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专题五　常见气体的制备与净化
一、实验室制取气体
1．实验室制取气体的一般思路：
2．常用气体的发生装置和收集装置与选取方法：
气体 氧气(O2) 二氧化碳(CO2) 氢气(H2)
制备药品 过氧化氢和二氧化锰 高锰酸钾 氯酸钾和二氧化锰 大理石(石灰石)和稀盐酸 锌粒和稀硫酸
反应原理 2H2O22H2O+O2↑ 2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑ 2KClO32KCl+3O2↑ CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑ Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
反应类型 分解反应 复分解反应 置换反应
反应物状态 固液混合 固体与固体 固液混合 固液混合
反应条件 不需加热 加热 不需加热 不需加热
发生装置
气体溶解性 不易溶于水 能溶于水 难溶于水
气体密度 比空气密度大 比空气密度大 比空气密度小
收集方法 排水法、向上排空气法 向上排空气法 排水法、向下排空气法
收集装置
净化 用浓硫酸或碱石灰干燥 用　饱和的NaHCO3溶液　除去HCl杂质,再用　浓硫酸　干燥 用浓硫酸或碱石灰干燥
检验方法 将带火星的木条插入集气瓶内,若木条复燃,说明是氧气 将气体通入澄清石灰水中,若变浑浊,说明是二氧化碳 点燃气体,上方罩干而冷的烧杯,若产生淡蓝色火焰,烧杯壁上有水珠生成,说明是氢气
验满或验纯 1.将带火星的小木条放在集气瓶口,若木条复燃,说明已收集满2.用排水法收集时,集气瓶口　有气泡冒出　,说明已收集满 将燃着的小木条放在集气瓶口,若木条熄灭,说明已收集满 用拇指堵住已收集满氢气的倒置试管,靠近火焰后移开手指,若听到“噗”的声音,说明气体较纯
注意事项 1.先检查装置的气密性2.用排水法收集时,待气泡连续、均匀冒出时再收集 1.先检查装置的气密性2.试管口略向下倾斜3.加热高锰酸钾时试管口放一小团棉花4.先移出导气管后再停止加热,防止发生倒吸 1.不能用稀硫酸,反应生成的硫酸钙会附在大理石表面,阻止反应继续进行2.长颈漏斗的末端应插到液面以下(形成液封) 1.先检查装置的气密性2.先验纯再收集3.不能用浓硫酸制取
工业制取 分离液态空气法(依据氮气和氧气的沸点不同——　物理　变化) 高温煅烧石灰石:CaCO3CaO+CO2↑ 分离水煤气H2和CO
3.几种发生装置的比较：
类型 固体加热型 固液不加热型
装置
优缺点或注意事项 试管口应略向下倾斜 装置用于制取少量气体 便于添加液体药品,形成液封,防止气体从长颈漏斗逸出 可以控制反应的速率 可以控制反应的发生与停止
【典例1】(2021·龙东中考)根据如图实验装置，回答下列问题：
(1)写出图中仪器a的名称：__试管__，仪器b的用途：_收集或储存少量气体_。
(2)实验室用高锰酸钾制取并收集一瓶纯净的氧气所需的装置为__AD__(填字母)，此反应的化学方程式为__2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑__，用__带火星的木条__检验该气体。
(3)B、C装置均可作为实验室制取CO2的发生装置，与B相比，选用C装置的优点是__能够控制反应速率__，若要收集一瓶干燥的CO2，还需要使用装置E，则E中盛放的物质为__浓硫酸__(填物质名称)。
(4)若用装置E收集H2，气体从__②__(填①或②)端进入。
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1．(2021·梧州中考)下列是中学化学常用的仪器，请回答：
(1)请写出仪器的名称：A__酒精灯__，D__长颈漏斗__。
