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(共78张PPT)
第21讲　常见气体的实验室制备、净化和收集
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。
考点·全面突破
1. 气体制备实验的基本思路
2. 常见气体的发生装置
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 置分为下表中的三类。
制备原
理的特点
发生装置
制备气体 O2、NH3等 Cl2等 H2、CO2等
3. 气体发生装置的创新
创新的目的：用于加热易熔化的固体物质，这样可有效防止固体熔化 时造成液体流向试管口，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。
装置A的改进优点是能控制反应液的温度。
装置B的改进优点是圆底烧瓶和分液漏斗中的压强相等，便于液体顺 利流下。
4. 气体的除杂方法
（1）除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如 溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。
除杂原则：①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装 置内进行；④先除易除去的杂质气体；⑤先除杂后干燥。
（2）气体干燥、净化装置
类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固体加热
装置
常见干燥或
除杂试剂 浓硫酸（具有酸 性和强氧化性） 无水氯化钙（呈 中性）、碱石灰 （呈碱性） Cu、CuO、Mg 等
例如，当CO2中混有O2杂质时，应选用上述装置中的装置Ⅳ除去O2， 除杂试剂是Cu粉。
5. 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 且不与水反应 O2、H2、
NO、CO
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
6. 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，如CO、NO、H2。
（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，如H2S、SO2。
（3）尾气处理装置（见下图a、b、c）
①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。
②制取CO时，尾气的处理可采用a、c装置。
③制取H2时，尾气的处理可采用a、c装置。
1. 判断下列试剂使用是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
×
×
×
×
2. 判断下列气体的吸收或收集方法是否正确，正确的打“√”，错误 的打“×”。
×
×
×
×
一、气体的制备、净化与收集
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 （　　）
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 CaCO3＋稀硫酸 b c
√
解析：KMnO4是固体物质，加热分解产生O2，由于O2难溶于水，因此可以用排水方法或向上排空气的方法收集，故不可以使用d装置收集O2，A错误；Zn与H2SO4发生置换反应产生H2，块状固体与液体反应制取气体，产生的H2难溶于水，因此可以用排水方法收集，故可以使用装置b、e制取、收集H2，B正确；Cu与稀硝酸反应产生NO气体，NO能够与O2发生反应产生NO2气体，因此不能使用排空气的方法收集，C错误；CaCO3与稀硫酸反应产生CaSO4、CO2气体，CaSO4微溶于水，使制取CO2气体不能持续发生，因此不能使用该方法制取CO2气体，D错误。
2. 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（　　 ）
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。
√
二、气体制备实验装置的连接
3. 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
√
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。
4. （1）实验室在通风橱中用下图装置制备CO（加热及夹持装置省 略），反应方程式：HCOOH CO↑＋H2O。
从B、C、D中选择合适的装置收集CO，正确的接口连接顺序为 a→ → → → →h（每空填一个接口标号）。
d　
e　
c　　
b　
解析：用C除去甲酸，B收集一氧化碳，E接收排出的水，故接口连接 顺序为a→d→e→c→b→h。
（2）实验室用MnO2和浓盐酸制取干燥Cl2时，净化与收集Cl2所需装 置的接口连接顺序为 。
c－d－b－a－e　
