资源简介

第三节　常见气体的制备　实验设计与评价
考纲点击
1．了解化学实验是科学探究过程中的一种重要方法。
2．掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器，反应原理和收集方法)。
3．能根据实验试题要求，做到：①设计、评价或改进实验方案；②了解控制实验条件的方法；③分析或处理实验数据，得出合理结论；④绘制和识别典型的实验仪器装置图。
一、常见气体的制备、收集、干燥与净化
1．常见气体的实验室制备
制取装置 反应原理 收集方法
氧气
二氧化碳
氢气
氯气
氨气
2．实验室制取气体的装置：实验室制备气体发生装置选择的依据是反应物的状态及反应条件。中学教材中分为三组：
反应装置类型 反应装置图 适用气体 操作注意事项
固、固加热型 O2、NH3等 ①试管要干燥②试管口略低于试管底③加热时先均匀加热再固定加强热
固、液加热型或液、液加热型 Cl2、HCl等 ①烧瓶加热时要垫石棉网②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片
固、液不加热型或液、液不加热型 H2、CO2、SO2、NO、NO2等 ①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下②启普发生器只适用于块状固体与液体反应，且气体不溶于水③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速
3．气体收集方法：确定气体的收集方法时要考虑气体的密度、溶解性、稳定性。
(1)常见的收集方法
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或难溶于水 收集的气体密度比空气大，且与空气密度相差较大 收集的气体密度比空气小，且与空气密度相差较大
收集装置
适用的气体 H2、O2、CO、NO、CH4、C2H2、C2H4 Cl2、CO2、NO2、SO2、O2、 H2、NH3
特别提示：(1)排水集气的优点：收集的气体纯度高、易判断是否收集满。
(2)能溶于水且溶解度不大的气体，可采用排饱和溶液的方法收集。如Cl2可采用排饱和食盐水、CO2可采用排饱和NaHCO3溶液的方法。
(3)选择排饱和食盐水法收集Cl2的原因是：①Cl2在纯水中的溶解度较大，且Cl2与水反应，存在平衡Cl2＋H2OHCl＋HClO；②饱和食盐水中的Cl－浓度大，使平衡左移，即减少了Cl2的溶解度。
(2)创新的收集装置(思考：根据气体的流向判断收集气体的种类)
4．净化与干燥装置
尾气吸收处理装置有三种：①用倒扣漏斗——____________；②玻璃管——__________________________(如用NaOH溶液吸收Cl2)；③点燃法——________。
(1)设计原则：根据净化药品的状态及条件。
(2)装置基本类型
装置类型 液体除杂剂(不加热) 固体除杂剂(不加热) 固体除杂剂(加热)
装置示意图
(3)气体的净化剂的选择：选择气体吸收剂应根据气体的性质和杂质的性质而确定，所选用的吸收剂只能吸收气体中的杂质，而不能与被提纯的气体反应。一般情况下：①易溶于水的气体杂质可用____吸收；②酸性杂质可用________吸收；③碱性杂质可用酸性物质吸收；④水分可用浓硫酸或碱石灰吸收；⑤能与杂质反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。
特别提示：气体制备实验应注意的问题
1．看药品和装置是部分给出还是有剩余。若药品和装置只部分给出，则应需要作必要的补充；若有剩余，则应进行筛选和淘汰。
2．题目条件有无特殊要求。如采用最简单或最合理的实验步骤，这些要求对我们考虑反应原理、选择药品和装置，确定操作步骤都作了限定，必须高度重视。
3．实验过程中的隐蔽性操作。如某些必要的干燥、除杂、冷凝等，这些都是实验中必不可少的，容易被忽略。
4．药品的名称和仪器的规格。有些题目要求指出药品的名称，这类问题最难答准确，如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末、澄清石灰水、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸等。此外也应注意某些仪器的规格。
5．会画简单的实验装置图。
即时训练1下列关于气体制备的说法不正确的是(　　)。
A．用碳酸钠粉末可以制备CO2
B．用铁片和稀硫酸反应制取H2时，为加快产生H2的速率可改用浓硫酸
C．加热分解NH4HCO3固体，将所得的气体进行适当处理可获得NH3
