专题4　气体的制取实验（原卷版）

专题4气体的制取实验【命题重点】化学实验装置的连接主要考查气体的发生装置;干燥、净化装置;气体收集装置;尾气处理装置的选择和连接。【方法要点】一般原则:气体发生装置→除杂、干燥→主体实验→尾气的处理等程序。(1)发生装置:①固固加热型;②固液不加热型。(2)除杂干燥:①溶液除杂:洗气瓶;②固体常温除杂:U形管、干燥管;③固体加热除杂:硬质玻璃管。(3)主体实验:①气体性质实验;②气体收集(包括量气)。(4)尾气处理:①有毒气体:固体、溶液吸收,点燃、装置收集;②无毒气体直接排空;③若制备的物质极易水解,则需在尾部加装干燥管,以防空气中的水蒸气进入造成水解。(5)干燥与除杂的顺序:①若采用溶液除杂,则先净化后干燥;②若采用加热除杂,则干燥在前;③若用固体吸收剂常温除杂,则根据题意而定。(6)接口的连接:总体上遵循装置的排列顺序,但对于吸收装置应“长”进“短”出;量气装置应“短”进“长”出;洗气装置应“长”进“短”出;干燥管应“大”进“小”出。(7)气体发生装置一般按:装置选择与连接→气密性检验→装固体药品→加液体药品→开始实验→拆卸仪器→其他处理等。(8)加热操作:主体实验加热前一般应先通原料气赶走空气后再点燃酒精灯,其目的一是防止爆炸;二是保证产品纯度。熄灭酒精灯时,一般是“先取后灭”的原则。【例题精析】类型1气体发生装置、气密性在化学实验中，装置的气密性良好是实验成功的重要保障，从下列各图的气密性检查结果判断，装置漏气的是（）A． B． C． D．下列各图所示装置的气密性检查中，漏气的是（）A． B． C． D．根据如图及描述，回答下列问题：（1）关闭图A装置中的弹簧夹a后，从长颈漏斗向试管口注入一定量的水，静置后如图所示．试判断：A装置是否漏气？（填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”）．判断理由：．（2）关闭图B装置中弹簧夹a后，开启分液漏斗的活塞b，水不断往下滴，直至全部流入烧瓶．试判断：B装置是否漏气？（填“漏气”、“不漏气”或“无法确定”）．判断理由：．类型2气体的收集、除杂实验室欲收集一瓶干燥的二氧化碳气体，应选择的装置是（）A． B． C． D．如图是实验室常用气体制取装置，据图回答：（1）实验室需制取少量某气体，可用加热氢氧化钙固体与氯化铵固体混合物制得。反应的化学方程式为：Ca（OH）2+2NH4Cl△¯CaCl2+2H2O+2X↑，则该气体的化学式为（2）收集该气体可用B装置但不能用C装置，由此可推断该气体具有的物理性质是。以下几种气体可用如图所示装置干燥、收集的是（）①H2②O2③CO2④SO2⑤CH4⑥NH3．A．①③④ B．②⑤⑥ C．②③④ D．①⑤⑥类型3干燥与净化锌和盐酸反应制得的氢气中，常含少量的氯化氢气体和水蒸气。为了除去这两种杂质，可使氢气通过甲、乙两个洗气瓶。如果先将①和④连接，则下列连接方法正确的是（）A．将含氯化氢气体和水蒸气的氢气从③接入，从②流出 B．将含氯化氢气体和水蒸气的氢气从②接入，从③流出 C．将含氯化氢气体和水蒸气的氢气从②接入或从③接入都一样 D．无法将氢气中的氯化氢气体和水蒸气除去实验室制得的氢气中常含有水蒸气和少量酸雾，为了获得纯净的氢气可选用图中的套装置来净化．其中右瓶中应盛以除去．用下列装置进行试验（提示：浓硫酸有吸水性），不能达到实验目的的是（）A．干燥CO2 B．收集O2 C．验证CO2 D．监控气体流速干燥剂的干燥性能可用干燥效率（1m3空气中实际余留水蒸气的质量）来衡量．