解析：根据化学方程式可知，制取的氯气中混有氯化氢、水蒸气，氯 气有毒，必须进行尾气处理，因此使用饱和食盐水吸收氯化氢气体， 浓硫酸除去水蒸气，最后用NaOH溶液吸收尾气，因此接口连接顺序 为c－d－b－a－e。
【题后归纳】
　　（1）按气体流向装置的连接顺序：
气体的发生装置→气体的除杂装置→气体的性质实验（或收集） 装置→尾气处理装置。
注意：洗气瓶中“长进短出”、干燥管中是“粗进细出”。
　　（2）与气体有关的实验操作顺序：
三、尾气的吸收和处理
5. 下列实验装置正确的是（　　）
√
解析：NO2与NaOH溶液反应，可用NaOH溶液吸收NO2尾气，A项正确；收集Cl2用向上排空气法，B项错误；制取NaHCO3应首先在饱和食盐水中通入NH3，后通入CO2，C项错误；SO2有毒，应用NaOH溶液吸收尾气，D项错误。
【题后归纳】
尾气吸收分析思维模型
实例：HBr尾气的处理：
真题·体验品悟
1. （2025·浙江6月选考8题）利用下列装置进行实验，能达到实验目 的的是（　　）
√
解析：铁制镀件上镀铜时，铜片应该作阳极与电源正极相连，铁制镀件作阴极与电源负极相连，A错误；NaOH固体溶于水放热且呈碱性，则浓氨水和NaOH固体反应能够生成氨气，B正确；蒸馏装置中温度计水银球应该放在蒸馏烧瓶的支管口处，不能插入液面以下，C错误；乙醇在浓硫酸及加热条件下发生消去反应生成的乙烯中混有乙醇蒸气和二氧化硫，乙醇蒸气、二氧化硫和乙烯均能够使酸性高锰酸钾溶液褪色，该装置不能检验乙醇脱水生成乙烯，D错误。
2. （2025·江苏高考3题）用0.050 00 mol·L－1草酸（H2C2O4）溶液滴 定未知浓度的NaOH溶液。下列实验操作规范的是（　　）
√
解析：向容量瓶中加水时，需要用玻璃棒引流，A错误；润洗滴定管时应加入少量标准液，倾斜着转动滴定管，使标准液润湿滴定管全部内壁，然后一手控制活塞，将液体从滴定管下部放入预置的烧杯中，重复2～3次，B错误；滴定时，酸式滴定管的活塞柄向右，左手控制滴定管的活塞，大拇指在滴定管前，食指及中指在管后，三指平行的轻轻握住活塞柄，用右手的大拇指、食指和中指拿住锥形瓶，其余两指辅助在下侧，使瓶底离滴定台高2～3 cm，滴定管下端伸入瓶口内约1 cm，C错误；读数时视线应与凹液面最低处相切，D正确。
3. （2024·浙江6月选考4题）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
√
4. （2024·浙江1月选考8题）下列实验装置使用不正确的是（　　）
A. 图①装置用于二氧化锰和浓盐酸反应制氯气
B. 图②装置用于标准酸溶液滴定未知碱溶液
C. 图③装置用于测定中和反应的反应热
D. 图④装置用于制备乙酸乙酯
√
解析：图①装置没有加热装置，不适用于二氧化锰和浓盐酸反应制氯气，A错误。
课时跟踪检测
一、选择题（本题包括9个小题，每小题只有一个选项符合题意）
1. （2025·浙江模拟考试）下列说法正确的是（　　）
A. 实验室通常利用NaOH（s）和NH4Cl（s）制备氨气
B. 澄清石灰水常用于实验室制取氯气的尾气处理
C. 用电石制取乙炔时，需要用饱和食盐水洗气
D. 应标注于乙醇与钠反应的实验操作图标中
√
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解析：实验室制备氨气通常用Ca（OH）2（s）和NH4Cl（s）加热制取，A错误；澄清石灰水浓度偏小，吸收效果不好，实验室制取氯气的尾气通常用NaOH溶液吸收，B错误；用电石制取乙炔时，可以使用饱和食盐水来代替水，以减缓反应速率并获得平稳的气流，不是洗气，C错误；切割小块钠时要使用小刀，该图为注意锐器，D正确。
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2. 下列实验装置能达到实验目的的是（　　）
A. 制备氨气 B. 防止倒吸
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C. 收集NO气体 D. 除去NO中的NO2
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解析：氯化铵受热分解生成氨气与氯化氢，在试管口氨气与氯化氢又化合生成氯化铵，不能制备氨气，应选用氯化铵与氢氧化钙加热制备氨气，A错误；漏斗口在液面下，不能防止倒吸，漏斗口应在液面上，B错误；题图中进气方向不合理，应短导管进气排二氧化碳收集NO，C错误。
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3. 如图所示是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。 下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是（　　）
A. 铁屑和稀硫酸 B. 二氧化锰和浓盐酸
C. 氯酸钾和二氧化锰 D. 碳酸钙和稀盐酸
√
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解析：A项，铁和稀硫酸反应生成的氢气应用向下排空气法收集；
B项，二氧化锰和浓盐酸反应制氯气需加热；
C项，氯酸钾和二氧化锰反应制取氧气为“固＋固加热”型装置。
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4. 不能通过气压的变化控制反应的发生和停止的装置是（　　）
