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专题十三 常见气体的制取与净化４７ 专题十三 常见气体的制取与净化１３９知识结构常见气体的制取与净化制备与检验制备思路与方法药品的选择：廉价易得、来源广泛反应原理的选择：反应速率适中、便于控制、反应条件要求不高发生装置的选择依据反应物的状态① 反应条件 （是否需要加热）{收集装置的选择依据：气体的② 密度 、溶解性验满方法：由气体的性质来确定评价优劣：从药品、实验装置、操作等方面考虑ìîíïïïïïïïï气体的检验（详见考点清单）ìîíïïïï干燥与净化气体的干燥碱性干燥剂不能干燥③ 酸性 气体酸性干燥剂不能干燥④ 碱性 气体{常见气体的净化：先⑤ 除杂 后⑥ 干燥 气体净化装置：洗气瓶、干燥管、Ｕ形管、玻璃管等尾气处理：用酒精灯点燃、用气囊收集、用液体吸收等ìîíïïïïïïìîíïïïïïï４８ ５年中考３年模拟考点清单考点一 常见气体的制备与检验 １．氧气、氢气、二氧化碳的实验室制法比较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＋Ｈ２ＳＯ４ＺｎＳＯ４＋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 固液常温型装置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，罩干而冷的小烧杯，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用高锰酸钾（或氯酸钾与ＭｎＯ２的混合物）制氧气并用排水法收集时，①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熄灭酒精灯若用双氧水和ＭｎＯ２制Ｏ２，操作步骤同ＣＯ２类似①检查气密性；②加药品；③固定试管；④验纯；⑤收集①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①长颈漏斗末端应伸入液面以下；②反应器中的导气管刚露出橡胶塞即可；③若用向下排空气法收集时，导管应伸入到容器（集气瓶或试管）底部；④不能用浓硫酸、硝酸及浓盐酸来制取氢气；⑤气体必须验纯①不能用稀硫酸代替稀盐酸；②长颈漏斗的末端应伸入液面以下；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，导管口应伸入到集气瓶底部 ２．气体的检验检验气体应从气体的性质入手，明确各种气体的特性，选取合适的方法，从实验操作、现象和结论加以说明，并用规范的语言表达。初中常见的几种气体的检验方法见下表：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，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯纯净气体能安静燃烧，有淡蓝色火焰，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 石灰水变浑浊续表气体检验方法现象甲烷点燃，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯；迅速倒转后，注入少量澄清石灰水烧杯内壁有水珠；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；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专题十三 常见气体的制取与净化４９ 例 （２０１７北京，９，１分）下列方法能区分氧气和二氧化碳两瓶气体的是（ ）Ａ．闻气味Ｂ．观察颜色Ｃ．倒入适量氢氧化钠溶液Ｄ．将燃着的木条伸入集气瓶中解析 氧气能支持燃烧，而二氧化碳一般情况下不能燃烧，也不支持燃烧，将燃着的木条伸入集气瓶中可以区分。将燃着的木条伸入盛氧气的集气瓶中，木条燃烧更加剧烈；将燃着的木条伸入盛二氧化碳的集气瓶中，木条熄灭。答案 Ｄ考点二 常见气体的干燥、净化 在实验室制备的各种气体中，常含有少量的酸雾、水蒸气和其他气体杂质，须经过干燥与净化才能得到所需的纯净气体。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，还要遵循“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：吸收剂吸收的气体杂质水易溶性气体，如ＨＣｌ、ＮＨ３等强碱（如ＮａＯＨ）溶液酸性气体，如ＣＯ２、ＳＯ２、ＨＣｌ、Ｈ２Ｓ等碱石灰（ＮａＯＨ＋ＣａＯ）Ｈ２Ｏ（气体），酸性气体如ＣＯ２、Ｈ２Ｓ等灼热的ＣｕＯ还原性气体，如Ｈ２、ＣＯ等灼热的铜网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、ＨＣｌ等ＮＨ３碱性固体氢氧化钠、生石灰、碱石灰Ｈ２、Ｏ２、ＣＯ、ＣＨ４、Ｎ２、ＮＨ３等ＣＯ２、ＳＯ２、ＨＣｌ等中性无水氯化钙Ｈ２、Ｏ２、Ｎ２等ＮＨ３ ３．