资源简介 考点23常见气体的实验室制法1.常见气体制备的反应原理气体名称反应原理收集方法氧气2KClO32KCl+3O2↑2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑排水法、向上排空气法氨气2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O向下排空气法氢气Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑排水法、向下排空气法硫化氢FeS+H2SO4FeSO4+H2S↑向上排空气法二氧化碳CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑向上排空气法二氧化硫Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+H2O+SO2↑向上排空气法二氧化氮Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑向上排空气法乙炔CaC2+2H2OCa(OH)2+↑排水法氯气MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑向上排空气法氯化氢NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑向上排空气法一氧化氮3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑排水法乙烯C2H5OH↑+H2O排水法2.实验室制取气体的装置实验室制备气体发生装置选择的依据是反应物的状态及反应条件。装置类型装置图适用气体注意事项固 固加热型O2、NH3等①试管要干燥;②试管口略低于试管底;③加热时先均匀加热再固定加强热固 液加热型或液 液加热型Cl2、HCl等①加热烧瓶时要垫石棉网;②反应物均为液体时,烧瓶内要加沸石或碎瓷片固 液不加热型或液 液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2等①使用长颈漏斗时,漏斗下端管口要插入液面以下;②启普发生器只适用于块状固体与液体的反应,反应不需要加热且气体不溶于水;③使用分液漏斗既可增强装置的气密性,又可控制加入液体的速度气体制备口诀气体制备首至尾,操作步骤各有位,发生装置位于头,洗涤装置紧随后,除杂装置分干湿,干燥装置把水留;集气要分气和水,性质实验分先后,有毒气体必除尽,吸气试剂选对头;有时装置少几个,基本顺序不可丢,偶尔出现小变化,相对位置仔细求。3.常见气体的除杂与干燥(1)气体的除杂气体的除杂一般是指除去水蒸气以外的杂质。关于气体的除杂应掌握以下两点:①除杂原则。a.不损失主体气体,即被净化的气体不能与除杂试剂发生化学反应;b.不引入新的杂质气体;c.在密闭装置内进行;d.常先除去易除的气体。②选择除杂试剂的依据。利用主体气体和杂质气体性质的差异,如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性等。液体除杂试剂用洗气瓶,固体除杂试剂用干燥管。(2)常见气体的净化气体所含杂质净化剂净化装置O2Cl2氢氧化钠溶液洗气瓶H2H2S硫酸铜溶液CO2HCl饱和碳酸氢钠溶液CO2SO2饱和碳酸氢钠溶液Cl2HCl饱和食盐水SO2HCl饱和亚硫酸氢钠溶液CH4乙烯溴水COCO2或H2O碱石灰干燥管N2O2灼热的铜网硬质玻璃管CO2CO灼热的氧化铜(3)气体的干燥气体的干燥是指除去气体中所含的水蒸气,实质上也属于除杂范畴(是一种特定的除杂过程);气体干燥的关键是选择干燥剂,并根据干燥剂的状态选择干燥装置,常用的装置有洗气瓶、干燥管等。(4)常用的气体干燥剂类型酸性干燥剂碱性干燥剂(固体)中性干燥剂(固体)常用试剂浓硫酸(具有强氧化性)、P2O5(固体)碱石灰、CaO无水CaCl2(5)气体干燥与除杂的顺序问题一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,则先除杂后干燥;若采用加热法除去杂质,则先干燥后除杂。4.气体的收集方法确定气体的收集方法时要考虑气体的密度、溶解性、稳定性。(1)常见的收集方法收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不与水反应或难溶于水与空气不反应且密度比空气的大与空气不反应且密度比空气的小收集装置适用的气体H2、O2、NO、CH4Cl2、CO2、NO2、SO2H2、NH3(2)创新的收集装置气体的收集分析思路1.