第十章第三讲常见气体的实验室制法

全局性掌控常见气体的实验室制法是历年高考的热点，重点考查判断气密性检验、净化、收集、尾气吸收装置或操作的正误；仪器的连接顺序、误差分析、有关的化学计算等．预测常见气体的实验室制法知识与化学实验基本知识、化学实验基本操作、气体的性质、化学计算、误差分析以及实验评价相结合，考查综合应用知识的能力，是今后高考命题的趋势.一、实验室制取氧气1．反应原理：

.2．装置类型：

.3．收集方法：

法或

法固体＋液体→气体2H2O22H2O＋O2↑排水向上排空气二、实验室制取二氧化碳的方法1．反应原理：

.2．装置类型：

.3．收集方法：

法CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O固体(块状)＋液体→气体向上排空气三、实验室制取氢气的方法1．反应原理：

.2．装置类型：

.3．收集方法：

法或

法Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑固体(块状)＋液体→气体向下排空气排水四、实验室制取氯气的方法1．反应原理：

.2．装置类型：

.3．收集方法：

法或

法向上排空气排饱和食盐水五、实验室制取氨气的方法1．反应原理：

.2．装置类型：

.3．收集方法：

法＋2H2O向下排空气实验室制取氨气还可用哪些方法？提示：实验室制取氨气，除用氯化铵和消石灰加热外，还可用浓氨水制取，①可以加热浓氨水使NH3挥发出来，②可用浓氨水和生石灰混合，生石灰与水反应放热，使NH3挥发出来．1．既能用浓H2SO4干燥，又可用CaO干燥的气体有(

)①H2

②O2

③N2

④SO2

⑤H2S

⑥CH4

⑦NH3

⑧CO2A．①②③⑥

B．①②③⑧C．④⑤⑥ D．④⑤解析：浓H2SO4能干燥：①②③④⑥⑧；CaO可干燥：①②③⑥⑦.答案：

A2．制备下列气体过程中，净化除杂的有关操作(括号内是杂质)正确的是 (

)A．CO2(CO)——气体通过灼热的CuOB．C2H4(SO2)——气体通过盛有溴水的洗气瓶C．NO(NO2)——通过水洗干燥后，用向下排空气法收集D．NH3(H2O)——浓H2SO4解析：溴水会吸收C2H4，B不正确；NO会与O2反应，不能用排空气法收集C不正确；浓H2SO4吸收NH3，D不正确．答案：

A3．如图所示装置应用广泛，用该套

装置从B口进气可收集的气体是(

集气瓶是干燥的，且位置不得移

动)(

)A．NO

B．SO2C．CH4 D．N2解析：该套装置适用于收集与空气不反应且密度比空气小的气体，密度相近的气体不适用，故C正确．(注：用该套装置收集气体时，密度比空气大的气体是“长进短出”，密度比空气小的气体是“短进长出”)答案：

C4.如图是气体制取装置，下列能用此

装置制取气体并能“随开随用、随

关随停”的是(

)A．用大理石和稀硫酸制取二氧化碳

B．用锌粒和稀硫酸制取氢气

C．用浓盐酸和二氧化锰制取氯气

D．亚硫酸钠和硫酸制SO2解析：大理石(CaCO3)与稀硫酸反应生成的CaSO4是微溶物质，覆盖在CaCO3的表面，使反应难以进一步进行；用锌粒与稀硫酸制氢气符合；用浓盐酸和二氧化锰制取氯气需要加热；Na2SO3为粉末状固体，不能放在多孔塑料板上．答案：B5．实验室制取下列气体时，尾气处理装置正确的是(

)解析：A装置会引起倒吸；B装置水不能充分吸收Cl2；C装置会产生单质溴，溴易挥发，污染空气．答案：D6．如图是实验室制取某些气体的装置．(1)该制气装置在加入反应物前，应事先进行的操作是______________．(2)若用该装置制取O2，反应物除了可选择二氧化锰和__________(填试剂名称)，还能选择________(填物质的化学式)和水．(3)利用该装置还可制取__________(选填下列字母序号)等气体．A．H2

