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滚动小专题（二） 气体的制备与净化
纵观2012～2015年云南各市中考，关 ( http: / / www.21cnjy.com )于气体的制备与净化内容的考查，大理、曲靖、昆明等市出现在第27题或28题，分值8分左右，每年必考，属于高频考点。题干给出实验室制取气体的部分装置，考查仪器的识别、制取气体（氧气、二氧化碳、氨气等）的装置选择、反应方程式的书写、气体的验满、气体性质的验证以及干燥气体的方法等。
一、气体的制备
1.选择实验室制取气体的方案应从以下几个方面考虑：
（1）可行性，所选原料能够制得所需要的气体。
（2）经济效益，原料一般要廉价易得。
（3）反应条件适宜且易于控制。
（4）反应速率适中，不能太快或太慢，便于收集与实验。
（5）生成的气体尽量纯净。
（6）操作简便易行，安全可靠，节能环保。
2.气体发生装置的选择
依据：根据反应物的状态及反应条件选取合适的发生装置。
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（1）反应物为固体（或固体混合物），反应需要加热，选择“固固加热型”发生装置（如图Ⅰ）。
（2）反应物为固体和液体，反应不需要加热，选择“固液常温型”发生装置（如图Ⅱ）。
3.气体收集装置的选择
主要依据：根据气体的密度和溶解性选择合适的收集装置。
（1）气体不易或难溶于水，且不与水反应，采 ( http: / / www.21cnjy.com )用排水法收集（如图a）；用排水法收集的气体与用排空气法收集的气体相比，用排水法收集的气体比较纯净。
（2）若气体不与空气各成分发生反应，密度比空气大，采用向上排空气法收集（如图b）；气体密度比空气小，采用向下排空气法收集（如图c）。
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（3）使用多功能瓶——洗气瓶（又称万能瓶）来收集气体（如图d）。
①若用此装置收集密度比空气大的气体：气体导入集气瓶时“长进短出”；
②若用此装置收集密度比空气小的气体：气体导入集气瓶时“短进长出”；
③若用此装置用排水法收集气体，先将集气瓶装满水：气体导入集气瓶时“短进长出”。
【温馨提示】（1）医院输氧时，气体“长进短 ( http: / / www.21cnjy.com )出”，即长管接供氧钢瓶，短管接病人吸氧导气管，通过产生气泡的速率来判断输氧的速度。（2）利用洗气瓶检验、净化、干燥气体时均为“长进短出”。
实验室制取氧气、氢气和二氧化碳的比较
气体 氧气（O2） 氢气（H2） 二氧化碳（CO2）
药品 ①氯酸钾和二氧化锰；②高锰酸钾；③双氧水和二氧化锰 锌粒和稀硫酸 大理石（或石灰石）与稀盐酸
反应原理 ①2KClO32KCl＋3O2↑②2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑③2H2O22H2O＋O2↑ Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑ CaCO3＋2HClCaCl2＋H2O＋CO2↑
实验装置 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
收集方法 排水法或向上排空气法 排水法或向下排空气法 向上排空气法
检验方法 将带火星的木条伸入容器内，木条复燃 点燃，罩干冷小烧杯，产生淡蓝色火焰；烧杯内壁有水珠 通入澄清石灰水，石灰水变浑浊
验满方法 将带火星的木条伸到集气瓶口，木条复燃，证明已集满 用燃着的木条伸到集气瓶口，木条立即熄灭，证明已集满
实验操作步骤 ①检查气密性；②装入药品；③固定试管；④点燃酒精灯；⑤收集气体；⑥将导管移出水槽；⑦熄灭酒精灯 ①检查气密性；②装入药品；③固定试管；④验纯；⑤收集气体 ①检查气密性；②加入石灰石；③加入稀盐酸；④收集气体
注意事项 ①试管口应略向下倾斜；②用 ( http: / / www.21cnjy.com )加热高锰酸钾法时试管口应塞一团棉花；③排水法收集时，当气泡连续、均匀冒出时才可收集；④排水法收集后，先移出导管，再熄灭酒精灯 ①长颈漏斗末端应伸入液面以下；②用向下排空气法收集时，导管应接近集气瓶底部；③不能用浓盐酸来制取氢气 ①不能用稀硫酸代替稀盐酸；②长颈漏斗末端应伸入液面以下；③用向上排空气法收集时，导管应接近集气瓶底部
二、气体的净化与干燥
1.气体净化和干燥的装置
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2.气体的净化
