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第3讲常见气体的实验室制备微专题一气体的制备和收集微专题二气体的净化和尾气处理总纲目录 1.学习研究物质性质,探究反应规律,进行物质制备化学实验及探究活动的核心思路与基本方法。2.能利用典型代表物的性质和反应,设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。山东省教学指导意见微专题一气体的制备和收集1.常见气体的实验室制法(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2.实验室制备气体的发生装置反应装置类型反应装置图注意事项固固加热型 a.试管要干燥b.试管口略低于试管底c.加热时先均匀加热再固定加热d.用KMnO4制取O2时,需在试管口处塞一小团棉花固液加热型或液液加热型 a.烧瓶加热时要垫石棉网b.反应物均为液体时,烧瓶内要加碎瓷片或沸石固液不加热型或液液不加热型 a.使用长颈漏斗时,要使漏斗下端插入液面以下b.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流速3.常见气体的收集方法1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)用大理石和稀硫酸反应制备CO2 (✕)(2)用镁粉和稀硝酸反应制备H2 (✕)(3)加热NH4Cl可制得纯净Cl2 (✕)(4)用排水法可收集NH3、NO2 (✕)(5)用排空气法可收集CH2 CH2和NO等气体 (✕)(6)用排饱和NaCl溶液法收集Cl2 (√)2.【深度思考】气体制备实验中注意事项。(1)加热操作要求①使用可燃性气体(如:H2、CO、CH4等),先用,再,以防止爆炸。②制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如H2还原CuO的实验),反应结束时,应先,继续通至试管冷却。(2)实验室装置要求①制备在空气中易吸水、潮解以及水解的物质(如Al2S3、AlCl3等),往往在装置的末端,以防止空气中水蒸气的进入。②用盛有碱石灰的干燥管吸收测定实验中生成CO2的质量时,在干燥管前连盛有无水CaCl2的U形管,在干燥管后再连一个盛有碱石灰的干燥管,前一个的目的是,后一个的目的是。答案(1)①用原料气赶走系统内的空气点燃酒精灯加热②熄灭酒精灯原料气(2)①再接一个干燥装置②干燥CO2防止空气中的CO2和H2O(g)进入题组一气体的制备原理及发生装置的选择1.实验室对制备气体反应的基本要求是:反应条件易满足、能平稳地产生气流、所得气体中尽可能不含杂质成分(除少量水蒸气及少量原料汽化形成的物质)。下列反应一般能用于实验室制备气体的是 (B)A.Na2O2与CO2反应制备O2B.H2O2溶液与MnO2混合制备O2C.加热浓硝酸制备NO2D.加热NH4Cl固体制备NH3解析A项,制备的O2中易混入CO2杂质;C项,4HNO3(浓) 4NO2↑+O2↑+2H2O,即NO2中易混入O2;D项,应使用Ca(OH)2和NH4Cl共热制备NH3。2.用KMnO4和浓盐酸可制备Cl2:2KMnO4+16HCl(浓) 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O。下列装置可用于上述反应制备Cl2的是 (C) 解析由题给反应及化学方程式,可排除A、D两项;KMnO4为粉末状固体,故不能选用B装置。3.(2018安徽皖江名校联盟联考)用如图所示装置进行下列实验,将分液漏斗中X溶液加入圆底烧瓶中与固体Y反应,对试管B中现象描述不正确的是 () 选项X溶液固体YZ溶液现象A70%H2SO4溶液Na2SO3H2S溶液产生浑浊B浓氨水CaO酚酞溶液溶液变红C稀盐酸大理石Na2SiO3溶液出现白色沉淀D浓盐酸MnO2NaOH溶液黄绿色气体被吸收解析D浓盐酸与MnO2需加热才能反应,D项错误。思维延伸百变的“启普发生器” 启普发生器(如图a所示)①用启普发生器制取气体的三个条件:块状固体与液体反应;不需加热;生成的气体难溶于水。②使用方法:使用时,打开导气管上的旋塞,球形漏斗中的液体进入容器与固体反应,气体的流速可用旋塞调节。停止使用时,关闭旋塞,容器中的气体压强增大,将液体压回球形漏斗中,使液体和固体脱离,反应停止。题组二气体收集装置的选择和利用4.下列制备和收集气体的实验装置合理的是 (D) 解析A中加热的试管管口应略向下倾斜;B中NO很容易被空气中的氧气氧化,不能用排空气法收集;C中氢气的密度比空气小,所以集气瓶中的进气导管应比出气导管短。5.某学生想利用如图装置(烧瓶不能移动)收集下列气体:①H2;②Cl2;③SO2;④HCl;⑤NH3;⑥NO;⑦NO2。下列说法正确的是 (B) A.若烧瓶是干燥的,由b进气,可收集②③④⑥⑦B.若烧瓶是干燥的,由a进气,可收集①⑤C.在烧瓶中充满水,由a进气,可收集①⑤⑦D.在烧瓶中充满水,由b进气,可收集⑥解析NO不能用排空气法收集,A错误;由a进气可以收集比空气密度小且与空气中的成分不反应的气体,B正确;NH3、NO2不能用排水法收集,C错误;用排水法集气不能由b进气,D错误。6.