B．CO2C．Cl2 D．NH3解析：(3)该装置适于液体与固体(或液体与液体)在不加热的条件下制取气体．A可选用稀盐酸与锌反应制取氢气；B可选用稀盐酸与碳酸钙反应制取二氧化碳；C可把浓盐酸滴加到固体高锰酸钾上，不需加热，可制得氯气；D可用于浓氨水与生石灰(CaO)反应制取氨气，故A、B、C、D均合理．答案：(1)检验装置气密性(2)双氧水(或过氧化氢)

Na2O2

(3)A、B、C、D

[师之说]反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、固加热型O2、NH3等①试管要干燥②试管口略低于试管底③加热时先均匀加热再局部加强热反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、液加热型或液、液加热型Cl2、HCl等①烧瓶加热时要隔石棉网②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片或沸石反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、液不加热型或液、液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2等①启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水②使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速可选用制备气体的装置：[名师精析]

考虑所给反应物质的状态与气体的性质选用气体发生和收集的装置．制备氢气不需加热，且锌粒为固体颗粒，氢气难溶于水，密度比空气小，因此a、e、f中只有e正确；氯气可溶于水，且氯气中混有氯化氢和水蒸气，为除杂需选用d装置．[答案]

e

d(1)利用例1中装置a可制取以下气体：①O2——H2O2与MnO2(或Na2O2与水)②Cl2——KMnO4与浓盐酸③CO2——CaCO3与稀盐酸④H2——Zn与稀硫酸(2)以下是启普发生器原理——随开随用，随关随停的改进装置：[学之用]1．下列反应最适用于实验室制取氢气的是(

)A．锌与稀硫酸反应B．甲烷热分解C．电解稀硫酸

D．炽热的炭与水蒸气反应解析：实验室里制备气体要操作简单，容易分离，经济实惠，切实可行．甲烷在高温下才能分解成H2和C，反应所需条件高．炽热的炭和水蒸气反应生成CO和H2，既难反应，又难分离，难以在实验室里实现．电解稀硫酸需要消耗电能．可用锌和稀硫酸反应的方法制取氢气．答案：

A2．从绿色化学的理念出发，下列实验不宜用图示装置进行的是 (

)A．不同浓度的硝酸与铜反应B．稀硫酸与纯碱或小苏打反应C．铝与氢氧化钠溶液或盐酸反应D．H2O2在不同催化剂作用下分解解析：如图所示装置没有尾气吸收装置，所以凡是生成有污染的气体都不行，B、C、D都没有污染气体产生，只有A项中有氮氧化合物产生，所以A符合题意．答案：

A3．某兴趣小组同学共同设置了如图所示的实验装置，既可用于制取气体，又可用于验证物质的性质．请回答下列问题：(1)利用装置Ⅰ制取气体，生成气体的反应应具备的条件是________________________________．(2)利用装置Ⅰ、Ⅱ制取气体(K2关闭，K1打开)．甲同学认为：利用装置Ⅱ可以收集H2、NH3等气体，但不能收集O2和NO等气体，其理由是：________________________________________.乙同学认为：对装置Ⅱ做简易改进(不改变仪器装置)，也可收集O2和NO等，但不能收集NO2，改进的方法是______________，对装置Ⅱ再做简易改进(不改变仪器装置)，也可收集NO2，改进的方法是_______________________________________________．(3)利用装置Ⅰ、Ⅲ验证物质的性质(K2打开，K1关闭)．如果设计实验证明氧化性：KMnO4＞Cl2＞Br2，则可在A中加浓盐酸，B中加________，C中加________，观察到C中的现象是________________________．解析：(1)装置Ⅰ是一个固液混合不加热制备气体的装置．(2)这套装置是利用排空气法来收集气体的，由于是短管进气，故可用于收集密度比空气小的气体，如H2、NH3等，而O2密度比空气大，NO又易与空气中的O2反应，故不能用它来收集．只要在装置Ⅱ中加满水，利用排水法就可以收集O2、NO等气体，而由于NO2可以和水反应，故不可以用它来收集．如果在装置Ⅱ中加满CCl4等有机溶剂，就可以用排有机溶剂法收集NO2.(3)要验证氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2，可利用氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性的原理，在A中放浓盐酸，B中加入KMnO4，二者反应产生Cl2，在C中加入NaBr溶液，可观察到C中溶液由无色变橙色．答案：(1)固＋液反应，反应不需要加热(2)O2的密度大于空气的密度，NO能与空气中的O2反应生成NO2在装置Ⅱ中加满水在装置Ⅱ中加满CCl4等有机溶剂(3)KMnO4固体NaBr溶液溶液变橙色[师之说]

