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专题二十五　常见气体的制备及微型实验方案的设计
[考试要点]　1.掌握常见气体的制备。　2.掌握简单实验方案的设计与评价。
考点一
常见气体的制备
1．常见气体的发生装置
2．常见的净化装置——用于除去气体中的杂质气体
3．常见的气体收集装置
4．常见的量气装置——通过排液法测量气体的体积
5．依据气体的性质选择尾气处理装置
1．(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
C
解析：C　利用固体NH4Cl和熟石灰混合加热制取氨气，反应物均为固体，不能利用题给图示装置进行实验，该实验通常在试管中进行，实验时需使试管口稍向下倾斜，防止生成的水回流使试管受热不均匀而炸裂，C符合题意。
2．(2022·北京卷，10)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(　　)
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
A　
解析：A　A．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I2而使淀粉溶液变蓝色，故A符合题意；B.铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，故B不符合题意；C.浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成能使酚酞溶液变红的氨气，故C不符合题意；D.乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不能与溴水反应，2-溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成能使溴水褪色的丙烯气体，故D不符合题意。
3．(2022·山东卷，11)某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是(　　)
气体 液体 固体粉末
A CO2 饱和Na2CO3溶液 CaCO3
B Cl2 FeCl2溶液 Fe
C HCl Cu(NO3)2溶液 Cu
D NH3 H2O AgCl
A
实验装置分析
1．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
(　　)
B　
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 NO Cu＋稀硝酸 b c
D CO2 石灰石＋稀硫酸 b c
解析： B　A．KMnO4是固体物质，加热分解产生O2，由于O2难溶于水，密度比空气大，因此可以用排水法或向上排空气法收集，故应使用a、e或a、c装置制取和收集O2，A错误；B.Zn与稀硫酸发生置换反应产生H2，属于固体与液体反应制取气体，由于H2难溶于水，因此可以用排水法收集，故可以使用b、e装置制取和收集H2，B正确；C.Cu与稀硝酸反应产生NO，NO能与O2发生反应产生NO2，因此不能使用排空气法收集NO，C错误；D.CaCO3与稀硫酸反应产生CaSO4、CO2和H2O，CaSO4微溶于水，附着在CaCO3表面，使反应不能持续发生，因此不能使用该方法制取CO2，D错误。
2．用如图所示装置能制备下列干燥的气体，且能控制反应的发生和停止的是(甲、乙、丙表示加入的试剂，部分夹持装置省略)(　　)
气体 甲 乙 丙
A Cl2 浓盐酸 二氧化锰 氯化钙
B CO2 稀硫酸 石灰石 五氧化二磷
C C2H2 饱和食盐水 电石 碱石灰
D H2 稀硫酸 锌粒 碱石灰
D
解析：D　二氧化锰和浓盐酸制取氯气需要加热，故不选A；硫酸钙微溶于水，会覆盖在石灰石表面，阻止反应继续进行，故不能用石灰石和稀硫酸制取CO2，故不选B；电石和水反应剧烈，生成微溶于水的氢氧化钙，会堵塞多孔隔板，不能用该装置制备乙炔，故不选C；锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，属于固液不加热制备气体，该装置能控制反应的发生和停止，故选D。
气体制备综合实验
3．某实验小组以Hg(NO3)2为催化剂，以乙炔为原料制备草酸(H2C2O4)的装置如下：
C
考点二
微型实验方案的设计与评价
1．实验方案的评价角度
