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拓展微课3　实验室中制取气体装置的设计
【微课精讲】
例　C　[解析] 气体发生装置可以为“固+液气体”型,也可以是“固+液气体”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。锌是活泼金属,锌粉与稀硫酸发生置换反应生成H2,利用向下排空气法收集H2,A不符合题意;MnO2和浓盐酸加热反应可以制Cl2,使用“固+液气体”型装置,Cl2的密度比空气大,用向上排空气法收集,B不符合题意;KClO3+MnO2固体制O2需要使用“固+固气体”型装置,图中装置不合理,不能完成相应气体的发生实验,C符合题意;石灰石(主要成分为CaCO3)和稀盐酸反应可以制CO2,使用“固+液气体”型装置,CO2的密度比空气大,用向上排空气法收集,D不符合题意。
变式　B　[解析] O2的密度比空气稍大且不易溶于水,可用向上排空气法和排水法收集,A错误;实验室中用Zn和稀硫酸反应制备H2,可用排水法收集,B正确;利用双氧水与MnO2固体制取O2,应选用装置b,C错误;稀硫酸与CaCO3反应制取CO2时,CaCO3表面会附着微溶的CaSO4而阻止反应的进行,实验室通常用CaCO3与稀盐酸制备CO2,D错误。
【针对训练】
1.D　[解析] 装置A用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2,制得的Cl2中会混有挥发出的HCl和水蒸气,装置B中的试剂是饱和食盐水,用来除去HCl,装置C中试剂是浓硫酸,目的是干燥氯气,保证进入装置D的是纯净的Cl2,进而制得CuCl2,最后的装置E盛装的试剂是NaOH溶液,用来吸收多余的Cl2。根据分析,装置C中试剂是浓硫酸,目的是干燥氯气,A错误;铜在氯气中燃烧,产生棕黄色的烟,B错误;MnO2与浓盐酸常温下不反应,C错误;应先打开装置A中分液漏斗的活塞,当产生的氯气充满整套装置时,再点燃装置D处酒精灯,D正确。
2.D　[解析] MnO2固体+双氧水制备O2,采用装置b,不能利用装置a,A错误;锌粉与稀硫酸制取H2,不需要加热,B错误;大理石+稀硫酸反应生成的CaSO4微溶,覆盖在CaCO3表面会阻碍反应进行,故应采用稀盐酸,C错误;MnO2+浓盐酸在加热的条件下制备Cl2选用发生装置c,得到的氯气先用饱和NaCl溶液除去其中的HCl,再用浓硫酸进行干燥,D正确。
3.(1)分液漏斗、锥形瓶
(2)刚好没过MnO2固体　试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中,与MnO2分离
(3)液面上升　打开弹簧夹K2
(4)a
[解析] (2)乙装置是启普发生器的简易装置,向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至刚好没过MnO2固体方可发生反应。欲使反应停止,关闭活塞K1,反应产生的O2使试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中,与MnO2分离。(3)丙装置制备O2的过程中,如果体系内压强过大,安全管中的液面上升,此时可以将铂丝抽离H2O2溶液,还可以打开弹簧夹K2,排出部分O2以使装置内压强减小。(4)丙装置可以利用铂丝插入、抽离H2O2溶液来控制制备反应的开始和结束,a正确;丙与乙装置都是H2O2在催化剂作用下分解制备O2,b错误。【必备知识】
1.设计气体制备装置的基本思路
2.气体制备装置的选择
气体制备 装置的构成 选择装置的依据 常见可选装置
发生装置 反应物的状态和反应条件
除杂装置 气体及其所含杂质的性质
收集装置 气体的密度、气体在水中的溶解性,以及是否与水反应 (1)排空气法 (2)排水(液)法
尾气处理 装置 气体的性质 (1)吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用装置a、b (2)CO等气体可用点燃或收集于气球中的方法除去,如装置c、d
3.装置的连接顺序一般为发生装置→除杂装置(如需要)→收集装置→尾气处理装置(如需要)。
[注意] 仪器接口的连接:干燥管——“大进小出”,洗气瓶——“长进短出”。收集气体则要考虑气体的密度与空气密度的相对大小,若气体的密度大于空气,则“长进短出”;若气体的密度小于空气,则“短进长出”。
【综合应用】
例 [2024·河北卷改编] 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) (　)