某些干燥剂的干燥效率数据如下表所示．根据表中数据作出的推测不合理的是（）物质CaCl2CaBr2CaOCaSO4MgOAl2O3ZnCl2ZnBr2CuSO4干燥效率0.140.140.20.040.0080.0030.81.11.4A．MgO的干燥性能比CaO好 B．干燥剂中金属元素对干燥效率影响可能比较大 C．MgSO4的干燥效率可能小于0.04 D．干燥剂中非金属元素对干燥效率无影响图Ⅰ是部分常用化学仪器或装置，图Ⅱ是部分“微型”化学仪器或装置（用“微型”仪器做实验，其试剂用量和废物排放量是通常用量的110或更少，符合绿色化学的理念）．对比图I图Ⅱ回答（1）图I中若用D装置除去O2中的水蒸气，则D中应装入的液体是浓硫酸（用途：对生成的气体进行干燥），气体应从口通入（选填“a”或“b”）。（2）用图Ⅱ中的“微型”仪器做实验，固体只需极少量、液体用量也很少（或只需1～2小滴），相对用图I仪器做实验的优点有（填序号）：①节约药品用量②能完全消除实验污染③方便个人或家庭实验④可同时完成多个实验（3）图I中的C装置的作用相当于图II中的装置（填字母），它们在实验操作上的共同优点是通过控制液体加入量来控制反应速度。（4）图I中的C装置和图II中的“多用途U型管”（是在U型管中套入一个底部有小孔的具支试管）都可用做“固一液”反应制取气体。若在反应进行中将“多用途U型管”装置的橡胶管中部夹上铁夹，则出现的现象是：。【针对训练】一．选择题（共2小题）1．某同学加热氯酸钾制取氧气，在盛有氯酸钾的试管a中错将高锰酸钾当作二氧化锰加入其中，与只加热相同质量氯酸钾的试管b相比，正确的是（）A．高锰酸钾是氯酸钾分解反应的催化剂 B．a试管中生成氧气质量更多 C．两试管中生成氧气的质量一样 D．反应结束后试管a中剩余固体种类更少2．某同学误将少量KMnO4当成MnO2加入KClO3中进行加热制取氧气，部分物质质量随时间变化如图所示，下列关于该过程的说法正确的是（）A．c代表氯化钾 B．t2时刻，O2开始产生 C．t1时刻，KClO3开始分解 D．KMnO4质量在反应前后不变二．填空题（共1小题）3．如图是实验室以石灰石和稀盐酸为原料制备二氧化碳气体，以及研究其性质的部分实验仪器。请根据要求回答：（1）若实验要求如下：①验证二氧化碳气体混有氯化氢和水蒸气；②收集一瓶干燥的二氧化碳气体，则该实验装置的连接顺序正确的是A．acdbeB．acdbfC．adcbe（2）装置d中出现白色沉淀，请写出相应的化学反应方程式。三．实验题（共7小题）4．实验室提供了如图装置（A﹣F为装置代号），请按要求回答有关问题：（1）装置中仪器a的名称为。（2）实验室用双氧水和二氧化锰来制取氧气时，可选用的发生装置是（填装置代号，下同），实验室制取二氧化碳可选用的收集装置是。（3）制取气体前应先检查装置的气密性，若按F装置操作，结果在导管口未看到气泡，其可能原因与下列因素无关的是（填字母）。a.用烧杯没有用水槽b.导管伸入水中位置过深，气体无法逸出c.橡胶管老化破了d.先用手捂住试管壁，再将导管另一端插入水中5．小吴同学发现自己居住的香格里拉小区正在进行燃气管道改造。就是把原来的普通燃气供应改造为更加清洁的天然气供应。小吴同学经过查询发现了以下信息：天然气的主要成分为甲烷（CH4），实验室用加热无水醋酸钠和碱石灰固体混合物制取甲烷。标准状况下，甲烷密度比空气密度小，难溶于水。（1）A装置图中，仪器①的名称是。（2）实验室制取甲烷所需的发生装置是，收集甲烷所需的装置是（选填装置图编号）。6．