(2)实验制取和收集二氧化碳气体，可从A～G中选取__BDFG或BEFG__(填字母)。组装一套实验装置。实验前，必须检查装置的__气密性__。
(3)证明二氧化碳已收集满的方法是__把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则集满__；将少量该气体通入澄清石灰水中的现象是__澄清石灰水变浑浊__。
2．(2021·随州中考)实验室利用如图所示装置进行相关实验，请回答下列问题：
(1)指出图中仪器g的名称__试管__。
(2)实验室制取二氧化碳，发生反应的化学方程式为__CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O__。
(3)实验室常用加热氯化铵和熟石灰的混合物的方法制取氨气，由于氨气极易溶于水，且密度比空气小，所选择的发生装置为__A__。
(4)如用F装置收集氢气，气体应从__b__进入。(填“a”或“b”)
3．(2021·鄂尔多斯中考)气体的制取和性质是初中化学知识的核心之一。结合下列实验装置图回答问题：
(1)实验室制取二氧化碳的化学方程式为__CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑__，使用B装置制取气体的优点是__便于添加液体药品__。
(2)桢桢同学连接装置B、F、G进行实验。若往B装置中分别加入二氧化锰固体和过氧化氢溶液，且在装置F和G中看到明显的现象，则按气体流向，导管口的连接顺序为a→__b→c→d→e__(填导管口字母)，装置F和G中分别观察到的现象是__F中燃着的蜡烛燃烧更旺，G中澄清石灰水变浑浊__。
(3)某气体只能用E装置收集，则该气体可能具有的性质为__b、c__(填字母序号)。
a．能与水反应
b．能与空气中某种物质反应
c．密度与空气的密度非常接近
4．(2020·荆州中考)A～F是实验室制取气体的常用装置，回答下列问题：
(1)仪器a的名称是__酒精灯__。
(2)实验室制取氧气和二氧化碳均可选择的装置组合是__AD__(填标号)。
(3)若选用BE装置加热高锰酸钾制取氧气，有下列操作①熄灭酒精灯；②装药品，固定装置；③检查装置气密性；④收集气体；⑤连接仪器；⑥点燃酒精灯，加热；⑦从水槽中取出导气管。正确的操作顺序为__C__。
A．⑦②③①④⑤⑥　　B．⑤③②⑥④①⑦
C．⑤③②⑥④⑦① D．⑤②③⑥④①⑦
(4)如果实验室用锌粒和稀硫酸反应制取一瓶氢气，所选的装置组合是AF，则A装置的导气管应该和F装置的__n__(填“m”或“n”)端相连。
5．(2020·湘潭中考)根据下列实验装置图回答问题：
(1)写出图中仪器①的名称__集气瓶__。
(2)若用加热高锰酸钾的方法制取较纯净的氧气，选择发生和收集装置的组合是__BE__(填字母序号)，当导管口__气泡连续均匀冒出__时，开始收集气体。若选择A装置制取氧气，其反应的化学方程式为__2H2O2__2H2O＋O2↑__。
(3)实验室制取二氧化碳的化学方程式为__CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑__，发生装置选择G的优点是__可以控制反应的发生和停止__。
(4)某同学若选择F装置收集二氧化碳，检验二氧化碳已收集满的方法是将燃着的木条放在__b__(填“a”或“b”)导管口，若木条熄灭，则已收集满。
(5)若要证明制取二氧化碳实验后的废液呈酸性，不能选用的试剂是__A__(填字母序号)。
A．酚酞溶液　　B．紫色石蕊溶液
C．碳酸钠 D．锌粒
二、气体的净化
1．原则
选择气体吸收剂的原则是所选吸收剂只吸收气体中的杂质，而与被提纯的物质不反应，也不产生新的杂质。
2．注意事项
(1)多种气体杂质共存时，要注意试剂的选择和除杂质的顺序，一般水蒸气最后除去。
(2)选择“洗气瓶”等吸收装置，不仅要注意药品的名称，还要注意“长进短出”的原则，干燥管要“大进小出”。
3．常见气体杂质的吸收剂
吸收剂 吸收的气体杂质