在实验室制备的各种气体中，常含有少量的酸雾、水蒸气和其他气体杂质，须经过干燥与净化才能得到实验所需要的纯净气体。
选择气体吸收剂的原则是所选吸收剂只吸收 ( http: / / www.21cnjy.com )气体中的杂质，而与被提纯物质不反应，也不产生新的杂质。多种气体杂质共存时，要注意试剂的选择和除杂顺序，一般水蒸气最后除去。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，球形干燥管要“大进小出”。常见气体杂质的吸收剂见下表：
吸收剂 吸收的气体杂质
水 易溶性气体，如HCl、NH3等
碱石灰（NaOH+CaO） CO2、H2O（气体）、H2S等
强碱溶液（NaOH） CO2、SO2、HCl、H2S等
灼热的CuO H2、CO
灼热的铜网 O2
3.气体的干燥
选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质来确定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与待干燥的气体反应，常见气体的干燥剂选择见下表：
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
【温馨提示】有关气体的制取、检验和 ( http: / / www.21cnjy.com )净化实验中的“先”“后”顺序：a.组装仪器:一般按从左到右，从下到上的顺序进行；b.制取气体时，先检查装置的气密性，后装药品；c.收集气体时，先净化后收集；d.检验气体时，先验水后验杂（气体杂质）；e.净化气体时，先除杂后干燥。
类型1　常见气体的制取
　(2015·安徽)通过近一年的化学学习，你已经掌握了实验室制取气体的有关方法。请根据下图回答问题：
(1)仪器①的名称是________，利用A装置制取的气体有H2、O2和________。
(2)B装置在化学实验中有广泛的用途。
①用排水法收集氢气，可在B装置中装满水后，使氢气从________(填“a”或“b”)口进入；
②若想得到干燥的氢气，可在B装置中加入________，气体应从________(填“a”或“b”)口进入。
思路点拨：(1)仪器①是锥形瓶，该 ( http: / / www.21cnjy.com )装置是固体＋液体生成气体(不加热)，适合实验室制取H2、O2和CO2等气体。(2)排水法收集气体，导气管要短进长出；如果用于洗气，导气管则要长进短出。
本题考查知识综合性较强，解题时分析各装置的作用，理清排水法收集气体装置和洗气装置的原理与特点，才能找出解决问题的方法。
类型2　气体的净化与干燥
　研究性学习小组选择从空气中制取氮气作为研究课题，以下是他们设计的实验方案：
→→→
(1)除去二氧化碳和水蒸气：如图A装置中发生 ( http: / / www.21cnjy.com )反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
B装置中浓硫酸的作用是________。
(2)除去氧气：他们分别收 ( http: / / www.21cnjy.com )集一瓶气体用图C装置进行除去氧气的燃烧实验，其中甲同学选用红磷，乙同学选用木炭。你认为选用________(填“红磷”或“木炭”)的方法不科学，原因是________________________________________________________________________
________________。
(3)分析误差：此法得到 ( http: / / www.21cnjy.com )的氮气密度(标准状况下)经科学测定，与氮气的实际密度有差异，请你分析出现差异的可能原因(只写两种，不考虑计算误差)：①________________；②________________。
思路点拨：(1)利用装置A中的氢氧化钠 ( http: / / www.21cnjy.com )溶液与二氧化碳反应生成碳酸钠和水而除去二氧化碳；利用浓硫酸的吸水性吸收气体中的水蒸气而除去水；(2)由于木炭和氧气反应会生成气体二氧化碳，因此在除去氧气的同时又引入了新的气体杂质二氧化碳；(3)分析以上操作，会发现空气中的氧气、二氧化碳、水蒸气被除去，但空气中含量很少的稀有气体并没有除去，因此由于氮气中混有稀有气体而使氮气不纯，密度与实际密度有差异；另外，在使用红磷除去氧气时，可能由于某种原因而没有把氧气完全除去而使所得氮气不纯，密度与实际密度有差异。
一、选择题
1．(2015·泰安)下列有关实验室制取气体的说法错误的是（ ）
A．装置①可作为CO2的发生装置
B．装置②干燥O2时，气体由a管进b管出
C．装置③可用作O2的收集装置