实验装置的设计和组装是一个改进的过程，请观察下列装置并回答相关问题．（1）根据A装置的适用条件改进后得到B装置，其中仪器c的名称是．（2）从上述装置中选出一种用于收集氢气，对应的编号是．（3）E装置从a、b中某一个接口进气，可以代替C、D装置收集气体，并且可以减少气体向空气中的逸出．现用A、E装置来制取并收集氧气，连接A装置的应是口（选填“a”或“b”）．7．实验室常用盐酸和石灰石反应制取二氧化碳．（1）发现问题：实验中要检验生成的气体是二氧化碳，将反应后的气体通入石灰水中，有时会有在开始一段时间内未发现石灰水变浑浊的现象，造成检验失败．其原因可能是．（2）实验改进：实验室通常不选用稀硫酸和石灰石反应制取二氧化碳，因生成的微溶物硫酸钙会阻碍反应的进一步进行．某小组经研究，用如图所示方法成功制得了大量CO2（注：反应物为稀硫酸和石灰石，加适量的一定质量分数的氯化铵溶液，硫酸钙能溶于铵盐溶液．）①推测：当稀硫酸和石灰石反应，在硫酸溶液中加入氯化铵和对溶液加热，其目的都是．②改进实验是为了收到更好的实验效果，按如图的方法，你认为相比用盐酸和石灰石反应，其改进的出发点是．如果将产生的气体通入，无白色沉淀生成，可证明此方案符合改进出发点．8．某同学做“证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐，并收集纯净干燥的气体”的实验。设计了如图方案进行实验：（制得的CO2中常含有HCl和水蒸气）（1）写出所标仪器的名称：①。（2）描述A中发生的现象。（3）根据我们所学的知识，你认为A装置和装置相连并产生的现象时就足以说明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐。（4）该同学想要收集瓶纯净干燥的该气体，连接上述装置的顺序是（填写各接口字母）。9．实验室利用如图所示实验装置制取氧气。（1）实验前，先用止水夹夹住橡胶管，再向仪器A中加入水，观察到，说明该装置气密性良好。（2）若用排水法收集了一瓶气体，并用带火星的木条检验，发现木条没有复燃，可能的原因有。A．实验所用的过氧化氢溶液的溶质质量分数太小B．开始收集时，侧置于水槽中的集气瓶未装满水。C．导管口一出现气泡就立即收集10．实验室里，老师给同学们准备了如图所示的实验装置。（1）小明同学用双氧水和二氧化锰来制取氧气，在这个反应中，选择的发生装置是（填序号），二氧化锰的作用是，能用D收集的原因是。（2）甲烷是一种无色、无味、密度比空气小的气体。小明用加热醋酸钠和碱石灰（均为固体）的方法制取甲烷，则小明应选择的制取甲烷的发生和收集装置是（填序号）。四．解答题（共1小题）11．请结合图示实验装置，回答下列问题．（1）图中a、b仪器的名称：a，b．（2）用高锰酸钾固体制氧气，选用的发生装置是（填“A”、“B”或“C”），装入药品前应先，反应的化学方程式是．（3）某同学在实验室用C装置（多孔隔板用来放块状固体）制取氢气，反应的化学方程式为，C装置与B装置相比较，优点为（答出一点即）．（4）实验室用B装置制取二氧化碳时，b中应加入．如要获得干燥的气体，除发生装置外，还应选用盛放（填写试剂名称）的D装置．如用E装置收集CO2，则气体应从端通入（填“c”或“d”）．五．科学探究题（共1小题）12．为了探究碱的性质，甲、乙两组同学向相同体积的石灰水和烧碱溶液中分别通入CO2气体。观察到前者变浑浊，后者无明显现象。甲组同学认为CO2能与石灰水反应，但不能与烧碱溶液反应。而乙组同学认为CO2也能与烧碱溶液发生反应。