资源简介

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以气体制备为主线的仪器连接型实验方案的设计与评价
【方法与技巧】
一、气体物质制备流程
实验装置选择的思路
1．气体制备的发生装置
(1)常见气体的实验室制备原理
气体 实验室制备原理 收集装置
Cl2 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2＋2H2O2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O 向上排空气法、排饱和食盐水法
NH3 Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2NH3↑＋2H2O 向下排空气法
SO2 Na2SO3＋H2SO4(浓)Na2SO4＋SO2↑＋H2OCu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 向上排气法
C2H4 CH3CH2OHCH2＝CH2↑＋H2O 排水法
C2H2 CaC2＋2H2OC2H2↑＋Ca(OH)2 排水法
O2 ①2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑②2KClO32KCl＋3O2↑③2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑④2H2O22H2O＋O2↑ 排水法、向上排空气法
H2 Zn＋H2SO4(稀)===ZnSO4＋H2↑，Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑ 排水法、向下排空气法
CO2 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2OCaCO3＋2HNO3(稀)===Ca(NO3)2＋CO2↑＋H2O 向上排空气法
NO 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 排水法
NO2 Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O 向上排空气法
H2S FeS＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2S↑ FeS＋2HCl===FeCl2＋H2S↑ 向上排空气法
(2)气体发生装置的选择：根据制备原理、反应物状态和反应所需条件、制取气体的量等因素来设计反应装置
①固＋固气体
装置图 适用气体 注意事项
a．O2(KClO3、KMnO4分解)b．NH3[NH4Cl和Ca(OH)2反应] a．试管要干燥b．试管口略低于试管底c．加热时先均匀加热再固定加强热d．用高锰酸钾制取氧气时，需在管口处塞一小团棉花
②固＋液气体或液＋液气体
装置图 适用气体 注意事项
a．SO2(Na2SO3和浓H2SO4反应或Cu和浓H2SO4反应)b．Cl2(MnO2和浓HCl反应)c．HCl(NaCl和浓H2SO4反应) a．加热烧瓶时要垫石棉网b．反应物均为液体时，烧瓶内要加沸石或碎瓷片
③固＋液气体
装置图
适用气体 a．H2(Zn和稀H2SO4反应或Zn和稀盐酸反应)b．CO2(CaCO3和稀盐酸反应或CaCO3和稀硝酸反应)c．NO(Cu和稀硝酸反应)d．NO2(Cu和浓硝酸反应)e．H2S(FeS和稀H2SO4反应或FeS和稀盐酸反应) a．O2(MnO2催化H2O2分解)b．SO2(Na2SO3和浓H2SO4反应)c．C2H2(CaC2和水反应)
注意事项 ①使用长颈漏斗时，漏斗下端管口要插入液面以下②启普发生器只适用于块状固体与液体的反应，反应不需要加热且气体不溶于水③使用分液漏斗既可增强装置的气密性，又可控制加入液体的速度
【微点拨】
a．使用可燃性气体(如H2、CO、CH4等)，先用原料气赶走系统内的空气，再点燃酒精灯加热，以防止爆炸
b．制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如H2还原CuO的实验)，反应结束时，应先熄灭酒精灯，继
续通原料气至试管冷却
(3)气体制备装置的创新
①“固(液)＋液气体”装置的创新
图A的改进优点是能控制反应液的温度，如：乙烯的制备CH3CH2OHCH2＝CH2↑＋H2O
图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等；两容器内气体压强相等，便于液体顺利流下
②固体加热制气体装置的创新
试管形状的创新
改进的目的 该装置用于加热易液化的固体物质，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流
实例 草酸晶体(H2C2O4·2H2O)100 ℃开始失水，101.5 ℃熔化，150 ℃左右分解产生H2O、CO和CO2，因此用草酸晶体受热分解制取CO气体可用此装置