水 易溶性气体，如HCl、NH3等
强碱溶液(NaOH) 酸性气体CO2、SO2、HCl、H2S等
碱石灰 H2O(气体)，酸性气体CO2、H2S等
灼热的CuO 还原性气体H2、CO
灼热的铜网 O2
4．气体的干燥
(1)原则
选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质确定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体发生反应。
(2)常见气体的干燥剂的选择：
干燥剂 可干燥的气体 不能干燥的气体
酸性 浓硫酸 H2、O2、CO2、CO、CH4、N2、SO2、HCl NH3
碱性 生石灰、碱石灰、固体氢氧化钠 H2、O2、CO、CH4、N2、NH3 CO2、SO2、HCl
中性 无水氯化钙 除NH3以外的所有气体 NH3
【备考补充】
混合气体中CO2、CO、H2和H2O的检验及除杂
1．实验装置
2．各装置中的作用及现象
装置 作用 现象及结论
A 检验H2O 现象：__无水CuSO4变蓝__结论：含有H2O
B 检验CO2 现象：__澄清石灰水变浑浊__结论：含有CO2
C 吸收CO2 /
D 除去H2O /
E 将H2、 CO转化为H2O、CO2 现象：玻璃管中黑色固体变__红__色结论：至少含有H2、 CO中的一种
F 确定是否含H2 现象：__无水CuSO4变蓝__结论：含有H2
G 确定是否含CO 现象：澄清石灰水变浑浊结论：__含有CO__
3.万能瓶的几种用途
功能 装置 进出口方向
排水法收集气体 　a　进 　b　出
排空气法收集气体 向上排空气法(密度比空气大,如O2、CO2) 　a　进 　b　出
向上排空气法(密度比空气小,如H2、NH3) 　b　进 　a　出
检验、干燥、除杂 　a　进 　b　出
【典例2】(2021·铜仁中考)根据下列图示实验装置，回答有关问题。
(1)写出标有字母a的仪器名称__长颈漏斗__。
(2)实验室制取O2的反应原理为__2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑__(用化学方程式表示)，你选择的发生装置为__A__(填字母)。
(3)实验室制取CO2的反应原理__CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑__(用化学方程式表示)，制得的CO2中通常含有少量的HCl和水蒸气，若要制取干燥纯净的CO2，正确的装置连接顺序是__BFEC__(填字母)，饱和NaHCO3溶液的作用是__NaHCO3＋HCl===NaCl＋H2O＋CO2↑__(用化学方程式表示)。
(4)将CO2通入紫色石蕊溶液中，溶液变红的原因是__二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使紫色石蕊溶液变红__。
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1．(2021·黄石中考)下图是实验室常用的实验装置，请回答下列问题。
(1)图中仪器a的名称为__锥形瓶__。
(2)若用装置B制取氧气，相应反应的化学方程式为__2H2O2O2↑＋2H2O__，若用此法制备并收集干燥的氧气，则装置的连接顺序为B→__F__→__D__。
(3)实验室用装置A、F进行碳还原氧化铜的实验，为了检验反应的产物，装置F中应盛放的试剂是__澄清石灰水__，反应过程中该装置内的现象为__变浑浊__。
2．(2020·湘西州中考)下图是实验室制取气体的部分装置，请根据实验装置回答问题。
(1)图中标号仪器的名称：
①__铁架台__，②__集气瓶__。
(2)用A装置制取氧气的化学方程式为__2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑__。
