专题5 气体的制备实验-中考化学实验精讲精练

专题五气体的制备实验一、氧气的制取和收集实验室常用高锰酸钾、氯酸钾和二氧化锰或过氧化氢和二氧化锰为原料制取氧气，三种方法比较如下制取方法高锰酸钾制取氧气氯酸钾制取氧气过氧化氢制取氧气所用药品高锰酸钾（紫色固体）氯酸钾（白色粉末）、二氧化锰（黑色粉末）过氧化氢（无色液体）、二氧化锰（黑色粉末）反应原理2KMnO4eq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))K2MnO4+MnO2+O2↑2KClO3eq\o\ac(\s\up6(MnO2),\s\up1(───),\s\do1(───),\s\do6(△))2KCl+3O2↑2H2O2eq\o\ac(\s\up6(MnO2),\s\up1(───),\s\do1(───))2H2O+O2↑发生装置固体加热型固固加热型固液不加热型收集方法法、法；选择依据：氧气的密度比空气，且且。优点稍加热就分解，不用；反应速度适中，便于收集反应速度适中，便于收集；和高锰酸钾相比，药品白色，仪器容易清洗；相同质量的KClO3和KMnO4，KClO3生成的氧气加热，节约能源；生成物只有水，利于环保；二氧化锰容易缺点需要，操作麻烦、浪费能源；使用紫色的高锰酸钾，清洗仪器和桌面需要，操作麻烦、浪费能源；反应中生成刺激性气味、污染空气的氯气作为反应物的过氧化氢不宜长时间保存且浓度太大时反应速度，控制检验方法将一根的木条伸入瓶内，如果木条，证明集气瓶内的气体是氧气。验满方法①用向上排空气法收集时，将一根带火星的木条放在，如果木条复燃，证明集气瓶内氧气已收集满。②用排水法收集时，集气出现大气泡时，说明已收集满氧气。总之，从是否节约能源、是否利于环保、操作是否简单等方面综合比较，最适合在实验室制取氧气的方法是用的方法二、二氧化碳的制取和收集1、发生装置选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热）（1）固固加热型如图应用：高锰酸钾制氧气、氯酸钾制氧气注意：试管口略倾斜（2）固液常温型如图：适合制取气体适合制取气体长颈漏斗可药品,注意下端管口液封分液漏斗可，从而控制反应速率注射器可控制加入液体的速率，从而控制应用：大理石（石灰石）和稀盐酸制二氧化碳补充改进装置：块状大理石和稀盐酸制二氧化碳的装置改进，可实现固液的分离和接触，从而控制反应的开始和停止。开始：打开弹簧夹，液体从长颈漏斗流下，淹没过石灰石，反应开始；开始：打开弹簧夹开始：打开弹簧夹，液体淹没固体开始：将布袋子浸入溶液中开始：将试管浸入液体中停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体压强回流回长颈漏斗，液体液面低于隔板固液分离，反应停止停止：关闭弹簧夹停止：关闭弹簧夹，液体压入左侧停止：提起布袋子离开液面停止：提起试管离开液面2、收集装置选择依据：气体的溶解性；气体的密度（气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判断）排水集气法向上排空气法向下排空气法适合气体溶解度小不与水反应的气体适合密度比空气大不与空气反应的气体适合密度比空气小不与空气反应的气体注意事项：导管口出现的气泡时开始收集；集气有大量气泡往外冒时气体收集满注意事项：导管伸入集气瓶，以保证集气瓶中空气。注意事项：导管伸入集气瓶，以保证集气瓶中空气。