常见气体的实验室制法

【73】掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法）。1．常见气体的实验室制法所用试剂、反应原理：气体所用试剂反应原理H2锌粒与盐酸或稀H2SO4ZnH2SO4==ZnSO4H2O2H2O2、KCO3或KMnO42KCO32KC3O22H2O22H2OO2C2MnO2和浓盐酸MnO24HC浓MnC2C22H2OHCNaC和浓H2SO42NaCH2SO4Na2SO42HCH2SFeS盐酸或稀H2SO4FeS2HC==H2SFeC2NH3NH4C和CaOH22NH4CCaOH2CaC22NH32H2OCH4CH3COONa和碱石灰CH3COONaNaOHNa2CO3CH4C2H4乙醇和浓H2SO4CH3CH2OHC2H4H2OC2H2电石和饱和食盐水CaC22H2O→C2H2CaOH2CO2CaCO3和盐酸CaCO32HC==CaC2CO2H2OSO2Na2SO3和H2SO4Na2SO3H2SO4==Na2SO4SO2H2ONOCu和稀HNO33Cu8HNO3稀==3CuNO322NO4H2ONO2Cu和浓HNO3Cu4HNO3浓==CuNO322NO22H2O2．常见气体的实验室制取、收集、尾气吸收装置：收集尾气吸收分子式装置制气装置O2CH4O2NH3CH4NH3H2C2H2H2SCO2NO2H2H2SNO2NOC2H4C2HCSO2C2SO2HC注：①因为C2H2、C2H4的气体密度很接近空气，所以不宜用向下排气法收集。②因为NO极易与空气中氧气反应生成NO2所以只能用排水法收集。③对于NH3和HC这2种污染性气体的尾气吸收装置要选用倒置的漏斗。④对于固体液体反应且不加热来制取气体的装置有多种，主要是启普发生器及其简易装置，见下图：例1下图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质，其中C为O2、D为C12、E为Fe单质，其余为化合物。它们存在如下转化关系，反应中生成的水及次要产物均已略去。（1）写出有关物质的名称或化学式：B，F，H。（2）指出MnO2在相关反应中的作用：反应①中是剂，反应②中是剂。（3）若反应①是在加热条件下进行，则A是；若反应①是在常温条件下进行，则A是。（4）写出B与MnO2共热获得D的化学方程式。【解析】从A、B与MnO2作用入手分析框图，与MnO2作用产生氧气的物质可以是KCO3，也可以是H2O2，发生的反应分别为：2KCO32KC3O2↑，2H2O22H2OO2↑，两者共同之处都是用MnO2作催化剂制O2，不同之处是前者在加热条件下进行，后者在常温条件下进行。浓盐酸与MnO2在加热条件下反应产生氯气：MnO2＋4HC（浓）MnC2＋C12↑＋2H2O，反应中MnO2的化合价降低，作氧化剂。O2与铁在点燃时反应产生是Fe3O4，而不是Fe2O3；C2与铁在点燃时反应产生是FeC3，而不是FeC2；这些不能混淆。【答案】（1）HC（1分）Fe3O4（1分）FeC3（1分）（2）催化（1分）氧化（1分）（3）KCO3（1分）H2O2（1分）（4）MnO2＋4HC（浓）MnC2＋C12↑＋2H2O（2分）【点评】题目不是很难，但要求对基础知识的掌握要扎实而系统。在复习O2的制备时就应该将几种制O2的方法进行对比分析，除了题中考查的两种方法，还有不需要用MnO2作催化剂的制O2方法，是直接加热KMnO4。有的考生答第（3）小题时就是由于没有弄清楚几种制O2方法的区别而错答。2。若用下图实验装置来制备纯净干燥的氯气、并试验它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是（）A只有①和②处B只有②处C只有②和③处D只有②、③、④处【解析】本题考查实验仪器的配置及化学药品的使用正确与否，①处KMnO4与浓HC在常温下反应能产生C2，不需要加热，正确。②处用来除去氯气中混有的HC杂质，因为氯气能与NaOH溶液反应，故此处错误，应用饱和NaC溶液代替NaOH溶液。③处洗气装置长短导管使用错误，洗气应是长进短出。④处没有设置气体出口，实验难以进行。【答案】D【点评】很多考生会误选C，对④处装置分析不清，说明思维不够严密。高考试题中经常出现气体相关的实验，给我们的启示是：注重基础实验教学，如气体相关的实验。例3如下图所示，A、B、C是实验室常用的三种制取气体的装置，提供的药品有：大理石、浓盐酸、稀盐酸、锌粒、二氧化锰、氯化铵、熟石灰。现欲利用这些药品分别制取NH3、C2、H2、CO2四种气体，试回答以下问题：1选用A装置可制取的气体有，选用B装置可制取的气体有，选用C装置可制取的气体有。2标号①、②的仪器名称依次为、。3写出利用上述有关药品制取氨气的化学方程式：若要制得干燥的氨气，可选用下列干燥剂中的填序号 a生石灰b浓硫酸c五氧化二磷【解析】A装置是固体或固体混合物加热制取气体的装置，B装置是液体与固体不加热反应制取气体的装置，C装置是液体与固体或液体与液体混合物加热反应制取气体的装置。