D．用KMnO4固体和用KClO3固体制备O2的装置完全相同
即时训练2实验室里可按如图所示的装置来干燥、收集气体R，多余的气体可用水吸收，则R是(　　)。
A．HCl　　　B．Cl2
C．CO D．NH3
二、化学实验方案的设计
1．化学实验方案的设计
(1)实验方案应包括的内容
①实验名称；②__________；③实验原理；④实验用品(仪器、药品及规格)；⑤________(包括实验仪器装配和操作)；⑥____________________；⑦________________。
(2)具体要求
①选择仪器药品：根据实验的目的和原理，以及反应物和生成物的性质、反应条件，如反应物和生成物的状态，能否腐蚀仪器和橡胶，反应是否加热及温度是否需要控制在一定范围等，从而选择化学仪器和药品。
②设计实验步骤：根据上述实验目的和原理，以及所选用的实验仪器和药品，设计出合理的实验装置和实验操作步骤。
③记录现象数据：根据观察，全面准确地记录实验过程中的现象和数据。
④分析得出结论：根据实验观察的现象和记录的数据，通过分析、计算、推理等处理，得出正确的结论。
(3)实验方案的基本要求——“四性”
①____性，实验原理准确，实验流程合理。
②____性，保护人身、保护环境、保护仪器。
③____性，条件允许，效果明显，操作正确。
④____性，做到步骤少，时间短、效果好等基本要求。
2．制备实验方案的设计
制备实验方案的设计，有利于巩固元素化合物知识和掌握好各类物质之间的相互转化关系，全面训练实验技能，培养分析问题和解决问题的能力。
制备实验方案的设计，应遵循以下原则：
(1)条件合适，操作方便；
(2)原理正确，步骤简单；
(3)______________；
(4)______________。
3．性质实验方案的设计
(1)性质实验方案的设计
分析其结构特点或从所属类型的典型代表物去推测物质可能具有的一系列性质，然后据此分别设计出合理的实验方案，验证可能具有的性质。
(2)验证性质实验方案的设计
对物质具备的性质进行求证，关键是设计出简捷的实验方案，__________，________，且__________。
即时训练3某化学小组为测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数。设计了如下实验方案：
方案Ⅰ：铜铝混合物测定生成气体的体积
方案Ⅱ：铜铝混合物测定剩余固体的质量
下列有关判断中不正确的是(　　)。
A．溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液
B．若溶液B选用浓硝酸，则测得铜的质量分数偏小
C．溶液A和B均可选用稀硝酸
D．实验室中方案Ⅱ更便于实施
即时训练4某氯碱厂利用废铁皮制取净水剂FeCl3，最合理的生产途径是(　　)。
A．Cl2FeCl3FeCl3溶液
B．Cl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3溶液
C．Cl2HCl盐酸FeCl2溶液FeCl3溶液
D．→FeCl3溶液
一、气体的制备、净化、干燥与除杂
1．气体发生装置的选择
选取发生装置的依据是制取气体所用试剂的状态和反应条件(加热与否)气体制取装置分为三类，如下图所示。
(1)固＋固气，可选用图丙。可制取O2、NH3等。
(2)固＋液―→气，可选用图乙。图乙可制取H2、CO2、NO2等。
(3)固(或液)＋液气，可选用图甲。可制取Cl2等气体。
同时还要注意随用随开，随关随停的改装装置(如下图)：
2．气体的净化
(1)气体净化的依据
除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异。如溶解性、酸碱性、氧化还原性、可燃性。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先除易除的气体。除杂装置：洗气瓶、干燥管、U形管、硬质玻璃管等。
(2)气体净化的原理、装置(如图)和方法：
①易溶于水或能与水反应不生成其他气体杂质的用水吸收。如H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括号内为杂质气体，下同)，可将混合气体通过盛水的A来除去。
②酸性杂质用碱性吸收剂，碱性杂质用酸性吸收剂来吸收。如CO(CO2)，可将混合气体通过盛NaOH溶液的A，或盛碱石灰的B或C或D来除去杂质。
③还原性杂质，可用氧化性较强的物质做吸收剂来吸收或转化；氧化性杂质，可用还原性较强的物质做吸收剂来吸收。例如CO2(CO)，可将混合气体通过盛灼热CuO的E来除去杂质。