③“块状固体＋液体气体”装置的创新
大试管中的小试管中盛有液体反应物，起液封的作用，防止气体从长颈漏斗中逸出，这样设计可节约试剂
装置可通过伸入或拉出燃烧匙，做到控制反应的发生和停止
装置通过倾斜Y形管使液体与固体接触发生反应，便于控制反应的进行
2．气体的净化装置
(1)判断气体中的杂质方法
①凡是反应物中有易挥发性液体，如盐酸、浓硝酸、溴水等，制得的气体中一定含有相应的杂质HCl、HNO3、溴蒸气及水蒸气等
②还有一些发生副反应的，如用酒精和浓硫酸反应制乙烯时，由于副反应的发生而使乙烯中含有杂质SO2、CO2和水蒸气
(2)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
(3)吸收剂的选择的依据：选择吸收剂应根据被提纯气体的性质和杂质的性质而确定，一般情况如下
①易溶于水的气体杂质可用水来吸收
②酸性杂质可用碱性物质吸收
③碱性杂质可用酸性物质吸收
④水为杂质时，可用干燥剂来吸收
⑤能与杂质发生反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂
(4)根据试剂选择合适的装置：洗气瓶、U形管、球形干燥管、硬质玻璃管
装置示意图
适用范围 试剂与杂质气体反应，与主要气体不反应；装置③用固体吸收还原性或氧化性杂质气体 杂质气体被冷却后变为液体，主要气体不变为液体
(5)常见气体的净化实例
气体 所含杂质 净化剂 净化装置
Cl2 HCl 饱和食盐水 洗气瓶
Cl2 H2O 浓硫酸
CO2 HCl 饱和碳酸氢钠溶液
SO2 HCl 饱和亚硫酸氢钠溶液
乙烯 SO2、CO2 氢氧化钠溶液
乙炔 H2S 硫酸铜溶液或氢氧化钠溶液
CO2 SO2 饱和碳酸氢钠溶液
H2 HCl 水或氢氧化钠溶液
乙烷 乙烯 溴水
CO CO2 氢氧化钠溶液
Cl2 H2O 无水氯化钙 U形管 球形干燥管
氨气 H2O 碱石灰
乙烯 SO2、CO2 碱石灰
CO CO2或H2O 碱石灰
N2 O2 灼热的铜网 硬质玻璃管
CO2 O2 灼热的铜网
CO2 CO 灼热的氧化铜
3．气体的干燥：气体的干燥是指除去气体中所含的水蒸气，实质上也属于除杂范畴(是一种特定的除杂过程)；气体干燥的关键是选择干燥剂，并根据干燥剂的状态选择干燥装置，常用的装置有洗气瓶、干燥管等
类型 液体干燥剂 固体干燥剂
装置
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)
可干燥的气体 N2、O2、H2、Cl2、CO、CO2、SO2、HCl、NO、NO2、CH4、C2H4、C2H2等 可干燥除NH3以外的所有气体 可干燥NH3及中性气体
不可干燥的气体 NH3、H2S、HBr、HI等 NH3 Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2等
4．气体的收集装置
(1)常见气体的收集方法
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且难溶于水 收集的气体密度比空气大，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应 收集的气体密度比空气小，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应
收集装置
适用的气体 H2、O2、NO、CH4等 Cl2、CO2、NO2、SO2等 H2、NH3等
(2)集气装置的创新——排液集气装置
排液集气装置
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CO2③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．尾气的处理
(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
①转化处理：对有毒、有害的气体必须用适当的方法处理成无毒、无害的气体，再排放到空气中。实验室中常见气体的处理方法如下
Cl2 SO2 NO2 H2S HCl NH3 CO、H2 NO
NaOH溶液 硫酸铜溶液或NaOH溶液 水 水或硫酸溶液 点燃 与氧气混合后通入NaOH溶液
②直接排入空气中：主要是针对无毒、无害气体的处理。如：N2、O2、CO2等
(3)吸收原则：能充分吸收气体；不能倒吸
(4)尾气处理装置
①在水中溶解度较小的气体(如：Cl2等)，多数可通入烧杯中的溶液中，用某些试剂吸收除去，如图甲
②对于溶解度很大、吸收速率很快的气体(如：HCl、NH3等)，吸收时应防止倒吸，如图乙
③某些可燃性气体可用点燃的方法除去，如CO、H2可点燃除去，如图丙
④尾气也可以采用收集的方法处理，如CH4、C2H4、H2、CO等，如图丁
(5)防倒吸装置