①所有气体从短管进②V排出的水=V气体为防止气体在水中，水面放一层隔绝二者；集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体的体积数据，但是要影响收集的气体的纯度气体进入集气瓶后出现在装置下端气体的验满在另一侧出气口气体进入集气瓶后出现在装置上端气体的验满在另一侧出气口3、检验与验满方法（1）检验方法：将制得的气体通入，若澄清石灰水变，则证明是二氧化碳。（2）验满方法：用燃着的木条，放在集气，木条，证明二氧化碳气体已经收集满。三、氢气、氯气、氨气的制取和收集气体氢气氯气氨气所用药品锌（固体）、稀硫酸（液体）二氧化锰（固体）、浓盐酸（液体）氯化铵（固体）、氢氧化钙（固体）反应原理Zn+HSO4(稀)=ZnSO4+H2↑MnO2+4HCl(浓)eq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))MnCl2+Cl2+2H2O2NH4C1+Ca(OH)2eq\o\ac(\s\up6(△),\o(==,===))CaCl2+2NH3↑+2H2O发生装置固液不加热型固液加热型固固加热型收集方法排空气法、排水法排空气法（溶于水，不能用排水法）排空气法（溶于水，不能用排水法）题型01氧气的制取和收集典例分析【例1】如图所示为实验室中常见的气体制备和收集装置，请回答下列问题：（1）标号仪器①的名称是。（2）实验室收集一瓶较纯净的氧气，在图一中选择装置（填字母序号）。（3）若用A装置加热高锰酸钾制取氧气，该装置需要改进的地方是，其反应的符号表达式或化学方程式为。（4）若用图二中的装置收集氧气，应从（选填“a”或“b”）端通入气体，检验氧气是否集满的操作方法是。（5）甲烷（CH4）在实验室里可用排水法或向下排空气法收集，请你根据甲烷的收集方法，推测甲烷具有的性质是（填字母序号）。a．无色无味b．密度小于空气c．可燃性d．难溶于水变式训练【变式1-1】用高锰酸钾制取氧气有如下操作步骤（请填写完成空格）：①仪器，②检查装置的，③装药品，④把试管固定在上，⑤点燃，⑥用排水集气法收集，⑦熄灭酒精灯，⑧把撤离水面。（1）生成氧气的文字表达式为，该反应属于反应（填基本反应类型）。（2）检验氧气的方法。【变式1-2】化学是一门以实验为基础的科学，化学所取得的丰硕成果，是与实验的重要作用分不开的。结合如图回答问题。（1）写出指定仪器的名称：①；②。（2）写出实验室中通过A制取氧气的化学方程式：。实验室用高锰酸钾制取氧气时，可选用的收集装置是（填字母代号）。用排水法收集氧气完毕后，停止实验时要先，然后，防止，使试管破裂。（3）工业上用分离液态空气制取氧气，它与实验室制取氧气的本质区别是：。（4）重铬酸铵为桔黄色粉末，加热至180℃时可分解得到氮气，利用重铬酸铵在实验室制取少量氮气，其发生装置应选择（填字母代号）。（5）已知一氧化氮气体难溶于水，密度比空气略大，在空气中一氧化氮容易与氧气发生反应生成二氧化氮，则收集一氧化氮气体时应选用图中装置（填字母代号）。题型02二氧化碳的制取和收集典例分析【例2】根据如图实验回答问题。（1）A中，发生反应的化学方程式为。（2）得出“CO2能与水发生化学反应”的结论，依据的现象是；CO2与水反应的化学方程式为。（3）D中，燃着的蜡烛由下至上依次熄灭，可得出CO2具有的性质是。变式训练【变式2-1】请根据下列（图A﹣D）实验室常见的装置，回答以下问题。实验一：制取气体（1）实验室制取二氧化碳的化学方程式。（2）装置B不易完成实验，小明改进装置如图一所示，与装置A相比，该装置的优点是（填序号）。