如图为中学化学实验中的常见实验装置。 (1)装置A可用于制备多种气体,请写出用A装置制备下列气体时,圆底烧瓶和分液漏斗中应装的化学试剂。气体O2CO2NH3SO2试剂(2)装置B可用于收集多种气体,若要用于收集氨气,则进气管为;若要收集NO,简述用装置B收集NO的方法:。答案(1)(2)b将集气瓶中装满水,塞上塞子,从b端通入NO气体,从a端排出水MnO2和H2O2溶液(或Na2O2和H2O)CaCO3和稀盐酸碱石灰和浓氨水(或NaOH固体和浓氨水等)Na2SO3固体和浓硫酸反思归纳(1)下列气体可采用排饱和溶液的方法收集CO2——饱和NaHCO3溶液;SO2——饱和NaHSO3溶液;H2S——饱和NaHS溶液;Cl2——饱和NaCl溶液。(2)如图为“万能”集气装置①当瓶口向上、A管进气时,可收集向上排空气法收集的气体(密度比空气大的气体)。②当瓶口向上、B管进气时,可收集向下排空气法收集的气体(密度比空气小的气体)。③当瓶口向上、瓶内充满液体且B管进气时,可收集采用排液法收集的气体。微专题二气体的净化和尾气处理1.气体的净化(1)原理:酸性杂质用①碱性物质吸收;碱性杂质用②酸性物质吸收;易溶于水或能与水反应的用水吸收;还原性杂质可用③氧化性较强的物质来吸收或转化;氧化性杂质可用④还原性较强的物质来吸收或转化。(2)装置 (3)常见干燥剂2.尾气的处理通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常见仪器有: (1)吸收溶解度较小的尾气(如Cl2等)用图⑧A装置。(2)吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图⑨B或⑩C装置。(3)CO等气体可用点燃或收集于塑料袋(气球)中的方法除去,如图 D或 E。 特别提醒(1)有氧化性的干燥剂(如浓硫酸)不能干燥有还原性的气体(如H2S、HI等)。(2)不能用CaCl2干燥NH3,因为CaCl2与NH3能反应。(3)当气体中含有多种杂质时,若采用洗气装置除杂,通常是除杂在前,干燥在后。若用加热装置除杂,通常是干燥在前,除杂在后。(4)尾气处理装置应与大气相通,如图所示装置不能作为尾气处理装置。1.易错易混辨析(正确的画“√”,错误的画“✕”)。(1)用五氧化二磷可干燥H2、NH3 (✕)(2)用饱和Na2CO3溶液可除去Cl2中混有的HCl (✕)(3)用灼热的铜粉可除去CO中混有的O2 (✕)(4)用碱石灰干燥氨气,用浓硫酸干燥SO2 (√)(5)实验室制备Cl2时,可用石灰水进行尾气处理 (✕)(6)实验制备NH3时,可用CCl4吸收多余的NH3 (✕)2.【深度思考】欲对Cl2进行干燥、吸收,需选用下列装置中的(填写序号)。 答案②④题组一常见气体的净化1.下列有关气体的除杂或收集方法,说法合理的是 (A)A.要除去NO中混有的NO2,可以将混合气体先通过足量水,然后用CaCl2干燥B.CO2中混有的CO气体可用点燃法除去C.除去H2S中混有的水蒸气,用浓硫酸干燥即可D.如图装置只能用来收集CO2,不能收集H2、NH3等解析A项,NO中混有NO2时,先通过足量水,NO2与水发生反应得到稀硝酸和NO,然后通过CaCl2干燥即可得到纯净的NO,正确。B项,由于CO2不支持燃烧,无法用点燃法除去CO2中混有的CO,可将混合气体通过灼热的CuO,利用CO的还原性将CO除去,错误。C项,H2S具有还原性,能被浓硫酸氧化,错误。D项,用图示装置收集气体时,从a端进气可收集CO2等密度比空气大的气体,从b端进气可收集H2、NH3等密度比空气小的气体,错误。2.除去SO2中混有的HCl、H2O时,混合气体依次通过的试剂是 (C)A.饱和NaCl溶液、浓硫酸B.饱和NaHCO3溶液、碱石灰C.饱和NaHSO3溶液、浓硫酸D.品红溶液、碱石灰解析HCl与NaHSO3发生反应生成SO2,而SO2不与饱和NaHSO3溶液反应,故用饱和NaHSO3溶液除去HCl,用浓硫酸除去H2O。反思归纳气体除杂原则(1)不引入新的杂质。如除去甲烷中的乙烯不能用酸性高锰酸钾溶液,因为酸性高锰酸钾溶液氧化乙烯会生成二氧化碳,又引入了新的杂质。(2)不减少被净化气体的量。如除去CO2中混有的SO2,不能用NaOH溶液,而应该用饱和NaHCO3溶液。题组二有害气体的尾气处理方法3.双球洗气管是一种多用途仪器,常用于除杂质、气体干燥、气体吸收等实验操作。如图是一个以双球洗气管为尾气处理装置,用吸收剂X吸收气体Y的情形,其中符合事实的组合是 () 选项ABCD气体YCl2HClSO2NO吸收剂X饱和NaCl溶液水浓硫酸NaOH溶液解析BA项,Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度很小,不能被吸收,错误;B项,因HCl极易溶于水,则极易被吸收,正确;C项,SO2能用浓硫酸干燥,但不能被吸收,错误;D项,NO有毒,不能直接排放到大气中,且NO不能与NaOH反应,不能被吸收,错误。4.(2018陕西西安调研)用下列装置进行对应的实验(部分仪器已省略),能达到实验目的的是 (D) 解析A项,气体应“长进短出”;B项,HCl易溶于水会倒吸;C项,测馏分的温度,温度计水银球应在支管口附近。反思归纳常见改进的尾气吸收装置