2023年高考化學(xué)復(fù)習(xí) 大一輪復(fù)習(xí)講義 第24講　常見(jiàn)氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集

第24講常見(jiàn)氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】ι.r解常見(jiàn)氣體制備原理、裝置及改進(jìn)。2.能根據(jù)氣體的性質(zhì)及制備原理設(shè)計(jì)實(shí)

驗(yàn)流程。

■歸納整合夯實(shí)必備知識(shí)

1.氣體制備實(shí)驗(yàn)的基本思路

2.重要?dú)怏w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)生裝置如圖：

制備氣體：Q2、N?>CH4等。

(2)固體+液體(或液體+液體)一^→氣體

發(fā)生裝置：

A發(fā)散源B

制備氣體：CI2、C2H4等。

(3)固體+液體(不加熱)一?氣體

發(fā)生裝置：

有

孔

控制反應(yīng)塑

固液分離料

板

制備氣體：選擇合適的藥品和裝置能制取中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的氣體。

3.常見(jiàn)氣體典型制備系統(tǒng)舉例

(I)Cl2的實(shí)驗(yàn)室制備

A穹濃鹽酸!

飽

??zMnO!和

2食

鹽NaOH

水B-∣溶液

氣體發(fā)氣體凈氣體收尾氣處

生裝置化裝置集裝置理裝置

(2)SO2的實(shí)驗(yàn)室制備

(3)NH?3的實(shí)驗(yàn)室制備

4.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：①不損失主體氣體；②不引入新的雜質(zhì)氣體；③在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行；④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)干燥劑固體，加熱

c?我

裝置圖IJΓ

1IIA

IInIV

濃H2SO4（酸性、除雜試劑Cu、

常見(jiàn)干燥劑無(wú)水氯化鈣（中性）、堿石灰（堿性）

強(qiáng)氧化性）CU0、Mg等

當(dāng)Cθ2中混有02雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用上述I?IV中的IV裝置除02,除雜試劑是CU粉。

5.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）

難溶于水或微溶于

排水法水，且不與水反應(yīng)的O2?H2、NO、CO等

氣體

(

向上排密度大于空氣且不與

Cl2、So2、NO2、CO

空氣法空氣中的成分反應(yīng)2

排空氣法

向下排密度小于空氣且不與

H2、NH3

空氣法空氣中的成分反應(yīng)1

6.集氣裝置的創(chuàng)新——排液集氣裝置

裝置（I）從a管進(jìn)氣b管出水可收集難溶于水的氣體，如H2、Ch等。若將廣口瓶中的液體更

換，還可以收集以下氣體。

①飽和食鹽水——收集Cl2O

②飽和NaHCO3溶液——收集CO2。

③飽和NaHS溶液——收集H2So

④四氯化碳——收集HCl或NH3。

裝置（II）儲(chǔ)氣式集氣。氣體從橡膠管進(jìn)入，可將水由A瓶排入B瓶，在瓶A中收集到氣體。

7.尾氣處理的原因、方法及裝置

（1）原因：有些氣體有毒或有可燃性，任其逸散到空氣中，會(huì)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)化為非氣態(tài)物質(zhì)或無(wú)毒物質(zhì)，如酸性有毒氣

體用堿溶液吸收，可燃性氣體用點(diǎn)燃等措施。

(3)尾氣處理裝置(見(jiàn)下圖a、b、C)

①實(shí)驗(yàn)室制取Cb時(shí)，尾氣的處理可采用b裝置。

②制取Co時(shí)，尾氣處理可采用a、C裝置。

③制取H2時(shí)，尾氣處理可采用a、C裝置。

8.防倒吸裝置

Γ易錯(cuò)辨析」

1.判斷下列試劑使用是否正確，正確的打“，錯(cuò)誤的打“x”。

魚(yú)濃硫酸

CaCO

(3)?∣C02(×)(4)制NH式×)

2.判斷下列氣體的吸收或收集方法是否正確，正確的打“，錯(cuò)誤的打“X”。

C*2-*=T]

尾氣吸收

(1)吸收NH：,(X)(2)吸收。式X)

NH3

飽和

NaHSQ

溶液尾氣吸收

(3)吸收SCMX)(4)收集NtyX)

■專項(xiàng)突破提升關(guān)鍵能力

一、和氣體制備有關(guān)的組合裝置分析應(yīng)用

1.下列實(shí)驗(yàn)方案最合理的是()

