专题03 气体的制取、净化、收集（原卷版）

专题03气体的制取、净化、收集【解题技巧】气体的制取实验也是中考中常见的问题。实验室制取气体的实验往往与气体的干燥与净化综合在一起。气体综合实验的装置选择及连接顺序为：同学们可按照上图的流程来选择合适的装置进行气体制取实验【例题精析】一．检查装置的气密性1．实验室常用饱和亚硝酸钠与氯化铵溶液反应制取纯净的氮气．反应的化学方程式为：NaNO2+NH4Cl＝NaCl+N2+2H2O（此反应是放热反应），实验装置如图所示．试回答：（1）装置中A部分的分液漏斗与蒸馏瓶之间连接的导管所起的作用是（填编号）A．防止NaNO2饱和溶液蒸发B．保证实验装置不漏气C．使NaNO2饱和溶液容易滴下（2）B部分的作用是（填编号）A．冷凝B．冷却氮气C．缓冲氮气流（3）加入药品前必须进行的一个实验步骤是，加热片刻后，即应移去酒精灯以防反应物冲出，其原因是（4）收集N2最适宜的方法是（填编号）A．用排气法收集在集气瓶中B．用排水法收集在集气瓶中C．直接收集在气球或塑料袋中．二．常用气体的发生装置和收集装置与选取方法2．氯气（Cl2）是黄绿色气体，氯气溶于水部分以Cl2分子存在于溶液中，部分与水反应Cl2+H2O＝HCl+HClO．产物中，次氯酸HClO是一种弱酸．氯气溶于水所得溶液称为氯水．把品红试纸（染有品红颜料的滤纸）放入氯水中，品红试纸褪色．如图是实验室制取氯气的成套装置图，请填空：（1）仪器X的名称是：．（2）从反应物的状态和反应条件看，装置甲属于型气体发生装置．（3）氯气在装置丁中被收集，其收集方法为，装置戊中可得到氯水．（4）晓红对“氯水使品红试纸褪色”产生兴趣，她所在的学习小组进行了如下探究，请你一起来完成：提出问题：氯水中的什么成分使品红试纸褪色？猜想：猜想1：氯水中的水使品红试纸褪色；猜想2：氯水中的Cl2使品红试纸褪色；猜想3：氯水中的盐酸使品红试纸褪色；猜想4：氯水中的（填化学式）使品红试纸褪色．实验探究：实验操作实验现象结论①把品红试纸放入水中（A）猜想1不成立②把品红试纸放入干燥的氯气中试纸不褪色猜想2不成立③试纸不褪色猜想3不成立结论：学习小组通过讨论，找到了氯水中使品红试纸褪色的物质．反思：向氯水中滴加几滴紫色石蕊试液，会观察到的现象是．3．图1是实验室制备某些常见气体的装置示意图．（1）实验室制备CO2的化学方程式为可用的发生装置是（选填图1字母序号）．（2）排水法收集与排空气法收集CO2的比较比较项目排水法向上排空气法收集方法可行性分析CO2气体生成和从水面逸出的速率远大于其溶解和与水反应的速率CO2不与空气中主要成分反应，且收集验满过程分析集满的现象是：集气瓶内液面降至瓶口，且有从瓶口逸出集满的现象是：用燃烧的木条放在瓶口，燃烧的木条（3）块状石灰石（杂质不溶于水，也不与盐酸反应）和适量稀盐酸反应至气泡逸出不明显后，测得其残留液pH等于2．此时取适量反应后溶液，逐滴滴入碳酸钠溶液，并用pH数字探测仪连续监测，得曲线如图2[pH为纵坐标，时间s（秒）为横坐标]：①在AB段实验的现象是，产生该现象的化学方程式为，②BC“平台”段实验的现象是，产生该现象的化学方程式为．③CD段上升说明碳酸钠溶液已经．进行到D点时，溶液中所含溶质是．4．氢化钙（CaH2）固体是一种储氢材料，是登山运动员常用的能源提供剂．【阅读资料】①碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物．②钙遇水立即发生剧烈反应生成氢氧化钙和氢气．③氢化钙要密封保存，遇水反应生成氢氧化钙和氢气．【氢化钙的制备】氢化钙通常用氢气与钙加热制得．某化学兴趣小组设计的制取装置如图1所示（固定装置省略）．回答下列问题：（1）装置A中制取氢气的化学方程式为．（2）装置B的作用是．（3）装置C中制取氢化钙的化学方程式为．（4）若不改变温度，整套装置气密性的检查方法是．【产品的定量测定】通过上述方法制得的氢化钙样品中常混有未完全反应的钙（其余可能的杂质忽略不计）．样品纯度的测定步骤如下：①检查装置气密性，装入药品，按图2（固定装置省略）所示连接仪器．②调整水准管高度，使量气装置两边的液面保持同一水平．读取液面所在的刻度数据为10.0mL．③将Y形管慢慢倾斜，直到A端的水全部与B端的样品混合．