A B
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C D
解析：上下移动铜丝控制固液是否接触，从而控制反应的发生和停止，不能通过气压变化控制反应的发生和停止，A符合题意。
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5. 下列实验装置能达到实验目的的是（　　）
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6. （2025·浙江模拟）下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰 （MnCl2·4H2O）的实验，能达到实验目的的是（　　）
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A. 用装置甲制取氯气
B. 用装置乙除去氯气中的少量氯化氢和水蒸气
C. 用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液
D. 用装置丁蒸干氯化锰溶液制MnCl2·4H2O
√
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解析：MnO2固体与浓盐酸要在加热条件下发生反应制取Cl2，缺少加热装置，A错误；制取Cl2实验结束后，将剩余物过滤除去未反应的MnO2，得到MnCl2溶液，从而回收MnCl2，不能通过分液的方法分离，C错误；MnCl2为强酸弱碱盐，易发生水解反应，直接蒸干溶剂，不能得到纯净的MnCl2·4H2O，D错误。
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7. （2025·浙江金华十校模拟）下列说法不正确的是（　　）
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A. 装置①产生气泡后，试管内气体先变红棕色后变无色
B. 图②标识表示会用到或产生有害气体、烟、雾，应开启排风扇
C. 装置③可用于通过实验证明非金属性强弱：Cl＞C＞Si
D. 装置④可用于比较Na2CO3和NaHCO3的热稳定性
√
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解析：铜与稀硝酸在常温下缓慢反应，生成无色气体NO，NO与试管中空气里的O2反应，生成红棕色NO2，二氧化氮被氢氧化钠溶液吸收且O2消耗完后，试管中只有生成的无色气体NO，故试管内气体先变红棕色后变无色，A项正确；图②标识为排风标识，实验中会用到或产生有害气体，或产生烟、雾，应开启排风管道或排风扇，B项正确；
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装置③中稀盐酸与Na2CO3反应生成CO2，Na2SiO3溶液中通入 CO2可生成难溶的硅酸沉淀，但盐酸易挥发，挥发出的HCl也可与 Na2SiO3反应生成难溶的硅酸沉淀，故不能证明非金属性的强弱： C＞Si，且盐酸不是氯元素最高价氧化物对应的水化物，C项错误； NaHCO3受热易分解，生成的CO2能使澄清石灰水变浑浊， Na2CO3无此现象，故可用装置④比较Na2CO3和NaHCO3的热稳 定性，D项正确。
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8. 下列有关1-丁烯的制备、净化、收集、性质验证的装置不能达到实 验目的的是（　　）
A. 用装置甲制备1-丁烯
B. 用装置乙除去1-丁烯中混有的乙醇蒸气
C. 用装置丙收集1-丁烯
D. 用装置丁验证1-丁烯与酸性高锰酸钾溶液反应
√
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解析：A项，甲装置中，1-溴丁烷在氢氧化钠的醇溶液、加热条件下发生卤代烃的消去反应生成1-丁烯，正确；B项，1-丁烯不溶于水，乙醇易溶于水，因此可将混合气体通过水来除去1-丁烯中混有的乙醇蒸气，正确；C项，1-丁烯的密度大于空气，应该从长导管通入1-丁烯，空气从短导管排出，错误；D项，1-丁烯中存在碳碳双键，能与酸性高锰酸钾反应从而使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确。
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9. 某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2（同时生成FeO），下列说 法不正确的是（　　）
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已知：①浓硝酸可氧化NO；②NaOH溶液能吸收NO2，不吸收NO。
A. 装置的连接顺序为a→f→e→j→i→h→g（或g→h）→b→c→d
C. 装置丁的作用是除去挥发出来的硝酸和产生的NO2
D. 装置乙的作用是干燥，防止水蒸气进入戊中干扰反应
√