①液体容纳 图甲、乙原理相同，当易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减小，吸收液上升到漏斗或干燥管中，导致烧杯中液面下降；使漏斗口、干燥管脱离液面，吸收液受自身重力作用又流回烧杯内，从而防止吸收液倒吸
②分液式 如图所示，NH3、HCl等易溶于水却不溶于CCl4的气体，在CCl4中形成气泡，增大与水的接触面积，进行间接吸收，可以达到防倒吸的目的
③安全瓶 、 如图所示，当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液进入安全瓶，从而防止吸收液进入受热仪器或反应容器，起到防倒吸作用
6．其它操作
(1)防潮处理装置：制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质(如：FeCl3、Al2S3、AlCl3等)，往往在装置的末端再接一个干燥装置，以防止空气中水蒸气的进入
(2)量气装置：装置D在读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平，反应前后甲管中的液面差值即为气体体积
(3)冷凝回流装置 (冷凝回流的目的：提高原料的利用率)
①当反应物易挥发时，为防止反应物过多挥发损耗，可进行冷凝回流
②甲相当于空气冷凝，乙、丙是用水冷凝，注意水从下口流入，上口流出
二、熟悉教材中五大气体制备系统
1．氯气的实验室制法
原理 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (实验室通常用该法制Cl2)2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O (快速制取Cl2，不需要加热)
反应原料 MnO2与浓盐酸
实验装置
发生装置 “固＋液气”型
净化装置 饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸除去水蒸气
收集装置 向上排空气法或排饱和食盐水法
尾气处理 用强碱溶液(如NaOH溶液)吸收
验满方法 ①将湿润的淀粉－KI试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满②将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛Cl2的试剂瓶口，观察到试纸先变红后退色，则证明已集满③观察法：氯气是黄绿色气体
【微点拨】
①反应物的选择：必须用浓盐酸，稀盐酸与MnO2不反应，且随着反应的进行，浓盐酸变为稀盐酸时，反应停止，故盐酸中的HCl不可能全部参加反应
②加热温度：不宜过高，以减少HCl挥发
③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气
④尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全
2．二氧化硫的实验室制法
原理 Na2SO3＋H2SO4(浓)Na2SO4＋SO2↑＋H2OCu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
反应原料 Na2SO3固体、70%的浓H2SO4
实验装置
发生装置 “固＋液气”型
净化装置 通入浓H2SO4 (除水蒸气)
收集装置 向上排空气法
尾气处理 用强碱溶液吸收多余SO2，防止污染空气 (2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O)
检验方法 先通入品红试液，褪色，加热后又恢复原红色
3．氨气的实验室制法
(1)实验过程及实验装置
原理 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
反应原料 实验室一般用氯化铵或硫酸铵与Ca(OH)2固体
实验装置
发生装置 “固＋固气”型，与实验室利用氯酸钾和二氧化锰加热制取氧气的装置相同
净化装置 通常用碱石灰干燥氨气，不能用五氧化二磷、浓硫酸和无水氯化钙干燥
收集装置 向下排空气法
尾气处理 多余的氨气要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸润的棉花球)以避免污染空气。在吸收时要防止倒吸，常采用的装置如图所示：
验满方法 ①方法一：用镊子夹住一片湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明已经收集满②方法二：用蘸取浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，若有白烟生成，说明已经收集满
(2)实验室制取氨气时注意事项
①NH4Cl可用(NH4)2SO4等代替，但不能用NH4HCO3或NH4NO3代替。因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；而NH4HCO3极易分解产生CO2，使生成的中混有较多CO2杂质