1．气体的净化(1)净化原则不减少被净化气体的量，不引入新的杂质，操作简便，

易于分离．(2)气体的净化装置与方法①易溶于水或能与水反应不生成其他气体的杂质用水吸收．如H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括号内为杂质气体，下同)，可将混合气体通过盛水的a来除去杂质气体．②酸性杂质用碱性吸收剂、碱性杂质用酸性吸收剂来吸收．如CO(CO2)，可将混合气体通过盛NaOH溶液的a或盛碱石灰的b或c或d来除去杂质．③还原性杂质，可用氧化性较强的物质来吸收或转化；氧化性杂质，可用还原性较强的物质来吸收．例如CO2(CO)，可将混合气体通过盛灼热CuO的e来除去杂质．④选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂做吸收剂来除去杂质．如O2(H2S)，可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的a除去杂质．2．气体的收集确定气体的收集方法时要考虑气体的密度、溶解性、稳定性．收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不与水反应或难溶于水收集的气体密度比空气大，且与空气密度相差较大收集的气体密度比空气小，且与空气密度相差较大收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集装置适用的气体H2、O2、NO、CH4、C2H4Cl2、HCl、CO2、NO2、H2S、SO2H2、NH33．尾气处理通常有毒和有污染的尾气必须适当处理．常用尾气处理装置有：a用于NaOH溶液吸收氯气、CO2(气体溶解或反应速率不很快，不易引起倒吸)．b用于收集少量气体然后处理．c、d用于收集极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少．e用于处理难以吸收且可燃的气体，如H2、CO等．[例2]

用下列四种装置制备和收集Cl2：将收集到的Cl2置于天平上称量，若四个集气瓶体积相同、质量相等，则称量结果是(

)A．A最重 B．B最重C．C最重

D．D最重[名师精析]

从各套装置可以分析各集气瓶中的成分，A中Cl2[H2O(g)]，B中Cl2[HCl、H2O(g)]，C中纯Cl2，D中Cl2(HCl)，相同条件下物质的量相同，摩尔质量大的其质量大，故C正确．[答案]

C[学之用]4．实验室制取下列气体时，对应尾气吸收方法中不正确的是 (

)A．Cl2的尾气，可用NaOH溶液吸收B．H2S的尾气，可用CuSO4溶液吸收C．SO2的尾气，可用KMnO4溶液吸收D．NO2的尾气，可用H2O来吸收

.解析：

Cl2能与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO而被吸收；H2S能与CuSO4溶液反应生成CuS而被吸收；SO2具有还原性，能被酸性KMnO4溶液氧化而被吸收；NO2与水反应生成HNO3和NO，NO仍然污染环境，故NO2不能用水吸收，而是用NaOH溶液吸收．答案：

D5．用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是(

)解析：铜和浓硝酸反应的产物是二氧化氮，其密度比空气大，因此利用排空气法用封闭装置收集二氧化氮气体时，导气管应该长进短出，这样有利于把试管中的空气排尽．答案：

C6．氨(NH3)是重要的含氮化合物.1774年该气体由英国普里斯特里制得．为了在实验室制取干燥的氨气，甲、乙、丙三位同学分别设计了如下三套实验制备干燥氨气的装置：(1)实验装置和所用药品都正确的是(填“甲”、“乙”或“丙”)________；(2)写出实验室制取氨气的化学方程式_____________________________________________________________________