，可除去 出、SO2、HCI、CO、NO2、CH4等氣體中 混有的水蒸氣。但由于濃 H2SO4有強氧化性，不能用來枯燥具有強復(fù)原性氣體，

6、如 H$、 HBr、HI 等。 酸性KMnO4溶液：禾【J用它的強氧化性，可以除去具有復(fù)原性的氣體，如除去混在CO2氣體中的SO2、H2S等。(2) 枯燥管、U形管一般裝入固體的枯燥劑。常見的固體枯燥劑有: 酸性枯燥劑，用來枯燥酸性氣體。如 P2O5、硅膠等。 堿性枯燥劑，用來枯燥堿性氣體。如 CaO、堿石灰、固體NaOH等。 中性枯燥劑，既能枯燥堿性氣體又能枯燥酸性氣體。如CaCb(但CaC2不能枯燥NH3,因易形成CaC2 8NH3氨合物)。(3) 雙通加熱管一般裝入固體除雜劑，除雜試劑和混合氣體中的某一組分反響。例如： Cu和混合氣體中02反響而將02除去。另外還常用固體的無水CuSC4

7、裝入枯燥管中，通過顏色變化檢驗水蒸氣的存在 (但 不能用CuSC4作枯燥劑，因CuSO4吸水率低)。用Na2O2固體也可將CO?、出0(氣)轉(zhuǎn)化為 。2。2、尾氣處理裝置：宓I尾氣處理與凈化、枯燥的原理和裝置是一樣的。(1) 圖甲裝置中假設(shè)裝NaOH可吸收CI2、SO2、NO2、CO2等酸性氣體。假設(shè)裝NazSQ 可吸收CI2、SO2、NO2等。圖乙和圖丙裝置中假設(shè)裝堿石灰可吸收 CI2、SO2、NO2、CO2等酸性氣體，同時他 們還是一個雙吸收裝置，應(yīng)用于制取易潮解的物質(zhì)，如，制無水 AICI3時，正好可吸收多余 的CI2，反響結(jié)束后冷卻過程中又可吸收回流的空氣以防止潮解。(3)尾氣處理還可

8、以用以下裝置:A. 甲裝置吸收極易溶于水的氣體如 HCI、NH3等。B. 乙裝置吸收溶解度較小的氣體如 CI2等。C. 丙裝置除去可燃的有毒氣體如 CO等。D. 無需要吸收直接排放的氣體有 02、N2、出、CO2、CxHy，其中H2和CxHy必須排放到室外。3、防倒吸完全裝置：詞4. 測量氣體的體積:竜利用氣體的不溶于某些液體的性質(zhì)如H2難溶于水，CI2難溶于飽和食鹽水可用排液法粗略測量氣體的體積。其多種量氣裝置見以下圖實驗操作水平的上下決定了測量誤差的大小裝置(A)，反響后應(yīng)恢復(fù)到室溫再讀數(shù)，實驗前集氣瓶應(yīng)充滿水。氣體體積即量筒中水的體積,裝置(B):讀數(shù)時應(yīng)上下移動乙管，使甲、乙兩管液面相

9、平。讀取反響前后甲管中 液面體積讀數(shù)的差值即為氣體體積.裝置(C):測量收集到氣體體積，應(yīng)先使氣體冷卻至室溫，再慢慢將量筒下移，使 量筒內(nèi)外液面高度相同，再讀取讀數(shù).裝置(D):實驗中水面要沒過漏斗頸，量筒中裝滿水，反響在漏斗中進行，生成氣體的體積即為量筒內(nèi)氣體的體積。裝置(E):用于測量混合氣體中被吸收(或不被吸收)的體積分數(shù).讀數(shù)時球形容器和量氣管液面相平，量氣管內(nèi)增加的水的體積等于不被反響管吸收的氣體的體積.五、氣體制備實驗的根本過程1、氣體制備實驗一般分為以下六個環(huán)節(jié)：制氣平安裝置除雜枯燥反響尾氣處理2、氣體制備實驗操作的一般步驟：庖4排盡裝1組裝從上到下、從左到右2檢驗氣密性3參加藥

10、品置內(nèi)的空氣 5驗純 6性質(zhì)實驗或反響 7撤除裝置【典型例題】十曲;1.以下實驗裝置圖正確的選項是怎2以下各組氣體在常溫下能共存且能用向上排空氣法收集的是耘DA. NO 和 02B. HCI 和 NH3 C. H2和 C0D . SQ和C023實驗室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：懾乙實驗室可用飽和亞硝酸鈉 NaN02溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反響制取氮氣。1從上圖中選擇制取氣體的適宜裝置：氮氣、氫氣。2氮氣和氫氣通過甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外， 還有、。3 氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨， 填“會或“不會發(fā)生倒吸，原因是： 。4用乙裝置吸收一段時間氨后，再通