②消石灰不能用KOH或NaOH代替，原因是：NaOH、KOH易吸水、易结块，不利于生成的NH3逸出，而且高温下NaOH、KOH会腐蚀试管
③氨气干燥时：不能用CaCl2、P2O5、浓硫酸作干燥剂，因为NH3能与CaCl2反应生成CaCl2·8NH3。P2O5与浓硫酸均能与NH3反应，生成相应的盐。所以NH3通常用碱石灰干燥
④收集NH3时所用的仪器必须干燥，导气管要插入管底；试管口要塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，目的是防止氨气与空气形成对流，以收集到较纯净的氨气，同时也可避免污染空气
(3)快速制备氨的方法
方法 化学方程式(或原理) 气体发生装置
加热浓氨水 NH3·H2OH2O＋NH3↑ INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化学\\人教版 必修1(老教材老课标)\\WORD\\4-121.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化学\\人教版 必修1(老教材老课标)\\WORD\\4-121.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\牛璐\\2019\\看PPT\\化学 人教版 必修1(老教材老课标)\\全书完整的Word版文档\\4-121.TIF" \* MERGEFORMATINET
浓氨水＋固体NaOH NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OH－浓度的增大有利于NH3的放出 INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化学\\人教版 必修1(老教材老课标)\\WORD\\4-122.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\莫成程\\莫成程\\2019\\同步\\化学\\人教版 必修1(老教材老课标)\\WORD\\4-122.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\牛璐\\2019\\看PPT\\化学 人教版 必修1(老教材老课标)\\全书完整的Word版文档\\4-122.TIF" \* MERGEFORMATINET
浓氨水＋固体CaO NH3·H2O＋CaO===NH3↑＋Ca(OH)2 CaO的作用：①吸水后放热促进NH3的放出；②增加溶液中的OH－浓度，减小NH3的溶解度
4．乙烯的实验室制法
反应原料 乙醇和浓硫酸
实验原理 主反应 CH3CH2OHCH2＝CH2↑＋H2O (消去反应)
副反应 2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3＋H2O (取代反应) C2H5OH＋6H2SO4(浓)6SO2↑＋2CO2↑＋9H2O
制气类型 “液＋液气”型 (铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、温度计、导管、集气瓶、水槽)
实验装置
净化装置 浓NaOH溶液(或碱石灰)
收集装置 排水法
【微点拨】
①加入药品的顺序：在烧杯中先加入5 mL 95%的乙醇，然后滴加15 mL浓硫酸，边滴加边搅拌，冷却备用(相当于浓硫酸的稀释)；因此加入药品的顺序：碎瓷片―→无水乙醇―→浓硫酸
②反应条件：170°C、浓H2SO4 (加热混合液时，温度要迅速升高并稳定在170 ℃)
③浓硫酸的作用：催化剂和脱水剂
④因为参加反应的反应物都是液体，所以要向烧瓶中加入碎瓷片，避免液体受热时发生暴沸
⑤温度计的位置：温度计的水银球要插入反应混和液的液面以下，但不能接触瓶底，以便控制反应温度为170℃，因为需要测量的是反应物的温度
⑥实验室制取乙烯时，不能用排空气法收集乙烯：因为乙烯的相对分子质量为28，空气的平均相对分子质量为29，二者密度相差不大，难以收集到纯净的乙烯
⑦在制取乙烯的反应中，浓硫酸不但是催化剂、脱水剂，也是氧化剂，在反应过程中易将乙醇氧化，最后生成CO2、C (因此试管中液体变黑)，而浓硫酸本身被还原成SO2，故制得的乙烯中混有CO2、SO2、乙醚等杂质，必须通过浓NaOH溶液(或碱石灰)后，才能收集到比较纯净的乙烯
⑧若实验时，已开始给浓硫酸跟乙醇的混合物加热一段时间，忘记加碎瓷片，应先停止加热，冷却到室温后，再补加碎瓷片
5．乙炔的实验室制法
反应原料 电石(主要成分CaC2、含有杂质CaS、Ca3P2等)、饱和食盐水
实验原理 主反应 CaC2＋2H2OC2H2↑＋Ca(OH)2 (不需要加热)
副反应 CaS＋2H2O===Ca(OH)2＋H2S↑ Ca3P2＋6H2O===3Ca(OH)2＋2PH3↑
制气类型 “固＋液气”型(如图1) [圆底烧瓶、分液漏斗、导气管、试管、水槽]
实验装置