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解析：根据实验原理利用NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，所以首先应制备纯净的干燥NO，利用Cu与稀硝酸反应生成NO，由于HNO3具有挥发性，NO会与O2反应生成NO2，所以NO中会混有硝酸、NO2和水蒸气，则先通过装置丁除去挥发的HNO3和NO2等酸性气体，然后再通过装置己进行干燥；干燥纯净的NO进入装置戊与铁粉发生反应；最后是处理多余的NO，由于NO与NaOH溶液不反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，故先通过装置乙氧化NO生成NO2，后再通过装置丙吸收NO2，A项正确；
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二、非选择题（本题包括2个小题）
10. 某“启天化学社”设计如下实验方案制备SO2（装置图如下）， 并利用高中所学化学知识探究含硫化合物的相关性质。
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分
液漏斗上端玻璃塞未取下（或分液漏斗上端玻璃塞上凹槽未与漏斗上
的小孔对齐）　
铜片在反应中溶解为
细小的颗粒（或溶出的杂质颗粒），可起到防暴沸作用 　
请回答下列问题：
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解析：打开分液漏斗a的旋塞，浓硫酸不能顺利流下，原因可能是 分液漏斗上端玻璃塞未取下（或分液漏斗上端玻璃塞上凹槽未与 漏斗上的小孔对齐）；加热前，圆底烧瓶中无需加入沸石，其原 因是铜片在反应中溶解为细小的颗粒（或溶出的杂质颗粒），可 起到防暴沸作用。
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（2）实验室通常使用亚硫酸钠固体与70％硫酸溶液反应制备SO2，此 方法与用浓硫酸和铜反应制备SO2相比，优点是：
① ，
② 。
解析：实验室通常使用亚硫酸钠固体与70％硫酸溶液反应制备SO2， 此方法与用浓硫酸和铜反应制备SO2相比，优点是①反应条件温和， 不需要加热，②生成等量的SO2消耗硫酸量少。
反应条件温和，不需要加热
生成等量的SO2消耗硫酸量少 　
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安全瓶（或有防倒吸作用）　　
H2O　
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11. 如图是用于气体制备、干燥、性质验证、尾气处理的部分仪器装 置（加热及夹持固定装置均已略去）。请根据下列要求回答问题。
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（1）若烧瓶中盛装锌片，分液漏斗中盛装稀硫酸，则：
验证H2的还
原性并检验其氧化产物　
防止空气中的水蒸气进
入B装置，干扰H2氧化产物的检验 　
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解析：A装置中锌片与稀硫酸反应产生H2，C装置对H2进行干燥，然 后依次通过分别盛有CuO、无水CuSO4粉末的B装置；通过CuO时， 氢气与CuO反应生成Cu和H2O；通过无水CuSO4粉末时，可以检验生 成的水，故实验目的是验证H2的还原性并检验其氧化产物；D装置的 作用是防止空气中的水蒸气进入B装置，干扰产物H2O的检验。
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解析：为了使B装置中CuO反应充分，在不改变现有试剂的条件下， 可以减缓A装置中产生氢气的速率，如控制稀硫酸的滴入速率、控制 烧瓶的温度等。
控制分液漏斗的活塞，使稀硫酸缓慢滴下（或向烧瓶中
加水或将烧瓶放入冰水中或用冰毛巾捂着烧瓶等，答案合理即可）　
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解析：加热前必须检验装置中空气是否排尽或检验氢气是否纯净。
检验装置中空气是否排尽（或检验氢气
是否纯净） 　
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（2）若烧瓶中盛装Na2O2固体，分液漏斗中盛装浓氨水，慢慢打开分 液漏斗的活塞，则：
①烧瓶内产生的气体主要有 （写化学式）。
解析：滴入浓氨水，则Na2O2与H2O反应生成O2，放热使氨水挥发， 氨逸出。
O2、NH3　
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②用产生的气体做氨的催化氧化实验，各装置按气流方向从左到右的 连接顺序是 （填字母）→E。
解析：做氨的催化氧化实验，A装置为O2、NH3的发生装置，由于产 生的O2、NH3中含有水蒸气，需要先通过D装置干燥后再进入B装置 发生催化氧化反应。
③B装置中反应的化学方程式为 。
A→D→B　
4NH3＋5O2　 4NO＋6H2O
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