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(共35张PPT)
第67讲　常见气体的实验室制备、
净化和收集
1.了解常见气体制备原理、装置及改进。
2．能根据气体的性质及制备原理设计实验流程。
必备知识
关键能力
必备知识
1.气体制备实验的基本思路
2．重要气体的发生装置
依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：
(1)固体＋固体气体
发生装置：
制备气体：O2、NH3、CH4等。
(2)固体＋液体或液体＋液体气体
发生装置：
制备气体：Cl2、C2H4等。
(3)固体＋液体(不加热)―→气体
发生装置：
制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。
3．气体制备装置的改进
(1)“固体＋固体气体”装置的改进
改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。
(2)“固体＋液体(不加热)―→气体”装置的改进
(3)“固(液)体＋液体气体”装置的改进
图A的改进优点是能控制反应液的温度。
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，便于液体顺利流下。
4．气体的除杂
类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固态干燥剂 固体，加热
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) 除杂试剂Cu、CuO、Mg等
5.气体的收集方法
(1)常见气体的收集方法
收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的
气体(举例)
排水法 难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体 O2、H2、NO、CO等
排空气法 向上排 空气法 密度大于空气且不与空气中的成分反应 Cl2、SO2、NO2、CO2
向下排 空气法 密度小于空气且不与空气中的成分反应 H2、NH3
(2)集气装置的创新——排液集气装置
①装置(Ⅰ)：从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体。
若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体：
饱和食盐水——收集Cl2。
饱和NaHCO3溶液——收集CO2。
饱和NaHS溶液——收集H2S。
四氯化碳——收集HCl或NH3。
②装置(Ⅱ)：气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在A瓶中收集到气体。
6．尾气处理
(1)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。
(2)制取CO时，尾气处理可采用a、c装置。
【易错诊断】　判断正误，错误的说明理由。
第一组：判断下列试剂使用是否正确。
1．图1实验室制Cl2：
____________________________________________________________。
2．图2实验室制SO2：
____________________________________________________________。
3．图3实验室制CO2：
____________________________________________________________。
4．图4实验室制NH3：
____________________________________________________________。
错误。应该用浓盐酸，稀盐酸与二氧化锰不反应。
错误。稀硫酸与铜不反应。
错误。稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙附着在碳酸钙表面，隔绝反应物之间的接触，反应停止。
错误。加热时NH4Cl分解生成NH3和HCl，降温后NH3和HCl又化合为NH4Cl固体。
第二组：判断气体的吸收或收集方法是否正确。
1．图1吸收NH3：
____________________________________________________________。
2．图2吸收Cl2：
____________________________________________________________。
3．图3吸收SO2：
____________________________________________________________。
4．图4收集NH3：
____________________________________________________________。
错误。不能防止倒吸。
错误。应该用NaOH溶液吸收Cl2。
错误。应该用NaOH溶液吸收SO2。
错误。NH3从另一支导气管中逸出，集气瓶中无法收集到NH3。
关键能力
【教考衔接】