净化装置 通过盛有NaOH溶液或CuSO4溶液的洗气瓶除去H2S、PH3等杂质
收集装置 排水法
【注意事项】
①实验室制取乙炔时，不能用排空气法收集乙炔：乙炔的相对分子质量为26，空气的平均相对分子质量为29，二者密度相差不大，难以收集到纯净的乙炔
②电石与水反应剧烈，为得到平稳的乙炔气流，可用饱和氯化钠溶液代替水，并用分液漏斗控制滴加饱和氯化钠溶液的速率，让饱和氯化钠溶液慢慢地滴入
③CaC2和水反应剧烈并产生泡沫，为防止产生的泡沫涌入导管，应在导管口塞入少许棉花 (图示装置中未画出)
④生成的乙炔有臭味的原因：由于电石中含有可以与水发生反应的杂质(如CaS、Ca3P2等)，使制得的乙炔中往往含有H2S、PH3等杂质，将混合气体通过盛有NaOH溶液或CuSO4溶液的洗气瓶可将杂质除去
【高考真题演练】
2．(2024·河北卷)图示装置不能完成相应气体的发生和收集实验的是(加热、除杂和尾气处理装置任选)( )
气体 试剂
A SO2 饱和Na2SO3溶液＋浓硫酸
B Cl2 MnO2＋浓盐酸
C NH3 固体NH4Cl＋熟石灰
D CO2 石灰石＋稀盐酸
2．(2024·广东卷)1810年，化学家戴维首次确认“氯气”是一种新元素组成的单质。兴趣小组利用以下装置进行实验。其中，难以达到预期目的的是( )
A B C D
制备Cl2 净化、干燥Cl2 收集Cl2 验证Cl2的氧化性
3．(2024·重庆卷)某小组用下图中甲作为气体发生装置，其他装置根据实验需求选用(加热及夹持装置略)。下列说法错误的是( )
A．若制取NH3，则a为浓氨水，b可为氧化钙 B．若制取Cl2，则乙可盛饱和食盐水以除去HCl
C．若制取Cl2，则丙可作气体收集装置 D．若制取NH3，则丁可盛水用作尾气处理装置
4．(2023·广东卷)1827年，英国科学家法拉第进行了NH3喷泉实验。在此启发下，兴趣小组利用以下装置，进行如下实验。其中，难以达到预期目的的是( )
INCLUDEPICTURE "D:\\张彦丽\\2023年\\高考题\\化学\\G214.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "D:\\张彦丽\\2023年\\高考题\\化学\\G214.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "D:\\张彦丽\\2023年\\高考题\\化学\\G214.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "C:\\Users\\Administrator\\Desktop\\2025版 步步高 大一轮 化学 人教版（京津辽渝鄂云晋皖黑吉桂贵甘赣豫新青宁蒙藏陕川冀湘）\\2019-2023化学高考题\\2023化学高考题\\精校版\\G214.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．图1：喷泉实验 B．图2：干燥NH3
C．图3：收集NH3 D．图4：制备NH3
【课时精练】
1．实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均合理的是(　　)
气体 试剂 制备装置 收集方法
A CO2 石灰石＋稀硫酸 c d
B NH3 NH4Cl＋Ca(OH)2 b f
C SO2 Na2SO3＋浓硫酸 c e
D Cl2 MnO2＋浓盐酸 a d
2．实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是(　　)
气体 试剂 制备装置 收集方法
A O2 KMnO4 a d
B H2 Zn＋稀H2SO4 b e
C NO Cu＋稀HNO3 b c
D CO2 石灰石＋稀H2SO4 b c
3．能用如图所示（图中夹持装置、气体收集装置等均已略去；必要时可以加热）装置及相关试剂制取干燥、纯净气体的是(　　)
选项 A B C D
气体 CO2 Cl2 NH3 NO
a 盐酸 浓盐酸 饱和NH4Cl溶液 稀硝酸
b CaCO3 MnO2 消石灰 铜屑
c 饱和Na2CO3溶液 NaOH溶液 H2O H2O
d 浓硫酸 浓硫酸 固体NaOH 浓硫酸
4．下列有关叙述错误的是(　　)
A B C D
可用作少量HCl尾气的吸收装置 可用作少量氨气尾气的吸收装置 关闭止水夹K，从a处加水可检验装置气密性 可用作少量SO2尾气的吸收装置
5．实验室制取SO2时，下列装置不能达到相应实验目的的是(　　)
A．图1：生成SO2 B．图2：检验SO2 C．图3：干燥SO2 D．图4：收集SO2
6．实验室采用如图装置制备气体，合理的是(　　)
试剂X 试剂Y 试剂Z 制备气体
A 稀盐酸 大理石 饱和碳酸钠溶液 CO2
B 浓盐酸 二氧化锰 饱和食盐水 Cl2
C 70%硫酸 亚硫酸钠 浓硫酸 SO2
D 稀硝酸 铜片 水 NO
7．设计实验验证木炭和浓硫酸反应的产物。下列装置和操作能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲实现木炭与浓硫酸反应