(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；(5)反应原料是否易得、安全、无毒；(6)反应速率是否较快；(7)原料利用率以及合成物质的产率是否较高；(8)合成过程是否造成环境污染；(9)有无化学安全隐患，如倒吸、爆炸、吸水、泄漏、着火、溅液、破损等。
2．常见比较类实验的设计
(1)氧化性、还原性的比较
①根据元素的价态高低比较；②依据元素周期律判断；③根据氧化还原反应方程式判断；④依据物质的活动性顺序判断；⑤根据反应条件或剧烈程度判断；⑥根据氧化还原反应的程度判断；⑦根据电化学原理判断。
(2)热稳定性的比较
①单质比较键能；②气态氢化物比较元素非金属性；③氢氧化物比较元素金属性。
(3)金属性、非金属性比较
①金属性：单质与水或酸反应的难易；最高价氧化物对应的水化物碱性强弱；
②非金属性：最高价氧化物对应的水化物酸性强弱；与氢气反应的难易及简单气态氢化物的稳定性。
1．(2024·河北卷，6)下列实验操作及现象能得出相应结论的是(　　)
选项 实验操作及现象 结论
A 还原铁粉与水蒸气反应生成的气体点燃后有爆鸣声 H2O具有还原性
B 待测液中滴加BaCl2溶液，生成白色沉淀
选项 实验操作及现象 结论
D K2Cr2O7溶液中滴加NaOH溶液，溶液由橙色变为黄色 增大生成物的浓度，平衡向逆反应方向移动
2．(2022·江苏卷，11)室温下，下列实验探究方案不能达到探究目的的是
(　　)
选项 探究方案 探究目的
A 向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液，振荡，再滴加几滴新制氯水，观察溶液颜色变化 Fe2+具有还原性
B 向盛有SO2水溶液的试管中滴加几滴品红溶液，振荡，加热试管，观察溶液颜色变化 SO2具有漂白性
C 向盛有淀粉-KI溶液的试管中滴加几滴溴水，振荡，观察溶液颜色变化 Br2的氧化性比I2的强
D 用pH计测量醋酸、盐酸的pH，比较溶液pH大小 CH3COOH是弱电解质
D　　
解析：D　向盛有FeSO4溶液的试管中滴加几滴KSCN溶液，无现象，振荡，再滴加几滴新制氯水，溶液变为红色，亚铁离子被新制氯水氧化，说明Fe2+具有还原性，A正确；SO2具有漂白性，可以和有色物质结合为无色物质，但不稳定，加热易分解，又恢复原来的颜色，B正确；向盛有淀粉-KI溶液的试管中滴加几滴溴水，振荡，溶液变为蓝色，说明Br2的氧化性比I2的强，C正确；用pH计测量醋酸、盐酸的pH来证明CH3COOH是弱电解质时，需要测量物质的量浓度相同的醋酸和盐酸，D错误。
化学实验方案的评价
1．依据下列实验现象，得出的结论正确的是(　　)
操作 实验现象 结论
A 蘸有浓氨水的玻璃棒靠近某溶液 有白烟产生 该溶液是浓盐酸
B 将SO2通入BaCl2溶液 有白色沉淀生成 生成了BaSO3沉淀
C 加热盛有少量NH4HCO3固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸 石蕊试纸变蓝 NH4HCO3
显碱性　　
D 将浓硫酸滴入蔗糖中，并搅拌 得到黑色蓬松的固体，并产生刺激性气味的气体 该过程中，浓硫酸体现了氧化性和脱水性
D　
解析：D　浓硝酸也具有挥发性，挥发出的硝酸与浓氨水挥发出的氨气反应生成硝酸铵，也会有白烟产生，所以蘸有浓氨水的玻璃棒靠近某溶液有白烟产生不能确定该溶液是浓盐酸，故A错误；亚硫酸的酸性弱于盐酸，二氧化硫与氯化钡溶液不反应，故B错误；加热盛有少量碳酸氢铵固体的试管，并在试管口放置湿润的红色石蕊试纸，石蕊试纸变蓝说明碳酸氢铵不稳定，受热分解生成了氨气，不能确定碳酸氢铵的酸碱性，故C错误；浓硫酸具有脱水性，将浓硫酸滴入蔗糖中，蔗糖脱水碳化且放出大量的热，具有强氧化性的浓硫酸与脱水碳化生成的碳共热反应生成二氧化碳、二氧化硫和水，所以将浓硫酸滴入蔗糖并搅拌的过程中，浓硫酸体现了氧化性和脱水性，故D正确。
2．下列有关实验操作、现象及结论都正确的是(　　)
实验操作 实验现象 实验结论
A 室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液 溶液变蓝色 Fe3+的氧化性比I2的强
B 将淀粉和稀硫酸混合加热一段时间后，再加入新制的Cu(OH)2，加热 产生砖红色沉淀 淀粉在稀硫酸、加热条件下水解为葡萄糖
C 取一支试管装入2 mL 2 mol·L-1 NaOH溶液，先滴加1 mL 1 mol·L-1 MgCl2溶液，再滴加几滴1 mol·L-1 CuCl2溶液 先生成白色沉淀，后沉淀变为蓝色 Ksp[Cu(OH)2]<
Ksp[Mg(OH)2]
D 两支试管各盛4 mL 0.1 mol·L-1酸性高锰酸钾溶液，分别加入2 mL 0.1 mol·L-1的草酸溶液和2 mL 0.2 mol·L-1草酸溶液 加入0.2 mol·L-1草酸溶液的试管中，高锰酸钾溶液完全褪色时间更短 反应物浓度越大，反应速率越快
