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(共64张PPT)
第3讲　常见气体的实验室制备、
净化和收集(能力课)
【复习目标】　
1．了解常见气体的制备原理、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。
要点归纳 · 发掘教材
1.气体发生装置的基本类型
2.气体净化(干燥)装置
[微思考1]　
(1)除去Cl2中的HCl应选用
(2)除去CO2中的HCl应选用______________，原因为
(3)除去SO2中的HCl应选用___________________________。
(4)除去H2S中的HCl应选用__________________________________。
饱和NaCl溶液
饱和NaHCO3溶液
饱和NaHSO3溶液
饱和NaHS溶液
3．气体的收集方法
[微思考2]　集气装置的创新——排液集气装置
(1)装置(Ⅰ)从____管进气____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。
①收集Cl2——__________________________________。
②收集CO2——________________________________。
③收集H2S——__________________________________。
④收集HCl或NH3——_____________________________。
(2)装置(Ⅱ)储气式集气。气体从橡胶管进入，可将液体由A瓶排入B瓶，在A瓶中收集到气体。
a
b
饱和食盐水
饱和NaHCO3溶液
饱和NaHS溶液
四氯化碳
4．尾气处理的原因、方法及装置
(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。
(2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。
(3)尾气处理装置(见图a、b、c)
[微思考3]　用上述尾气处理装置图a、b、c填空：
①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用____装置。
②制取CO时，尾气的处理可采用________装置。
③制取H2时，尾气的处理可采用________装置。
b
a(或c)
a(或c)
5．防倒吸装置
6.常见气体典型制备装置
(1)Cl2的实验室制备
(2)SO2的实验室制备
(3)NH3的实验室制备
关键能力 · 拓展教材
【典题示例】
【示例】　根据装置和下表内的物质(省略夹持、净化以及尾气处理装置，图甲中虚线框内的装置是图乙)，其中能完成相应实验目的的是(　　)
选项 a中的物质 b中的物质 实验目的、试剂和操作
实验目的 c中的物质 进气方向
A 稀硝酸 Cu 收集贮存NO 水 N→M
B 浓硝酸 Na2SO3 检验SO2的氧化性 品红溶液 M→N
C 浓氨水 碱石灰 收集贮存氨气 饱和NH4Cl溶液 N→M
D 浓盐酸 MnO2 检验Cl2的氧化性 Na2S溶液 M→N
答案：A
解析：稀硝酸和Cu反应生成NO，NO不溶于水，不与水反应，用排水法收集NO，进气方向是N→M，故A符合题意；浓硝酸具有强氧化性，与Na2SO3反应生成硫酸盐和NO2气体，因此无法检验SO2的氧化性，故B不符合题意；由于氨气极易溶于水，因此氨气溶于饱和NH4Cl溶液，不能用排饱和NH4Cl溶液的方法来收集氨气，故C不符合题意；二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应，而该实验没有加热装置，因此不能产生氯气，故D不符合题意。
【对点演练】
一、一种装置多种用途
1．在实验室采用如图装置制备气体，合理的是(　　)
选项 化学试剂 制备气体
A Ca(OH)2＋NH4Cl NH3
B MnO2＋HCl(浓) Cl2
C MnO2＋KClO3 O2
D NaCl＋H2SO4(浓) HCl
答案：C
解析：氨气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集，故A错误；二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气为固液加热反应，不能选用固固加热装置，故B错误；二氧化锰和氯酸钾共热制备氧气为固固加热的反应，氧气的密度大于空气，可选用向上排空气法收集，故C正确；氯化钠与浓硫酸共热制备HCl为固液加热反应，不能选用固固加热装置，故D错误。
2.利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是(　　)
选项 a中反应 b中检测试剂及现象
A 浓HNO3分解生成NO2 淀粉－KI溶液变蓝
B Cu与浓H2SO4生成SO2 品红溶液褪色
C 浓NaOH与NH4Cl溶液生成NH3 酚酞溶液变红
D CH3CHBrCH3与NaOH乙醇溶液生成丙烯 溴水褪色
答案：A
解析：浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成碘，则淀粉 KI溶液变蓝色不能说明浓硝酸分解生成二氧化氮，故A符合题意；铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫有漂白性，能使品红溶液褪色，故B不符合题意；浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成氨气，能使酚酞溶液变红，故C不符合题意；乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不与溴水反应，溴水褪色则说明2 溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成了丙烯，故D不符合题意。