(3)实验室既可以制取CO2、又可以制取O2的发生装置和收集装置组合为__BC__。(在A～E中选择)。
(4)实验室通常用澄清的石灰水检验CO2，写出此反应的化学方程式__CO2＋Ca(OH)2===H2O＋CaCO3↓__。
(5)若用F装置收集一瓶干燥的某气体，则该气体可能是__A__(填字母代号)。
A．H2　　　　B．CO2　　　　C．O2
3．(2020·齐齐哈尔中考)下图是初中化学实验室制取气体的常用装置图，请回答下列问题：
(1)仪器①的名称是__试管__。
(2)实验室制取二氧化碳选择的发生和收集装置是__BD__(填写装置下方的字母)。
(3)若用高锰酸钾制取氧气应选用的发生装置是__A__(填写装置下方的字母)，写出该反应的化学方程式__2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑__，检验氧气的方法是__把带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，则是氧气__，排水法收集氧气不纯的原因是__集气瓶的水未装满(或未等导管口气泡连续、均匀冒出时就开始收集)__(答一点即可)。
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一、实验室制取气体
1．实验室制取气体的一般思路：
2．常用气体的发生装置和收集装置与选取方法：
气体 氧气(O2) 二氧化碳(CO2) 氢气(H2)
制备药品 过氧化氢和二氧化锰 高锰酸钾 氯酸钾和二氧化锰 大理石(石灰石)和稀盐酸 锌粒和稀硫酸
反应原理 Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
反应类型 分解反应 复分解反应 置换反应
反应物状态 固液混合 固体与固体 固液混合 固液混合
反应条件 不需加热 加热 不需加热 不需加热
发生装置
气体溶解性 不易溶于水 能溶于水 难溶于水
气体密度 比空气密度大 比空气密度大 比空气密度小
收集方法 排水法、向上排空气法 向上排空气法 排水法、向下排空气法
收集装置
净化 用浓硫酸或碱石灰干燥 用 除去HCl杂质,再用 干燥 用浓硫酸或碱石灰干燥
检验方法 将带火星的木条插入集气瓶内,若木条复燃,说明是氧气 将气体通入澄清石灰水中,若变浑浊,说明是二氧化碳 点燃气体,上方罩干而冷的烧杯,若产生淡蓝色火焰,烧杯壁上有水珠生成,说明是氢气
验满或验纯 1.将带火星的小木条放在集气瓶口,若木条复燃,说明已收集满2.用排水法收集时,集气瓶口 ,说明已收集满 将燃着的小木条放在 ,若木条熄灭,说明已收集满 用拇指堵住已收集满氢气的倒置试管,靠近火焰后移开手指,若听到“噗”的声音,说明气体较纯
注意事项 1.先检查装置的气密性2.用排水法收集时,待气泡连续、均匀冒出时再收集 1.先检查装置的气密性2.试管口略向下倾斜3.加热高锰酸钾时试管口放一小团棉花4.先移出导气管后再停止加热,防止发生倒吸 1.不能用稀硫酸,反应生成的硫酸钙会附在大理石表面,阻止反应继续进行2.长颈漏斗的末端应插到液面以下(形成液封) 1.先检查装置的气密性2.先验纯再收集3.不能用浓硫酸制取
工业制取 分离液态空气法(依据氮气和氧气的沸点不同—— 变化) 高温煅烧石灰石:CaCO3CaO+CO2↑ 分离水煤气H2和CO
3.几种发生装置的比较：
类型 固体加热型 固液不加热型
装置
优缺点或注意事项 试管口应略向下倾斜 装置用于制取少量气体 便于添加液体药品,形成液封,防止气体从长颈漏斗逸出 可以控制反应的速率 可以控制反应的发生与停止
【典例1】(2021·龙东中考)根据如图实验装置，回答下列问题：
(1)写出图中仪器a的名称：__ __，仪器b的用途：_ _。
(2)实验室用高锰酸钾制取并收集一瓶纯净的氧气所需的装置为__ __(填字母)，此反应的化学方程式为__ __，用__ __检验该气体。