典例1 [2022·广东卷，8]实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(　　)
答案：D
解析：浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有HCl，可用饱和食盐水除去HCl，Cl2可用浓硫酸干燥，A装置能达到实验目的，故A不符合题意；氯气的密度大于空气，用向上排空气法收集，B装置能收集氯气，故B不符合题意；湿润的红布条褪色，干燥的红色布条不褪色，可验证干燥的氯气不具有漂白性，C装置能达到实验目的，故C不符合题意；氯气在水中的溶解度较小，应用NaOH溶液吸收尾气，D装置不能达到实验目的，故D符合题意。
典例2 [2021·海南卷，2]用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂)，能实现的是(　　)
选项 气体 a b
A H2S 稀H2SO4 FeS
B O2 H2O2溶液 MnO2
C NO2 浓HNO3 铁片
D NH3 浓氨水 CaO
答案：B
解析：H2S与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥，故A错误；发生反应2H2O2 2H2O＋O2↑，浓硫酸干燥氧气，故B正确；铁片和浓硝酸常温下发生钝化，故不能制取二氧化氮气体，故C错误；氨气与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥氨气，故D错误。
典例3 [2023·全国乙卷，9]下列装置可以用于相应实验的是(　　)
A B C D
制备CO2 分离乙醇和乙酸 验证SO2酸性 测量O2体积
答案：D
解析：Na2CO3固体比较稳定，受热不易分解，所以不能采用加热碳酸钠的方式制备二氧化碳，A错误；乙醇和乙酸是互溶的，不能采用分液的方式分离，应采用蒸馏来分离，B错误；二氧化硫通入品红溶液中，可以验证其漂白性，不能验证酸性，C错误；测量氧气体积时，装置选择量气管，测量时要恢复到室温，两边液面高度相等，D正确。
【对点演练】
考向一　气体的制备、净化和收集
1．根据实验目的设计的如下装置的连接中，正确的是(　　)
A．制备收集C2H4：连接a→c→g
B．制备收集NO：连接b→c→e→d
C．制备收集NH3：连接b→d→e→c
D．制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d
答案：D
解析：制备C2H4没有控制温度的温度计，A错误；NO与O2反应，不能用排空气法收集，B错误；浓硫酸吸收多余的NH3，易发生倒吸，C错误；饱和食盐水除去HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多余的Cl2，D正确。
2．实验室合成硫酰氯要先制取干燥氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器如图：
上述仪器的连接顺序：e接____，____接____，____接____，____接____(按气流方向，用小写字母表示)。
d
c
a
b
i
h
g
考向二　气体制备装置的改进与创新
3．下列气体发生装置，当加入适当的块状固体和液体时不具有随开随用随关随停功能的是(　　)
答案：D
解析：A、B、C可以利用压强差控制反应；D没有隔离板，所以不能控制反应的发生与停止。
4．工业上用萤石(主要成分是CaF2)、浓硫酸、氢氧化铝和碳酸钠溶液通过湿法制备冰晶石，某化学实验小组模拟工业上制取Na3AlF6的装置图如图，下列叙述错误的是(　　)
A．该装置均可采用由聚四氟乙烯材料制
备的仪器
B．装置Ⅰ发生的化学反应方程式为
CaF2＋H2SO4CaSO4＋2HF↑
C．装置Ⅲ的作用是安全瓶，防止倒吸
D．Na2CO3溶液和HF加入先后顺序，先加Na2CO3溶液再通HF气体
答案：D
解析：该装置均可采用由聚四氟乙烯材料制备的仪器，不能用普通玻璃，会被生成的HF腐蚀，A正确；装置Ⅰ为高沸点的硫酸制备低沸点的HF，发生的化学反应方程式为CaF2＋H2SO4CaSO4＋2HF↑，B正确；HF易溶于水且会与氢氧化钠溶液反应，需要防倒吸，装置Ⅲ的作用是安全瓶，防止倒吸，C正确；先通HF气体溶解氢氧化铝，再加Na2CO3溶液，D错误。
5．[2023·湖北卷，13]利用如图所示的装置(夹持及加热装置略)制备高纯白磷的流程如下：
红磷(s)无色液体与P4(g)白磷(s)
下列操作错误的是(　　)
A．红磷使用前洗涤以除去表面杂质
B．将红磷转入装置，抽真空后加热外管以去除水和氧气
C．从a口通入冷凝水，升温使红磷转化
D．冷凝管外壁出现白磷，冷却后在氮气氛围下收集
答案：C
解析：红磷表面有被氧化生成的五氧化二磷，五氧化二磷可以溶于水，因此红磷在使用前应洗涤，A正确；将红磷转入装置，抽真空后加热外管，除去红磷表面的水分，同时除去残余的少量氧气，B正确；由仪器构造可知，应从b口通入冷凝水，C错误；白磷易被空气中的氧气氧化，因此在收集白磷时应将反应装置冷却，再在氮气氛围的条件下收集白磷，D正确。第67讲　常见气体的实验室制备、净化和收集
1.了解常见气体制备原理、装置及改进。
2．能根据气体的性质及制备原理设计实验流程。
1.气体制备实验的基本思路