④选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂做吸收剂来除去杂质。如O2(H2S)，可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的A除去杂质。
(3)气体净化时应注意的事项
①用洗气瓶吸收杂质时，气流方向是长管进，短管出。用干燥管吸收杂质时，气流方向是大口进，小口出；用玻璃管或U形管吸收杂质时，气流方向可以任意选择。
②当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置，通常是除杂在前，干燥在后；若用加热装置除杂时，通常是干燥在前，除杂在后。
3．气体的干燥
(1)干燥的原则
干燥剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发生反应。
a．酸性干燥剂不能干燥碱性气体。
b．碱性干燥剂不能干燥酸性气体。
c．具有强氧化性的干燥剂不能干燥具有强还原性的气体。(注：H2、CO、SO2虽具有还原性，但可用浓硫酸干燥)
(2)常用的干燥装置及干燥剂的选用
液态干燥剂 固体干燥剂
装置 洗气瓶 干燥管或U形管
常见干燥剂 浓硫酸 无水氯化钙 碱石灰
可干燥的气体 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、HCl N2、H2、O2、CH4、NH3
不可干燥的气体 NH3、H2S、HBr、HI NH3 Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2
4．尾气处理方法
(1)对于极易溶于水的尾气，如NH3、HCl、HBr等，可采用防倒吸装置(即在导气管的出气口处连接一倒置的漏斗与吸收剂液面接触)吸收。
(2)对于溶解度不大的尾气。如Cl2、CO2等，可直接将出气管插入吸收剂液面中吸收。
(3)对于有毒且易燃的气体。如CO等，可在尾气出口处放置一点燃的酒精灯，使CO燃烧转变为无毒的CO2气体。
5．具有特殊作用的实验改进装置
(1)防堵塞安全装置：如图所示，为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置(见恒压式)；为防止粉末或糊状物堵塞导气管，可将棉花团置于导管口处[见防阻式Ⅰ和Ⅱ]。
(2)液封装置：为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一支小试管(见液封式)。
(3)防污染安全装置：如下图所示，灼烧式可用于除尾气CO；吸收式可用于除Cl2、H2S等；收集式可用于防止有毒气体进入空气中。
【例1－1】A～G各物质间的关系如下，其中B、D为气态单质。
请回答下列问题：
(1)物质C和E的名称分别为________、________；
(2)可选用不同的A进行反应①，若能在常温下进行，其化学方程式为________________________________________________________________________，
若只能在加热情况下进行，则反应物A应为________；
(3)反应②的化学方程式为___________________________________________________；
(4)新配制的F溶液应加入________以防止其转化为G。检验G溶液中阳离子的常用试剂是_______________________________________________________________________，
实验现象为________________________________________________________________。
【例1－2】实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示：
(1)实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的药品是________________________________________________________________________。
检查C装置气密性是否良好的操作方法是___________________________________
________________________________________________________________________。
(2)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质与收集方法无关的是________(填序号，下同)。