11、入空氣，同時將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是： ，錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是：。 5寫出乙裝置中氨氧化的化學方程式： 。6反響結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有 H+、OH-、離子。B某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過不同的化學反響制取膽磯其設(shè)計的實驗過程為：CuSOi-1雜銅中含有大量的有機物，可采用灼燒的方法除去有機物，灼燒時將瓷坩堝置于 用以下所給儀器的編號填入，下同，取用坩堝應(yīng)使用灼燒后的坩堝應(yīng)放在 上，不能直接放在桌面上。實驗所用儀器：A.蒸發(fā)皿B.石棉網(wǎng)C.泥三角D.外表皿E.坩堝鉗F.試管夾2雜銅經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物，用以制取膽礬

12、。灼燒 后含有少量銅的可能原因是 。A.灼燒過程中局部氧化銅被復(fù)原 B.灼燒不充分銅未被完全氧化C.氧化銅在加熱過程中分解生成銅D.該條件下銅無法被氧氣氧化3通過途徑U實現(xiàn)用粗制氧化銅制取膽磯，必須進行的實驗操作步驟：酸溶、加熱通氧氣、過濾、 、冷卻結(jié)晶、 、自然枯燥。 4由粗制氧化銅通過兩種途徑制取膽磯，與途徑I相比，途徑U有明顯的兩個優(yōu)點是： 、。5在測定所得膽磯CuSO4 XH2O中結(jié)晶水x值的實驗過程中：稱量操作至少進行 次。6 假設(shè)測定結(jié)果x值偏高，可能的原因是 。a加熱溫度過高b.膽磯晶體的顆粒較大c.加熱后放在空氣中冷卻 d.膽磯晶體局部風化分析與解答：A1由題給反響物的狀態(tài)，N

13、aNO2和NHQ都是飽和溶液，可推知N2用a裝置，而H2是由鋅粒固和稀酸液來制取，那么可用b制取。2枯燥氣體和調(diào)節(jié)或控制H2和N2的流速。3不會，因合成氨的反響是一個可逆4從能使鉑絲保持紅反響，生成的混合氣體除NH3以外還有大量的N2和H2存在熱可以推知，氨的氧化反響是一個放熱反響。根據(jù)氨氧化的產(chǎn)物看有NO生成，NO被02氧化又產(chǎn)生N02,所以錐形瓶中會看到有紅棕色氣體產(chǎn)生。(5)乙裝置中氨氧化的反應(yīng)方程式為4NH3+5O24NO+6H 20o(6)因氨氧化生成的N0與。2、出0反應(yīng)生成HNO3，未氧化的氨與HNO3反響生成NH4NO3。因此，反響結(jié)束后，錐形瓶內(nèi)的 溶液中除有H+、OH-外，

14、還應(yīng)有NH；和NO： o(B)( 1)因坩堝加熱后溫度較高，應(yīng)放在泥三角上進行加熱，且取用坩堝時要用坩堝鉗，并且為防止坩堝炸裂和燒壞桌面， 燒后的坩堝要在石棉網(wǎng)上冷卻，不能直接放在桌面上。(2)灼燒后含有少量銅其原因可能是灼熱不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中局部氧化銅被復(fù)原。(3)利用途徑U制取膽磯時，必須先加酸將氧化銅溶解，加熱通氧氣將Cu氧化，過濾除去粗制 氧化銅中的不溶物雜質(zhì)后，然后再蒸發(fā)溶劑，冷卻結(jié)晶，再過濾得晶體，最后將其枯燥,由此可寫出答案(4) 根據(jù)途徑I的反響方程式 Cu+2H2SO4(濃)d CUSO4+SO2T+2H2O和途徑U的反響方程式 2Cu+O2+2H 2SO4(稀)2CuSQ+2H2O，可以看出途徑U的優(yōu)點是：產(chǎn)生等量的膽磯比途徑I耗硫酸少；途徑U不產(chǎn)生污染大氣的氣體(S02)(5) 稱量操作至少進行4次，分別是：稱量坩堝；稱量參加晶體后的坩堝；稱量加熱冷卻后的坩堝；稱量再加熱、再冷卻后的坩堝至兩次稱量的值相差不超過0.1 ®(6) 假設(shè)測定結(jié)果x值偏高，可能是