①便于添加液体药品②控制反应速率③控制反应的发生和停止④让产物气体更纯净（3）若用装置D收集CO2，则应从处（选填“a”、“b”）进气。实验二：验证质量守恒定律（碳酸钠和稀盐酸的反应）（1）若选择装置C完成实验，实验后发现天平指针偏右，可能原因是（填序号）。①反应后未关闭K1②反应后未打开K2③有气体生成的反应本身不遵循质量守恒定律④反应前，未检查装置气密性（2）考虑到该反应十分剧烈，小红改进装置如图二所示，但气球存在的影响也可能造成天平指针偏右。（3）最终，小君设计装置和药品放置方式如图三，则锥形瓶中最好加入药品（填名称）。【变式2-2】如图是某同学设计的实验室制取二氧化碳的发生和收集装置。请完成下列问题。（1）写出图中a仪器的名称：；（2）锥形瓶底部应放入的药品是；（3）该装置的优点是；（4）发生和收集装置的连接方法是b接（填“c”或“d”）。题型03氢气、氯气、氨气的制取和收集典例分析【例2】化学社团的同学利用图1～2所示的仪器或装置表演化学魔术。请根据实验回答相关问题：魔术1：点燃肥皂泡（1）实验室制取氢气的化学方程式为。（2）从魔术安全的角度考虑，需要控制产生氢气的多少，为此制取氢气的发生装置最好选择B，理由是。（3）用装置E蘸取肥皂水，吹出大大的肥皂泡飞向高处，然后用燃烧的木条靠近肥皂泡，肥皂泡被点爆。装置E中生石灰的作用是；通过该实验可得出氢气的两条性质是。魔术2：隔空引爆气球（4）实验室常用二氧化锰固体和浓盐酸，在加热的条件下反应制取氯气，反应的化学方程式为MnO2+4HCl（浓）X+Cl2↑+2H2O．则X为；其发生装置应选用D，选择的依据是。（5）用气球收集氢气和氯气（体积比为1：1）的混合气体，按如图2所示进行表演，结果气球发生强烈爆炸。据此你认为氢气和氯气混合发生化学反应的条件是；该反应属于化合反应，则该反应的化学方程式为。变式训练【变式2-1】用“化学视角”认识身边的物质，水是人类的宝贵资源。（1）①城市生活用水是经自来水厂净化处理过的。净化水的主要操作步骤有沉降、、吸附、消毒、煮沸。②氯气也可用作自来水的消毒剂，实验室制取氯气的化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）＝X+Cl2↑+2H2O，X的化学式为。③如图1中，电源正极产生的气体与负极产生的气体的体积比是。（2）如图2为a、b、c三种物质的溶解度曲线，回答下列问题：①t2℃时，a、b、c三种物质的饱和溶液降温到t1℃，所得溶液中溶质质量分数由大到小的顺序是。②下列说法不正确的是（选填序号）。A．t1℃时，a、c两种溶液的溶质质量分数相等B．t2℃时，将30ga物质加入50g水中充分溶解，所得溶液质量为75gC．将t2℃的a、b、c三种物质的饱和溶液恒温蒸发等质量的水，析出溶质的质量：a＞b＞cD．将t1℃时，等质量的b、c饱和溶液升温至t2℃时，所得溶液中溶质的质量b＜c【变式2-2】实验室常用下列装置制取气体，请你根据所学知识回答下列问题：（1）写出编号所指仪器的名称①；②。（2）以上装置图中有两处明显的错误，请你找出一处错误的地方并进行改正。上述装置改进后，请继续回答下列问题：（3）装置B、C都可以用来制取二氧化碳气体，若用装置B制取二氧化碳，隔板上方应放置的固体药品是。比较B、C两个装置的不同，指出B装置的一个突出优点。（4）氨气（NH3）是一种极易溶于水的气体，密度比空气小，实验室常用加热氯化铵（固体）和碱石灰（固体）混合物的方法制取氨气。