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专题十四 气体的制取与净化３９ 专题十四 气体的制取与净化１２７知识结构气体的制取与净化氧气和二氧化碳的实验室制法１．利用双氧水和二氧化锰制取氧气，发生反应的化学方程式为① ２Ｈ２Ｏ２ＭｎＯ２２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２↑ ，该反应的基本反应类型是分解反应，二氧化锰在反应中起催化作用。２．氧气的密度比空气大，可用向上排空气法收集；氧气不易溶于水，可用② 排水 法收集。３．利用高锰酸钾制取氧气，发生反应的化学方程式为③ ２ＫＭｎＯ４△Ｋ２ＭｎＯ４＋ＭｎＯ２＋Ｏ２↑ ，该反应的基本反应类型是分解反应。实验前应在试管口放一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导管。当用排水法收集完氧气后，应先④ 把导管移出水面 ，后熄灭酒精灯，防止水槽中的水沿导管流入热试管中，使试管炸裂。４．实验室制取二氧化碳常用的药品是石灰石（或大理石）和稀盐酸，发生反应的化学方程式为⑤ ＣａＣＯ３＋２ＨＣｌＣａＣｌ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑ ；收集二氧化碳可用向上排空气法，这是因为⑥ ＣＯ２的密度比空气大 ，不用排水法收集是因为ＣＯ２能溶于水。ìîíïïïïïïïïïï常见气体的检验１．检验氧气是否收集满的方法是：将带火星的木条放在⑦ 集气瓶口 ，观察木条是否复燃。２．检验二氧化碳是否收集满的方法是：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条⑧ 火焰熄灭 ，则证明已收集满。３．检验产生的气体是二氧化碳的方法：将气体通入⑨ 澄清的石灰水 中，若⑩ 澄清的石灰水变浑浊 ，则证明是二氧化碳。{常见气体的干燥与净化１．除去ＣＯ中混有的ＣＯ２，可将混合气体通入 ＮａＯＨ溶液 中。２．除去ＣＯ２中混有的ＣＯ，可使混合气体通过灼热的 ＣｕＯ 。３．检验ＣＯ２中是否混有水蒸气，可用 无水硫酸铜 ，若混有水蒸气可用 浓Ｈ２ＳＯ４ 除去。{ìîíïïïïïïïïïïïïïïïï考点清单考点一 常见气体的制取 １．实验室制气体的一般思路和方法（１）确定制取气体的反应原理，即在什么实验条件下（如常温、加热、加催化剂等），选择什么药品，通过什么反应来制取这种气体。（２）确定制取气体时应采用的实验装置。（３）确定如何验证制得的气体就是所要制取的气体。２．实验室制取气体的方案遵循的原则（１）可行性，所选原料能够制得需要的气体；（２）经济效益，原料一般要廉价易得；（３）反应条件适宜且易于控制；（４）反应速率适中，不能太快或太慢，便于收集与实验；（５）生成的气体尽量纯净；（６）操作简便易行，安全可靠，节能环保。例如：①实验室制取Ｈ２时选用锌粒，而不用镁条、铁片，原因是镁的价格贵且反应太快而铁又反应太慢；酸选用稀硫酸，而不宜用稀盐酸、浓硫酸，因为用稀盐酸制得的Ｈ２中会混有ＨＣｌ，Ｚｎ与浓硫酸反应不生成Ｈ２。②制ＣＯ２时选用石灰石（或大理石）与稀盐酸，而不选用Ｎａ２ＣＯ３、浓盐酸、稀硫酸，原因是Ｎａ２ＣＯ３与稀盐酸反应太快，浓盐酸易挥发出ＨＣｌ气体，稀硫酸与ＣａＣＯ３反应不能进行到底；也不能煅烧石灰石，因为条件不易达到，不便于操作。③用ＫＣｌＯ３、过氧化氢溶液制Ｏ２时，要加少量的ＭｎＯ２作催化剂，以加快反应的速率。４０ ５年中考３年模拟 ３．