易溶于水或与水反应的气体,如NH3、HCl、NO2等,只能用排空气法收集。2.常温下与O2反应的气体(如NO)、密度跟空气相近的气体(如N2、CO、C2H4、C2H6等),都不能用排空气法收集。3.能溶于水但溶解度不大的气体,可以用排某些饱和溶液的方法收集,如:CO2——排饱和NaHCO3溶液;SO2——排饱和NaHSO3溶液;H2S——排饱和NaHS溶液;Cl2——排饱和NaCl溶液。4.注意集气装置中两根导气管的长短,应根据气体的密度来分析其进气和出气端。5.气体体积的测量对难溶于水且不与水反应的气体,往往通过测量其排出水的体积来确定气体的体积(NH3常用排CCl4的方法来测体积)。读数时,要使两边的液面保持水平,以消除水位差造成的误差。常用装置如图所示:6.尾气处理方法对于有毒、有害、可燃、污染空气的气体尾气必须进行处理,用溶液吸收或点燃使它们变为无毒、无害、无污染的物质。对于无毒、无害气体可直接排放,如N2、O2、CO2等。(1)吸收原则:能充分吸收气体;不能倒吸。(2)常见装置①吸收溶解度较小的尾气(如Cl2等)用图D装置;②吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图B、C装置;③CO、H2等气体可用点燃或收集的方法除去,用图A、E装置。(3)有些反应物需要防潮处理(如FeCl3、AlCl3等),这时尾气处理前必须有干燥装置,以防止空气中的水蒸气进入,如图所示。7.几种常见气体的检验(1)可燃性气体的检验考向一气体的制备、收集与检验典例1下列实验方案最合理的是A.制备并收集Cl2 B.制备氨气C.制备并收集NO2气体 D.制备氧气【答案】B1.某同学用如图所示装置制取和探究气体(H2、O2、NH3、Cl2、SO2、NO2)的性质。(1)装药品前,应先进行的操作是 。 (2)如果用该装置制取H2、O2、NH3,可选用的试剂组合是 (填序号)。 H2O2NH3①Zn、稀盐酸KClO3、MnO2氯化铵固体、氢氧化钙固体②Zn、稀硫酸H2O2溶液、MnO2浓氨水、NaOH固体③Zn、稀硝酸KMnO4浓氨水、生石灰(3)题给六种气体中,可同时采用如图所示两种收集装置收集的是 。 (4)甲、乙两同学分别利用题给装置制取并探究气体的性质。甲同学利用Na2SO3固体与稀硫酸反应制取SO2,乙同学利用KMnO4和稀盐酸反应制取氯气。请回答下列问题:①写出Na2SO3固体与稀硫酸反应制取SO2的化学方程式: 。②若溶液A为溴水,通入SO2后可观察到的现象是 ;若溶液A为NaBr溶液,通入氯气时发生反应的离子方程式为 。实验证明Br2、SO2和Cl2的氧化性由强到弱的顺序为 。③甲、乙两同学想比较Cl2和SO2漂白速率的快慢,溶液A分别选取的是相同量的品红溶液。同时制取Cl2和SO2气体,观察品红溶液褪色的时间,比较褪色的快慢,该方法存在的缺陷为 。两同学还想比较Cl2和SO2漂白性的差异,还需要的操作和可能观察到的现象为 。有关气体制备实验的分析思路考向二气体的净化和尾气处理典例1正确的实验操作是实验成功的重要因素,下列实验操作正确的是图1 图2 图3 图4A.实验室用图1所示装置制取少量氨气B.实验室用图2所示装置吸收氯化氢C.实验室用图3所示装置除氯气中氯化氢D.选择合适的试剂用图4所示装置可分别制取少量CO2、NO和O2【答案】B2.实验室制取下列气体时,下列尾气吸收方法中不正确的是A.Cl2的尾气,可用NaOH溶液吸收B.H2S的尾气,可用CuSO4溶液吸收C.SO2的尾气,可用酸性KMnO4溶液吸收D.NO2的尾气,可用H2O来吸收气体除杂原则(1)先除杂质后干燥;用加热法除去杂质时,应先干燥后加热。(2)用洗气瓶吸收气体杂质时,气流方向是长管进,短管出。用干燥管吸收气体杂质时,气流方向是大口进,小口出。(3)若气体中含有多种酸性气体杂质时,应先将酸性较强的杂质气体除去,再除酸性较弱的杂质气体。1.用下列装置制取并收集NO2气体,其中最合理的是2.下图是一套实验室制取气体的装置,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.制取NO气体B.制取二氧化碳气体C.制取氢气D.制取氨气3.实验室中制取、洗气并收集气体的装置如下图所示。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是选项a中液体b中固体c中液体A浓盐酸MnO2饱和食盐水B浓氨水生石灰浓H2SO4C浓硫酸Cu片NaOH溶液D稀HNO3Cu片H2O4.如图是实验室常见的气体制取、干燥和收集装置。若用过氧化氢和催化剂二氧化锰制取干燥的氧气,则合理的装置组合为A.