答案B

解析A項(xiàng)，Ch的密度比空氣大，收集時(shí)應(yīng)用向上排空氣法；B項(xiàng)，濃氨水滴入CaO中，

Cae)與水反應(yīng)放熱，NH3H2O受熱分解并揮發(fā)出NH3,可以制取NE:C項(xiàng)，No2能與水反

應(yīng)，不能用排水法收集；D項(xiàng)，Na2O2為粉末狀固體，不能用啟普發(fā)生器的簡(jiǎn)易裝置制取氧

氣。

2.碳酸鋤［La2(CO3)3］可用于治療終末期腎病患者的高磷酸鹽血癥，其制備反應(yīng)的化學(xué)方程式

為某化學(xué)興趣小組利用如圖

2LaCl3+6NH4HCO3=La2(CO3)3I+6NH4CI+3CO2t+3H2OO

所示裝置模擬制備碳酸錮。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.導(dǎo)管的連接順序?yàn)閒-*a->b-d~*e-c

B.X中盛放的試劑是飽和NaHCo3溶液

C.球形干燥管的作用為防倒吸

D.Z中通入氣體的方式是先通入足量C02，后通入過(guò)量的NH3

答案D

解析由裝置可知，W中制備二氧化碳，X除去HCl,Y中制備氯氣，在Z中制備碳酸銅。

則制備碳酸綱實(shí)驗(yàn)流程中導(dǎo)管從左向右的連接順序?yàn)閒fa-b—dfefc,故A正確；X中盛

放的試劑是飽和NaHCO3溶液，其作用為吸收揮發(fā)的HC1,故B正確；氨氣極易溶于水，球

形干燥管的作用為防倒吸，故C正確；Z中應(yīng)先通入NH3,后通入過(guò)量的Co2。

二、和氣體制備有關(guān)的組合選項(xiàng)分析應(yīng)用

3.（2022?寧波高三質(zhì)檢）用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述錯(cuò)誤的是（）

選項(xiàng)試劑甲試劑乙試劑丙丙中的現(xiàn)象

A稀鹽酸CaCO3NazSiCh溶液有白色沉淀生成

B濃硫酸Na2SO3BaCI2溶液有白色沉淀生成

過(guò)氧

CMnO2酸性KI-淀粉溶液溶液變?yōu)樗{(lán)色

化氫

濃鹽酸有淡黃色沉淀生成

DKMnO4NazS溶液

答案B

解析A項(xiàng)，稀鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成CCh,Co2與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸白色沉淀，正

確；B項(xiàng)，濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成S02,但SO2與氯化鎖不反應(yīng)，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，過(guò)氧化

氫在二氧化鎰的作用下分解生成氧氣，氧氣把「氧化為單質(zhì)碘，淀粉遇碘顯藍(lán)色，正確；D

項(xiàng)，濃鹽酸與高鎰酸鉀混合生成氯氣，氯氣把硫化鈉氧化為單質(zhì)S,生成淡黃色沉淀，正確。

4.用如圖所示裝置和相應(yīng)試劑能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ?/p>

選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康腶中試劑b中試劑c中試劑

A驗(yàn)證非金屬性：S>C>Si稀硫酸Na2CO3Na2SiO3溶液

B制備純凈的氯氣濃鹽酸MnO2飽和食鹽水

C檢驗(yàn)溶液X中含有COr鹽酸溶液X澄清石灰水

D除去Na2scu中的Na2s03氯水混合物NaOH溶液

答案AD

解析A項(xiàng)，裝置b中生成氣體，說(shuō)明硫酸的酸性強(qiáng)于碳酸，裝置C中出現(xiàn)沉淀，說(shuō)明碳酸

的酸性強(qiáng)于硅酸，最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng)，元素非金屬性越強(qiáng)，即非金屬性：

S>C>Si,正確；B項(xiàng)，MnO2和濃鹽酸反應(yīng)，需要加熱，此裝置中沒(méi)有加熱裝置，飽和食鹽

水除去氯氣中的HCl,從裝置C中出來(lái)的氯氣中混有水蒸氣，不是純凈的，錯(cuò)誤：C項(xiàng)，向

裝置b中加入鹽酸，生成能使澄清石灰水變渾濁的氣體，不能說(shuō)明X中含有COf,可能含

有HCo,或Sor或HSO錯(cuò)誤；D項(xiàng)，氯水具有強(qiáng)氧化性，能把SCr氧化成SOΓ,能達(dá)