认真比较归纳氧气、氢气、二氧化碳的实验室制法，并通过对比分析，总结归纳，推断其他气体的制取方法气体氧气氢气二氧化碳药品①氯酸钾和二氧化锰；②高锰酸钾；③双氧水和二氧化锰锌粒与稀硫酸大理石或石灰石与稀盐酸反应原理①２ＫＣｌＯ３ＭｎＯ２△２ＫＣｌ＋３Ｏ２↑②２ＫＭｎＯ４△Ｋ２ＭｎＯ４＋ＭｎＯ２＋Ｏ２↑③２Ｈ２Ｏ２ＭｎＯ２２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２↑Ｚｎ＋Ｈ２ＳＯ４（稀）ＺｎＳＯ４＋Ｈ２↑ＣａＣＯ３＋２ＨＣｌＣａＣｌ２＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２↑实验装置 固体加热型 固液常温型启普发生器的简易装置和固液常温型装置收集方法排水法或向上排空气法（不易溶于水，密度比空气大）排水法或向下排空气法（难溶于水，密度比空气小）向上排空气法（能溶于水，密度比空气大）检验方法将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃点燃，罩干冷小烧杯，产生淡蓝色火焰，烧杯内壁有水珠（生成物只有水）通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊验满方法将带火星的木条靠近集气瓶口，木条复燃，则说明已满———将燃着的木条靠近集气瓶口，木条火焰立即熄灭，则说明已满实验操作步骤①组装仪器并检查气密性；②装药品；③固定试管；④加热；⑤收集；⑥将导管移出水槽；⑦熄灭酒精灯①组装仪器并检查气密性；②加药品；③固定试管；④收集；⑤验纯①组装仪器并检查气密性；②加入石灰石或大理石；③加入稀盐酸；④收集注意事项①试管口应略向下倾斜；②用高锰酸钾制氧气时靠近管口处应塞一团疏松的棉花；③用排水法收集时，当气泡连续均匀放出后再收集；④排水法收集完后，先移出导管，再熄灭酒精灯；⑤若用双氧水和ＭｎＯ２制Ｏ２，操作步骤同ＣＯ２①长颈漏斗末端应伸到液面以下；②反应器中的导气管刚露出橡胶塞即可；③用向下排空气法收集时，导管应伸到容器（集气瓶或试管）底部；④不能用浓Ｈ２ＳＯ４、浓ＨＮＯ３及浓盐酸来制取氢气；⑤收集的气体必须验纯①不能用稀Ｈ２ＳＯ４代替稀盐酸；②长颈漏斗的末端应伸到液面以下；③反应器中的导管刚露出橡胶塞即可；④用向上排空气法收集时，导管口应位于集气瓶底部 例 （２０１７湖北黄冈，３０，７分）根据下图回答问题。（１）仪器①的名称是 。（２）实验室用氯酸钾制取氧气的化学方程式为 ，所选用的收集装置是Ｅ或 （填字母序号，下同）。（３）实验室用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，所选用的发生装置是 。收集一瓶二氧化碳，将燃着的木条放在瓶口，若观察到 ，说明瓶中已充满二氧化碳。（４）某同学用较浓的盐酸制取氢气，若要制取并收集一瓶较纯净的氢气，则装置连接顺序序号为 。（５）实验室需制取２ｇ氢气，理论上应取锌的质量是 ｇ。解析 （２）用氯酸钾制取氧气的化学方程式为２ＫＣｌＯ３ＭｎＯ２△２ＫＣｌ＋３Ｏ２↑；氧气不易溶于水，因此可选择排水法收集；氧气密度比空气大且不与空气中的成分反应，因此可选用向上排空气法收集，即Ｃ装置。（３）实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，发生装置可选用固液常温型，即Ｂ装置；二氧化碳的验满要使用燃着的木条，将燃着的木条放在瓶口，若观察到木条熄灭，说明瓶中气体已充满。（４）较浓的盐酸易挥发，使制得的氢气中混有氯化氢气体，若要制取并收集一瓶较纯净的氢气，要先用氢氧化钠溶液除掉氯化氢杂质，然后用向下排空气法或排水法收集氢气，其装置连接顺序是Ｂ→Ｆ→Ｄ或Ｂ→Ｆ→Ｅ。（５）制取２ｇ氢气，设理论上需要锌的质量为ｘ，根据化学方程式：Ｚｎ＋２ＨＣｌＺｎＣｌ２＋Ｈ２↑可计算出ｘ＝６５ｇ。答案 （１）长颈漏斗（２）２ＫＣｌＯ３ＭｎＯ２△２ＫＣｌ＋３Ｏ２↑ Ｃ（３）Ｂ 燃着的木条熄灭（４）Ｂ→Ｆ→Ｅ（或Ｂ→Ｆ→Ｄ）（５）６５考点二 常见气体的检验与净化 １．气体的净化选择气体吸收剂的原则是所选吸收剂只吸收气体中的杂质，而与被提纯的物质不反应，也不产生新的杂质。多种气体杂质共存时，要注意试剂的选择和除杂质的顺序，一般水蒸气最后除去。