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微专题1　常见气体的制备、检验及除杂
第五章　化工生产中的重要非金属元素
1．常见气体的发生装置
气体制备需依据反应物状态和反应条件选择发生装置。
发生装置 装置特点 制备气体
固体＋固体
气体 O2(KClO3＋MnO2)、NH3[NH4Cl＋Ca(OH)2]
发生装置 装置特点 制备气体
固体(液体)＋液体 气体 Cl2(MnO2、浓盐酸)
固体＋液体(不加热)→气体 NH3(生石灰、浓氨水)、O2(MnO2、H2O2溶液)、Cl2(KMnO4、浓盐酸)、SO2(Na2SO3、70%硫酸)等
2.常见气体的除杂装置
选择除杂试剂，主要依据的是目标气体与杂质在溶解性、酸碱性、氧化性或还原性等方面的差异。
类型 液体干燥剂 固体干燥剂
装置
常见
干燥剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性)
3.常见气体的收集方法
通常通过对比气体与空气的密度，并结合其水溶性，来选择适宜的收集方法。
方法 气体类型 收集装置 应用举例
排水法 难溶于水，且不与水反应的气体 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的气体 Cl2、SO2、
NO2、CO2
方法 气体类型 收集装置 应用举例
排空
气法 向下排空气法 密度小于空气，且不与空气中的成分反应的气体 H2、NH3
4.尾气处理装置
(1)实验室制取Cl2时，其尾气处理应选用装置b。
(2)制取CO时，尾气处理可选用装置a或c。
(3)实验室制取SO2时，其尾气处理可选用装置d。
[例1] 下图是实验室常见气体的制取、收集和尾气处理装置。利用该装置，并结合下表中提供的物质，可以达到相应实验目的的是 (　　)
B
装置 Ⅰ 中
的物质 装置 Ⅱ 中
收集的气体 装置 Ⅲ 中
的物质
A Cu和浓硝酸 NO 饱和食盐水
B Na2SO3固体和浓硫酸 SO2 NaOH溶液
C Na2S固体和浓硫酸 H2S 水
D 浓氨水和CaO NH3 稀硫酸
解答本题的思路如下：
(1)根据装置 Ⅰ (固液反应装置)的特点可知，其适用于固体与液体在不加热的条件下反应制备气体。
(2)根据装置 Ⅱ (收集装置)采用“长管进、短管出”的导气方式可知，它利用向上排空气法来收集气体。
(3)根据装置 Ⅲ (尾气处理装置)中，导管末端连接倒扣漏斗的设计可知，其主要作用是防止倒吸，由此可推知所处理的气体易溶于水或易与吸收液发生反应。
Cu与浓硝酸反应生成NO2, 可用装置 Ⅱ 收集，并用NaOH溶液吸收；Na2SO3固体与浓硫酸反应生成SO2，其密度大于空气，可用向上排空气法收集，并用NaOH溶液吸收尾气；Na2S固体与浓硫酸会发生氧化还原反应，不能生成H2S；氨的密度小于空气，应采用向下排空气法收集。
C
[例2] 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 NO2 Cu＋稀硝酸 b c
B NH3 NH4Cl a d
C O2 过氧化氢溶液＋MnO2 b e
D Cl2 KMnO4＋浓盐酸 b d
制取NO2应使用Cu与浓硝酸反应，而不能使用稀硝酸；NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，但两者在冷却时会重新化合为NH4Cl，不能用于制取NH3；H2O2在MnO2催化下可分解生成O2，O2不易溶于水，可采用排水法收集；KMnO4与浓盐酸在常温下反应可制取Cl2，Cl2密度大于空气，应采用向上排空气法收集。
D
1．某小组的同学采用下图中的装置甲作为气体发生装置，并根据实验需求选用其他装置(加热及夹持装置已略)。下列说法错误的是 (　　)
A．若制取NH3，则a中盛放浓氨水，b中可为氧化钙
B．若制取Cl2，则可用装置乙盛装饱和食盐水以除去HCl
C．若制取Cl2，则可用装置丙收集气体
D．若制取NH3，则可用装置丁盛水进行尾气吸收
氧化钙与浓氨水中的水作用并放出大量热，促使一水合氨分解释放氨气；饱和食盐水可吸收HCl，并抑制氯气溶解，因此装置乙可盛饱和食盐水以除去HCl；氯气密度大于空气，可用装置丙收集；氨极易溶于水，直接用装置丁吸收易引起倒吸。
D
2．下列气体的实验室制备与收集，能选用下图所示装置的是 (　　)
A．用Fe与稀硝酸反应制取NO
B．用MnO2与浓盐酸共热制取Cl2
C．用NaOH固体与浓氨水制取NH3
D．用Na2SO3固体与浓硫酸制取SO2
NO易与空气中的O2反应生成NO2，不能用排空气法收集；MnO2与浓盐酸反应制备Cl2需加热，图示缺少加热装置；NH3的密度小于空气，应用向下排空气法收集；Na2SO3与浓硫酸反应生成SO2，SO2的密度大于空气，应用向上排空气法收集。
B
3．采用下图所示装置进行气体的干燥、收集，并用表中的溶液X进行尾气处理，合理的是 (　　)
气体 溶液X
A NO NaOH溶液
B NH3 水
C SO2 NaOH溶液
D Cl2 饱和食盐水
NO易与空气中的O2反应生成NO2，不能用排空气法收集，且NO不与NaOH溶液反应，不能用NaOH溶液处理尾气；SO2为酸性气体，不能用碱石灰干燥，且密度大于空气，不能用向下排空气法收集；Cl2会与碱石灰反应，不能用其干燥，且密度大于空气，不能用向下排空气法收集，Cl2与饱和食盐水不反应，不能用饱和食盐水处理尾气。
4．化学是一门以实验为基础的科学。化学实验是化学科学赖以生存和发展的基础。下图所示装置可用于实验室制取O2、H2等气体。
(1)装置B的名称是__________，其优点是__________________。若装置B内的试剂为Zn和稀盐酸，则该反应的化学方程式为_____________
_________________________。
(5)由以上分析可知，在选择制备气体的发生装置时，需要考虑的因素有________(填序号)。
A．反应物的状态 B．气体的密度大小
C．反应条件 D．气体的溶解性
答案：(1)启普发生器　随开随用，随关随停(或可以随时控制反应的发生与停止)　Zn＋2HCl===H2↑＋ZnCl2
(2)A　(3)E　(4)C　(5)A、C
装置A适用于固体加热反应；装置B、D、E适用于固液不加热反应，装置C适用于固液加热反应。
(1)装置B为启普发生器，其特点为关闭活塞时固液分离，反应停止；打开活塞时固液接触，反应进行。因此，其优点是可以随时控制反应的发生与停止。若使用Zn与稀盐酸，反应的化学方程式为Zn＋2HCl===H2↑＋ZnCl2。
(2)使用KClO3和MnO2制取氧气属于固体加热反应，应选用装置A。
(3)使用H2O2和MnO2制取氧气属于固液不加热反应。由于MnO2为粉末状固体，宜选用装置E，不宜选用装置B、D。
(4)实验室用MnO2与浓盐酸制取氯气属于固液加热反应，应选用装置C。
(5)选择气体发生装置时，需要考虑的因素包括反应物的状态、反应条件。

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