制取氨气应选择的发生装置、收集装置（填序号）。1．结合“加热高锰酸钾制氧气”的实验，回答下列问题：（1）为什么可以用向上排空气法收集氧气。（2）实验结束后整理仪器发现试管炸裂，试分析原因（写出一条即可）。2．请回答下列问题。（1）小青同学用量筒量取液体时，仰视读数为20mL，倒出一部分液体后，俯视读数10mL，则小青同学倒出液体的体积（填“大于”“小于”或“等于”）10mL。（2）做硫在氧气中燃烧实验时，在集气瓶中放入少量水，其目的是。（3）实验室制取二氧化碳一般不选用碳酸钠粉末和稀盐酸，其原因是。3．“追梦”活动小组在实验室中制取氧气并探究其性质，请根据如图所示装置回答问题。（1）实验室制取氧气的方法有多种，例如：①加热分解高锰酸钾固体②利用二氧化锰作催化剂分解过氧化氢溶液若用方法①制取氧气应选用的发生装置是（选填字母序号），选择时考虑的因素是；若用方法②制取氧气，其反应原理用化学方程式表示为。（2）可用E装置收集氧气，原因是；用F装置探究氧气性质时，发现铁丝剧烈燃烧，反应的化学方程式为，由此得出氧气具有的化学性质是。4．如图1是几种实验室制取气体的发生装置和收集装置，请回答下列问题：（1）写出如图1中标有数字①的仪器名称：。（2）实验室用双氧水和二氧化锰制取氧气时应选用（填字母序号）做发生装置，若要制得8g氧气，则消耗克过氧化氢。（3）F是一种可用于集气、洗气等的多功能装置，若将F装置内装满水，再连接量筒，用可用于测定不溶于水且不与水反应的气体的体积，测量时气体应从（填“a”或“b”）进入集气瓶中。（4）实验室用高锰酸钾制取氧气时，应选用的发生装置是（填字母序号），排水法收集气体时要等气泡，写出该反应的化学方程式。（5）如用D装置收集氧气，检验氧气是否收集满的方法是。（6）化学兴趣小组的同学分别将O2传感器探头和CO2传感器探头放在如图2所示的集气瓶里，要测得两装置用排空气法分别收集两种气体时，开始阶段甲装置气体浓度大于乙，过了一段时间乙装置气体浓度大于甲。请你解释其中的原因（假设单位时间进入两个集气瓶中的气体体积相等）。5．二氧化碳的制取和性质是初中化学实验的重要内容。根据如图回答有关问题。（1）装置C中标号①的仪器名称为；（2）某同学欲用大理石与稀盐酸混合制取二氧化碳，应选用的发生装置和收集装置的组合是（填字母）；（3）实验室检验一瓶气体是否为O2的方法是将带火星的木条伸入集气瓶内，若观察到，则该气体为氧气。6．氢气被看作是理想的能源。氢气的制取和储存是氢能源利用领域的研究热点。Ⅰ.氢气的制取（1）科学家正致力于研究在催化剂和光照条件下分解水制氢气。写出该反应的文字表达式，该反应（填“放出”或“吸收”）能量。（2）水热分解可得氢气，高温下水分解体系中微粒含量与温度的关系如图所示。微粒的含量＝图中曲线A、B对应的微粒依次是（填符号）。Ⅱ.氢气的储存（3）一种镁铜合金可用于储氢。①将镁、铜单质按比例在一定温度下熔炼得到上述合金。熔炼时须通入氩气，其目的是。②350℃时，该镁铜合金与氢气反应，生成了一种仅含Mg、H两种元素的化合物，其中氢元素的质量分数为7.7%。该化合物的化学式为。7．一天，小明的父亲说，地里的庄稼要施用氮肥了。于是小明和父亲到县城农资站。农资站售卖的氮肥有两种，碳酸氢铵（NH4HCO3）和尿素[CO（NH2）2]。父亲正为难如何选择时，小明说，今天的天气闷热，碳酸氢铵受热容易分解，回家路上会有损失；还有，咱这儿的土壤普遍呈碱性，适合施用尿素。建议父亲购买尿素。（1）碳酸氢铵和尿素，其中氮元素的质量分数较大的是。（2）碳酸氢铵受热容易分解，反应有氨气（NH3）生成。