选择“洗气瓶”等吸收装置，不仅要注意药品的名称，还要注意“长进短出”的原则，干燥管要“大进小出”。常见气体杂质的吸收剂见下表：专题十四 气体的制取与净化４１ 吸收剂吸收的气体杂质水易溶性气体，如ＨＣｌ、ＮＨ３等强碱（ＮａＯＨ）溶液酸性气体，如ＣＯ２、ＳＯ２、ＨＣｌ、Ｈ２Ｓ等碱石灰（ＮａＯＨ＋ＣａＯ）水蒸气，酸性气体，如ＣＯ２、Ｈ２Ｓ等灼热的ＣｕＯ还原性气体，如Ｈ２、ＣＯ灼热的铜网Ｏ２ ２．气体的干燥选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质确定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体发生反应。常见气体的干燥剂的选择见下表：干燥剂可干燥的气体不能干燥的气体干燥装置酸性浓硫酸Ｈ２、Ｏ２、ＣＯ２、ＣＯ、ＣＨ４、Ｎ２、ＳＯ２、ＨＣｌＮＨ３碱性固体氢氧化钠、生石灰、碱石灰Ｈ２、Ｏ２、ＣＯ、ＣＨ４、Ｎ２、ＮＨ３ＣＯ２、ＳＯ２、ＨＣｌ中性无水氯化钙除ＮＨ３以外的所有气体ＮＨ３ 注：碱石灰的主要成分是氧化钙与氢氧化钠。 ３．常见气体的检验气体检验方法现象氧气将带火星的木条伸入集气瓶中木条复燃二氧化碳通入澄清石灰水中石灰水变浑浊氢气点燃，在火焰上方罩干冷的烧杯纯净气体能安静燃烧，火焰呈淡蓝色，烧杯内壁有水珠一氧化碳点燃，在火焰上方罩内壁涂有澄清石灰水的烧杯澄清石灰水变浑浊甲烷点燃，在火焰上方罩干冷的烧杯，迅速倒转后，注入少量澄清石灰水烧杯内壁有水珠，澄清石灰水变浑浊氨气将湿润的红色石蕊试纸放在试管口红色石蕊试纸变蓝水蒸气通过白色ＣｕＳＯ４粉末白色粉末变蓝氮气将燃着的木条伸入集气瓶中；再加入澄清石灰水，振荡木条火焰熄灭；澄清石灰水不变浑浊氯化氢通入ＨＮＯ３酸化的ＡｇＮＯ３溶液中有白色沉淀生成易混易错一、有关气体的制取、检验和净化实验中的“先”“后”顺序组装仪器时一般按从左到右，从下到上的顺序进行制取气体时先检查装置气密性，后装药品收集气体时先净化后收集检验气体时先验水蒸气后验其他气体净化气体时先除杂后干燥二、实验室制取气体时仪器和装置的选择１．自选仪器，组装实验装置的方法（１）选择仪器：若所给仪器中橡胶塞有单孔、双孔（如图③）之分，导管形状有排水法使用的斜管（如图①）和９０度弯管（如图②、③）之分，此时选择的可能组合不止一种，选仪器时要注意双孔橡胶塞一般要配上长颈漏斗或分液漏斗，向上排空气法收集气体的导管只能选用９０度弯管。 （２）组装装置：装置的组装顺序，依据自下而上，从左到右的原则。２．选择实验装置的方法（１）发生装置的选择固体和液体反应不需要加热选择 →固液常温型 ← 固体加热型←选择 →固体和固体反应需要加热类型 发生装置决定 ←反应物的状态反应条件（是否需要加热）（２）收集装置的选择密度大于空气，且不与空气中的成分反应选择→向上排空气法 ← 向下排空气法←选择 →密度小于空气，且不与空气中的成分反应排空气法 ← 排水法←选择 →不易或难溶于水，不与水反应类型 收集装置决定 ←气体的密度及能否与空气中的成分反应气体的溶解性及能否与水反应１３０方法 “多用瓶”（又称“万能瓶”）的使用方法 如图所示，带有双孔橡胶塞的洗气瓶有以下几种用途：１．收集气体（１）瓶中有空气，用排空气法收集气体，被收集的气体既可从长导管进，也可从短导管进；集气瓶可正放，也可倒放。（２）瓶中装满水，用排水法收集气体，气体应短进长出。若想测出被收集气体的体积，则长导管口可直接导入量筒中，测得的水的体积即为收集到的气体的体积。２．检验气体可在瓶中装入某种溶液，气体由长导管导入，二者反应，产生明显现象，以证明导入气体的存在。例如，瓶中装有澄清石灰水，导入ＣＯ２气体，检验ＣＯ２。３．净化气体瓶中装有某种溶液，由长导管导入某混合气体，使溶液与混合气体中的杂质反应，以除去杂质。例如，瓶中装有ＮａＯＨ溶液，除掉ＣＯ中的ＣＯ２。４．干燥气体瓶中装有浓Ｈ２ＳＯ４，气体由长导管导入，除去气体中混有的水蒸气（不能用于干燥氨气）。