④反应结束，冷却至室温，再次读取液面所在刻度数据为110.0mL．回答下列问题：（5）如何判断样品与水完全反应：．（6）反应生成氢气的体积为mL．（7）已知该实验条件下，氢气的密度为0.09mg/mL．样品中氢化钙的纯度为．（结果精确到0.1%）5．某铁矿石的主要成分是Fe2O3，是冶炼金属铁的原料．某兴趣小组想测定该铁矿石中铁的含量，利用氢气来还原Fe2O3，设计了如下实验方案（注：铁矿石中的杂质在高温下不分解，也不参加反应）．（1）如果用锌粒与浓盐酸来制取氢气，可以选择图（一）（填序号）发生装置；装置②的主要仪器有分液漏斗、带导管的双孔胶塞和（填仪器名称）．（2）制得的氢气常含有少量水蒸气和HCl气体，若要得到干燥、纯净的氢气，需要通过④和⑤装置，则装置按导管字母连接的顺序是：发生装置→→→→

→收集装置．（3）若要检验氢气中的杂质HCl，可把装置．中的试剂换成，实验中观察到的现象是试剂变成了红色．（4）图（一）中的③装置是一个用排空气法收集氢气的装置，由集气瓶和导管组成，请你在方框内画出该装置．（5）图（二）是氢气与铁矿石样品反应的装置，在加热反应之前要先通入一段时间的氢气，原因是；而在反应结束时先要停止加热，一段时间后再停止通入氢气，原因是．（6）已知参加反应的铁矿石样品的质量为m1g，完全反应后剩余固体质量为m2g，装置⑦增加的质量为m3g，装置⑧增加的质量为m4g．（假设每一步都进行完全）若要计算铁矿石样品中Fe2O3的质量分数，下面可计算到结果的数据组合有．（填字母）Am1g与m2gB、m1g与m3gC、m1g与m4gD、m2g与m4g．6．某化学课外活动小组进行了一系列的实验探究，请按要求作答：（1）实验室可用Zn粒和稀硫酸制氢气，甲同学按图（Ⅰ）所示配制实验所需的稀硫酸，你认为他的操作是否正确？．（请填“正确”或“不正确”）（2）按要求从以下A→E装置中选择（填装置的字母序号）．乙同学要用高锰酸钾制取和收集氧气，则应选择．（3）小松同学探究B装置后，作了改进，改进的装置如图（Ⅱ）所示．写出一个可用此装置制取气体的化学方程式．（4）小松同学使用图（Ⅱ）装置制取CO2，现有①Na2CO3固体、②块状大理石、③稀HCl和④稀H2SO4，应选用的试剂是（填序号）；反应进行过程中，关闭该装置中的止水夹a后，可以观察到的现象是．（5）小亮同学也改进了B装置，改进的装置如图（Ⅲ）所示，与B装置相比较，图（Ⅲ）装置以分液漏斗代替漏斗，其优点是；橡皮管的作用是．7．已知甲酸（HCOOH）与浓硫酸共热到60～80℃可发生脱水型的分解反应，并由此而制得CO气体。实验室用甲酸和浓硫酸混和后制取CO时，常不需加热，其具体操作方法如下：在试管内倒入一定体积的甲酸，然后再小心、缓慢地沿试管壁倒入等体积的浓硫酸，这时可见试管内液体分上、下两层，在两层液体的界面处有少量气泡，轻轻振动试管，可见液体交界面气泡增多，改变振动的力度可控制气泡产生的速率。试回答下列问题：（1）用上述方法制取CO的化学反应方程式为；（2）用该法制CO不需加热的原因；（3）以上操作方法可控制反应速率的原因。（4）具支试管（试管侧壁有一支管，如图所示）在实验室有多种用途，试只用具支试管、橡皮塞（橡皮塞上最多只能打一个孔）、玻璃导管及连接和夹持仪器装配一个用浓硫酸和甲酸的混合液制取CO气体、用CO还原氧化铜、并检验其氧化产物的实验装置。试画出该装置示意图方框内（同类仪器最多只能有三件，不必画夹持仪器，但需注明所装的药品）。三．常用气体的收集方法8．某小组在学习“二氧化碳制取的研究”课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法。【查阅资料】通常状况下，1体积水约能溶解1体积二氧化碳，所得溶液pH约为5.6。【提出问题】二氧化碳能不能用排水法收集？【实验设计与操作】实验一、在通常状况下，测定二氧化碳溶液水所得溶液的PH，判断二氧化碳在水中溶解的体积。（1）如图1甲装置中反应的化学方程式是。（2）实验时，需先将甲装置中的空气排尽。其操作是：开启弹簧夹、关闭弹簧夹，打开活塞，滴加稀盐酸至空气排尽。检验空气已排尽的方法是。（3）关闭K1，打开K2，K3．待丙装置中收集半瓶气体时，关闭活塞K2和K3，充分振荡丙装置。