B．用装置乙检验产物中的SO2
C．用装置丙检验产物中的水蒸气
D．用装置丁检验产物中的CO2
8．用如图所示装置制取表格中的四种干燥、纯净的气体(必要时可以加热；a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。其中正确的是(　　)
选项 气体 a b c d
A SO2 浓硫酸 Cu H2O 浓硫酸
B Cl2 浓盐酸 MnO2 NaOH溶液 浓硫酸
C NH3 饱和NH4Cl溶液 消石灰 空集气瓶 固体NaOH
D NO 稀硝酸 铜屑 H2O 浓硫酸
9．草酸晶体(H2C2O4·2H2O)100 ℃开始失水，101.5 ℃熔化，150 ℃左右分解产生H2O、CO和CO2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体，应该选择的气体发生装置是(图中加热装置已略去)(　　)
10．如下图所示的“化学多米诺实验”装置中分别盛放的物质为①稀硫酸；②锌粒；装置③、④、⑤、⑥中的试剂及反应现象如下，其中设计合理且实验现象符合预测的是(　　)
③中试剂 ④中固体逐渐消失 ⑤中溶液褪色 ⑥中尾气处理
A 浓盐酸 KMnO4 紫色石蕊溶液 NaOH溶液
B 浓硝酸 Cu FeSO4溶液 水
C 浓硫酸 木炭 品红溶液 饱和NaHSO3溶液
D 浓NaOH溶液 NH4Cl固体 少量CuSO4溶液 CCl4和水
11．实验室制取NH3并探究其性质，下列实验装置和操作不能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲制取NH3
B．用装置乙干燥NH3
C．用装置丙收集NH3
D．用装置丁探究NH3的还原性
12．将分液漏斗中的浓盐酸滴入具支试管中生成Cl2，将Cl2通入后续的玻璃弯管中，进行如下图所示探究实验。下列说法正确的是(　　)
A．固体X为MnO2
B．a处花瓣褪色，说明Cl2具有漂白性
C．加热b处，可见白烟，说明Na与Cl2反应是吸热反应
D．d处玻璃管膨大处起防止液体冲出的作用
13．实验室制备某常见气体的装置如下图所示，其中①、②、③、④分别为制备、除杂、干燥和收集装置，下列所制备的气体和所选干燥剂的组合中可行的是(　　)
选项 A B C D
气体 氧气 氯气 氢气 氨气
干燥剂 碱石灰 浓硫酸 五氧化二磷 无水氯化钙
14．氯化铝熔点低易升华、易潮解、水解。实验室常利用如图所示装置制备氯化铝。下列说法错误的是(　　)
A．可通过旋转分液漏斗的活塞控制氯气的流速
B．试剂X可选用饱和食盐水，长导管的作用为平衡压强并观察导管是否堵塞
C．待装置丙中充满黄绿色气体时，再点燃酒精灯
D．试剂Y可选用碱石灰，既能吸收多余的Cl2又能防止空气中的水蒸气进入装置丁
15．利用下列试剂和如图所示装置制备气体并除去其中的非水杂质，能达到目的的是(必要时可加热，加热及夹持装置已略去)(　　)
选项 气体 试剂Ⅰ 试剂Ⅱ 试剂Ⅲ
A Cl2 浓盐酸 MnO2 NaOH溶液
B SO2 浓硝酸 Na2SO3 饱和NaHSO3溶液
C CO2 稀盐酸 CaCO3 饱和NaHCO3溶液
D C2H4 浓硫酸 C2H5OH KMnO4酸性溶液
16．实验小组利用如图所示装置（加热及夹持装置已省略）制备氯酸钠。下列实验装置和操作不能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲制备氯气 B．用装置乙处理余氯
C．用装置丙除去氯化氢 D．装置戊检验氯气
17．某实验小组拟利用如图装置制取干燥的氮气。下列说法错误的是(　　)
A．装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O
B．加热片刻后将酒精灯移开反应仍能进行，说明该反应是放热反应
C．装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气
D．只能用向下排空气法在装置Ⅲ末端收集纯净干燥的N2
18．实验探究是化学学科核心素养之一，用如图所示装置能净化和收集气体的是(　　)
选项 气体（杂质） 试剂X
A C2H4(SO2) NaOH溶液
B Cl2(HCl) 饱和食盐水
C SO2(CO2) 饱和碳酸钠溶液
D C3H8(C2H4) 酸性高锰酸钾溶液
19．某学习小组设计制取SO2并验证其部分性质的实验装置图如下(夹持装置省略)，下列说法错误的是(　　)
A．A中固体物质是Na2SO3，A中发生的反应属于非氧化还原反应
B．滴入浓硫酸前先通入氮气，防止空气中的氧气影响二氧化硫性质的检验
C．B装置溶液变红色，说明SO2是酸性氧化物；C装置中溶液红色褪去，说明SO2具有漂白性
D．取反应后D溶液少许，滴入品红溶液，红色褪去；另取该反应后D溶液少许，滴加AgNO3溶液，产生白色沉淀，以上现象不能说明SO2具有还原性