(3)B、C装置均可作为实验室制取CO2的发生装置，与B相比，选用C装置的优点是__ __，若要收集一瓶干燥的CO2，还需要使用装置E，则E中盛放的物质为__ __(填物质名称)。
(4)若用装置E收集H2，气体从__ __(填①或②)端进入。
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1．(2021·梧州中考)下列是中学化学常用的仪器，请回答：
(1)请写出仪器的名称：A__ __，D__ __。
(2)实验制取和收集二氧化碳气体，可从A～G中选取__ __(填字母)。组装一套实验装置。实验前，必须检查装置的__ __。
(3)证明二氧化碳已收集满的方法是__ __；将少量该气体通入澄清石灰水中的现象是__ __。
2．(2021·随州中考)实验室利用如图所示装置进行相关实验，请回答下列问题：
(1)指出图中仪器g的名称__ __。
(2)实验室制取二氧化碳，发生反应的化学方程式为__ __。
(3)实验室常用加热氯化铵和熟石灰的混合物的方法制取氨气，由于氨气极易溶于水，且密度比空气小，所选择的发生装置为__ __。
(4)如用F装置收集氢气，气体应从__ __进入。(填“a”或“b”)
3．(2021·鄂尔多斯中考)气体的制取和性质是初中化学知识的核心之一。结合下列实验装置图回答问题：
(1)实验室制取二氧化碳的化学方程式为__ __，使用B装置制取气体的优点是__ __。
(2)桢桢同学连接装置B、F、G进行实验。若往B装置中分别加入二氧化锰固体和过氧化氢溶液，且在装置F和G中看到明显的现象，则按气体流向，导管口的连接顺序为a→__ __(填导管口字母)，装置F和G中分别观察到的现象是__ __。
(3)某气体只能用E装置收集，则该气体可能具有的性质为__ __(填字母序号)。
a．能与水反应
b．能与空气中某种物质反应
c．密度与空气的密度非常接近
4．(2020·荆州中考)A～F是实验室制取气体的常用装置，回答下列问题：
(1)仪器a的名称是__ __。
(2)实验室制取氧气和二氧化碳均可选择的装置组合是__ __(填标号)。
(3)若选用BE装置加热高锰酸钾制取氧气，有下列操作①熄灭酒精灯；②装药品，固定装置；③检查装置气密性；④收集气体；⑤连接仪器；⑥点燃酒精灯，加热；⑦从水槽中取出导气管。正确的操作顺序为__ __。
A．⑦②③①④⑤⑥　　B．⑤③②⑥④①⑦
C．⑤③②⑥④⑦① D．⑤②③⑥④①⑦
(4)如果实验室用锌粒和稀硫酸反应制取一瓶氢气，所选的装置组合是AF，则A装置的导气管应该和F装置的__ __(填“m”或“n”)端相连。
5．(2020·湘潭中考)根据下列实验装置图回答问题：
(1)写出图中仪器①的名称__ __。
(2)若用加热高锰酸钾的方法制取较纯净的氧气，选择发生和收集装置的组合是__ __(填字母序号)，当导管口__ __时，开始收集气体。若选择A装置制取氧气，其反应的化学方程式为__ __ __。
(3)实验室制取二氧化碳的化学方程式为__ __，发生装置选择G的优点是__ __。
(4)某同学若选择F装置收集二氧化碳，检验二氧化碳已收集满的方法是将燃着的木条放在__ __(填“a”或“b”)导管口，若木条熄灭，则已收集满。
(5)若要证明制取二氧化碳实验后的废液呈酸性，不能选用的试剂是__ __(填字母序号)。
A．酚酞溶液　　B．紫色石蕊溶液
C．碳酸钠 D．锌粒
二、气体的净化
1．原则
选择气体吸收剂的原则是所选吸收剂只吸收气体中的杂质，而与被提纯的物质不反应，也不产生新的杂质。
2．注意事项
(1)多种气体杂质共存时，要注意试剂的选择和除杂质的顺序，一般水蒸气最后除去。
(2)选择“洗气瓶”等吸收装置，不仅要注意药品的名称，还要注意“长进短出”的原则，干燥管要“大进小出”。
3．常见气体杂质的吸收剂
吸收剂 吸收的气体杂质
水 易溶性气体，如HCl、NH3等
强碱溶液(NaOH) 酸性气体CO2、SO2、HCl、H2S等
碱石灰 H2O(气体)，酸性气体CO2、H2S等