A　
化学实验方案的设计
3．下列相关实验方案正确的是(　　)
选项 实验目的 实验方案
A 将2.5 g CuSO4·5H2O溶于100 mL水中并充分搅拌
B 证明Fe2+有还原性 向酸性KMnO4溶液中滴加少量FeCl2溶液，观察紫色是否变浅
C 比较S与N元素的非金属性强弱 分别测定等浓度Na2SO3、NaNO3溶液的pH，通过pH的大小判断
D 证明酸的相对强弱：醋酸>碳酸>硼酸 向两支分别盛有0.1 mol·L-1醋酸和饱和硼酸溶液(0.8 mol·L-1)的试管中滴加等浓度的Na2CO3溶液，观察是否有气体逸出
D　
微点提升6
“原理—操作—结论”一致性的研究
(2023·新课标卷，11)根据实验操作及现象，下列结论中正确的是
(　　)
选项 实验操作及现象 结论
A 常温下将铁片分别插入稀硝酸和浓硝酸中，前者产生无色气体，后者无明显现象 稀硝酸的氧化性比浓硝酸强
B 取一定量Na2SO3样品，溶解后加入BaCl2溶液，产生白色沉淀。加入浓硝酸，仍有沉淀
C 将银和AgNO3溶液与铜和Na2SO4溶液组成原电池。连通后银表面有银白色金属沉积，铜电极附近溶液逐渐变蓝 Cu的金属性比Ag强
D 向溴水中加入苯，振荡后静置，水层颜色变浅 溴与苯发生了加成反应
C　
1．化学是以实验为基础的学科，有关下列实验操作中，现象、结论合理的是(　　)
选项 实验操作 现象 结论
A 用洁净干燥的玻璃棒蘸取浓硫酸点在干燥的pH试纸上 试纸变黑 体现浓硫酸的吸水性
B 将乙醇和浓硫酸混合溶液加热至170 ℃，将产生的气体通入溴水中 溴水褪色 有乙烯生成
C 某无色溶液滴加盐酸，产生无色气体通入澄清石灰水中 石灰水先变浑浊后变澄清
D 向2 mL 0.1 mol/L Na2S溶液中滴2滴0.1 mol/L ZnSO4溶液，再滴2滴0.1 mol/L CuSO4溶液 先生成白色沉淀，后生成黑色沉淀 Ksp(ZnS)与Ksp(CuS)大小无法判定
D　
2．下列根据实验操作所得的现象和结论都正确的是(　　)
选项 实验操作 现象 结论
A 向补铁剂(FeSO4)溶液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液 产生蓝色沉淀 补铁剂未被氧化
B 将炽热的木炭与浓硫酸混合所得气体通入澄清石灰水 产生白色沉淀 木炭被氧化为CO2
C 在光亮处将乙烷通入溴水中 溶液颜色无明显变化 乙烷未发生取代反应
D 向Zn与稀硫酸反应的溶液中滴加少量CuSO4溶液 气泡产生速率加快 CuSO4有催化作用
C　
解析：C　A．Fe2+与K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀，说明溶液中有Fe2+，但不能确定是否被氧化，应检验溶液中的Fe3+，故A错误；B.木炭与浓硫酸反应生成的二氧化碳、二氧化硫均能使石灰水变浑浊，则不能证明木炭被氧化成二氧化碳，故B错误；C.乙烷只能与溴蒸气在光照条件下发生取代反应，与溴水不反应，故C正确；D.锌置换出铜，构成原电池加快反应速率，而不是CuSO4作催化剂，故D错误。
3．下列实验操作所得现象及结论均正确的是(　　)
选项 实验操作 现象 结论
A 向固体MnO2上滴加浓盐酸 产生黄绿色气体 氧化性：Cl2B 镁、铝为电极，氢氧化钠为电解质的原电池装置 铝表面有气泡 金属活动性：Mg>Al
C 海带中提取碘单质时，用苯作萃取剂 液体分层，下层溶液为紫红色 碘在有机溶剂中溶解度较大
D 将10 mL 2 mol·L-1的KI溶液与1 mL 1 mol·L-1 FeCl3溶液混合 充分反应后，滴加数滴KSCN溶液，溶液颜色变红 该反应为可逆反应
D
解析：D　向固体MnO2上滴加浓盐酸，没有加热，二者不反应，没有氯气生成，故A错误；由于铝与氢氧化钠溶液反应，镁不反应，故铝为负极，镁表面有气泡，但金属活动性：Mg>Al，故B错误；碘易溶于苯，苯的密度比水小，可观察到液体分层，上层为紫红色，故C错误；KI过量，由现象可知反应后还存在铁离子，则KI与FeCl3的反应是可逆反应，故D正确。
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1．利用下列实验药品进行实验，能顺利达到实验目的的是(　　)
课时作业
训练(二十五)　常见气体的制备及微型实验方案的设计
选项 实验目的 实验药品
A 证明乙炔能和Br2反应
B 粗盐、蒸馏水、NaOH溶液和Na2CO3溶液
C 检验溴乙烷中的溴原子 溴乙烷、NaOH水溶液和AgNO3溶液