20．将NaCl固体与浓硫酸加热生成的HCl气体通至饱和NaCl溶液，可析出用于配制标准溶液的高纯度NaCl，下列相关实验操作规范的是(　　)
A B C D
制备HCl 析出NaCl 过滤 定容
【以气体制备为主线的仪器连接型实验方案的设计与评价】答案
【高考真题演练】
1．C。解析：如图所示的气体发生装置可以为固液加热型反应，也可以是固液不加热型；右侧气体收集装置，长进短出为向上排空气法，短进长出为向下排空气法，装满水后短进长出为排水法；A．饱和Na2SO3溶液和浓硫酸反应可以制SO2，使用固液不加热制气装置，SO2密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，A不符合题意；B．MnO2和浓盐酸加热反应可以制Cl2，使用固液加热制气装置，Cl2密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，B不符合题意；C．固体NH4Cl与熟石灰加热可以制NH3需要使用固固加热制气装置，图中装置不合理，不能完成相应气体的发生和收集实验，C符合题意；D．石灰石(主要成分为CaCO3)和稀盐酸反应可以制CO2，使用固液不加热制气装置，CO2密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，D不符合题意；本题选C。
2．A。解析：A．利用浓盐酸和二氧化锰反应制氯气需要加热，图中缺少加热装置，且分液漏斗内应盛装浓盐酸，不能达到预期目的，A符合题意；B．实验室制得的氯气中有HCl杂质，可以通过饱和食盐水洗气除杂，再通过无水氯化钙干燥，可以达到净化、干燥Cl2的目的，B不符合题意；C．氯气密度大于空气，可以用向上排空气法收集，可以达到预期目的，C不符合题意；D．H2可以在氯气中安静地燃烧，产生苍白色火焰，氯气将氢气氧化，验证了氯气的氧化性，D不符合题意；故选A。
3．D。解析：A．氧化钙和水反应放出大量热，促使氨水中一水合氨分解释放出氨气，A正确； B．饱和食盐水能抑制氯气溶解，且能吸收HCl，则制取Cl2，乙可盛饱和食盐水以除去HCl，B正确；C．氯气密度大于空气，则丙中气体长进短出，可作氯气气体收集装置，C正确； D．氨气极易溶于水，容易倒吸，没有防倒吸装置，D错误；故选D。
4．B。解析：A项，NH3极易溶于水，溶于水后圆底烧瓶内压强减小，从而产生喷泉，故A可以达到预期目的；B项，P2O5为酸性氧化物，NH3具有碱性，两者可以发生反应，故不可以用P2O5干燥NH3，故B不可以达到预期目的；C项，NH3的密度比空气小，可采用向下排空气法收集，故C可以达到预期目的；D项，CaO与浓氨水混合后与水反应并放出大量的热，促使NH3挥发，可用此装置制备NH3，故D可以达到预期目的；故选B。
【课时精练】
1．D。解析：石灰石与稀H2SO4反应生成的CaSO4微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻碍反应的继续进行，所以不能用石灰石与稀硫酸制取二氧化碳，A不合理；用NH4Cl与Ca(OH)2反应制取NH3时，采用“固＋固、加热”型制气装置，但由于NH3极易溶于水，所以不能用排水法收集NH3，B不合理；用Na2SO3与浓H2SO4反应制取SO2气体，可采用简易气体发生装置，但由于SO2的密度比空气大，所以不能用向下排空气法收集，C不合理。
2．B。解析：O2的密度比空气稍大且难溶于水，通常用排水法收集，A项错误。实验室中用Zn和稀硫酸反应制备H2，并用排水法收集H2，B项正确。NO易被空气中的O2氧化，通常采用排水法收集，C项错误。稀硫酸与CaCO3反应制取CO2时，CaCO3表面会附着CaSO4而阻止反应的进行，实验室通常用石灰石和稀盐酸制备CO2，D项错误。
3．D。解析：盐酸和CaCO3反应可制取二氧化碳，但碳酸钠溶液能与CO2反应生成碳酸氢钠，即不能用饱和碳酸钠溶液除去CO2中的HCl气体，A不符合题意；浓盐酸和二氧化锰在加热条件下反应可制取氯气，但氯气和氢氧化钠溶液反应而导致收集不到氯气，B不符合题意；消石灰与饱和氯化铵溶液在加热条件下反应可以制备氨气，氨气易溶于水，所以不能用水洗气，C不符合题意；稀硝酸与铜反应生成NO，且NO不溶于水也不与浓硫酸反应，D符合题意。
4．A。解析：HCl易溶于水，上层为水，下层为CCl4时才能起到吸收尾气且防倒吸的作用，A错误。氨气极易溶于水，双球U形管可阻止水倒吸入反应容器中， B正确。关闭止水夹K，从a处加水，若装置气密性良好，则U形管左右两侧存在液面差，且一段时间内不改变，C正确。SO2与NaOH的反应速率不是很快，可以不考虑倒吸，D正确。
5．C
6．C
7．B。解析：浓硫酸和木炭反应需要加热，A不能达到实验目的；甲、乙装置中都会带出水使无水硫酸铜变蓝色，C不能达到实验目的；碳酸氢钠和二氧化碳不反应，D不能达到实验目的。
