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第三节常见气体的实验室制法点面导图考向分析本节高考重点考查：(1)以常见气体的制备为知识载体考查学生的综合实验能力；(2)气体制备实验的创新设计，考查装置和仪器药品的替代应用；(3)气体制备中的实验安全问题。常常结合元素化合物性质进行综合考查，难度较大。预计2013年高考主要以非选择题形式考查。基于此，我们在复习时应注重实验基础，注重与元素化合物性质等结合。一、气体的实验室制法1．O2的实验室制法2．CO2的实验室制法3．H2的实验室制法4．NH3的实验室制法5．Cl2的实验室制法1．(填一填)在实验室中制取H2、CO2、NH3、NO、NO2、SO2、Cl2、O2是否均可以用如图所示装置来制取？答：______________________________。【答案】可以。因为制取上述八种气体均可用固体与液体，且不需要加热的反应来制取。2．(选一选)下列关于气体的制备的说法不正确的是()A．用碳酸钠粉末可以制备CO2B．用铁片和稀H2SO4反应制取H2时，为加快产生H2的速率可改用浓H2SO4C．加热分解NH4HCO3固体，将所得的气体进行适当处理可获得NH3D．用KMnO4固体和用KClO3固体制备O2的装置完全相同【答案】B二、气体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___与水反应且___溶于水收集的气体密度比空气___，与空气密度相差较大，且不与空气中的成分发生反应收集的气体密度比空气____，与空气密度相差较大，且不与空气中的成分发生反应收集装置适用的气体CH4SO2难大小H2、O2、NO、Cl2、CO2、NO2、H2、NH3不3．(填一填)据下图所示的实验装置回答问题：(1)实验室用高锰酸钾制取比较干燥的氧气应选用的发生装置是________，收集装置为________。(2)实验室用双氧水制取并收集较纯的氧气时应选用的发生装置是________，收集装置为________。(3)实验室用氯化铵与熟石灰两种固体加热制取氨气，氨气的密度比空气的小，极易溶于水。推断：实验室制取氨气应选用的发生装置为________，收集装置为________。【答案】(1)AD(2)BC(3)AE4．(连一连)将下列气体的常用收集方法用线连接1．制备气体的操作顺序(1)安装顺序①由下到上(如制氯气的发生装置安装顺序是：放铁架台→摆酒精灯→固定铁圈→放置石棉网→固定圆底烧瓶)。②从左到右(如制氯气：发生装置→净化装置→收集装置→吸收装置)。③先塞后定(把带导管的胶塞在烧瓶固定前塞好，以免烧瓶固定后因不宜用力而塞不紧或因用力过猛而损坏仪器)。(2)加试剂顺序固体先放入，液体后滴加(即先固后液)。实验室制备气体的操作顺序与发生装置的选择(3)其他操作顺序先检验气密性，后装入药品(便于在装置漏气时进行调整或更换仪器)，最后点燃酒精灯(所有准备工作完毕后)；在连接导管时，应长进短出；量气装置的导管应短进长出；干燥管应大口进，小口出。2．常见气体制备的发生装置反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、固加热型O2、NH3等①试管要干燥②试管口略向下倾斜③加热时先均匀加热再固定加热固、液加热型或液、液加热型Cl2、HCl等①烧瓶加热时要垫石棉网②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片固、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，要使漏斗下端插入液面以下②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速(2012.周口高三期末）下表是实验室制备气体的有关内容：编号实验内容实验原理气体发生装置①制氧气H2O2―→O2②制氨气NH4Cl―→NH3③制氯气HCl―→Cl2(1)上述气体中，从制备过程看，必须选择合适的氧化剂才能实现的是________(写分子式)；从反应原理看，明显不同于其他两种气体的是________(写分子式)。(2)根据表中所列制氯气的实验原理，从下列装置中选择合适的气体发生装置________。(3)若用表中制备O2的装置制备NH3，则选择的试剂为________。(4)制备Cl2需用10mol·L－1的盐酸100mL，现用12mol·L－1的盐酸来配制。①为提高配制的精确度，量取浓盐酸的仪器可选用下列的________(填序号)；②配制过程中，除上图所列仪器外，还需要的仪器有________________；③若标定所配盐酸的浓度是否准确，常采用的实验方法名称是________。(5)若用排空气法收集Cl2，在下列方框内画出气体收集装置图。(6)请从反应原理、条件及反应物的聚集状态出发，写出常用的用同一发生装置制备3种及以上气体的化学式(写出一组)：________。【精讲精析】(1)用H2O2制O2时，可直接分解制得，不必用氧化剂；NH4Cl―→NH3化合价没有改变，不要用氧化剂，HCl―→Cl2化合价升高，被氧化，要用氧化剂氧化HCl制氯气。制O2、Cl2都是氧化还原反应，而制NH3为复分解反应。(2)用H2O2制O2时，常温用二氧化锰催化可制得，为液体和固体不加热制备气体，故选D；NH4Cl―→NH3为固体和固体加热制备气体，故选B；HCl―→Cl2为液体和固体不加热或加热制备气体，故选A、D。(3)上述制备O2的装置为液体和固体不加热制备气体，故可选用浓氨水(液体)和氢氧化钠(或生石灰等)(固体)制备氨气。(4)①要精确量取盐酸的体积，要选用精量仪器酸式滴定管量取，故选C；②配制仪器还要100mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管；③用已知浓度的碱来测定所配盐酸的浓度叫酸碱中和滴定。(5)氯气有毒，要进行尾气处理，故收集装置为。(6)用启普发生器可以制备H2、CO2、H2S；用制氧气的装置可以制O2、NH3、CH4；用制Cl2的装置可以制SO2、HCl等。【答案】(1)Cl2NH3(2)A或D(3)浓氨水和氢氧化钠固体(或生石灰等)(4)①C②100mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒③酸碱中和滴定(5)注：必须使用密封装置和尾气处理装置，以防污染大气(6)H2、CO2、H2S或NO2、SO2、HCl或O2、NH3、CH4(其他合理答案也可)1．