到實(shí)臉目的，正確。

三、和氣體制備有關(guān)的儀器連接分析應(yīng)用

5.根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)如下裝置的連接中，正確的是（）

A.制備收集C2H4：連接a→c→g

B.制備收集NO：連接bfc-e-d

C.制備收集NH3：連接b~d~efc

D.制備收集CL：連接afffe-e-d

答案D

解析制備C2H4沒(méi)有控制溫度的溫度計(jì)，A錯(cuò)誤；NO與。2反應(yīng)，不能用排空氣法收集，B

錯(cuò)誤；濃硫酸吸收多余的NH3,易發(fā)生倒吸，C錯(cuò)誤；飽和食鹽水除去HCl氣體，濃硫酸吸

收水蒸氣，堿石灰吸收多余的CL,D正確。

6.用下圖所示裝置測(cè)定水中氫、氧元素的質(zhì)量比，其方法是分別測(cè)定通氫氣前后玻璃管的質(zhì)

量差和U形管的質(zhì)量差，實(shí)驗(yàn)測(cè)得機(jī)（H）：皿0）>1：8。下列對(duì)導(dǎo)致這一結(jié)果的原因分析中，

一定錯(cuò)誤的是（）

A.I、II裝置之間缺少干燥裝置

B.l∏裝置之后缺少干燥裝置

C.II裝置中玻璃管內(nèi)有水冷凝

D.CUO沒(méi)有全部被還原

答案D

解析用H?還原CUo時(shí)，裝置HI中CaCI2吸收的是生成的水，而裝置∏中玻璃管通H?前后

的質(zhì)量差為反應(yīng)時(shí)消耗CUo中氧的質(zhì)量，即生成水中氧元素的質(zhì)量，而水）一〃?（氧）=/*（氫）。

當(dāng)Zn和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的H2不干燥［〃?（水）偏大］,裝置In后不加干燥裝置，使HI中CaCl2吸

收空氣中的水分［皿水）偏大］,II中玻璃管內(nèi)有水冷凝［皿氧）偏小］,都會(huì)造成測(cè)得

,"（H）：/n（0）＞l：8?H2O的組成與CuO是否完全反應(yīng)無(wú)關(guān)，只與通出前后玻璃管的質(zhì)量差

和生成的水有關(guān)。

真題演練明確考向

1.（2021?全國(guó)乙卷，8）在實(shí)驗(yàn)室采用如圖裝置制備氣體，合理的是（）

選項(xiàng)化學(xué)試劑制備氣體

ACa(OH)2+NH4ClNH3

BMnO2+HCI(Jt)Cl2

CMnO2+KClO3O2

DNaCI+H2SO4(濃)HCl

答案C

解析氮?dú)獾拿芏缺瓤諝庑?，不能用向上排空氣法收集，故A錯(cuò)誤：二氧化鎰與濃鹽酸共熱

制備氯氣為固液加熱反應(yīng)，不能選用固固加熱裝置，故B錯(cuò)誤；二氧化鎰和氯酸鉀共熱制備

氧氣為固固加熱的反應(yīng)，氧氣的密度大于空氣，可選用向上排空氣法收集，故C正確；氯化

鈉與濃硫酸共熱制備為固液加熱反應(yīng)，不能選用固固加熱裝置，故D錯(cuò)誤。

2.（2020?江蘇，5）實(shí)驗(yàn)室以CaCO3為原料，制備CO?并獲得CaCl2?6H2O晶體。下列圖示裝

置和原理不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ?/p>

答案D

解析A對(duì)，碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)可制備CO2,且為固液常溫型反應(yīng)，裝置也正確；B對(duì)，

Cc）2密度比空氣大，可以用向上排空氣法收集：C對(duì)，分離固體與液體，可采用過(guò)濾的方法；

D錯(cuò)，CaCl2?6H2O晶體可以通過(guò)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾的方法制得，采用蒸發(fā)結(jié)晶法易