选项 气体 试剂
A H2 锌粉+稀硫酸
B Cl2 MnO2+浓盐酸
C O2 KClO3+MnO2固体
D CO2 石灰石+稀盐酸
变式 [2025·湖北武汉高一检测] 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+稀硫酸 b e
C O2 双氧水+MnO2 a c
D CO2 石灰石+稀硫酸 b c
1.[2025·山东滨州高一检测] 实验室可利用KMnO4和浓盐酸反应制取Cl2,化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓)2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。现用如图所示装置制取纯净的无水CuCl2(部分仪器和夹持装置已略去)。下列说法正确的是 (　)
A.装置C中试剂是饱和食盐水,目的是除去HCl气体
B.实验过程中,硬质玻璃管中产生大量蓝色的烟
C.将装置A中的KMnO4直接换为MnO2,也可完成该实验
D.实验时,应先打开A中分液漏斗的活塞,后加热装置D
2.[2025·广东普宁高一检测] 实验室制备下列气体所选用的发生装置、制备试剂和除杂试剂均正确的是(　)
选项 气体 发生装置 制备试剂 除杂试剂
A O2 a MnO2固体+双氧水 浓硫酸
B H2 c Zn粉+稀硫酸 碱石灰
C CO2 b 大理石+稀硫酸 浓硫酸
D Cl2 c MnO2+浓盐酸 饱和NaCl溶 液+浓硫酸
3.[2025·浙江慈溪中学高一检测] 某化学小组同学利用一定浓度的H2O2溶液制备O2,该小组同学设计了如下制备O2的气体发生装置(夹持装置省略)。
(1)甲装置中主要仪器的名称为　。
(2)乙装置中,用黏合剂将MnO2制成团,放在多孔塑料片上,连接好装置,气密性良好后打开K1,经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至　　　　　　　　　　　　。欲使反应停止,关闭K1即可,此时装置中的现象是　 　　　　　。
(3)丙装置可用于制备较多O2,催化剂铂丝可上下移动。制备过程中如果体系内压强过大,安全管中的现象是　　　　　　　,此时可以将铂丝抽离H2O2溶液,还可以采取的安全措施是　　　　　　　　　　　　　。
(4)丙装置的特点是　　　　(填序号)。
a.可以控制制备反应的开始和结束
b.与乙装置相比,产物中的O2含量高、杂质种类少(共25张PPT)
拓展微课3 实验室中制取气体
装置的设计
【必备知识】
1.设计气体制备装置的基本思路
2.气体制备装置的选择
气体制备装置 的构成 选择装置的依据 常见可选装置
发生装置 反应物的状态和 反应条件 ____________________________________________________________________________________________
气体制备装置 的构成 选择装置的依据 常见可选装置
除杂装置 气体及其所含杂 质的性质 ________________________________________________________
________________________________________________________
续表
气体制备装置 的构成 选择装置的依据 常见可选装置
收集装置 气体的密度、气 体在水中的溶解 性，以及是否与 水反应 (1)排空气法
___
(2)排水(液)法
______________________________________________________________
续表
气体制备装置 的构成 选择装置的依据 常见可选装置
尾气处理装置 气体的性质
续表
3.装置的连接顺序一般为发生装置 除杂装置(如需要) 收集装置
尾气处理装置(如需要)。
［注意］ 仪器接口的连接：干燥管——“大进小出”，洗气瓶——
“长进短出”。收集气体则要考虑气体的密度与空气密度的相对大小，
若气体的密度大于空气，则“长进短出”；若气体的密度小于空气，
则“短进长出”。
【综合应用】
例 ［2024·河北卷改编］ 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)
( )
选项 气体 试剂
A
B
C
D
√
[解析] 气体发生装置可以为“固液 气体”型，也可以是“固液
气体”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。