(2012·中山质检)如图Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ是常见的气体发生装置；Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ是气体收集装置，根据要求回答下列问题：(1)若用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，应选用装置________，用化学方程式表示的制取氯气的反应原理是__________________________________________________________________________________________。(4)若选用Ⅴ为氯气收集装置，则氯气应从________口通入，用化学方法检验氯气收集满了的方法是__________________。(2)若用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气，应选用装置________，试完成并配平下列离子的方程式：____MnO－4＋____Cl－＋____H＋——____Mn2＋＋____Cl2↑＋____。(3)若选用Ⅳ为氯气的收集装置，应该在试管口放置一团棉花，该棉花团应用________溶液浸湿，其作用是______________________________________________。【解析】(1)若用MnO2与浓盐酸反应制取氯气，反应物为固液混合物，且反应需要加热，应选用装置Ⅰ，反应的化学方程式是MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。(2)若用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气，反应物为固液混合物，不需要加热，应选用装置Ⅲ，反应的离子方程式为2MnO－4＋10Cl－＋16H＋===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(3)若选用Ⅳ为氯气的收集装置，应该在试管口放置一团棉花，该棉花团应用NaOH溶液浸湿，以防止Cl2逸出污染空气。(4)若选用Ⅴ为Cl2收集装置，因Cl2密度比空气大，故应从A口通入。检验Cl2是否收集满通常用湿润的淀粉KI试纸。【答案】(1)ⅠMnO2＋4HCl(浓)△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(2)Ⅲ21016258H2O(3)NaOH防止Cl2逸出，污染空气(4)A将湿润的KI淀粉试纸放在Ⅴ装置B口，观察试纸是否变蓝1.气体的净化(1)净化原则：不减少被净化气体的量，不引入新的杂质，操作简便，易于分离。(2)气体的净化装置与方法气体的净化及尾气的吸收①易溶于水或能与水反应不生成其他气体的杂质用水吸收。如H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括号内为杂质气体，下同)，可将混合气体通过盛水的a装置来除去杂质气体。②酸性杂质用碱性吸收剂、碱性杂质用酸性吸收剂来吸收。如CO(CO2)，可将混合气体通过盛NaOH溶液的a或盛碱石灰的b或c或d来除去杂质。③还原性杂质，可用氧化性较强的物质来吸收或转化；氧化性杂质，可用还原性较强的物质来吸收。例如CO2(CO)，可将混合气体通过盛灼热CuO的e来除去杂质。④选用能与气体中的杂质反应生成难溶性物质或可溶性物质的试剂做吸收剂来除去杂质。如O2(H2S)，可将混合气体通过盛有CuSO4溶液的a除去杂质。2．尾气的吸收对于有毒、有害、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。(1)吸收原则①能充分吸收气体。②不能倒吸。(2)常见装置①吸收溶解度较小的尾气(如Cl2、SO2等)用图A装置。②吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图B、C装置。③CO等气体可用点燃或收集于塑料袋中的方法除去，如图D、E。(1)当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置，通常是除杂在前，干燥在后。若用加热装置除杂时，通常是干燥在前，除杂在后。(2)尾气处理装置应与大气相通，如图就不能作为尾气处理装置。(2012·普宁新世界高中质检)从固体混合物A出发可以发生如图所示的一系列变化：(1)在实验室中常用反应①制取气体C。若要收集气体C，可选择下图装置中的________(填字母)。(2)操作②的名称是________，在操作②中所使用的玻璃仪器的名称是_________________________________。(3)写出下列反应的方程式：反应①的化学方程式：_________________________，反应③的化学方程式：_________________________。(4)在实验室中，要获得干燥纯净的黄绿色气体F，可以将它通过下图中的装置，其中瓶Ⅰ中盛放的是________，瓶Ⅱ中盛放的是________。(5)实验中必须吸收多余的气体，以免污染空气。下图是实验室NaOH溶液吸收气体F的装置，为防止发生倒吸现象，合理的装置是________(填选项字母)。【精讲精析】由框图中气体F为黄绿色，可知气体F是Cl2，固体D＋I(浓溶液)→Cl2，则固体D为MnO2，I为HCl，由转化关系知G为H2，结合元素化合物知识推知E为活泼金属氯化物，推测A为KClO3与MnO2的混合物，加热产生气体C为O2，E为KCl，H为KOH。所以(1)中由于O2不溶于水、比空气的密度大，故收集O2可用向上排空气法或排水法，即装置A和B。(2)操作②的名称是过滤；过滤所用的玻璃仪器为漏斗、烧杯和玻璃棒。(3)2KClO3=====MnO2△2KCl＋3O2↑；MnO2＋4HCl(浓)△,MnCl2＋2H2O＋Cl2↑。(4)要获得干燥纯净的黄绿色气体Cl2，先用饱和食盐水除去HCl，再用浓H2SO4除去H2O。(5)B、C两个装置都可以防倒吸。【答案】(1)AB(2)过滤漏斗、烧杯、玻璃棒(3)2KClO3=====MnO2△2KCl＋3O2↑MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋2H2O＋Cl2↑(4)饱和食盐水浓H2SO4(5)BC2．(2012·长春市调研测试)在实验室用氢气、一氧化碳、碳均可还原氧化铜。比较三个反应，并回答下列问题：(1)上述四种装置中，用于氢气还原氧化铜的装置是________，用于碳还原氧化铜的装置是___