D 验证乙醇消去产物有乙烯 乙醇、浓硫酸和溴水
A　
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到淡黄色的溴化银沉淀，故C不能达到实验目的；D.乙醇在浓硫酸、加热条件下发生消去反应生成乙烯，但由于浓硫酸具有脱水性和强氧化性，会生成二氧化硫，而二氧化硫也能和溴水反应而使其褪色，故D不能达到实验目的。
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2．用下列实验装置进行相应实验，设计正确且能达到实验目的的是
(　　)
A．用图1所示装置制取并收集少量
纯净的氨气
B．用图2所示装置分离乙醇和乙酸
乙酯的混合溶液
C．用图3所示装置加热分解NaHCO3
固体
D．用图4所示装置比较KMnO4、Cl2、
Br2的氧化性强弱
D　
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解析：D　向NaOH固体中加入浓氨水可产生NH3，NH3可用碱石灰干燥，NH3密度比空气小，应用向下排空气法收集，故A不能达到实验目的；乙醇和乙酸乙酯互溶，不能用分液法进行分离，故B不能达到实验目的；加热分解NaHCO3固体时试管口应略向下倾斜，故C不能达到实验目的；浓盐酸加到KMnO4中产生黄绿色气体，锥形瓶中发生的反应为2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O，根据同一反应中氧化性：氧化剂>氧化产物，得出氧化性：KMnO4>Cl2，Cl2通入NaBr溶液中，溶液由无色变为橙色，试管中发生的反应为Cl2＋2NaBr===2NaCl＋Br2，由此得出氧化性：Cl2>Br2，D项能达到实验目的。
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3．氨基甲酸铵(H2NCOONH4)是一种氨化剂，易水解，难溶于CCl4。某小组设计下图所示装置制备氨基甲酸铵。已知：2NH3(g)＋CO2(g) H2NCOONH4(s)　ΔH<0。
下列分析不正确的是(　　)
A．2中的试剂为饱和NaHCO3溶液
B．冰水浴能提高H2NCOONH4的产率
C．1和4中发生的反应均为非氧化还原反应
D．5中的仪器(含试剂)可用3中仪器(含试剂)代替
D
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解析：D　A项，2中的试剂的作用为除去CO2中的HCl，故所需的试剂为饱和NaHCO3溶液，正确；B项，由于反应为放热反应，降温有利于平衡正向移动，所以冰水浴能提高H2NCOONH4的产率，正确；C项，1中发生反应：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑，4中发生反应：2NH3＋CO2 H2NCOONH4，均为非氧化还原反应，正确；D项，浓硫酸会与氨气发生反应，不能干燥氨气，所以不能用3中试剂代替5中试剂，错误。
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4．下列实验装置和应用正确的是(　　)
A．图甲可验证镁和稀盐酸反应的热效应
B．图乙可制备纯净的乙酸乙酯
C．用图丙所示装置吸收尾气中的SO2
D．用丁装置制备无水MgCl2
A　
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解析：A　图甲中，若镁和稀盐酸反应放热，则U形管中红墨水会左低右高，若反应吸热，则U形管会左高右低，可验证镁和稀盐酸反应的热效应，A正确；制备乙酸乙酯时，饱和碳酸钠溶液的作用是吸收乙醇、消耗乙酸、降低乙酸乙酯的溶解度，但不会完全除杂，不能制得纯净的乙酸乙酯，B错误；SO2不与饱和NaHSO3溶液发生反应，可用NaOH溶液吸收SO2，C错误；HCl极易溶于水，用NaOH溶液吸收时需防止倒吸，D错误。
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5．下列实验方案能达到实验目的的是(　　)
选项 A B
实验目的 制取氯气 制备氢氧化铁胶体
实验方案
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选项 C D
实验目的 验证溶度积：AgCl>Ag2S 验证氧化性：Cl2>Br2>I2
实验方案