2．重要气体的发生装置
依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：
(1)固体＋固体气体
发生装置：
制备气体：O2、NH3、CH4等。
(2)固体＋液体或液体＋液体气体
发生装置：
制备气体：Cl2、C2H4等。
(3)固体＋液体(不加热)―→气体
发生装置：
制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。
3．气体制备装置的改进
(1)“固体＋固体气体”装置的改进
改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。
(2)“固体＋液体(不加热)―→气体”装置的改进
(3)“固(液)体＋液体气体”装置的改进
图A的改进优点是能控制反应液的温度。
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，便于液体顺利流下。
4．气体的除杂
类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固态干燥剂 固体，加热
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) 除杂试剂Cu、CuO、Mg等
5.气体的收集方法
(1)常见气体的收集方法
收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的 气体(举例)
排水法 难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体 O2、H2、NO、CO等
排空气法 向上排 空气法 密度大于空气且不与空气中的成分反应 Cl2、SO2、NO2、CO2
向下排 空气法 密度小于空气且不与空气中的成分反应 H2、NH3
(2)集气装置的创新——排液集气装置
①装置(Ⅰ)：从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体。
若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体：
饱和食盐水——收集Cl2。
饱和NaHCO3溶液——收集CO2。
饱和NaHS溶液——收集H2S。
四氯化碳——收集HCl或NH3。
②装置(Ⅱ)：气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在A瓶中收集到气体。
6．尾气处理
(1)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。
(2)制取CO时，尾气处理可采用a、c装置。
【易错诊断】　判断正误，错误的说明理由。
第一组：判断下列试剂使用是否正确。
1．图1实验室制Cl2：
_____________________________________________________________________。
2．图2实验室制SO2：
______________________________________________________________________。
3．图3实验室制CO2：
_______________________________________________________________________。
4．图4实验室制NH3：
_______________________________________________________________________。
第二组：判断气体的吸收或收集方法是否正确。
1．图1吸收NH3：
_____________________________________________________________________。
2．图2吸收Cl2：
_______________________________________________________________________。
3．图3吸收SO2：
_______________________________________________________________________。
4．图4收集NH3：
_______________________________________________________________________。
【教考衔接】
典例1 [2022·广东卷，8]实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是(　　)
典例2 [2021·海南卷，2]用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂)，能实现的是(　　)
选项 气体 a b
A H2S 稀H2SO4 FeS
B O2 H2O2溶液 MnO2
C NO2 浓HNO3 铁片
D NH3 浓氨水 CaO
典例3 [2023·全国乙卷，9]下列装置可以用于相应实验的是(　　)
A B C D
制备CO2 分离乙醇和乙酸 验证SO2酸性 测量O2体积
【对点演练】
考向一　气体的制备、净化和收集