根据碳酸氢铵的组成，碳酸氢铵受热分解的化学方程式是。（3）下面的对照实验可以证明，小明的建议是正确的。实验步骤实验现象实验结论分别取少量碳酸氢铵和尿素，依次与具有碱性的少量混合，在研钵里研磨。碳酸氢铵的现象是有的气体产生而尿素没有。碳酸氢铵与碱性物质接触，能生成氨气，氨气会脱离土壤，降低肥力。而尿素则不会这样。所以小明的建议正确。8．实验室常用下列装置来制取氧气：（1）写出图中有标号仪器的名称：a。（2）实验室用过氧化氢溶液制取氧气时，可选用的发生装置是（填序号）；收集较纯净的氧气可选用的收集装置是（填序号）。反应的化学方程式是，属于反应（填化学基本反应类型），二氧化锰起到了作用。（3）用E装置收集氧气的依据是，检验氧气是否集满的方法是。（4）实验室里，常用氯化铵晶体跟氢氧化钙粉末混合加热制取氨气。它是一种无色的，有刺激性气味的，密度比空气小，能溶于水且能跟水反应生成氨水的气体，制取氨气过程中还有氯化钙和水生成。实验室制取氨气的发生装置，可选用，收集氨气可选用。9．如图是实验室制取气体常用的装置，请结合装置回答有关问题：（1）比较过氧化氢溶液和高锰酸钾制取氧气的方法，两者相同的是（填序号）；A.发生装置相同B.都可用二氧化锰作催化剂C.反应基本类型相同D.完全反应后剩余固体成分相同（2）氨气（NH3）是一种极易溶于水，且密度比空气小的气体，实验室常用加热氯化铵与碱石灰固体的方法制取氨气，应选择的装置组合是（填序号）；（3）常温下用块状固体和液体反应制取气体时，改用C装置（多孔隔板用来放块状固体）代替B装置的优点是（选填序号）。①可以随时加液②可以控制反应速率③可以控制反应发生与停止10．实验室用图装置制取氧气。①搭建图4装置时，调整升降台是为了用酒精灯的（选填“外焰”、“内焰”或“焰心”）进行加热，请书写用该装置制备氧气的化学方程式。②该实验选择排水法收集氧气是依据氧气的（选填“物理性质”或“化学性质”），液面的位置应位于（选填“a”、“b”或“c”）。③向试管中加入药品后，加热并收集氧气，所得氧气纯度较低，这是由于未进行实验操作。11．如图为实验室常用仪器和实验装置的示意图，根据题意回答问题。（1）写出标号①的仪器名称：。（2）实验室用装置A制取CO2的原料为（填物质名称），发生反应的化学方程式为。若将装置A改为装置B，其优点是。若用装置C收集CO2，气体应从（填“a”或“b”）端通入。（3）实验室常用固体硫化亚铁（FeS）和稀硫酸在常温下制得硫化氢气体（H2S），同时生成FeSO4。硫化氢是一种有臭鸡蛋气味的有毒气体，可溶于水，密度比空气大。①实验室制取H2S可选用装置A为发生装置的理由是。②某同学用D、E、F装置组合收集H2S。E装置的作用是防倒吸，则虚线框内最合适的装置是（填“甲”或“乙”）。③已知H2S+2NaOH═Na2S+2H2O，则P装置的作用是。（4）工业上，煅烧石灰石（主要成分是碳酸钙）可制得生石灰和二氧化碳。充分煅烧含碳酸钙80%的石灰石10t，则理论上可制得氧化钙的质量是多少（假设杂质不发生反应）？12．某化学兴趣小组进行气体制取和性质检验的实验活动，相关装置如图所示，请回答下列问题。实验Ⅰ：二氧化碳的制取（1）仪器①的名称是。（2）实验室制取二氧化碳发生装置可选用图甲中的（选填“A”或“B”）。组装好实验装置，加入药品前必须进行的一项操作是。实验Ⅱ：氧气的制取和性质检验图乙是一套集氧气制取和性质检验于一体的实验装置，澄清石灰水可“一液多用”。（3）D装置中发生反应的化学方程式为。