常见尾气的处理为了保护环境，防止中毒，对有毒、有害的气体必须用适当的溶液予以吸收或收集或点燃。如Ｃｌ２、ＳＯ２、ＮＯ２等可用ＮａＯＨ溶液吸收；ＮＨ３可用浓Ｈ２ＳＯ４吸收；ＣＯ可收集后集中处理或在导管口处点燃，将其转化为ＣＯ２。常见的处理装置如下：４．有关气体的制取、检验和净化实验中的“先”“后”顺序（１）组装仪器：一般按从左到右，从下到上的顺序进行。（２）制取气体时，先检查装置气密性，后装药品。（３）收集气体时，先净化后收集。（４）检验气体时，先验水后验杂（其他气体杂质）。（５）净化气体时，先除杂后干燥。易错易混一、制取气体时，对药品的选择出错制取气体药品选择分析氧气用ＫＭｎＯ４制取氧气时，不需要加入ＭｎＯ２用ＫＣｌＯ３、过氧化氢溶液制取氧气时，应加入少量ＭｎＯ２，以加快反应的速率；ＫＭｎＯ４分解可产生ＭｎＯ２，不需要加催化剂二氧化碳实验室选用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，而不选用碳酸钠、浓盐酸、稀硫酸等碳酸钠与稀盐酸反应速率过快，不易收集气体；浓盐酸易挥发，使制得的气体不纯；稀硫酸与石灰石反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在石灰石的表面阻止反应进行氢气实验室制取氢气选用锌粒而不选用镁条、铁片；选用稀硫酸而不选用稀盐酸、浓硫酸镁的价格高且与稀硫酸反应太快，而铁与稀硫酸反应较慢；用稀盐酸制得的氢气中会混有ＨＣｌ气体；锌与浓硫酸反应不生成氢气二、气体干燥或除杂时药品选择错误错误命题错因分析正确解答干燥二氧化碳选用碱石灰或固体氢氧化钠二氧化碳是酸性气体，碱石灰和固体氢氧化钠均为碱性干燥剂，不能干燥二氧化碳二氧化碳可用浓硫酸干燥干燥氨气选用浓硫酸氨气是碱性气体，可与浓硫酸反应而被吸收掉氨气可用碱石灰、固体氢氧化钠干燥二氧化碳中含有的ＨＣｌ气体可通过氢氧化钠溶液除去二氧化碳可与氢氧化钠溶液发生反应而被除去将混合气体通入饱和碳酸氢钠溶液即可除去二氧化碳中含有的ＨＣｌ气体５０ ５年中考３年模拟１４２方法一 常见气体的除杂方法主气体杂质所用方法化学方程式ＣＯ２ＣＯ通过灼热的ＣｕＯＣＯ＋ＣｕＯ△Ｃｕ＋ＣＯ２ＣＯＣＯ２通过ＮａＯＨ溶液后干燥ＣＯ２＋２ＮａＯＨＮａ２ＣＯ３＋Ｈ２ＯＣＯ２Ｈ２通过灼热的ＣｕＯ后干燥Ｈ２＋ＣｕＯ△Ｃｕ＋Ｈ２ＯＣＯ２Ｈ２Ｏ通过浓硫酸———Ｈ２ＨＣｌ通过ＮａＯＨ溶液后干燥ＨＣｌ＋ＮａＯＨＮａＣｌ＋Ｈ２ＯＮ２Ｏ２通过灼热的Ｃｕ网２Ｃｕ＋Ｏ２△２ＣｕＯ 注意 除气体杂质时要最后除水；检验混合气体中的成分时要先检验水。例１ 要除去氮气中混有的少量Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２得到干燥的氮气（假设每步反应都是完全的），通过下列试剂的先后顺序，正确的是（ ）①浓硫酸 ②苛性钠溶液 ③灼热的氧化铜Ａ．①②③Ｂ．③②①Ｃ．②③①Ｄ．①③②解析 首先通过灼热的ＣｕＯ除去Ｈ２和ＣＯ；然后通过苛性钠溶液除去生成的ＣＯ２和原有的ＣＯ２；最后通过浓硫酸除去水蒸气。答案 Ｂ 变式训练 将Ｎ２、ＣＯ、ＨＣｌ三种气体的混合气体依次通过ＮａＯＨ溶液、浓硫酸、灼热的ＣｕＯ，假设每次处理均能完全反应（或吸收）。则最后排出的气体是（ ）Ａ．Ｎ２、ＣＯＢ．Ｈ２Ｏ（气）、Ｎ２Ｃ．Ｎ２、ＣＯ２Ｄ．ＨＣｌ、ＣＯ答案 Ｃ解析 混合气体依次通过ＮａＯＨ溶液、浓硫酸、灼热的ＣｕＯ时，发生的反应有：ＨＣｌ＋ＮａＯＨＮａＣｌ＋Ｈ２Ｏ，ＣｕＯ＋ＣＯ△Ｃｕ＋ＣＯ２。方法二 “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；瓶子可正放，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硫酸，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）。例２ 如图所示装置有洗气、储气等用途。医院给病人输氧气时，也利用了类似的装置。以下说法不正确的是（ ）Ａ．Ｂ端导管连接供氧钢瓶Ｂ．Ｂ端导管连接病人吸氧导管Ｃ．该装置可用来观察是否有氧气输出Ｄ．该装置可用来观察输出氧气的速度解析 如果Ｂ端导管连接供氧钢瓶，Ａ端导管连接病人吸氧导管，气体从Ｂ端进入，将会把水压入病人的鼻孔中，显然错误。利用此装置给病人输氧的主要目的是：①观察是否有Ｏ２输出，②观察输出Ｏ２的速度。答案 Ａ