1．根据实验目的设计的如下装置的连接中，正确的是(　　)
A．制备收集C2H4：连接a→c→g
B．制备收集NO：连接b→c→e→d
C．制备收集NH3：连接b→d→e→c
D．制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d
2．实验室合成硫酰氯要先制取干燥氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器如图：
上述仪器的连接顺序：e接____，____接____，____接____，____接____(按气流方向，用小写字母表示)。
考向二　气体制备装置的改进与创新
3．下列气体发生装置，当加入适当的块状固体和液体时不具有随开随用随关随停功能的是(　　)
4．工业上用萤石(主要成分是CaF2)、浓硫酸、氢氧化铝和碳酸钠溶液通过湿法制备冰晶石，某化学实验小组模拟工业上制取Na3AlF6的装置图如图，下列叙述错误的是(　　)
A．该装置均可采用由聚四氟乙烯材料制备的仪器
B．装置Ⅰ发生的化学反应方程式为
CaF2＋H2SO4CaSO4＋2HF↑
C．装置Ⅲ的作用是安全瓶，防止倒吸
D．Na2CO3溶液和HF加入先后顺序，先加Na2CO3溶液再通HF气体
5．[2023·湖北卷，13]利用如图所示的装置(夹持及加热装置略)制备高纯白磷的流程如下：
红磷(s)无色液体与P4(g)白磷(s)
下列操作错误的是(　　)
A．红磷使用前洗涤以除去表面杂质
B．将红磷转入装置，抽真空后加热外管以去除水和氧气
C．从a口通入冷凝水，升温使红磷转化
D．冷凝管外壁出现白磷，冷却后在氮气氛围下收集
67讲　常见气体的实验室制备、净化和收集
夯实·必备知识
易错诊断
第一组
1．错误。应该用浓盐酸，稀盐酸与二氧化锰不反应。
2．错误。稀硫酸与铜不反应。
3．错误。稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙附着在碳酸钙表面，隔绝反应物之间的接触，反应停止。
4．错误。加热时NH4Cl分解生成NH3和HCl，降温后NH3和HCl又化合为NH4Cl固体。
第二组
1．错误。不能防止倒吸。
2．错误。应该用NaOH溶液吸收Cl2。
3．错误。应该用NaOH溶液吸收SO2。
4．错误。NH3从另一支导气管中逸出，集气瓶中无法收集到NH3。
突破·关键能力
教考衔接
典例1　解析：浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有HCl，可用饱和食盐水除去HCl，Cl2可用浓硫酸干燥，A装置能达到实验目的，故A不符合题意；氯气的密度大于空气，用向上排空气法收集，B装置能收集氯气，故B不符合题意；湿润的红布条褪色，干燥的红色布条不褪色，可验证干燥的氯气不具有漂白性，C装置能达到实验目的，故C不符合题意；氯气在水中的溶解度较小，应用NaOH溶液吸收尾气，D装置不能达到实验目的，故D符合题意。
答案：D
典例2　解析：H2S与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥，故A错误；发生反应2H2O2 2H2O＋O2↑，浓硫酸干燥氧气，故B正确；铁片和浓硝酸常温下发生钝化，故不能制取二氧化氮气体，故C错误；氨气与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥氨气，故D错误。
答案：B
典例3　解析：Na2CO3固体比较稳定，受热不易分解，所以不能采用加热碳酸钠的方式制备二氧化碳，A错误；乙醇和乙酸是互溶的，不能采用分液的方式分离，应采用蒸馏来分离，B错误；二氧化硫通入品红溶液中，可以验证其漂白性，不能验证酸性，C错误；测量氧气体积时，装置选择量气管，测量时要恢复到室温，两边液面高度相等，D正确。
答案：D
对点演练
1．解析：制备C2H4没有控制温度的温度计，A错误；NO与O2反应，不能用排空气法收集，B错误；浓硫酸吸收多余的NH3，易发生倒吸，C错误；饱和食盐水除去HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多余的Cl2，D正确。
答案：D
2．答案：d　c　a　b　i　h　g
3．解析：A、B、C可以利用压强差控制反应；D没有隔离板，所以不能控制反应的发生与停止。
答案：D
4．解析：该装置均可采用由聚四氟乙烯材料制备的仪器，不能用普通玻璃，会被生成的HF腐蚀，A正确；装置Ⅰ为高沸点的硫酸制备低沸点的HF，发生的化学反应方程式为CaF2＋H2SO4CaSO4＋2HF↑，B正确；HF易溶于水且会与氢氧化钠溶液反应，需要防倒吸，装置Ⅲ的作用是安全瓶，防止倒吸，C正确；先通HF气体溶解氢氧化铝，再加Na2CO3溶液，D错误。
答案：D
5．解析：红磷表面有被氧化生成的五氧化二磷，五氧化二磷可以溶于水，因此红磷在使用前应洗涤，A正确；将红磷转入装置，抽真空后加热外管，除去红磷表面的水分，同时除去残余的少量氧气，B正确；由仪器构造可知，应从b口通入冷凝水，C错误；白磷易被空气中的氧气氧化，因此在收集白磷时应将反应装置冷却，再在氮气氛围的条件下收集白磷，D正确。
答案：C

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