導(dǎo)致CaCl2?6H2O失去結(jié)晶水。

3.（2017?全國(guó)卷I,10）實(shí)驗(yàn)室用H2還原WCh制備金屬W的裝置如圖所示（Zn粒中往往含有

硫等雜質(zhì)，焦性沒(méi)食子酸溶液用于吸收少量氧氣）。下列說(shuō)法正確的是（）

A.①②③中依次盛裝KMno4溶液、濃H2SO4、焦性沒(méi)食子酸溶液

B.管式爐加熱前，用試管在④處收集氣體并點(diǎn)燃，通過(guò)聲音判斷氣體純度

C.結(jié)束反應(yīng)時(shí)，先關(guān)閉活塞K,再停止加熱

D.裝置Q（啟普發(fā)生器）也可用于二氧化鎰與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣

答案B

解析A項(xiàng)，氣體從溶液中逸出易帶出水蒸氣，所以濃硫酸應(yīng)放在③中，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，先通

出以排出空氣，加熱前應(yīng)先檢驗(yàn)H2的純度，正確；C項(xiàng)，若先停止通H2,空氣中的氧氣有

可能重新將W氧化，應(yīng)先停止加熱，再關(guān)閉活塞K,錯(cuò)誤；D項(xiàng)，MnO2和濃鹽酸反應(yīng)制氯

氣需要加熱，不能用啟普發(fā)生器制備，錯(cuò)誤。

課時(shí)精練

一、選擇題：每小題只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求。

1.實(shí)驗(yàn)室用如圖裝置制氨氣并驗(yàn)證氨氣的某些化學(xué)性質(zhì)，能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖牵ǎ?/p>

A.用裝置甲制取氨氣

B.用裝置乙除去氨氣中的水蒸氣

C.用裝置丙驗(yàn)證氨氣具有還原性

D.用裝置丁吸收尾氣

答案C

解析NaoH與NHKl反應(yīng)生成NH3?H2O,不加熱的情況下NH3?H2O難以分解，無(wú)N%生

成，故無(wú)法制備氨氣，A錯(cuò)誤；NH3與濃H2SO4反應(yīng)，不能用濃H2SO4干燥NH3,B錯(cuò)誤；

NH3與CUC）反應(yīng)生成N2、CU和H2O,黑色的CUo轉(zhuǎn)化為紅色的Cu,N元素的化合價(jià)升高，

說(shuō)明NHs具有還原性，C正確；苯的密度比水的密度小，在上層，NH3直接通入下層的水

中，會(huì)發(fā)生倒吸，D錯(cuò)誤。

2.用所給試劑與圖示裝置能夠制取相應(yīng)氣體的是（夾持儀器略）（）

X嚏

選項(xiàng)ABCD

X濃鹽酸濃硫酸雙氧水濃氨水

YKMnO4C2H5OHMno2NaOH

氣體

Cl2C2H4O2NH3

答案C

解析濃鹽酸和KMnO4固體混合有氯氣生成，但氯氣溶于水，且與水發(fā)生反應(yīng)，則不能用

排水法收集，故A不符合題意；在濃硫酸存在下，乙醇消去制乙烯需要迅速升溫到170°C,

故B不符合題意；雙氧水在二氧化鎰催化作用下分解制氧氣，制取裝置不需要加熱，收集氧

氣可以用排水法，故C符合題意；氨氣極易溶于水，不能用排水法收集，故D不符合題意。

3.（2022?廣州市普通高中畢業(yè)班綜合測(cè)試）用如圖裝置制取氣體（圖中加熱及氣體收集裝置均

已略去；必要時(shí)可加熱：a、b、c、d表示相應(yīng)儀器中加入的試劑）。利用下列方案可得到干燥、

純凈氣體的是（）

選項(xiàng)制備氣體abcd

濃鹽酸NaOH溶液堿石灰

ACl2MnO2

濃氨水

BNH3CaOH2O固體NaoH

CNO稀硝酸CuH2OP2O5

稀硝酸溶液

DH2ZnNaOH無(wú)水CaCh

答案C

解析濃鹽酸與Mno2共熱可制備Cb,但Nac）H溶液會(huì)與Ck反應(yīng)，應(yīng)選用飽和食鹽水除雜,

故A錯(cuò)誤；NH3極易溶于水，不能通入水中，故B錯(cuò)誤：稀硝酸與銅反應(yīng)生成NO,No難

溶于水，且不與P2O5反應(yīng)，故可以用水除雜，用P2O5干燥，故C正確；稀硝酸與Zn反應(yīng)