①密度　②颜色　③溶解性　④热稳定性　⑤与氧气反应
下图是某学生设计收集气体的几种装置，其中不可行的是________。
(3)若用A装置与D装置相连制取收集X气体，则X可能是下列气体中的________。
①CO2　　　②NO
③Cl2 ④H2
二、实验方案的设计与评价
1．实验设计的总体思路
(1)首先明确实验的目的依据目的阐明实验原理
(2)收集、掌握题干中信息
(3)排除干扰因素
(4)注意安全
2．物质制备实验方案设计的一般思路
↓
↓
具体详细实验方案
↓
详细的实验方案应
包含多方面内容，
关键是实验原理
和步骤
3．性质实验方案的设计的主要内容
(1)证明酸性：①pH试纸或酸碱指示剂；②与碳酸钠反应；③与锌等反应。
(2)证明弱酸性：①证明存在电离平衡；②测定对应盐溶液的酸碱性；③测量在稀释前后的pH变化。
(3)证明氧化性：与还原剂反应现象明显。
(4)证明还原性：与氧化剂反应现象明显。
(5)证明为胶体分散系：丁达尔效应。
(6)证明有碳碳双键(或三键)：使溴水或酸性高锰酸钾溶液退色。
(7)比较金属的活动性：①与水反应；②与酸反应；③金属间的置换反应；④原电池原理；⑤电解原理；⑥最高价氧化物对应水化物的碱性；⑦对应盐的酸碱性。
(8)比较非金属性的强弱：①非金属间的置换反应；②与氢气化合的难易；③气态氢化物稳定性；④最高价氧化物对应水化物的酸性。
(9)比较酸碱性：强酸或强碱制弱酸或弱碱。
4．物质检验的一般步骤
先对试样进行外观观察，确定其颜色、状态、气味等。然后准备试样：若样品是固体，则一般先取少量配成溶液；并注意观察试样的溶解情况：是否溶解、有无气体产生、有无明显的热效应、所得水溶液的颜色等。进行检验：每次均应移取少量溶液进行检验。
物质检验尽可能利用特征反应，注意检验顺序、排除干扰。
5．实验方案的评价
对几个实验方案的正确与错误、严密与不严密、准确与不准确做出判断。要考虑是否完全合理、有无干扰现象、经济上是否合算和对环境有无污染等。
(1)从可行性方面对实验方案做出评价
科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则，任何实验方案都必须科学可行。因此，在对实验方案进行评价时，要分析实验方案是否科学可行，实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求，在实际操作时能否做到可控易行。评价时，从以下4个方面分析：
①实验原理是否正确、可行；
②实验操作是否安全、合理；
③实验步骤是否简单、方便；
④实验效果是否明显等。
(2)从“绿色化学”视角对实验方案做出评价
“绿色化学”要求设计更安全的、对环境友好的合成线路，降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。根据“绿色化学”精神，对化学实验过程或方案从以下4个方面进行综合评价：
①反应原料是否易得、安全、无毒；
②反应速率是否较快；
③原料利用率以及合成物质的产率是否较高；
④合成过程是否造成环境污染。
(3)从“安全性”方面对实验方案做出评价
化学实验从安全角度常考虑的主要因素如下：
①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸；
②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸(如H2还原CuO应先通H2，气体点燃先验纯等)；
③防氧化(如H2还原CuO后要“先灭灯再停氢”，白磷切割宜在水中等)；
④防吸水(如实验取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施，以保证达到实验目的)；
⑤冷凝回流(有些反应中，为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料，需在反应装置上加装冷凝回流装置，如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等)；
⑥易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却；
⑦仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑)；
⑧其他(如实验操作顺序、试剂加入顺序、实验方法使用顺序等)。
6．设计方案时思考实验顺序的选择