锌是活泼金属，锌粉与稀硫酸发生置换反应生成 ，利用向下排空气
法收集 ，A不符合题意；
和浓盐酸加热反应可以制，使用“固液 气体”
型装置， 的密度比空气大，用向上排空气法收集，
B不符合题意；
固体制 需要使用“固固 气体”型装置，图中装置
不合理，不能完成相应气不能完成相应气体的发生实验，C符合题意；
石灰石(主要成分为 ) 和稀盐酸反应可以制，使用“固液
气体”型装置， 的密度比空气大，用向上排空气法收集，D不符合
题意。
变式 ［2025·湖北武汉高一检测］ 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
B
C
D
√
[解析] 的密度比空气稍大且不易溶于水，可用向上排空气法和排
水法收集，A错误；
实验室中用和稀硫酸反应制备 ，可用排水法收集，B正确；
利用双氧水与固体制取，应选用装置 ，C错误；
稀硫酸与反应制取时， 表面会附着微溶的而阻
止反应的进行，实验室通常用与稀盐酸制备 ，D错误。
1.［2025·山东滨州高一检测］实验室可利用 和浓盐酸反应制
取 ，化学方程式为
。现用如图所示装置制取纯净的无水 (部分仪器和
夹持装置已略去)。下列说法正确的是( )
A.装置C中试剂是饱和食盐水，目的是除去 气体
B.实验过程中，硬质玻璃管中产生大量蓝色的烟
C.将装置A中的直接换为 ，也可完成该实验
D.实验时，应先打开A中分液漏斗的活塞，后加热装置D
√
[解析] 装置A用和浓盐酸反应制取，制得的 中会混有挥
发出的和水蒸气，装置B中的试剂是饱和食盐水，用来除去 ，
装置C中试剂是浓硫酸，目的是干燥氯气，保证进入装置D的是纯净
的，进而制得，最后的装置盛装的试剂是 溶液，用
来吸收多余的 。
根据分析，装置C中试剂是浓硫酸，目的是干燥氯气，A错误；
铜在氯气中燃烧，产生棕黄色的烟，B错误；
与浓盐酸常温下不反应，C错误；
应先打开装置A中分液漏斗的活塞，当产生的氯气充满整套装置时，
再点燃装置D处酒精灯，D正确。
2.［2025·广东普宁高一检测］实验
室制备下列气体所选用的发生装置、
制备试剂和除杂试剂均正确的是( )
选项 气体 发生装置 制备试剂 除杂试剂
A 浓硫酸
B 碱石灰
C 浓硫酸
D
√
[解析] 固体双氧水制备 ，采用装置，不能利用装置 ，
A错误；
锌粉与稀硫酸制取 ，不需要加热，B错误；
大理石 稀硫酸反应生成的微溶，覆盖在 表面会阻碍反
应进行，故应采用稀盐酸，C错误；
浓盐酸在加热的条件下制备选
用发生装置，得到的氯气先用饱和
溶液除去其中的 ，再用浓硫酸进行干
燥，D正确。
3.［2025·浙江慈溪中学高一检测］某化学小组同学利用一定浓度的
溶液制备，该小组同学设计了如下制备 的气体发生装置
(夹持装置省略)。
(1)甲装置中主要仪器的名称为__________________。
分液漏斗、锥形瓶
(2)乙装置中，用黏合剂将 制成团，放在多孔塑料片上，连接好
装置，气密性良好后打开 ，经长颈漏斗向试管中缓慢加入
溶液至___________________。欲使反应停止，关闭 即可，
此时装置中的现象是_________________________________________
__________。
刚好没过固体
试管内的溶液被压入长颈漏斗中，与
分离
[解析] 乙装置是启普发生器的简易装置，向试管中缓慢加入
溶液至刚好没过 固体方可发生反应。欲使反应停止，
关闭活塞，反应产生的使试管内的 溶液被压入长颈漏斗中，
与 分离。
(3)丙装置可用于制备较多 ，催化剂铂丝可上下移动。制备过程中
如果体系内压强过大，安全管中的现象是__________，此时可以将
铂丝抽离 溶液，还可以采取的安全措施是______________。
液面上升
打开弹簧夹
[解析] 丙装置制备 的过程中，如果体系内压强过大，安全管中的
液面上升，此时可以将铂丝抽离溶液，还可以打开弹簧夹 ，
排出部分 以使装置内压强减小。
(4)丙装置的特点是__(填序号)。
.可以控制制备反应的开始和结束
.与乙装置相比，产物中的 含量高、杂质种类少
[解析] 丙装置可以利用铂丝插入、抽离 溶液来控制制备反应的
开始和结束，正确；
丙与乙装置都是 在催化剂作用下分解制备， 错误。
快速核答案
【综合应用】
例 变式
针对训练
1.D 2.D
3.（1）分液漏斗、锥形瓶 （2）刚好没过固体 试管内的
溶液被压入长颈漏斗中，与分离 （3）液面上升
打开弹簧夹 （4）

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