D．装置④是收集CO2气体的验满方法
2．(2015·南昌)实验室加热高锰酸钾制氧气，可直接采用的发生装置是（ ）
3．(2014·海南)实验室常用块状固 ( http: / / www.21cnjy.com )体碳化钙与水反应制备乙炔(C2H2)，该反应比二氧化锰催化过氧化氢分解更加剧烈。所选发生装置最合适的是（ ）
4．(2014·北京)用下列装置进行实验，不能达到实验目的的是（ ）
A．干燥CO2　　　　　B．收集O2
　　 C．验证CO2性质　　D．监控气体流速
5．(2015·德州)下图是干燥、收集某气体的装置。由实验装置可以推测该气体的有关性质，请你在表中找出相对应的选项（ ）
　　　　选项 气体性质　　　　) A B C D
溶于水中所得溶液的pH ＞7 ＜7 ＞7 ＜7
其密度(ρ1)与空气密度(ρ2 )的比较 ρ1＞ρ2 ρ1＞ρ2 ρ1＜ρ2 ρ1＜ρ2
在水中的溶解性 极易溶 难溶 极易溶 难溶
6.(2014·苏州)下列有关玻璃导气管的使用图示正确的是(省略夹持和加热装置)（ ）
7．(2015·威海)如图所示，实验室里有一套用来制取气体的装置，下列有关叙述正确的是（ ）
A．锥形瓶里加入少量MnO2粉末，分液漏斗里盛放过氧化氢溶液，可以制取氧气
B．锥形瓶里加入大理石，分液漏斗里盛放稀硫酸，可以制取二氧化碳
C．当发生装置中液体与固体混合产生了气泡，立即开始收集气体
D．集满氧气的集气瓶从水槽里取出后倒放在实验台上
二、填空题
8．(2015·鄂州)根据图示回答问题。
(1)仪器①的名称是________；
(2)实验室制取二氧化碳，所选择的发生装置是________(填字母)；
(3)实验室常用加热氯化铵和熟石灰 ( http: / / www.21cnjy.com )两种固体混合物的方法制取氨气。已知氨气(NH3)在通常状况下是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水。实验室制取并收集氨气，所选择的装置是________(填字母)。
9．(2015·无锡)根据所学的知识并结合下列仪器，回答有关问题：
(1)写出仪器A的名称________。
(2)实验室以氯酸钾为原料制取并收集氧气 ( http: / / www.21cnjy.com )，完成这个实验除选用A、D、E、F，I外，还需增加的仪器是________，反应的化学方程式为________________________________。
(3)实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧 ( http: / / www.21cnjy.com )化碳，组装一套气体发生装置所需的仪器是________(填字母)，反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)通过查阅资料获知：镁在加 ( http: / / www.21cnjy.com )热条件下与O2、N2、CO2、H2O均能发生反应；氮化镁(Mg3N2)能与水反应；碱石灰的主要成分是生石灰和氢氧化钠固体。小强欲在实验室里以空气和镁粉为原料制取少量氮化镁。可供选择的装置和药品如下图所示：
①导管口之间的连接顺序是a→(　　)(　　)→(d)(　　)→(　　)(　　)→h。
②通气后，应先点燃装置________(填“B”或“C”)的酒精灯，装置E的作用是________________________________________________________________________。
10．(2015·哈尔滨)实验室现有氯酸钾、稀盐酸、二氧化锰、大理石、火柴、药匙、镊子及以下仪器：
(1)若补充仪器________和________(填名称)，并利用上述部分仪器和药品可制取一种气体，则发生反应的化学方程式为________________________。制取该气体时，需先检查装置的气密性：连接好仪器，将导管一端浸入水中，用手紧握容器外壁，使容器内温度________，压强变________，观察到水中导管口有________时，说明装置不漏气。
(2)若要制备并检验二氧化碳，需补充一种溶液，该溶液中溶质的俗称有________________。
①请连接A、B，并将装置图补充完整；
　　
②B中可观察到的实验现象是_ ( http: / / www.21cnjy.com )_______________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