(1)思考问题的顺序
①围绕主要问题思考，例如：选择适当的实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实验过程快速、安全；实验现象明显。
②思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等有关问题。例如：制取在空气中易水解的物质(如Al2S3、AlCl3、Mg3N2等)及易受潮的物质时，往往在装置末端再接一个干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入。
③思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与课本实验比较、联系。例如涉及气体的制取和处理，对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为：发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理。
(2)仪器连接的顺序
①所用仪器是否恰当，所给仪器是全用还是选用。
②仪器是否齐全。例如：制有毒气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气的处理装置。
③安装顺序是否合理。例如：是否遵循“自下而上，从左到右”的原则；气体净化装置中不应先干燥后又经水溶液洗气。
④仪器间连接顺序是否正确。例如：洗气时“进气管长，出气管短”；干燥管除杂质时“大口进，小口出”等。
(3)实验操作的顺序
①连接仪器。
②检查气密性。在整套仪器连接完毕后，应先检查装置的气密性，然后装入药品。检查气密性的方法要依装置而定。
③装药品，进行实验操作。
7．探究性综合实验的解题思路
(1)巧审题，明确实验的目的和原理。实验原理是解答实验题的核心，是实验设计的依据和起点。实验原理可从题给的化学情景(或题首所给实验目的)并结合元素化合物等有关知识获取。在此基础上，遵循可靠性、简捷性、安全性的原则，确定符合实验目的、要求的方案。
(2)想过程，理清实验操作的先后顺序。根据由实验原理所确定的实验方案中的实验过程，确定实验操作的方法步骤，把握各步实验操作的要点，理清实验操作的先后顺序。
(3)看准图，分析各项实验装置的作用。有许多综合实验题图文结合，思考容量大。在分析解答过程中，要认真细致地分析图中所示的各项装置，并结合实验目的和原理，确定它们在该实验中的作用。
(4)细分析，得出正确的实验结论。实验现象(或数据)是化学原理的外在表现。在分析实验现象(或数据)的过程
中，要善于找出影响实验成败的关键以及产生误差的原因，或从有关数据中归纳出定量公式，绘制一定的变化曲线等。
8．实验装置的改进
常规实验装置 改进后的实验装置
启普发生器
极易溶于水
量气装置
【例2】铜及其化合物一般都具有特征的颜色，例如Cu、Cu2O呈红色，CuO呈黑色，CuSO4·5H2O呈蓝色等。研究性学习小组甲为检测实验室中的Cu2O试样是否含有Cu进行了认真的探究。
Ⅰ．查阅资料：
①Cu2O属于碱性氧化物；
②在空气中灼烧Cu2O生成CuO；
③Cu2O在酸性条件下能发生自身氧化还原反应(Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O)。
Ⅱ．设计实验方案：
方案1：取该红色试样溶于足量稀硝酸中，观察溶液颜色变化及是否有残渣。
方案2：取该红色试样溶于足量稀硫酸中，观察是否有残渣。
方案3：称得干燥坩埚的质量为a g，取红色试样置于坩埚中称得总质量为b g，在空气中充分灼烧至完全变黑，并在干燥器中冷却，再称量。如此反复多次直到质量不变，称得试样最后质量为c g。分析数据，作出合理判断。
(1)请你评价方案1和方案2。如果你认为该方案合理，请简述其工作原理；如果你认为该方案不合理，请简述原因。
________________________________________________________________________。
(2)方案3中，如果a、b、c的关系符合c＝______，可确认红色粉末是Cu2O。
探究物质制备实验方案的设计
【实验典例】
Ⅰ．化学实验室制取氯化氢气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中。请从下图中挑选所需仪器，在方框内画出用该方法制备、收集干燥氯化氢气体的装置简图，并在图中标明所用试剂。(仪器可重复使用，固定装置不必画出)