生成NO,不生成H2,故D錯(cuò)誤。

4.（2022?天津模擬）如圖是實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置，其中發(fā)生裝置相同，干燥和集氣裝置有兩

套，分別用圖1和圖2表示。下列選項(xiàng)正確的是（）

選項(xiàng)發(fā)生裝置中的藥品干燥和集氣裝置

A電石和飽和食鹽水圖2

B大理石和稀鹽酸圖1

C銅和稀硝酸圖2

D氧化鈣和濃氨水圖1

答案D

解析由實(shí)臉裝置可知，反應(yīng)物為固體和液體，且不需要加熱；圖1收集裝置的特點(diǎn)：氣體

能用堿石灰干燥，氣體可用向下排空氣法收集；圖2收集裝置的特點(diǎn)：氣體能用氯化鈣干燥，

氣體可用向上排空氣法收集。電石和飽和食鹽水可以制取C2H2,其密度比空氣小，應(yīng)用向下

排空氣法收集，故A錯(cuò)誤；大理石和稀鹽酸反應(yīng)生成二氧化碳，二氧化碳?xì)怏w和堿石灰反應(yīng)，

所以不能用堿石灰干燥，且二氧化碳的密度大于空氣的密度，應(yīng)用向上排空氣法收集，故B

錯(cuò)誤；銅和稀硝酸反應(yīng)生成NO,一氧化氮能和氧氣反應(yīng)生成二氧化氮，所以不能用排空氣

法收集，故C錯(cuò)誤；氧化鈣和濃氨水反應(yīng)生成氨氣，氨氣和堿石灰不反應(yīng)，所以可用堿石灰

干燥，氨氣的密度小于空氣的密度，所以可用向下排空氣法收集，故D正確。

5.（2022?晉中市高三一模）某實(shí)驗(yàn)小組擬利用如圖裝置制取干燥的氮?dú)狻Ｏ铝姓f(shuō)法錯(cuò)誤的是

（）

A.裝置I中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaNO2+NH4CI』=NaCl+N2t+2H2O

B.加熱片刻后需要將酒精燈移開(kāi)，說(shuō)明該反應(yīng)是放熱反應(yīng)

C.裝置II的作用是冷凝水蒸氣

D.在裝置W末端收集純凈干燥的Nz只能用向下排空氣法

答案D

解析根據(jù)題中已知的反應(yīng)物和生成物，結(jié)合原子守恒和得失電子守恒，可知裝置I中發(fā)生

反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaNO2+NH4Cl=2=NaCl+N2t+2氏0,A項(xiàng)正確；因移開(kāi)酒精燈后

反應(yīng)仍能進(jìn)行，說(shuō)明該反應(yīng)自身放熱，B項(xiàng)正確；根據(jù)化學(xué)方程式可知產(chǎn)物有水蒸氣，且反

應(yīng)物為溶液狀態(tài)，先用裝置II將絕大多數(shù)水蒸氣冷凝后再用裝置HI進(jìn)行干燥，故裝置∏的作

用是冷凝水蒸氣，C項(xiàng)正確；N2的密度與空氣密度相差太小，不適合用排空氣法收集，D項(xiàng)

錯(cuò)誤。

6.（2022.鐵嶺模擬）Ca3N2是一種極易潮解的試劑。某小組利用領(lǐng)氣與鈣反應(yīng)制備氮化鈣。下

列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

濃

氨堿石灰鈣

水

O

?6H

CaCl

2

試2

*

劑T稀

R硫

酸

倒吸

是防止

的作用

干燥管

中球形

裝置D

A.

H2

N+3

^Ca

H3^

+2N

3Ca

反應(yīng)：

中發(fā)生

玻璃管

中硬質(zhì)

B.C

32

精燈

處酒

燃C

再點(diǎn)

間后

段時(shí)

，一

反應(yīng)

A處

啟動(dòng)

，先

程中

驗(yàn)過(guò)

C.實(shí)

裝置

加E

該增

間應(yīng)

置之

、D裝

慮，C

度考

品純

從產(chǎn)

D.

D

答案

正確:

故A

吸，

防止倒

作用是

燥管的

球形干

D中

，裝置

反應(yīng)

與酸

極易

于水、

氣易溶

氨

解析

+

3Ca

式為

方程

化學(xué)

應(yīng)的

生反

則發(fā)

H,