（4）当氧气集满后，将木炭点燃，缓慢伸入E瓶中，瓶内观察到现象为。（5）继续用E装置收集氧气，做铁丝燃烧实验，此实验中澄清石灰水的作用是。13．某研究性学习小组欲利用下列装置进行相关气体制取的探究，请你分析并填空。（1）写出图中带标号仪器的名称：②。（2）实验室想要制取并收集二氧化碳，选择的装置有。（3）组装好装置，在制取气体前应进行的操作是。（4）实验室制取二氧化碳时，发生反应的化学方程式。（5）甲烷是一种无色、无味、难溶于水的气体，实验室用加热无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物的方法制取甲烷，则实验室制取并收集较纯的甲烷应选择的装置组合是。（6）能用D装置收集的气体应具备的性质是。14．总结概括是学习的一种能力：酸和碱的化学性质是我们近期学习的重点，下列关于酸碱化学性质的应用进行分类。（1）根据对应用途总结出是属于酸的化学性质还是碱的化学性质：你的分类依据是都属于①的应用；选出的序号是②；A.盐酸除铁锈B.锌与稀硫酸制取氢气C.氢氧化钠溶液吸收二氧化硫D.熟石灰处理硫酸厂废水E.大理石与稀盐酸制取二氧化碳（2）按照组成可以把酸分为：含氧酸（如：硫酸H2SO4，碳酸H2CO3）和无氧酸（如：盐酸HCl）H2SiO3的名称是①，请你写出H2SiO3与氢氧化钙溶液反应的化学方程式，反应前后③（填“有”或“没有”）元素化合价发生变化。15．（1）下列实验能够直接用于验证质量守恒定律的是（填字母）（2）实验室常用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气，其化学方程式为：MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2X，可知X的化学式为；（3）图2所示是A、B、C三种物质的溶解度曲线，据此图回答：①t1℃时，A、B、C三种物质的溶解度由大到小的顺序是②t2℃时，将30gA放入100g水中，充分搅拌后，所得溶液的溶质质量分数是；③t3℃时，将等质量A、B两种物质的饱和溶液降温到t2℃时，析出晶体质量较大的是；④t3℃时，将25gC放入100g水中，充分搅拌后得到C的饱和溶液，在不改变溶剂量的前提下，将其变为不饱和溶液的方法是。16．根据图示回答下列问题：（1）图A中观察到的实验现象说明燃烧的条件之一是；（2）图B中俯视读数，所得读数将（填“偏大”、“偏小”或“不变”）；（3）图C中①的名称；（4）实验室用双氧水制取氧气并得到平稳气流，选择的发生装置为（填序号，下同）；已知氨气极易溶于水，实验室用氯化铵固体和氢氧化钙粉末加热制取氨气，则制取装置为。17．随着世界人口的增长，人类对农产品需求量增大，增施化肥逐渐成为农作物增产的最有力措施。几位同学假期到水肥一体示范农场参加劳动实践，带回三种（氯化铵、碳酸铵和尿素）失去标签的氮肥样品进行鉴别实验，三种样品分别标号为1、2、3。【提出问题】如何鉴别出三种肥料？【查阅资料】①铵盐能与碱反应放出氨气：②AgCl不溶于稀硝酸。【实验探究】实验操作现象解释和结论（1）甲同学各取少量样品于研钵中，加入熟石灰，研磨2号氮肥是尿素（2）另取少量1号和3号样品于试管中，加足量水溶解，加入溶液。1号和3号都出现白色沉淀写出其中一个化学方程式。（3）过滤得步骤（2）产生的沉淀，分别滴加过量稀硝酸1号沉淀不溶解，3号沉淀溶解并有气泡。1号氮肥是。【交流讨论】有同学提出，甲同学的实验操作其实还可以更简单些，你认为更简单的操作是。【拓展思考