二、仪器装置的选择
3．某化学研究性学习小组，按如图装置制备NaClO溶液(部分夹持装置省去)。
(1)图中A为实验室制备Cl2的发生装置，可以选用下列图中________(填“甲”“乙”或“丙”)装置，用该装置制备Cl2反应的化学方程式为________________________________。
甲(或乙)
(2)B装置中仪器a的名称是________，B装置可除去氯气中的氯化氢杂质，此外还有__________________________________(写出一点)的作用。
(3)反应一段时间后，经测定C瓶溶液的pH＝12，预测其中溶质除NaCl外，还可能有______________________(填化学式)。
长颈漏斗
贮存少量气体[或平衡气压(安全瓶)或防倒吸]
NaClO、NaOH
三、仪器的连接
4．根据实验目的设计的装置的连接顺序正确的是(　　)
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
四、实验装置的改进与创新
5．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，用粘合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，气密性良好后打开活塞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，关闭活塞K1即可，此时装置中的现象是
分液漏斗、锥形瓶
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)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________(填标号)。
a．可以控制制备反应的开始和结束
b．可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率
c．与乙装置相比，产物中的O2含量高、杂质种类少
液面上升
打开弹簧夹K2
ab
解析：(1)根据仪器构造可知，甲装置中主要仪器的名称为分液漏斗和锥形瓶。(2)乙装置是启普发生器的简易装置，可以随时控制反应的发生和停止。用粘合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，确认气密性良好后打开活塞K1，经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至刚好没过MnO2固体，此时可以产生氧气，氧气通过导管导出。欲使反应停止，关闭活塞K1，此时由于气体还在产生，使容器内压强增大，可观察到试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离。
(3)丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液，可用于制备较多O2，催化剂铂丝可上下移动，可以控制反应速率。制备过程中如果体系内压强过大，H2O2溶液会被压入安全管中，可观察到安全管中液面上升，圆底烧瓶中液面下降。此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，使反应速率减慢，还可以打开弹簧夹K2，使烧瓶内压强降低。(4)催化剂铂丝可上下移动，可以控制制备反应的开始和结束，a正确；催化剂与液体接触的面积越大，反应速率越快，可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率，b正确；丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液，与乙装置相比，可用于制备较多O2，但产物中的O2含量和杂质种类和乙中没有区别，c错误。
教考互应　命题溯源悟真谛——考教衔接突出创新性应用性
命题溯源
【示例】　(2024·河北卷，10)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 SO2 饱和Na2SO3溶液＋浓硫酸
B Cl2 MnO2＋浓盐酸
C NH3 固体NH4Cl＋熟石灰
D CO2 石灰石＋稀盐酸
答案：C
[教材溯源]　四种气体的制备均直接源于各版本教材中的相关内容，其中D项 CO2的制备源于初中教材。
[价值引领]　本题主要考查考生对物质性质、实验原理、实验装置等与气体制备相关知识的掌握情况。与《课程标准》学业质量水平1中“能依据化学问题解决的需要，选择常见的实验仪器、装置和试剂，完成简单的物质制备等实验”和学业质量水平4中“能对实验方案进行评价”的要求吻合。
[关键能力]　主要考查考生信息获取与加工、实验探究与创新能力。
(1)信息获取与加工能力
关键信息 信息加工
SO2、Cl2、NH3、CO2四种气体 SO2、Cl2、CO2三种气体的密度大于空气的；NH3的密度小于空气的
四组试剂 C项中的“NH4Cl＋熟石灰”为“固＋固”的反应；其他三项均为“固＋液”的反应
(2)实验探究与创新能力
第一步，基于实验装置证据的综合分析
气体发生装置：为“固＋液”或“液＋液”的制备装置；
气体收集装置：可收集密度比空气大的气体，也可收集密度比空气小的气体。
第二步，基于气体发生装置的反应物状态分析
气体发生装置：应为“固＋液”或“液＋液”的反应；“固体NH4Cl＋熟石灰”为“固＋固”的反应。
[考教衔接]　备考时应构建气体制备的思维模型。反应装置→除杂装置→收集装置→吸收装置。
真题体验
(2024·浙江6月卷，4)下列说法不正确的是(　　)
A．装置①可用于铜与浓硫酸反应并检
验气态产物
B．图②标识表示易燃类物质
C．装置③可用于制取并收集氨气
D．装置④可用于从碘水中萃取碘
答案：C
1．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