Ⅱ．实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入20%～30%的稀硫酸溶液，在50～80 ℃水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。
(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：__________________________。
(2)硫酸溶液过稀会导致____________________________________________________。
(3)采用水浴加热的原因是__________________________________________________。
(4)反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示)_________________________________
________________________________________________________________________。
(5)溶液趁热过滤的原因是____________________。塞紧试管口的目的是________________________________________________________________________。
(6)静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是______________________________。
1．用过量的H2SO4、NaOH、NH3·H2O、NaCl等溶液，按下图所示步骤分开五种离子，则溶液①②③④是(　　)。
A．①NaCl　②NaOH　③NH3·H2O　④H2SO4
B．①H2SO4　②NaOH　③NH3·H2O　④NaCl
C．①H2SO4　②NH3·H2O　③NaOH　④NaCl
D．①NaCl　②NH3·H2O　③NaOH　④H2SO4
2．某同学通过系列实验探讨Mg及其化合物的性质，操作正确且能达到目的的是(　　)。
A．将水加入浓硫酸中得稀硫酸，置镁片于其中探讨Mg的活泼性
B．将NaOH溶液缓慢滴入MgSO4溶液中，观察Mg(OH)2沉淀的生成
C．将Mg(OH)2浊液直接倒入已装好滤纸的漏斗中过滤，洗涤并收集沉淀
D．将Mg(OH)2沉淀转入表面皿中，加足量稀盐酸，加热蒸干得无水MgCl2固体
3．(双选)下列实验现象预测正确的是(　　)。
A．实验Ⅰ：振荡后静置，上层溶液颜色保持不变
B．实验Ⅱ：酸性KMnO4溶液中出现气泡，且颜色逐渐退去
C．实验Ⅲ：微热稀HNO3片刻，溶液中有气泡产生，广口瓶内始终保持无色
D．实验Ⅳ：继续煮沸溶液至红褐色，停止加热，当光束通过体系时可产生丁达尔效应
4．下列有关实验原理、方法和结论都正确的是(　　)。
A．向饱和FeCl3溶液中滴加过量氨水，可制取Fe(OH)3胶体
B．取少量溶液X，向其中加入适量新制的氯水，再加几滴KSCN溶液，溶液变红，说明X溶液中一定含有Fe2＋
C．室温下向苯和少量苯酚的混合溶液中加入适量NaOH溶液，振荡、静置后分液，可除去苯中的少量苯酚
D．已知II2＋I－，向盛有KI3溶液的试管中加入适量CCl4，振荡静置后CCl4层显紫色，说明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大
5．以下是某学生利用集气瓶、导管、稀硫酸、四氯化碳一起设计的一套能“防止倒吸”并能吸收氨气的装置。下列说法错误的是(　　)。
A．a为稀硫酸
B．b为四氯化碳
C．若吸收后的溶液中溶质为单一物质时，则不一定显酸性
D．该吸收过程，表现了硫酸的酸性
6．如图装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装置可用于(　　)。
A．二氧化锰和浓盐酸生成氯气
B．锌和盐酸生成氢气
C．碳酸钙和盐酸生成二氧化碳
D．Cu和浓硝酸反应制NO2气体
7．下表是实验室制备气体的有关内容：
编号 实验内容 实验原理 气体发生装置
① 制氧气 H2O2―→O2
② 制氨气 NH4Cl―→NH3
③ 制氯气 HCl―→Cl2
(1)上述气体中，从制备过程看，必须选择合适的氧化剂才能实现的是________(写分子式)；从反应原理看，明显不同于其他两种气体的是________(写分子式)。
(2)根据表中所列制氯气的实验原理，从下列装置中选择合适的气体发生装置________。
(3)若用表中制备O2的装置制备NH3，则选择的试剂为________。