11．(2015·济南)如下图所示为实 ( http: / / www.21cnjy.com )验室中常见气体制备、净化、干燥、收集和性质实验的部分仪器(组装实验装置时，可重复选择仪器)，某化学小组的同学欲利用其进行下列各探究实验。
(1)以石灰石和稀盐酸为原料，在实验室中制备并收集干燥、纯净的二氧化碳气体。按照要求设计实验装置、连接仪器，并检验装置的气密性。
①所选仪器的连接顺序为________(从左至右填写仪器序号字母)(提示：挥发出的少量HCl气体可用饱和碳酸氢钠溶液吸收)
②用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程 ( http: / / www.21cnjy.com )式为________________________________________________________________________
③若将二氧化碳气体通入酚酞试液中，试液显________色。
(2)用一氧化碳气体(含少量水蒸气)测定某铁 ( http: / / www.21cnjy.com )的氧化物(FexOy)的元素组成比例，并验证反应中气体生成物的性质。所选仪器按A1→E→C→A2顺序连接(A1、A2为浓硫酸洗气瓶)，并检验装置的气密性，所设计的实验装置中气体流向是从左向右。
①反应前大玻璃管中加入铁的粉末状氧化 ( http: / / www.21cnjy.com )物(FexOy)试样的质量为a g，实验结束后，继续通入一氧化碳气体，直至大玻璃管冷却。这时测量到E处大玻璃管中粉末状固体的质量减少了b g，试推算该铁的氧化物的化学式中x、y的比值：x/y＝________(用含a和b的代数式表示)。(设所发生的反应均完全进行)
②将少量二氧化碳通入大量澄清石灰水中， ( http: / / www.21cnjy.com )出现白色浑浊，且溶液质量减小。试解释溶液质量减小的原因：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
③对于该实验方案设计还存在不完善之 ( http: / / www.21cnjy.com )处，你的具体改进方案是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
12．(2015·淮北联考)利用干燥而 ( http: / / www.21cnjy.com )纯净的氢气还原氧化铜的实验测定水的质量组成，装置如图。装置的连接顺序为ABCDE，完全反应后，其实验测定的数据如下表所示：
实验前 实验后
C(氧化铜＋玻璃管)的质量/g 75.6 69.2 O元素的质量6.4 g
D(氯化钙＋U形管)的质量/g 110.8 118.0 H2O的质量7.2 g
试回答：
(1)写出图中a仪器的名称________；
(2)A装置除用于实验室制取 ( http: / / www.21cnjy.com )氢气外，该装置还可以用于实验制取________(填化学式，写出一种即可)气体；装置B的作用是________________________________；
(3)实验时，应先通一段时 ( http: / / www.21cnjy.com )间的H2，再加热氧化铜，目的是________________________________________________________________________；
C装置中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
(4)根据实验数据填空：水中氢、氧两种元素的质量比为________。
13．如图是实验室制取气体的改进装置，请据图回答下列问题：
　　　 　　 A　　　　　　B　　　　　　C
(1)仪器a的名称是________；
(2)实验室可用上述三个装置制取少量的氢气， ( http: / / www.21cnjy.com )用C装置制取氢气时注射器中加入液体的名称是________，该改进装置的优点是________________________________，写出实验室制取氢气的化学方程式________________________；
(3)上述三个装置除用于实验 ( http: / / www.21cnjy.com )室制取氢气外，还可用于制取________________(填名称)气体，制取该气体的药品是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．(2015·黄冈)实验室常用下图所示的装置制取气体和气体性质的验证，请回答：
(1)仪器①的名称________。
(2)图示装置中有明显错误的装置是________(填字母)。