2．下列实验装置正确的是(　　)
答案：A
3．将Cl2通入冷的NaOH溶液中可制得漂白液。下列装置(箭头表示Cl2的气流方向)能达到相应目的的是(　　)
答案：C
解析：二氧化锰和浓盐酸反应需要加热，故A错误；用饱和食盐水除去Cl2中的HCl，气体导气管应该“长进短出”，故B错误；氯气和氢氧化钠在较低温度下反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，故C正确；澄清石灰水中碱的浓度太低，应该用氢氧化钠溶液吸收氯气，故D错误。
4．(2025·八省联考四川卷，5)下列装置或操作不能达到相应实验目的的是(　　)
答案：B
5．NaH是有机合成中用途很广泛的物质。已知NaH遇水蒸气剧烈反应，某小组设计如图实验装置制备NaH。下列说法不正确的是(　　)
A．安全漏斗的作用是液封
B．装置A中的试剂是稀硝酸和粗锌
C．装置B中的试剂是浓硫酸
D．实验开始后先启动A中反应，再点燃C处酒精灯
答案：B
6．(10分)实验室常见气体制备装置及收集方法如图：
(1)实验室中可用装置a制取O2或NH3，反应的化学方程式分别为____________________________________________________________。
(2)实验室中可用装置b制取O2、NH3、Cl2、CO2、SO2、NO2等气体，则制取Cl2的化学方程式为_____________________________________，制取NO2的化学方程式为____________________________________。若利用该装置用浓氨水和NaOH固体制取NH3，其原理是_______。
2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O
Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O
(3)实验室用过氧化氢溶液及少量MnO2制取O2，可选用________(填标号)装置收集O2。
c(或e)
7．用如图所示装置制备氨并验证氨的还原性，其中不能达到实验目的的是(　　)
A．用装置甲生成氨
B．用装置乙干燥氨
C．用装置丙验证氨的还原性
D．用装置丁和戊分别收集氨和氮气
答案：D
8．实验室常利用难挥发性酸制备易挥发性酸，用浓硫酸与硝石(NaNO3)反应可制备少量HNO3，反应装置如图所示。
答案：D
解析：反应温度如果过高，HNO3分解生成NO2，NO2溶于HNO3使制得的HNO3呈现黄色，B正确；实验室中浓硝酸应保存在棕色瓶内，防止其见光分解，D错误。
9．某实验小组拟利用如图装置制取干燥的氮气。

答案：D
10．氯化锌易潮解、易升华。从市售的氯化锌[含Zn(OH)Cl]中制备无水氯化锌，装置如图所示，管式炉有升温和降温的调节功能。
下列说法错误的是(　　)
A．恒压滴液漏斗、倒置漏斗的作用分别是平衡气压、防止倒吸
B．通入装置中的N2必须是干燥的
C．在尾气吸收装置前应增加一个盛有浓硫酸的洗气瓶
D．管式炉Ⅰ采取阶段式升温，实验结束时先撤去管式炉Ⅰ，再撤去管式炉Ⅱ
答案：D
11．(8分)氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体难溶于水，是制备热敏材料VO2的原料，其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O。实验室以VOCl2和NH4HCO3为原料制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的装置如图所示。
已知：＋4价钒的化合物易被氧化。
回答下列问题。
(1)制备过程中，上述装置依次连接的合理顺序为e→____________(按气流方向，用小写字母表示)。装置A中饱和NaHCO3溶液的作用是_______________________。
(2)连接好装置，检查气密性良好后，加入试剂，开始实验，先________________(填实验操作)，当装置B中溶液变浑浊时，关闭K1，打开K2，进行实验。
a→b→f→g→c
除去二氧化碳中的HCl杂质
打开K1，关闭K2
(3)装置D中生成氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的化学方程式为________。
6VOCl2＋6H2O＋17NH4HCO3===(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓＋13CO2↑＋12NH4Cl
解析：(1)由于＋4价钒的化合物易被氧化，因此装置D反应前需要用装置C产生的CO2排出装置内的空气，而装置C中产生的CO2中会混入HCl杂质，用装置A中的饱和NaHCO3溶液除去，用装置B检验CO2是否充满整个实验装置，故装置依次连接的合理顺序为e→a→b→f→g→c。
12．(12分)某同学设计利用如图装置制备硫酸锰。
(1)盛放70%H2SO4的仪器名称是___________，其中导管a的作用是________________________。
(2)单向阀b的作用是________________。
(3)装置Ⅱ中反应的化学方程式：__________________，其中“多孔球泡”的作用是______________________________________________。
(4)装置Ⅲ烧杯中的溶液是______________，倒扣漏斗的作用是__________________。
恒压滴液漏斗
平衡气压，便于硫酸顺利滴下
防止倒吸
SO2＋MnO2===MnSO4
增大反应物的接触面积，加快反应速率，提高二氧化硫的吸收效率
氢氧化钠溶液
防止倒吸

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