然后用pH计测得如下数据：物质丁装置中溶液丙装置中溶液pH6.505.60分析可知，在丙和丁装置中所溶解二氧化碳的体积（填“大于”“小于”“等于”）丙和丁装置中溶液的总体积。（4）实验中，乙装置的作用是。若没有乙装置，则测出的溶液pH会。实验二：在通常状况下分别测定排空气法和排水法收集的气体中氧气的体积分数，从而得到二氧化碳的体积分数。（5）用氧气测量仪测得收集的气体中氧气体积分数随时间的变化关系如图2（起始时氧气的体积分数都以21%计算），则最终两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数较大的是

（填“排空气”或“排水”）法，两种方法收集的气体中二氧化碳体积分数的差值是。【结论与反思】（6）由实验一、二分析，你认为二氧化碳（填“能”或“不能”）用排水法收集，能减少二氧化碳在水中溶解度的措施是。（写一条即可）四．常见气体的检验与除杂方法9．课堂上教师要求学生根据以下实验装置准确测定出某混合气体中（成分：CO、CO2、H2）各组分的质量分数，实验台上提供的试剂有：①NaOH溶液，②澄清石灰水，③浓硫酸。且装置中试剂均足量。已知：Fe2O3+3H2＝2Fe+3H2O，为了准确测定气体的质量分数，学生设计的思路有如下说法：（1）实验前应先通一段时间氮气，将装置中的空气排尽，然后进行测定实验（2）进行测定实验时，应先用管式炉加热，再打开活塞K通混合气体（3）装置戊的主要作用是吸收反应生成的水蒸气（4）若甲、乙中依次盛装试剂①、试剂③，可通过甲、乙反应前后的质量差测出混合气体中CO2的质量（5）测得各装置甲、乙、丁反应前后的质量差即可求出各组分的质量分数（6）若甲、乙、丁中依次盛装试剂①、试剂③、试剂③，反应结束后，将丙装置拆下后放在空气中冷却后称重，根据丙装置反应前后的质量差及（4）中测得CO2的质量可以求出CO、H2的质量上面的说法正确的个数有（）A．2 B．3 C．4 D．510．目前工业上氢气的大规模生产多采用甲烷的重整，即甲烷与水蒸气经高温催化反应生成氢气和一氧化碳。某化学兴趣小组为检验反应后的混合气体（以下简称合成气“）中是否含有氢气和一氧化碳、同时检验“合成气”中是否含有未反应完的甲烷和水蒸气，进行了如图所示的实验。（假设每步均反应完全）（查阅资料知，氧化铁与氢气在高温条件下反应生成铁和水；氧化铁与中烷在高温条件下反应生成铁、二氧化碳和水）（1）请写出一氧化碳与氧化铁在高温条件下反应的化学方程式；（2）实验开始前要先通一会“合成气”，然后再点燃B处的酒精喷灯，目的是；（3）装置E的作用是；（4）装置C和D的连接顺序颠倒，会影响实验操作，原因是。（5）实验结束后，测得装置A、C、D的质量均增加，其中装置C增加了2.7g，装置D增加了2.2g。则可推断出该“合成气”的组成物质为（写化学式）。11．H2、CO、CO2和CH4都是初中化学常见的气体。（1）可燃性气体与空气混合点燃可能会爆炸，所以可燃性气体点燃前应先。（2）某无色气体X可能含有上述4种气体中的一种或两种。为了确认气体X的组成，同学们按如图装置进行实验。①同学们设计了装置B，其作用是。②装置C、D中盛放的试剂依次是（填序号）。a．烧碱溶液b．浓硫酸③若取1.6g气体X进行实验（假设每步反应都完全），发现装置A中无明显变化，装置C增重1.8g，装置D增重2.2g。则气体X的组成是。12．（一）制备硫酸亚铁铵晶体的探究硫酸亚铁铵晶体【（NH4）aFeb（SO4）c•xH2O】（俗称摩尔盐晶体）是一种重要的化工原料，用途十分广泛。某化学实验小组制备硫酸亚铁铵晶体并设计实验测定其组成的流程如下：资料：硫酸亚铁铵晶体易溶于水，不溶于乙醇；（4）实验前，先用碳酸钠溶液浸泡废铁屑表面油渍，碳酸钠溶液可除去油渍是因为碳酸钠溶液的pH7（填“＞”、“＝”、“＜”）（5）操作③中使用乙醇汽油洗涤可以快速晾干。这样做的优点是；A、避免用水洗涤所造成的晶体损耗B、酒精易挥发，可低温晾干晶体C、防止硫酸亚铁被氧化（二）硫酸亚铁铵晶体分解的定性探究硫酸亚铁铵晶体受热分解可得到氧化铁。兴趣小组在科研人员指导下设计实验探究硫酸亚铁铵晶体受热分解的产物。（6）甲组同学设计了如图1所示实验装置：①实验中，装置B中观察到的现象是；②装置D中观察到酚酞溶液变红色，由此可知分解的产物中有