(4)制备Cl2需用10 mol·L－1的盐酸100 mL，现用12 mol·L－1的盐酸来配制。
①为提高配制的精确度，量取浓盐酸的仪器可选用下列的________(填序号)；
②配制过程中，除上图所列仪器外，还需要的仪器有________；
③若标定所配盐酸的浓度是否准确，常采用的实验方法名称是________。
(5)若用排空气法收集Cl2，在下列方框内画出气体收集装置图。
(6)请从反应原理、条件及反应物的聚集状态出发，写出常用的用同一发生装置制备3种及以上气体的化学式(写出一组)：________。
参考答案
基础梳理整合
一、1．2H2O22H2O＋O2↑　向上排空气法或排水法　2KClO32KCl＋3O2↑或2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
向上排空气法或排水法　CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　向上排空气法　Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑　向上排空气法或排水法　MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑　向上排空气法或排饱和食盐水法　浓氨水和生石灰(或氢氧化钠固体或碱石灰)制取　Ca(OH)2＋2NH4ClCaCl2＋2H2O＋2NH3↑　向下排空气法
4．极易溶于水的气体　能溶于水或溶于溶液的气体的吸收　处理CO　(3)水　碱性物质
即时训练1　B
即时训练2　D
二、1．(1)实验目的　实验步骤　实验现象记录及结果处理　问题和讨论(误差分析)　(3)科学　安全　可行　简约
2．原料丰富，价格低廉　产物纯净，污染物少
3．操作简单　现象明显　安全可行
即时训练3　C
即时训练4　B
核心归纳突破
【例1－1】答案：(1)浓盐酸　四氧化三铁
(2)2H2O22H2O＋O2↑　KClO3
(3)4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋2H2O＋Cl2↑
(4)铁粉　KSCN(或NH4SCN)溶液　溶液变红
解析：从E与C反应生成F、G的混合物，可知E中某元素呈两种价态，即E为Fe3O4，从而推出B是O2，有MnO2参与的制取O2的反应，一是KClO3分解，二是过氧化氢分解，前者需要加热而后者不需要。由此分析出D单质可能是Cl2，G为FeCl3，C为盐酸，为防止新配制的FeCl2溶液变质，应加入少量铁钉，以防其被氧化为三价的铁。检验G溶液中阳离子常用的试剂为KSCN。
【例1－2】答案：(1)浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等)
将导气管通入水槽中，用手或热毛巾捂圆底烧瓶，如导气管处有气泡产生，松开手或热毛巾后，导气管处形成一段稳定的液柱，则说明气密性良好　(2)②④　b　(3)③
解析：(1)利用氨水易分解的性质，可以用C装置制取氨气，通常使用的药品是浓氨水和氧化钙或碱石灰、固体氢氧化钠等。检查C装置气密性是否良好的操作方法是将导气管通入水槽中，用手或热毛巾捂圆底烧瓶，如导管处有气泡产生，松开手或热毛巾后，导气管处形成一段稳定的液柱，则说明气密性良好。
(2)气体收集方法的选择与气体的密度、溶解性、是否与空气中的氧气反应有关。图中b不能用来收集气体，因为气体不能排出。
(3)若用A装置与D装置相连制取收集X气体，应该满足的条件是：反应需要加热，气体不与浓硫酸反应，气体密度比空气大，则X可能是Cl2。
【例2】答案：(1)方案1不合理，铜和氧化亚铜都能和硝酸生成Cu2＋；方案2不合理，Cu2O在酸性条件下能发生自身氧化还原反应，生成了铜单质
(2)(b－a)
解析：(2)如果红色粉末是Cu2O，n(Cu2O)＝mol，由方程式2Cu2O＋O24CuO可知n(CuO)＝×2 mol，c＝×2 mol×80 g·mol－1。
实验探究拓展
实验典例
答案：Ⅰ．见解析图
Ⅱ．(1)Fe＋H2SO4(稀)FeSO4＋H2↑
(2)硫酸浓度如果过稀，则反应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸亚铁晶体的析出
(3)水浴加热受热均匀，温度容易控制
(4)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
(5)减少FeSO4的损失　防止空气中的氧气将FeSO4氧化
(6)有浅绿色晶体析出