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解析：B　A．MnO2与浓盐酸在常温下不能发生反应，不能达到实验目的；B.将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，不断加热至液体呈红褐色，便可制得氢氧化铁胶体，能达到实验目的；C.由于AgNO3溶液足量，与NaCl溶液反应后，仍有AgNO3剩余，不能确定生成的Ag2S沉淀是否来自AgCl沉淀的转化，不能达到实验目的；D.Cl2与NaBr反应后，可能有Cl2剩余，剩余的Cl2可继续与KI反应，无法确定生成的I2是否来自Br2与KI的反应，无法确定Br2与I2的氧化性的强弱，不能达到实验目的。
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6．下列方案设计、现象和结论不正确的是(　　)
选项 目的 方案设计 现象和结论
A 检验CH2===CHCHO
分子中的碳碳双键 取样，与适量溴水混合，充分反应，观察现象 溴水褪色，说明
CH2===CHCHO分子中含有碳碳双键
B 检验淀粉水解是否完全 向淀粉溶液中加入稀硫酸，一段时间后加入碘水，观察现象 无明显现象，说明淀粉水解完全
C 检验牙膏中的摩擦剂成分 取少量牙膏于试管中，加水溶解，向滤渣中滴加足量盐酸 若滤渣溶解并产生无色气泡，则摩擦剂可能为CaCO3
D 检验某固体是否为铵盐 取样品于试管中，滴加NaOH溶液并加热，将湿润的红色石蕊试纸靠近试管口 若试纸变蓝色，则固体是铵盐
A　
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解析：A　A．溴水具有强氧化性，CH2===CHCHO分子中含有的醛基也能被溴水氧化而使溴水褪色，因此溴水褪色不能证明CH2===CHCHO分子中含有碳碳双键，故A错误；B.向淀粉溶液中加入稀硫酸，一段时间后再加入碘水，无明显现象，说明淀粉水解完全，故B正确；C.碳酸钙与盐酸反应生成二氧化碳，取少量牙膏于试管中，加水溶解，向滤渣中滴加足量盐酸，若滤渣溶解并产生无色气泡，该气体可能是二氧化碳，则摩擦剂可能为CaCO3，故C正确；D.NH3能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，根据实验操作和现象可证明该固体是铵盐，故D正确。
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7．下列实验操作及所选玻璃容器(非玻璃容器任选)能够实现相应实验目的的是(　　)
选项 实验目的 实验操作 玻璃仪器
A 除去乙酸乙酯中的少量乙醇 向混合物中加入饱和碳酸钠溶液，振荡、静置、分液 漏斗、烧杯
B 比较HClO和醋酸的酸性强弱 用pH试纸分别测定同温度、同浓度的NaClO溶液和CH3COONa溶液的pH 玻璃棒、表面皿
C 鉴别苯酚溶液、环己烯和乙醛 分别将苯酚溶液、环己烯和乙醛加入溴水中，观察现象 试管、胶头滴管
D 分离溴苯和苯 蒸馏 酒精灯、蒸馏烧瓶、冷凝管、牛角管、锥形瓶
C
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解析：C　乙醇极易溶于水，加入饱和碳酸钠溶液可吸收乙醇，且能降低乙酸乙酯在溶液中的溶解度使溶液分层，然后通过分液的方法进行分离，分液用的仪器有分液漏斗和烧杯，A错误；NaClO水解生成HClO，HClO具有强氧化性，能将有机色质氧化褪色，因此用pH试纸无法测定NaClO溶液的pH，B错误；将苯酚加入溴水中，会产生三溴苯酚白色沉淀；环己烯分子中含有碳碳双键，能与溴水中的溴发生加成反应使溴水褪色，同时生成的有机产物不溶于水，溶液出现分层；溴水能将乙醛氧化为乙酸，溴水会褪色，溶液不出现分层，故用溴水可以鉴别这三种物质，C正确；溴苯和苯两种液体互溶，可采用蒸馏方法进行分离，题中缺少温度计，所给仪器不能达到实验目的，D错误。
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8．为完成下列各组实验，所选玻璃仪器和试剂均准确、完整的是(　　)
选项 实验目的 玻璃仪器 试剂
A 海带提碘中反萃取获得碘 烧杯、玻璃棒、分液漏斗 浓NaOH溶液、45%硫酸溶液
B 滴定法测定H2C2O4含量 酸式滴定管、烧杯 酸性KMnO4标准溶液
C 比较Mg、Al金属性的强弱 试管、胶头滴管 MgCl2溶液、AlCl3溶液、浓NaOH溶液
D 比较Fe3+和Cu2+对H2O2分解的催化效果 试管、胶头滴管 CuSO4溶液、FeCl3溶液、5% H2O2溶液
C　
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