①⑤⑧B.③④⑦C.②⑤⑥D.②④⑧5.实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置,其中正确的是A.①是氨气发生装置B.②是氨气吸收装置C.③是氨气发生装置D.④是氨气收集、检验装置6.室温下用下列实验装置进行相应实验,能达到实验目的的是A.图1:验证浓硫酸具有强氧化性B.图2:制取干燥的NH3C.图3:干燥、收集并吸收多余SO2D.图4:验证乙炔的还原性7.利用下列实验装置能完成相应实验的是8.利用下图装置可以进行实验并能达到实验目的的是选项实验目的X中试剂Y中试剂A用MnO2和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl2饱和食盐水浓硫酸B用Cu与稀硝酸制取并收集纯净干燥的NO水浓硫酸C验证电石与饱和食盐水反应生成的气体的性质并收集CuSO4溶液KMnO4溶液DCaCO3和稀盐酸制取并收集纯净干燥的CO2饱和NaHCO3溶液浓硫酸9.某学习小组通过查阅资料发现用KClO3和浓盐酸反应可以制备氯气。为此该小组的同学利用如图所示的装置在实验室中制取Cl2并探究其相关性质:(1)装置A中存在一处错误,请改正这处错误:_____________________________。(2)写出装置A中发生反应的化学方程式:______________________________。(3)为了除去氯气中的氯化氢,需要在装置A、B之间添加装置E,此时装置E中所盛装的物质为________________。(4)取下集气瓶B,将铁丝加热至红热状态,伸入到集气瓶B中,可以观察到的现象是_____________,能检验该反应产物中铁元素价态的试剂是________(填字母)。a.氯水b.蒸馏水和铁粉c.氢氧化钠溶液d.KSCN溶液(5)另外一个化学学习小组就环境保护方面指出了上述装置的缺陷,并给出了改进措施,该改进措施是_____________________________________________________________。10.某研究小组欲探究SO2的化学性质,设计了如下实验方案。(1)指出仪器①的名称:______________。(2)检查A装置的气密性的方法是_________________________________。(3)装置B检验SO2的氧化性,则B中所盛试剂可以为________________。(4)装置C中盛装溴水用以检验SO2的_______性,则C中反应的离子方程式为_______________。(5)装置D中盛装新制漂白粉浓溶液,通入SO2一段时间后,D中出现了大量白色沉淀。同学们对白色沉淀成分提出三种假设:①假设一:该白色沉淀为CaSO3;假设二:该白色沉淀为____________;假设三:该白色沉淀为上述两种物质的混合物。②基于假设一,同学们对白色沉淀成分进行了探究。设计如下方案:限选的仪器和试剂:过滤装置、试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、0.5mol·L-1盐酸、0.5mol·L-1硫酸、0.5mol·L-1BaCl2溶液、1mol·L-1NaOH溶液、品红溶液。第1步,将D中沉淀过滤、洗涤干净,备用。请回答洗涤沉淀的方法:_______________________________________。第2步,用另一只干净试管取少量沉淀样品,加入____________________(试剂,下同),塞上带导管的单孔塞,将导管的另一端插入盛有___________的试管中。若出现___________________________的现象,则假设一成立。③若假设二成立,试写出生成该白色沉淀的化学方程式:__________________________________。(6)装置E中盛放的试剂是_____________,作用是_______________________________________。1.2017新课标Ⅰ卷]实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气),下列说法正确的是A.①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液B.管式炉加热前,用试管在④处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气2.2017北京卷]下述实验中均有红棕色气体产生,对比分析所得结论不正确的是①②③A.由①中的红棕色气体,推断产生的气体一定是混合气体B.