8．D。解析：实验室中制备氨气采用的是加热NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物的方法，且氨气应该用向下排空气法收集，选项C错误；稀硝酸与铜反应生成NO，装置体系中含有氧气，反应开始时，NO气体中会含有少量的NO2，故c为水，可以除去NO2，d为浓硫酸，可以除去NO中的水蒸气，然后用注射器收集干燥的NO气体，选项D正确。
9．D。解析：试管口向上倾斜，水倒流进试管，会使试管炸裂，故A错误；草酸熔点低，在分解之前就熔化，C装置熔化的草酸会流到试管口，而酒精加热部位在试管底部，会使样品无法继续受热分解，故C错误；D项中装置解决了受热过程中产生水以及样品熔化流动的这两个问题，草酸晶体100 ℃开始失水，试管口应略向下倾斜，故D正确。
10．A。解析：稀硫酸和锌粒反应会产生氢气，氢气进入③中，使试管内部的气体压强变大，③中的液体会通过导管进到④中。由分析可知，③中的浓盐酸进到④中，浓盐酸与KMnO4反应生成氯气，氯气可以使石蕊溶液褪色，用氢氧化钠溶液来吸收多余的氯气，A符合题意。
11．B。解析：氯化钙能与氨气发生反应，不能用来干燥氨气。
12．D。解析：浓盐酸与二氧化锰反应制取氯气需要加热，A错误；a处花瓣褪色，鲜花花瓣中有水分，不能说明Cl2具有漂白性，B错误；加热b处，可见白烟，说明Na与Cl2反应是放热反应，C错误；d处玻璃管膨大处起缓冲、防止液体冲出的作用，D正确； 故选D。
13．C。解析：氧气密度比空气大，应该使用向上排空气方法收集，A错误；氯气密度比空气大，应该使用向上排空气方法收集，B错误；氢气与五氧化二磷不能反应，可以使用五氧化二磷进行干燥，其密度比空气小，可以使用装置④的向下排空气法收集气体，C正确；氨气会被无水氯化钙吸收，因此不能用无水氯化钙干燥，D错误；故选C。
14．B。解析：装置甲中利用浓盐酸和高锰酸钾反应制取氯气，为防止生成的氯化铝水解，氯气经浓硫酸干燥后通入丙装置和铝粉反应，装置丁中冷凝收集氯化铝，之后用干燥管吸收未反应的氯气，并防止空气中的水蒸气进入。
15．C。解析：实验室利用二氧化锰和浓盐酸加热反应制取氯气，制取的氯气中含有HCl和水蒸气，除HCl应选用饱和食盐水，不能用NaOH，因为氯气也能与NaOH反应，A项不能达到实验目的；浓硝酸具有强氧化性，能将Na2SO3氧化为Na2SO4，得不到SO2气体，B项不能达到实验目的；实验室用稀盐酸和CaCO3制备CO2，制得的CO2中含有HCl和H2O，CO2不与饱和NaHCO3溶液反应，而HCl与饱和NaHCO3溶液反应生成CO2，C项能达到实验目的；实验室将浓硫酸和无水乙醇的混合液迅速加热到170 ℃制备乙烯，制得的乙烯中含有SO2、CO2和乙醇蒸气等杂质，乙烯、乙醇和二氧化硫都能被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此除杂时应选用NaOH溶液，D项不能达到实验目的。
16．A。解析：A项，MnO2和浓盐酸在加热条件下反应生成Cl2，实验中用的稀盐酸，不能达到实验目的；B项，关闭丙中的止水夹，打开乙中的止水夹，甲中剩余的Cl2可由乙中NaOH溶液吸收处理，能达到实验目的；C项，HCl极易溶于水，而Cl2在饱和食盐水中的溶解度较小，能达到实验目的；D项，Cl2可将KI氧化成I2，淀粉遇I2变蓝，故可以检验Cl2，能达到实验目的。
17．D。解析：根据题中已知的反应物和生成物，结合原子守恒和得失电子守恒，可知装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O，A项正确；移开酒精灯后反应仍能进行，说明该反应自身放热，B项正确；根据化学方程式可知产物有水，且反应物中有饱和溶液，先用装置Ⅱ将绝大多数水蒸气冷凝后再用装置Ⅲ进行干燥，故装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气，C项正确；N2的密度与空气密度相差太小，不适合用排空气法收集，D项错误。
18．B。解析：乙烯中的SO2可以通过NaOH溶液除去，浓硫酸具有强氧化性，不能用于干燥乙烯，且由于乙烯的密度与空气的密度接近，不能用排空气法收集，A不符合题意。饱和食盐水可除去Cl2中混有的HCl，浓硫酸可以干燥Cl2，由于Cl2的密度大于空气的密度，可用向上排空气法收集Cl2，B符合题意。SO2和CO2均能与饱和碳酸钠溶液反应，C不符合题意。乙烯通入酸性高锰酸钾溶液后转化为CO2，引入了新的杂质，D不符合题意。
19．C。解析：过量的二氧化硫与碳酸钠反应生成NaHSO3，溶液显酸性，酚酞红色褪去，不能说明SO2有漂白性，C错误。
20．C。解析：NaCl固体与浓硫酸加热生成HCl气体，缺少加热装置，故A错误；氯化氢易溶于水，为充分吸收氯化氢并防止倒吸，氯化氢气体应从连接倒置漏斗的导管通入，故B错误；用过滤法分离出氯化钠晶体，故C正确；配制氯化钠溶液，定容时眼睛应平视刻度线，故D错误。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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