專題12 常見氣體的制取與凈化（原卷版）

專題12常見氣體的制取與凈化知識(shí)01實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般步驟知識(shí)02反應(yīng)原理及發(fā)生裝置知識(shí)03收集裝置知識(shí)04檢驗(yàn)與驗(yàn)滿知識(shí)05氣體的凈化與干燥知識(shí)06多功能瓶的使用知識(shí)07尾氣處理方法01氧氣、氫氣、二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取比較方法02補(bǔ)畫裝置知識(shí)01實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般步驟【例1】（2023·四川成都·?？家荒＃┗瘜W(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科。以下實(shí)驗(yàn)操作正確的是（）A．排空氣法收集氧氣 B．實(shí)驗(yàn)室制取CO2C．驗(yàn)滿二氧化碳 D．鐵絲在氧氣中燃燒知識(shí)02反應(yīng)原理及發(fā)生裝置選擇依據(jù)：反應(yīng)物的狀態(tài)(固固型或固液型)和反應(yīng)條件(是否需要加熱)。裝置類型固固加熱型固液常溫型適用范圍高錳酸鉀、氯酸鉀與二氧化錳制氧氣過(guò)氧化氫溶液與二氧化錳制氧氣(不選E)、大理石(或石灰石)與稀鹽酸制二氧化碳、鋅與稀硫酸制氫氣裝置圖ABCDE裝置優(yōu)點(diǎn)安裝簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便可以隨時(shí)添加液體藥品可控制反應(yīng)速率可控制反應(yīng)的發(fā)生和停止反應(yīng)原理2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4+MnO2+O2↑制氧氣(E裝置除外)：2H2O22H2O+O2↑制二氧化碳：2HCl+CaCO3=CaCl2+H2O+CO2↑制氫氣：H2SO4+Zn=ZnSO4+H2↑注意事項(xiàng)試管口略向下傾斜的目的是防止生成的冷凝水倒流使試管驟冷炸裂；用高錳酸鉀制取氧氣時(shí)，試管口塞一團(tuán)棉花，目的是加入藥品不宜過(guò)多，防止生成的氣體將試管撐破長(zhǎng)頸漏斗下端應(yīng)浸入液面下，目的是防止生成的氣體從導(dǎo)管口溢出用于劇烈反應(yīng)，分液漏斗可用注射器代替固體藥品為塊狀或大顆粒狀(二氧化錳為粉末狀，不適用于此裝置)【名師點(diǎn)撥】實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳時(shí)藥品的選擇原則：（1）不能用濃鹽酸代替稀鹽酸，原因是濃鹽酸易揮發(fā)，生成的二氧化碳中會(huì)混有氯化氫氣體，使制得的氣體不純。（2）不能用稀硫酸代替稀鹽酸，原因是反應(yīng)生成的硫酸鈣為微溶物，會(huì)附著在大理石表面阻止反應(yīng)進(jìn)行。（3）不能用碳酸鈉(或碳酸鉀)代替大理石(或石灰石)，原因是粉末狀固體與稀鹽酸接觸面積大，反應(yīng)劇烈，不利于反應(yīng)的控制和氣體的收集?！纠?】（2023·遼寧盤錦·?？寄M預(yù)測(cè)）實(shí)驗(yàn)室利用下圖實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行有關(guān)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）儀器a的名稱是。（2）實(shí)驗(yàn)室用加熱氯酸鉀的方法制取氧氣的化學(xué)方程式為；欲收集一瓶干燥的氧氣，可選擇的收集裝置是（填裝置編號(hào)）。（3）實(shí)驗(yàn)室用加熱氯化銨和氫氧化鈣固體混合物的方法制取氨氣，可選用的發(fā)生裝置是，收集裝置只能選用C，請(qǐng)合理推測(cè)氨氣具有的物理性質(zhì)。（5）E是實(shí)驗(yàn)室制備二氧化碳?xì)怏w的發(fā)生裝置，該裝置的優(yōu)點(diǎn)是，若在裝置E中連接壓強(qiáng)傳感器，測(cè)定實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)變化的情況（如圖2），能正確反映關(guān)閉彈簧夾后裝置內(nèi)壓強(qiáng)變化的一段圖像是（選填序號(hào)）。①a-b