氨气是碱性气体，可用碱性干燥剂干燥，但不能用酸性干燥剂和氯化钙来干燥。【答案】1NH3；H2；CO2；C22分液漏斗；圆底烧瓶32NH4C＋CaOH2CaC2＋2H2O＋2NH3↑；a【点评】气体的制取采用气体发生装置，也叫制气装置，一般有如本题的三套发生装置。装置的选择与所采用的化学反应有关，所用的化学反应不同，其装置也可能不同。具体来说，就是与反应物包括催化剂的聚集状态液体、块状固体或粉末和反应条件是否加热有关。例4制取氨气并完成喷泉实验图中夹持装置均已略去。1写出实验室制取氨气的化学方程式：。2收集氨气应使用法，要得到干燥的氨气可选用做干燥剂。3用图1装置进行喷泉实验，上部烧瓶已装满干燥氨气，引发水上喷的操作是，该实验的原理是。4如果只提供如图2的装置，请说明引发喷泉的方法。答：。【解析】1、2小题包括氨气的实验室制法的反应原理化学方程式，收集和干燥方法，这些都是考生熟悉的。氨气极易溶于水、比空气轻，是碱性气体，用向下排空气法收集，并用碱性干燥剂干燥。干燥剂不能选用浓H2SO4，无水CaC2、nO2NaOH溶液浓H2SO4NH3饱和NH4C溶液消石灰H2O固体NaOHNO稀HNO3铜屑H2OP2O5（1）上述方法中可以得到干燥、纯净的气体是。（2）指出不能用上述方法制取的气体，并说明理由（可以不填满）①气体，理由是。②气体，理由是。③气体，理由是。④气体，理由是。答案：（1）NO（2）①C2H4；装置中没有温度计，无法控制反应温度②C2；反应生成的C2被c中的NaOH溶液吸收了③NH3；反应生成的NH3被c中的H2O吸收了提示：由于所给制备装置中，没有温度计无法控制反应温度，不能确定是否有C2H4产生，也就不能得到干燥纯净的C2H4；所给装置虽然加热时可以产生C2，但在C装置中用NaOH溶液除HC同时，C2也被吸收。饱和NH4C溶液与消石灰作用产生NH3，但在通过C装置时被水吸收，最后也得不到NH3。铜与稀硝酸作用产生NO气体，部分被装置中的氧气氧化为NO2，但在通过C装置中的水时，3NO2H2O=2HNO3NO又得到NO，经P2O5干燥得到纯净的NO。5．利用如图所示装置（上下装置不得变化）收集或干燥以下8种气体：①H2②C2③CH4④HC⑤NH3⑥NO⑦H2S⑧SO2根据下列各项要求，填空（写序号）。（1）若烧瓶是干燥的，则由B口进气可收集的气体有____________。（2）若烧瓶充满水，可收集的气体有__________，这时气体由__________口进入。（3）若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体有__________________。（4）若在烧瓶内装入浓硫酸进行气体干燥，则可用此装置干燥的气体有______________，这时气体由______________口进入。答案：（1）②④⑦⑧（2）①③⑥A（3）①③⑤（4）①②③④⑥⑧B提示：（1）由B口进气，可知该气体的密度大于空气，因而能用排空气法收集且密度大于空气的气体符合；（2）为排水集气法，应短管进气，长管出水，能用排水集气法收集的气体符合；（3）由A口进气，可知该气体密度小于空气，H2、CH4、NH3符合；（4）作为洗气干燥装置，应长管进气，短管出气，能用浓硫酸干燥的气体有H2、C2、CH4、HC、NO、SO2。6．用下图所示的装置制取氢气，在塑料隔板上放粗锌粒，漏斗和带支管的试管中装有稀硫酸，若打开弹簧夹，则酸液由漏斗流下，试管中液面上升与锌粒接触，发生反应，产生的氢气由支管导出；若关闭弹簧夹，则试管中液面下降，漏斗中液面上升，酸液与锌粒脱离接触，反应自行停止。需要时再打开弹簧夹，又可以使氢气发生。这是一种仅适用于室温下随制随停的气体发生装置。回答下面问题：（1）为什么关闭弹簧夹时试管中液面会下降（2）这种制气装置在加入反应物前，怎样检查装置的气密性（3）从下面三个反应中选择一个可以用这种随制随停的制气装置制取的气体，填写下表中的空白。①大理石与盐酸反应制取二氧化碳②黄铁矿与盐酸反应制取硫化氢③用二氧化锰催化分解过氧化氢制取氧气实验记录气体名称收集方法检验方法

（4）食盐跟浓硫酸反应制氯化氢不能用这种装置随制随停。试说明理由。答案：（1）关闭弹簧夹时，反应产生的气体无法逸出，使试管内液面以上的压强增大，大于外界大气压后将液体压回漏斗中，因而试管中液面下降。（2）塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗中注入一定量的水并使漏斗内的液面高于试管内的液面，停止加水后，若漏斗中与试管中的液面差保持不再变化，说明装置气密性良好。（3）气体名称收集方法检验方法二氧化碳向上排空气法通入澄清石灰水中使石灰水变浑浊硫化氢向上排空气法有臭鸡蛋气味、使湿润的醋酸铅试纸变