《优化指导》化学总复习（人教）配套讲义：第四章　综合课3常见气体的实验室制备 含答案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精综合课3常见气体的实验室制备、净化、收集和检验（对应学生用书P96）1．气体制备实验的基本思路①发生装置：发散源改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如用草酸晶体受热分解制取CO2气体。②制备气体：O2、NH3、CH4等。（2）固体＋液体（不加热）→气体①发生装置：②制备气体:H2、CO2、H2S、SO2等。(3）固体＋液体或液体＋液体eq\o(→，\s\up7(△)）气体①发生装置:②制备气体：Cl2、C2H4等。3．气体的除杂方法（1)除杂试剂选择的依据:主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。除杂原则：①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装置内进行；④先除易除的杂质气体.（2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置ⅠⅡⅢⅣ常见干燥剂浓H2SO4（酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰（碱性)除杂试剂Cu、CuO、Mg等当CO2中混有O2杂质时,应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉。1．NH4HCO3固体受热分解得NH3、CO2、H2O等混合气体，如何除去CO2、H2O得纯净的NH3？提示：可让混合气体通过装有足量碱石灰的干燥管。2．实验室制得Cl2中往往含H2O、HCl等杂质，如何得到纯净的Cl2?提示：可让气体先通过装有饱和食盐水的洗气瓶除HCl杂质,再通过装有浓硫酸的洗气瓶除水蒸气杂质，两者顺序不能颠倒.4．气体的收集方法及其拓展应用(1）气体的常见收集方法收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例）排水法难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液）、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO等排空气法向上排空气法密度大于空气且不与空气中成分反应Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH3（2）气体收集方法的拓展应用①②装置(Ⅰ)从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等.若将广口瓶中的液体更换,还可以收集以下气体。①饱和食盐水——收集Cl2.②饱和NaHCO3溶液——收集CO2.③饱和NaHS溶液--收集H2S。④四氯化碳--收集HCl或NH3。装置（Ⅱ）储气式集气。气体从橡胶管进入,可将水由A瓶排入B瓶，在瓶A中收集到气体。5．尾气处理的原因、方法及装置（1）原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害.（2）处理方法：一般根据气体的相关性质,使其转化为非气态物质或无毒物质,如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。（3)尾气处理装置（见下图a、b、c、d）①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用ab装置。②制取CO时，尾气处理可采用cd装置.③制取H2时，尾气处理可采用cd装置.④制取NH3、HCl时尾气处理可采用b装置。6．气体性质的检验检验气体是根据气体的性质，一般从以下5方面考虑:①气体的颜色和气味；②水溶液的酸碱性；③助燃、可燃及燃烧现象和产物;④遇空气的变化;⑤其他特征。待检物操作步骤现象O2用试管或集气瓶取待检气体，然后向试管或集气瓶中插入带有火星的木条带火星的木条复燃H2使待检气体通过尖嘴玻璃导气管并点燃，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯有浅蓝色火焰，烧杯里有水雾生成NH3①用湿润的红色石蕊试纸检验变蓝②把待检气体收集在集气瓶里，盖上玻璃片，用玻璃棒蘸取浓盐酸,开启玻璃片放在瓶口上方生成白烟SO2在洁净试管里加入5mL品红溶液，再通入待检气体,再加热待颜色变化后品红溶液褪色，加热后又恢复红色CO2闻气味,并将其通入澄清石灰水中无色无味,石灰水变浑浊，继续通入后变澄清Cl2用湿润的KI－淀粉试纸靠近集气瓶口变蓝Br2(蒸气）①观察气体颜色，并用湿润的淀粉－KI试纸检验红棕色气体，能够使湿润的淀粉－KI试纸变蓝色②观察气体颜色,并把该气体通入水中，再观察溶液的颜色红棕色气体，其水溶液呈橙色NO2观察气体颜色，溶于水再观察溶液的颜色，并用蓝色的石蕊试纸检验红棕色气体，其水溶液呈无色，能使湿润的蓝色石蕊试纸显红色NO观察气体颜色，并与空气混合无色气体遇空气变为红棕色3．将气体通入澄清石灰水中,若石灰水先变浑浊，后又变澄清，能否判断该气体一定是CO2？提示:不能.若气体是SO2，也有相同的现象发生。若该气体无色无味,则可以判断是CO2。题组一气体的制备与收集1．（2018·株洲检测）以下气体发生装置中，不易控制反应产生气体的量的是(）解析:选BA项可通过控制加入液体的量来控制产生气体的量;C、D两项中装置类似于启普发生器，可通过活塞的开关调节反应器的压强，控制反应与否，来控制产生气体的量。2．用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是（）答案：C3．（1)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)外，还能选择________（填试剂化学式）和水。③利用该装置还可制取________(填字母）等气体。a．H2 b．CO2c．NH3 d．SO2(2)此装置中加入漂白粉和浓盐酸也可以制取Cl2.①写出该反应的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②若使用在空气中放置的漂白粉和浓盐酸发生反应，则制取的Cl2中可能含有的杂质为________________________________________________________________________。解析:（1)制备气体的装置在加入反应物之前均应先检查装置的气密性。该装置所制气体应满足固体(液体)和液体不需加热制备气体。符合此条件的制备氧气的反应可为H2O2在MnO2作催化剂时分解，或Na2O2与H2O反应.该装置可制备的气体有H2、CO2、O2、NH3等。（2）ClO－、Cl－在酸性条件下发生反应生成Cl2.漂白粉在空气中放置会部分变为CaCO3，浓盐酸有很强的挥发性，因而制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O（g)。