②b-c

③c-d（6）某水泥廠化驗(yàn)室，為了測(cè)定某礦山石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，取石灰石樣品與足量稀鹽酸在燒杯中反應(yīng)(假設(shè)石灰石樣品中雜質(zhì)不與稀鹽酸反應(yīng)也不溶于水。有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：反應(yīng)前充分反應(yīng)后實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)燒杯和稀鹽酸的質(zhì)量石灰石樣品的質(zhì)量燒杯和其中混合物的質(zhì)量180g12g187．6g求該石灰石中碳酸鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）知識(shí)03收集裝置選擇依據(jù)：氣體的密度和溶解性。收集裝置排水法排空氣法向上排空氣法向下排空氣法適用范圍難溶或不易溶于水且不與水反應(yīng)的氣體，如O2、H2、CH4等密度比空氣大的氣體，如O2、CO2等密度比空氣小的氣體，如H2、CH4、NH3等裝置優(yōu)點(diǎn)收集的氣體較純凈收集的氣體較干燥注意事項(xiàng)①用排水法收集氣體時(shí)，集氣瓶中應(yīng)預(yù)先裝滿水，防止收集到的氣體不純，待導(dǎo)管口有連續(xù)均勻冒出時(shí)開始收集；②用固固加熱型裝置制取并用排水法收集氣體時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)先將導(dǎo)管從水槽中取出，再熄滅酒精燈，防止水槽中的水倒吸入灼熱的試管，使試管炸裂；③用排空氣法收集氣體時(shí)，導(dǎo)管伸入集氣瓶底部的目的是排凈集氣瓶中的空氣，使所收集的氣體更純凈。【例3】（2023·海南?？凇ば？家荒＃〤l2是一種能溶于水的氣體，其密度比空氣大，則Cl2的收集方法應(yīng)是（）A．排水法 B．向上排空氣法C．向上排空氣法和排水法 D．向下排空氣法知識(shí)04檢驗(yàn)與驗(yàn)滿氣體檢驗(yàn)驗(yàn)滿方法裝置方法裝置氧氣將帶火星的木條伸入集氣瓶，若木條復(fù)燃則說(shuō)明氣體為氧氣將帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃則說(shuō)明氧氣已集滿二氧化碳將氣體通入澄清石灰水中將燃著的木條放在集氣瓶口，若木條熄滅則說(shuō)明二氧化碳已集滿【例4】我們學(xué)習(xí)過(guò)常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法，知道了制取氣體的一般思路和方法。（1）實(shí)驗(yàn)室制取氣體時(shí)，確定發(fā)生裝置需要考慮的兩種因素有(填序號(hào))。A．反應(yīng)物的狀態(tài) B．氣體的密度C．反應(yīng)的條件 D．氣體的溶解性（2）某實(shí)驗(yàn)室的儀器柜里有如圖儀器：儀器①的名稱是，實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸制備并收集二氧化碳時(shí)，不可能選擇的儀器是(填序號(hào))。（3）老師提出用碳酸鈉粉末與稀鹽酸制取二氧化碳，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為。為了完成該實(shí)驗(yàn)，有四位同學(xué)組裝了以下發(fā)生裝置，你認(rèn)為最合適的一套裝置是(填序號(hào))，該裝置的最大優(yōu)點(diǎn)是。該裝置還可以用于實(shí)驗(yàn)室制取。知識(shí)05氣體的凈化與干燥一、氣體的凈化1.原則：a.不能引入新的雜質(zhì)氣體；b.不能減少被除雜氣體的量。2.常見氣體的除雜裝置及除雜試劑.除雜裝置除雜試劑可除去的雜質(zhì)氣體(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)氣體)氫氧化鈉溶液CO(CO2)、H2(HCl)飽和碳酸氫鈉溶液CO2(HCl)灼熱的氧化銅粉末CO2(CO)灼熱的銅網(wǎng)N2(O2)氫氧化鈉溶液CO(CO2)二、氣體的干燥(除水)干燥裝置干燥劑濃硫酸堿石灰(NaOH和CaO固體混合物)、氫氧化鈉固體可干燥的氣體酸性或中性：H2、O2、N2、CO2等堿性或中性：NH3、H2、O2、N2等【例5】（2023·重慶渝北·統(tǒng)考模擬預(yù)測(cè)）如圖，堿石灰是干燥劑；密度比空氣小，難溶于水，不與堿反應(yīng)；密度比空氣小，極易溶于水。下列幾種氣體可用所示裝置干燥收集的是（）①；②；③；④HCl﹔⑤；⑥A．①②⑥ B．②③⑤ C．③④⑥ D．①⑤⑥知識(shí)06多功能瓶的使用用途圖示氣體進(jìn)入方向舉例收集氣體收集密度比空氣大的氣體，待收集氣體通入最下方，即從a或c端通入收集O2、CO2等收集密度比空氣小的氣體，待收集氣體通入最上方，即從b或d端通入收集H2、CH4等收集難溶或不易溶于水、且不與水反應(yīng)的氣體，氣體應(yīng)從b端通入收集O2、H2等檢驗(yàn)、除雜、干燥氣體氣體須與液體試劑充分接觸，即氣體應(yīng)從a端通入若檢驗(yàn)CO2，X為澄清石灰水除雜與收集組合裝置若X為氫氧化鈉溶液，該裝置是除去CO2，收集CO測(cè)量氣體體積短進(jìn)長(zhǎng)出，水被壓入量筒CO2等能溶于水或與水反應(yīng)的氣體需在水面上方加一層植物油，目的是防止通入的氣體溶于水或與水反應(yīng)【例6】（江蘇無(wú)錫·統(tǒng)考一模）實(shí)驗(yàn)室用如圖所示裝置可制取氫氣并測(cè)量生成氫氣的體積，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是（）A．儀器a的名稱為長(zhǎng)頸漏斗 B．該收集氣體的方法是向下排空氣法C．將鋅粒換成大理石可用于實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳 D．該裝置還可用于實(shí)驗(yàn)室制取氧氣知識(shí)07尾氣處理方法點(diǎn)燃法吸收法收集法裝置舉例可燃性有毒氣體采用燃燒的方法，使其轉(zhuǎn)化為對(duì)空氣無(wú)污染的物質(zhì)，如CO適用于溶解性較大的氣體，如HCl、NH3，防倒吸將尾氣通入溶液中，使其與溶液反應(yīng)而被吸收，如將SO2通入NaOH溶液用氣球收集尾氣，再集中處理或再利用【例7】（浙江杭州·一模）如圖為某實(shí)驗(yàn)時(shí)收集二氧化硫氣體的裝置中，根據(jù)此收集裝置不能推斷出SO2可能具有的性質(zhì)（）A．污染性氣體B．密度比空氣大C．在空氣中易形成酸雨D．易溶于水方法1氧氣、氫氣、二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取比較一、氧氣的實(shí)驗(yàn)室制法1.反應(yīng)原理2KMnO4eq\o(=,\s\up7(△))K2MnO4+MnO2+O2↑2H2O22H2O+O2↑2.實(shí)驗(yàn)裝置裝置3.實(shí)驗(yàn)步驟用H2O2溶液和MnO2：（1）檢查氣密性（2）加MnO2固體（3）加過(guò)氧化氫溶液（4）收集氧氣用KMnO4或KClO3：（1）檢查氣密性（2）裝藥品（3）固定裝置（4）點(diǎn)燃酒精燈開始加熱（5）收集氧氣（6）把導(dǎo)管撤離水槽（7）熄滅酒精燈4.收集方法排水法或向上排空氣法5.檢驗(yàn)方法驗(yàn)證：將帶火星的木條放入集氣瓶?jī)?nèi)，觀察木條是否復(fù)燃驗(yàn)滿：向上排空氣法收集時(shí)用帶火星的木條靠近集氣瓶口，若木條復(fù)燃，則已收集滿；排水法收集時(shí)集氣瓶口外有大量氣泡冒二、二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制法1.反應(yīng)原理CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑2.實(shí)驗(yàn)裝置裝置3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）檢查氣密性（2）加大理石固體（3）加稀鹽酸（4）收集二氧化碳4.收集方法向上排空氣法5.檢驗(yàn)方法驗(yàn)證：將氣體通入澄清石灰水中，若澄清石灰水變渾濁則氣體為二氧化碳驗(yàn)滿：用燃著的木條靠近集氣瓶口，若木條熄滅，則瓶中二氧化碳已收集滿三、氫氣的實(shí)驗(yàn)室制法1.反應(yīng)原理Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑2.實(shí)驗(yàn)裝置裝置3.實(shí)驗(yàn)步驟（1）檢查氣密性（2）加大理石固體（3）加稀鹽酸（4）收集二氧化碳4.收集方法排水法或向下排空氣法5.檢驗(yàn)方法驗(yàn)證：將氣體點(diǎn)燃，在火焰上方罩一個(gè)冷燒杯，若火焰呈淡藍(lán)色且燒杯內(nèi)壁有水珠則說(shuō)明氣體為氫氣驗(yàn)滿：排水法收集時(shí)集氣瓶口外有大量氣泡冒出則氣體已收集滿【例8】（2023·江蘇連云港·?？家荒＃┫铝袃山M裝置圖都與我們學(xué)過(guò)的氣體的制取和性質(zhì)有關(guān)。（1）根據(jù)如圖（A～E）所給的裝置，回答問(wèn)題：