解析：Ⅰ．浓硫酸和浓盐酸反应制取HCl气体，不需要加热，即：液＋液→气，可采用分液漏斗和圆底烧瓶组成发生装置；干燥HCl可以用装有浓硫酸的洗气瓶，收集HCl用向上排空气法，由于HCl气体极易溶于水，故在水面用倒扣的漏斗来吸收尾气。整个装置为：
Ⅱ．(1)铁和稀硫酸反应的方程式为Fe＋H2SO4(稀)FeSO4＋H2↑。
(2)硫酸浓度如果过稀，则反应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸亚铁晶体的析出。
(3)水浴加热受热均匀，温度容易控制。
(4)铁屑过量的目的是防止Fe2＋被氧化成Fe3＋，即使被氧化，Fe也可以使Fe3＋还原：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
(5)溶液趁热过滤的目的是减少FeSO4的损失；塞紧试管口的目的是防止空气中的氧气将FeSO4氧化。
(6)硫酸亚铁热溶液在冷却过程中，溶解度降低，在静置冷却一段时间后会有浅绿色硫酸亚铁晶体析出。
演练巩固提升
1．D　解析：由于SO在沉淀Ba2＋的同时也将大部分Ag＋沉淀(Ag2SO4微溶)，所以①应是NaCl，形成的沉淀是AgCl；若②是NaOH，则将Fe3＋沉淀而将Al3＋转化为AlO，不符合②，形成的沉淀在加③后还有沉淀，因此②是氨水，形成的沉淀是Al(OH)3、Fe(OH)3，③是NaOH，加③后Al3＋与Fe3＋分开；④是H2SO4，将Ba2＋与K＋分开。
2．B　解析：A项中稀释浓硫酸应将浓硫酸慢慢注入水中且用玻璃棒搅拌，以免液体飞溅伤人，操作错误；B项正确；C项中过滤时应将浊液沿玻璃棒注入漏斗中；D项中表面皿不能用于加热蒸干溶液，而且MgCl2溶液加热蒸干后得到的应该是MgO，故操作错误。
3．BD　解析：A项苯层中的溴与氢氧化钠发生反应而退色；B项中浓硫酸使蔗糖炭化，浓硫酸被还原生成二氧化硫气体，通过酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，使其退色；C项中的铜与稀硝酸反应生成一氧化氮，在广口瓶中与氧气反应生成红棕色的二氧化氮；D项生成了氢氧化铁胶体，能产生丁达尔效应。
4．C　解析：A项中向饱和FeCl3溶液中滴加过量氨水会生成氢氧化铁沉淀，得不到胶体；B项中应先滴加KSCN溶液，没有现象，排除Fe3＋的干扰，再加氯水，若溶液变红，说明有Fe2＋；C项中苯酚和氢氧化钠反应生成可溶性的苯酚钠，再通过分液把苯分离出来；D项说明I2的溶解度在CCl4中比在水中的大，而不是KI3。
5．C　解析：稀硫酸极易和氨气结合，若直接接触容易发生倒吸现象，而题目中说能防止倒吸并能吸收氨气，因此可以知道a为稀硫酸，b为四氯化碳，该吸收过程，表现了硫酸的酸性。若吸收后溶质为单一物质，可以推测为硫酸铵或硫酸氢铵，则一定显酸性。
6．B　解析：MnO2和浓盐酸反应制Cl2需要加热，且不能用向下排空气法收集，A错；CO2的密度大于空气，因此不能用向下排空气法收集气体，C错；NO2气体不能用水除杂，且不能用向下排空气法收集气体，D错。
7．答案：(1)Cl2　NH3
(2)A或D
(3)浓氨水和氢氧化钠固体(或生石灰等)
(4)①C　②100 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒　③酸碱中和滴定
(5)
注：必须使用密封装置和尾气处理装置，以防污染大气
(6)H2、CO2、H2S或NO2、SO2、HCl或O2、NH3、CH4(其他合理答案也可)
解析：(1)用H2O2制O2时，可直接分解制得，不必用氧化剂；NH4Cl―→NH3化合价没有改变，不要用氧化剂，HCl―→Cl2化合价升高，被氧化，要用氧化剂氧化HCl制氯气。制O2、Cl2都是氧化还原反应，而制NH3为复分解反应。
(2)用H2O2制O2时，常温用二氧化锰催化可制得，为液体和固体不加热制备气体，故选D；NH4Cl―→NH3为固体和固体加热制备气体，故选B；HCl―→Cl2为液体和固体不加热或加热制备气体，故选A、D。
(3)上述制备O2的装置为液体和固体不加热制备气体，故可选用浓氨水(液体)和氢氧化钠(或生石灰等)(固体)制备氨气。
(4)①要精确量取盐酸的体积，要选用精量仪器酸式滴定管量取，故选C；②配制仪器还要100 mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管；③用已知浓度的碱来测定所配盐酸的浓度叫酸碱中和滴定。
(6)用启普发生器可以制备H2、CO2、H2S；用制氧气的装置可以制O2、NH3、CH4；用制Cl2的装置可以制SO2、HCl等。
-

展开更多......

收起↑