(3)实验室用高锰酸钾制取氧气，可选取的收 ( http: / / www.21cnjy.com )集装置是________ (填字母)，发生反应的化学方程式是________________________________________________________________________。
(4)某同学利用石灰石和盐酸通过装置B ( http: / / www.21cnjy.com )、F来验证二氧化碳的性质，实验过程中观察到F中有气泡冒出，澄清的石灰水未变浑浊，试分析其可能的原因____________。
15．(2015·呼和浩特)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)仪器a的名称是________。
(2)实验室制取氧气时，选用的收集装置是________(填字母)。
若改用右图装置收集氧气，则气体应从________(填“a”或“b”)进。
(3)小明取一定浓度的盐酸与石灰石 ( http: / / www.21cnjy.com )反应制取气体，反应的化学方程式为________________________________；将生成的气体通入澄清石灰水中，未见变浑浊。为探究其原因，进行了如下过程：
【作出猜想】
A．石灰水已经完全变质；
B．气体中有挥发出来的HCl气体。
【实验探究】
①取少量石灰水于试管中，并向试管 ( http: / / www.21cnjy.com )中滴加几滴无色酚酞试液，振荡，观察到溶液变红色。于是排除了猜想A，你认为排除猜想A的理由是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②小明想探究所得气体中是否有挥发出来的HCl气体，设计如下实验。请你帮他完成实验，填写以下表格：
实验步骤 实验现象 实验结论
气体中有HCl
【查阅资料】
碳酸钠溶液中通入二氧化碳发生反应：Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3
【拓展延伸】
如果用上述原料制得纯净的二氧化碳气体，所选仪器的连接顺序为________(填字母)。
参考答案
归类例析
例1　(1)锥形瓶　CO2　(2)①a　②浓硫酸　b
例2　(1)CO2＋2NaOH== ( http: / / www.21cnjy.com )=Na2CO3＋H2O　除去水蒸气　(2)木炭　木炭燃烧产生二氧化碳气体，导致氮气不纯　(3)①稀有气体没有除去　②氧气没有除尽
专题精练
1．D　2.B　3.B　4.B　5.C　6.D　7.A　8.(1)试管　(2)B　(3)AD
9．(1)试管　(2)酒精灯　2KClO32KCl＋3O2↑　(3)BCDG　CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　(4)①g　f　e　b　c　②C　防止空气中的气体进入　10.(1)铁架台　酒精灯　2KClO32KCl＋3O2↑　升高　大　气泡冒出　(2)熟石灰(或消石灰)　①　②导管口有气泡冒出，澄清石灰水变浑浊　11.(1)①B→D→A→G　②CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑　③无　(2)①2(a－b)/7b　②生成碳酸钙沉淀的质量大于通入二氧化碳的质量　③装置末端加一只燃着的酒精灯，处理尾气　12.(1)长颈漏斗　(2)O2(或CO2)　除去氢气中的水蒸气(或干燥氢气)　(3)排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸　H2＋CuOCu＋H2O　(4)1∶8　13.(1)分液漏斗　(2)稀硫酸　能控制反应速率和液体药品的用量　Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2 ↑　(3)二氧化碳或氧气　大理石或石灰石与稀盐酸 (或过氧化氢溶液和二氧化锰)　14.(1)酒精灯　(2)A　(3)C或E　2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑
(4)盐酸浓度过大　15.(1)酒精 ( http: / / www.21cnjy.com )灯　(2)C　b　(3)CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2 ↑＋H2O　①酚酞试液变红，说明溶液中存在碱性物质Ca(OH)2　②将生成的气体通入AgNO3 溶液中　产生白色沉淀　BHEC

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