红棕色气体不能表明②中木炭与浓硝酸发生了反应C.由③说明浓硝酸具有挥发性,生成的红棕色气体为还原产物D.③的气体产物中检测出CO2,由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应3.2017江苏卷]下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是A.制取SO2B.验证漂白性C.收集SO2D.尾气处理4.2016上海卷]下列气体的制备和性质实验中,由现象得出的结论错误的是选项试剂试纸或试液现象结论A浓氨水、生石灰红色石蕊试纸变蓝NH3为碱性气体B浓盐酸、浓硫酸pH试纸变红HCl为酸性气体C浓盐酸、二氧化锰淀粉碘化钾试液变蓝Cl2具有氧化性D亚硫酸钠、硫酸品红试液褪色SO2具有还原性1.【答案】(1)检查装置气密性(2)②(3)H2(4)①Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2↑+H2O②溶液褪色 2Br +Cl22Cl +Br2 Cl2>Br2>SO2③气体产生的速率和总量可能不同,不能用该方法比较漂白速率的快慢 将褪色后的溶液分别加热,观察溶液颜色是否能恢复【思路分析】Cl2>Br2>SO2。③比较Cl2和SO2漂白速率的快慢,应用控制变量法进行比较。Cl2和SO2的漂白性差异在于生成的无色物质的稳定性。2.【答案】D【解析】Cl2能与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO而被吸收;H2S能与CuSO4溶液反应生成CuS而被吸收;SO2具有还原性,能被酸性KMnO4溶液氧化而被吸收;NO2与水反应生成HNO3和NO,NO仍污染环境,故NO2不能用水吸收,而是用NaOH溶液吸收。1.【答案】C【解析】铜与浓硝酸反应的产物是NO2,其密度比空气的大,因此应利用向上排空气法收集NO2气体,导气管应长进短出,这样才能将装置中的空气排尽,保证收集到的气体纯净,只有C项符合。2.【答案】B【解析】利用这套装置制取并收集气体需符合三个条件:固体与液体反应,反应不用加热;气体不与浓硫酸反应,可使用浓硫酸进行干燥;密度大于空气,可用向上排空气法收集,没有尾气吸收装置,说明气体无毒。制取NO气体,不能用排空气法收集,A错误;制取二氧化碳气体,不需加热,CO2跟浓硫酸不反应且密度比空气大,可用向上排空气法收集,无毒,无需尾气吸收装置,可用这套装置制取,B正确;氢气比空气密度小,应采用向下排空气法收集,C错误;氨气不能用浓硫酸干燥,D错误。3.【答案】D【解析】浓盐酸与MnO2在加热的条件下才能反应,A错误;NH3不能用浓硫酸干燥,且氨气极易溶于水,B错误;浓硫酸与铜常温下不反应,C错误;稀硝酸与铜反应制NO,NO难溶于水,且水能将NO2重新转化为NO,D正确。4.【答案】C【解析】用H2O2制O2的反应原理为2H2O22H2O+O2↑,由反应物的状态和反应条件可选②作为制取装置。干燥O2可选用④和⑤装置,要收集干燥的O2只能用⑥装置,故合理的装置组合为②⑤⑥或②④⑥。5.【答案】C6.【答案】B【解析】铜与浓硫酸反应需要加热,A错误;浓氨水遇生石灰放出氨气,氨气可以用碱石灰干燥,B正确;收集不到干燥的二氧化硫气体,因为二氧化硫不能用碱石灰干燥,C错误;电石中混有硫化物,例如硫化氢,而硫化氢也能使高锰酸钾褪色,D错误。7.【答案】C【解析】装置可制取HCl,但尾气吸收装置不能将导管插入液面以下,会发生倒吸,A错误;氯化铵受热易分解生成氨气与HCl,在温度较低时又重新生成氯化铵,不能只用氯化铵制备氨气,实验室用氢氧化钙和氯化铵在加热条件下制备氨气,B错误;氯气难溶于饱和食盐水,但HCl极易溶于水,可用饱和食盐水除去氯气中少量的氯化氢气体,C正确;装置④可用于分离沸点相差较大的互溶液体混合物,但图中温度计的位置应在蒸馏烧瓶支管口处,D错误。8.【答案】D【解析】MnO2和浓盐酸常温下不反应,缺少加热装置,A错误;一氧化氮能与氧气反应,不能用排空气法收集,B错误;乙炔的分子量为26,密度与空气接近,应用排水法收集,C错误;二氧化碳的密度比空气大,可用向上排空气法收集,D正确。9.【答案】(1)长颈漏斗换成分液漏斗(2)KClO3+6HCl===KCl+3Cl2↑+3H2O(3)饱和食盐水(4)集气瓶内有黄棕色的烟产生 bcd(5)在装置D后增加一个盛装碱液的装置作为尾气处理装置,用碱液吸收剩余的氯气10.