答案：（1）①检查装置气密性②双氧水（或过氧化氢)Na2O2③abcd（2）①ClO－＋Cl－＋2H＋=Cl2↑＋H2O②HCl、CO2、H2O（g)题组二气体的干燥、除杂及尾气处理4．（2018·濮阳测试)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置）。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是()选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液解析：选B氨气的密度比空气小,应该用向下排空气收集，A错误;浓硫酸与Na2SO3发生复分解反应生成SO2,因SO2的密度比空气大，所以可用向上排空气法收集，SO2是大气污染物，要进行尾气处理，SO2很容易与NaOH溶液发生反应，用NaOH溶液吸收尾气时，为防止倒吸现象的发生，可以安装一个倒扣的漏斗，B正确；稀硝酸与Cu发生反应产生的气体是NO,不是NO2，且不能用水处理尾气，C错误；MnO2与浓盐酸在加热时才能发生反应制取Cl2，该装置没有加热仪器，浓盐酸易挥发，C中收集的气体不纯净,应在b、c之间添加除去HCl气体的装置，D错误.5．（2017·辽宁六校期末）如图为常用玻璃仪器组成的七种实验装置，根据需要可在其中加入液体或固体试剂。下列说法错误的是()A．A、B装置既能用于收集Cl2，又能用于收集NOB．装有浓硫酸的F装置可用于干燥CO2气体C．C、E装置可用于尾气吸收,能防止液体倒吸到气体发生装置中D．G装置可用于合成氨实验中，可干燥、混合并能大致观察H2和N2的体积比答案：B题组三气体的检验6．(2018·孝感市六校联考）如图装置可用于收集气体并验证某些化学性质,下列有关说法正确的是()选项气体试剂现象结论ANH3酚酞试液溶液变红色NH3的水溶液显碱性BCl2紫色石蕊试液溶液先变红后褪色Cl2有酸性和漂白性CC2H4溴水溶液褪色C2H4分子中含碳碳双键DXKI淀粉溶液溶液变蓝X可能是Cl2或NO2答案:D7．(2017·东营期末)某种气体可能是由CO、CO2、H2、NH3、HCl和H2O(g)中的一种或几种组成，使其依次通过下列药品：①澄清石灰水②Ba(OH)2溶液③浓H2SO4④灼热的CuO⑤无水CuSO4粉末,结果观察到的实验现象是：①中未见浑浊，②中变浑浊，③中无明显现象，④中有红色物质产生，⑤中固体变蓝。若以上实验中，每一步反应都充分进行，则原混合气体中(）A．一定有CO2和HCl,可能有H2B．一定有H2、CO2和CO，可能有HClC．一定有H2、CO2和HCl，可能有CO和H2O（g)，肯定无NH3D．一定有H2，一定没有CO解析：选C气体通过①②的现象说明气体中含有HCl和CO2，HCl和CO2在与碱反应时，强酸性气体HCl先与碱反应,气体中含HCl，一定不含NH3，气体通过③后，得到的气体一定是干燥的，此气体通过灼热的CuO，有红色物质产生说明气体中有CO或H2,而得到的气体再通过无水CuSO4粉末，固体变蓝，说明气体中含有H2,而CO和H2O(g）不能确定。题组四综合应用8．(2017·全国卷Ⅰ，10）实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是（）A．①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C．结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热D．装置Q（启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气解析：选BA错：若③中为焦性没食子酸溶液,则进入④中的气体还会有水蒸气。B对：若在④处收集气体点燃，发出“噗”声，则证明制取的氢气较纯，可以加热管式炉.C错：为了防止生成的W被氧化，反应结束时应先停止加热，待管式炉冷却后再关闭活塞K。D错：二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，而启普发生器不能加热。9．(2017·江苏卷，4)下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是()解析：选BA错:铜片和稀硫酸不反应,无法制取SO2.B对:SO2能使品红溶液褪色，因此可以验证SO2的漂白性。C错：SO2密度比空气大，用排空气法收集SO2时，导气管应“长进短出”.D错:SO2和饱和NaHSO3溶液不反应，因此NaHSO3溶液不能作为吸收液，可用NaOH溶液。10．(2016·全国卷Ⅰ，26）氮的氧化物(NOx）是大气污染物之一,工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。回答下列问题:(1）氨气的制备①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为________________________________________________________________________.②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为:发生装置→__________(按气流方向，用小写字母表示).(2）氨气与二氧化氮的反应将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2(两端用夹子K1、K2夹好）。在一定温度下按图示装置进行实验.操作步骤实验现象解释原因打开K1,推动注射器活塞,使X中的气体缓慢通入Y管中①Y管中________②反应的化学方程式________将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温Y管中有少量水珠生成的气态水凝聚打开K2③________④________解析：(1）①在实验室通常是用加热氯化铵和消石灰固体混合物制取氨气，应选用发生装置A，其反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca(OH）2eq\o(=，\s\up7（△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，或选用发生装置B,直接加热浓氨水生成氨气:NH3·H2Oeq\o（=,\s\up7(△)）NH3↑＋H2O;②氨气是碱性气体,可用碱石灰干燥，密度小于空气，应采用向下排空气法收集,氨气极易溶于水,尾气处理时应防止倒吸，则要收集一瓶干燥的氨气,仪器的连接顺序为：发生装置→d、c→f、e→i。(2)打开K1，推动注射器活塞将氨气缓慢通入Y管中,在一定温度和催化剂的作用下发生反应：6NO2＋8NH3催化剂，7N2＋12H2O，随着反应的发生Y管中红棕色气体颜色变浅;反应生成的水蒸气液化后，NO2和NH3反应后气体的物质的量减小，反应容器中的压强减小，打开K2,Z中的溶液倒吸入Y管中。答案：（1)①A2NH4Cl