①實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣，可選用的發(fā)生裝置為，收集裝置是（填字母）。②實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳，可選用的發(fā)生裝置為，驗(yàn)滿方法是。（2）在實(shí)驗(yàn)室中，集氣瓶被稱做“萬(wàn)能瓶”，用它可以組裝成各種用途的裝置，請(qǐng)仔細(xì)觀察下列（F～K）各個(gè)裝置的特點(diǎn)回答問(wèn)題：

①實(shí)驗(yàn)室若用F裝置收集氧氣，則氧氣應(yīng)從口進(jìn)入（填導(dǎo)管口符號(hào)）；②若要收集一定體積的二氧化碳?xì)怏w，應(yīng)選用裝置；③若要除去CO中的少量CO2，同時(shí)用該瓶收集較純凈的CO，應(yīng)選用裝置。方法02補(bǔ)畫裝置圖示補(bǔ)畫要點(diǎn)制取氣體收集密度比空氣小的氣體收集密度比空氣大的氣體收集密度比空氣大的氣體收集密度比空氣小的氣體排水法收集氣體檢驗(yàn)、干燥或除去雜質(zhì)氣體【例9】（2023上·廣東惠州·九年級(jí)?？迹├萌鐖D裝置進(jìn)行氣體的制取實(shí)驗(yàn)，請(qǐng)回答：（1）寫出圖中標(biāo)注儀器的名稱：a.。（2）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的藥品名稱是，反應(yīng)原理（用