灼热的CuO 还原性气体H2、CO
灼热的铜网 O2
4．气体的干燥
(1)原则
选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质确定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体发生反应。
(2)常见气体的干燥剂的选择：
干燥剂 可干燥的气体 不能干燥的气体
酸性 浓硫酸 H2、O2、CO2、CO、CH4、N2、SO2、HCl NH3
碱性 生石灰、碱石灰、固体氢氧化钠 H2、O2、CO、CH4、N2、NH3 CO2、SO2、HCl
中性 无水氯化钙 除NH3以外的所有气体 NH3
【备考补充】
混合气体中CO2、CO、H2和H2O的检验及除杂
1．实验装置
2．各装置中的作用及现象
装置 作用 现象及结论
A 检验H2O 现象：__ __结论：含有H2O
B 检验CO2 现象：__ __结论：含有CO2
C 吸收CO2 /
D 除去H2O /
E 将H2、 CO转化为H2O、CO2 现象：玻璃管中黑色固体变__ __色结论：至少含有H2、 CO中的一种
F 确定是否含H2 现象：__ __结论：含有H2
G 确定是否含CO 现象：澄清石灰水变浑浊结论：__ __
3.万能瓶的几种用途
功能 装置 进出口方向
排水法收集气体 进 出
排空气法收集气体 向上排空气法(密度比空气大,如O2、CO2) 进 出
向上排空气法(密度比空气小,如H2、NH3) 进 出
检验、干燥、除杂 进 出
【典例2】(2021·铜仁中考)根据下列图示实验装置，回答有关问题。
(1)写出标有字母a的仪器名称__ __。
(2)实验室制取O2的反应原理为__ __(用化学方程式表示)，你选择的发生装置为__ __(填字母)。
(3)实验室制取CO2的反应原理__ __(用化学方程式表示)，制得的CO2中通常含有少量的HCl和水蒸气，若要制取干燥纯净的CO2，正确的装置连接顺序是__ __(填字母)，饱和NaHCO3溶液的作用是__ __(用化学方程式表示)。
(4)将CO2通入紫色石蕊溶液中，溶液变红的原因是__ __。
INCLUDEPICTURE "题组训练.TIF" INCLUDEPICTURE "题组训练.TIF" \* MERGEFORMAT
1．(2021·黄石中考)下图是实验室常用的实验装置，请回答下列问题。
(1)图中仪器a的名称为__ __。
(2)若用装置B制取氧气，相应反应的化学方程式为__ __，若用此法制备并收集干燥的氧气，则装置的连接顺序为B→__ __→__ __。
(3)实验室用装置A、F进行碳还原氧化铜的实验，为了检验反应的产物，装置F中应盛放的试剂是__ __，反应过程中该装置内的现象为__ __。
2．(2020·湘西州中考)下图是实验室制取气体的部分装置，请根据实验装置回答问题。
(1)图中标号仪器的名称：
①__ __，②__ __。
(2)用A装置制取氧气的化学方程式为__ __。
(3)实验室既可以制取CO2、又可以制取O2的发生装置和收集装置组合为__ __。(在A～E中选择)。
(4)实验室通常用澄清的石灰水检验CO2，写出此反应的化学方程式__ __。
(5)若用F装置收集一瓶干燥的某气体，则该气体可能是__ __(填字母代号)。
A．H2　　　　B．CO2　　　　C．O2
3．(2020·齐齐哈尔中考)下图是初中化学实验室制取气体的常用装置图，请回答下列问题：
(1)仪器①的名称是__ __。
(2)实验室制取二氧化碳选择的发生和收集装置是__ __(填写装置下方的字母)。
(3)若用高锰酸钾制取氧气应选用的发生装置是__ __(填写装置下方的字母)，写出该反应的化学方程式__ __，检验氧气的方法是__ __，排水法收集氧气不纯的原因是__ __(答一点即可)。
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