【答案】(1)分液漏斗(2)关闭分液漏斗活塞,将导管末端插入B试管的液体中,用手捂住锥形瓶,若在导管口有气泡冒出,松开手后导管中上升一段液柱,则表明装置A气密性良好(3)硫化氢溶液(或硫化钠溶液、硫氢化钠溶液均可)(4)还原 SO2+Br2+2H2O===SO+4H++2Br-(5)①CaSO4 ②沿玻璃棒向漏斗中加蒸馏水至浸没沉淀,待水流尽后重复2到3次以上操作 过量(或适量)0.5mol·L-1盐酸 品红溶液 固体完全溶解,有气泡产生,且能使品红溶液褪色 ③Ca(ClO)2+2SO2+2H2O===CaSO4↓+H2SO4+2HCl(6)NaOH溶液 作为尾气处理装置,吸收SO2,防止造成空气污染【解析】(3)检验SO2的氧化性,应采用氧化还原原理,并且该反应能观察到明显现象,可用还原性较强的硫化氢溶液(或硫化钠、硫氢化钠溶液),反应为SO2+2H2S===3S↓+2H2O。(4)溴水具有氧化性,通入SO2后溴水褪色,说明SO2具有还原性。(5)①若SO2与漂白粉溶液发生氧化还原反应,则白色沉淀可能为CaSO4,若发生的反应不是氧化还原反应,则白色沉淀可能是CaSO3。③若白色沉淀为CaSO4,则发生氧化还原反应,SO2被氧化为SO,而ClO-被还原为Cl-。(6)SO2有毒,会造成空气污染,故装置E为尾气吸收装置,E中盛放的是NaOH溶液。1.【答案】B【解析】A.Zn粒中往往含有硫等杂质,因此生成的氢气中可能混有H2S,所以用KMnO4溶液除去H2S。另外装置含有空气,高温下能与W反应,焦性没食子酸溶液吸收氧气,最后通过浓硫酸干燥氢气,A错误;B.氢气是可燃性气体,通过爆鸣法验纯,B正确;C.为了防止W被氧化,反应结束后应该先停止加热,在氢气的氛围中冷却,等待W冷却后再关闭活塞K,C错误;D.二氧化锰与浓盐酸制备氯气的反应需要加热,而启普发生器不能加热,所以不能用于该反应,D错误。答案选B。【名师点睛】该题通过氢气的制备以及性质检验考查学生的化学实验基本素养,明确实验原理和相关物质的性质是解答的关键,注意化学实验的考查今后仍然是以常见仪器的选用、实验基本操作为中心,通过是什么、为什么和怎样做重点考查实验基本操作的规范性和准确性及灵活运用知识解决实际问题的能力。2.【答案】D木炭和浓硝酸并没有接触,因此不能说明木炭一定与浓硝酸发生了反应,D错误。答案选D。【名师点睛】这是一组探究性题型,明确浓硝酸的性质,例如浓硝酸的挥发性、不稳定性和强氧化性等是解答的关键。解题时需要将题目中产生红棕色气体NO2的两种可能性综合分析,另外还需要注意反应在空气中进行,因此就必须考虑空气中氧气对实验的干扰。平时复习要掌握信息的提取能力,突出知识迁移的能力。3.【答案】B【解析】A.铜和稀硫酸不反应,A错误;B.二氧化硫可使品红溶液褪色,B正确;C.二氧化硫密度比空气大,应将进气管伸到瓶底,用向上排空气法收集,C错误;D.二氧化硫在饱和亚硫酸氢钠溶液中溶解度很小,不可用于吸收尾气,D错误。【名师点睛】本题以二氧化硫的制备、性质验证、收集及尾气处理为背景,考查学生对常见气体的制备的实验装置图的识别、实验原理的理解、实验基本操作的认识和实验条件的控制等方面知识的掌握水平和应用能力。解题时首先要明确实验目的,再全面分析必需的试剂和仪器、合理的实验装置、规范的实验操作、科学的条件控制,有些实验还需要从绿色环保等方面进行分析。4.【答案】D【解析】A.NH3制备可以采取浓氨水和生石灰制取,可用红色石蕊试纸检验,试纸变蓝则说明NH3为碱性气体,正确;B.利用浓硫酸的高沸点性以及吸水放热的性质,可以制取HCl气体,pH试纸变红,则说明气体为酸性气体,正确;C.浓盐酸和二氧化锰加热可以制取Cl2,Cl2可以用湿润的淀粉碘化钾试液检验,试液变蓝,说明KI转化为I2,则说明Cl2有强氧化性,正确;D.SO2使品红溶液褪色体现的是SO2的漂白性,错误。故选D。【名师点睛】实验题考查涉及的知识点比较零散、覆盖面广泛,复习过程中要做好有关专题总结、尽量多走进实验室进行基础实验训练,要以做实验的心态面对实验题。关于气体的制备思路可归纳为:反应原理→气体发生装置→除杂提纯→干燥→收集→检验→尾气处理。至于各步所需要的仪器、试剂、操作方法,要依据物质的性质和反应条件进行选择。所以,熟练掌握物质的性质和反应原理是解答实验题的关键。绿色的天空蓝天白云一直是我们大脑里的美丽景象,可有一幅画却把天空“画”成了绿色。是我们见识太少,还是画家别出心裁?其实,当时画家们绘画所使用的蓝色颜料,是一种叫“铜蓝”的矿石,可是时间长了,它发生了化学反应,就变成绿色的了。铜蓝呈靛蓝色,它的主要化学成分是硫化铜,硫化铜和空气中的水、氧气发生化学反应,可以生成浅绿色的硫酸铜。变式拓展考点冲关直通高考 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