1、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1O2的实验室制法2CO2的实验室制法3H2的实验室制法4NH3的实验室制法5Cl2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：_
2、。【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
3、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)A D(2)B C(3)A E4(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)安装顺序由下到上(如制氯气的发生装置安装顺序是：放铁架台
4、摆酒精灯固定铁圈放置石棉网固定圆底烧瓶)。从左到右(如制氯气：发生装置净化装置收集装置吸收装置)。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等试管要干燥试管口略向
5、下倾斜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等烧瓶加热时要垫石棉网反应物均为液体时，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等使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下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制氧气H2O2O2制氨气NH4ClNH3制氯气HClCl2(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
6、_(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10 molL1的盐酸100 mL，现用12 molL1的盐酸来配制。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)；配 制 过 程 中，除 上 图 所 列 仪 器 外，还 需 要 的 仪 器 有_；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(
7、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；NH4ClNH3化合价没有改变，不要用氧化剂，HClCl2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；NH4ClNH3为固体和固体加热制备气体，故选B；HClCl2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)要精确量取盐酸的体积，要选用精量仪器
8、酸式滴定管量取，故选C；配制仪器还要100 mL容量瓶、玻璃棒、胶头滴管；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)Cl2 NH3(2)A或D(3)浓氨水和氢氧化钠固体(或生石灰等)(4)C100 mL容量瓶、胶头滴管、玻璃棒酸碱中和滴定(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
9、检)如图、是常见的气体发生装置；、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：_MnO4 _Cl_H_Mn2_Cl2_。(3)若选用为氯气的收集装置，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
10、固液混合物，且反应需要加热，应选用装置，反应的化学方程式是 MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O。(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，反应的离子方程式为2MnO4 10Cl16H=2Mn25Cl28H2O。(3)若选用为氯气的收集装置，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)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O(2)2 10 16
11、2 5 8H2O(3)NaOH 防止Cl2逸出，污染空气(4)A 将湿润的KI淀粉试纸放在装置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。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。还原性杂质，可用氧化性较强的物质来吸收或转
12、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。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)吸收原则能充分吸收气体。不能倒吸。(2)常见装置吸收溶解度较小的尾气(如Cl2、SO2等)用图A装置。吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图B、C装置。CO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
13、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)操作的名称是_，在操作中所使用的玻璃仪器的名称是_。(3)写出下列反应的方程式：反应的化学方程式：_，反应的化学方程式：_。(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，其中瓶中盛放的是_，瓶中盛放的是_。(5)实验中必须吸收多余的气体，以
14、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 DI(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)2K
15、ClO3=MnO22KCl3O2；MnO24HCl(浓),MnCl22H2OCl2。(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=MnO22KCl3O2MnO24HCl(浓)=MnCl22H2OCl2(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_(填装置序号)。(2
16、)CO还原CuO若采用装置3，装置3中洗气瓶内的溶液为澄清石 灰 水，反 应 开 始 后 洗 气 瓶 中 观 察 到 的 现 象 是_，产生这种现象说明_。写出该现象的化学方程式：_。(3)CO还原CuO若采用装置4，装置4末端酒精灯的作用是_。【解析】(1)氢气还原氧化铜时，氢气应先通入，待还原反应结束、冷却后再停止通入氢气，故需选装置 1；用碳还原氧化铜时，两种固态反应物可先混合均匀后装入试管再加热，利用澄清石灰水检验有无 CO2 生成，从而证明反应已发生，故应选用装置 2。(2)由 COCuO=CO2Cu 可知反应开始后玻璃瓶中的石灰水会变浑浊；产生原因是生成 CO2；产生该现象的原因是
17、：CO2Ca(OH)2=CaCO3H2O。(3)CO 有毒，故 CO 还原 CuO 若采用装置 4，要进行尾气处理，故末端酒精灯的作用就是使 CO 燃烧，点燃尾气，防止未反应的CO 污染空气。【答案】(1)装置1 装置2(2)澄清石灰水变浑浊 有CO2产生Ca(OH)2CO2=CaCO3H2O(3)点燃尾气装置，防止未反应完的一氧化碳污染空气实验探究装置气密性的检查(1)气密性检查在整个实验过程中的位次凡是有导气管的实验装置(特别是有毒气体通过的装置)，都需要进行气密性检查。这一步骤在安装好整套装置之后、装入药品之前进行。(2)气密性检查的原理装置气密性检查的基本原理：封闭在装置里的气体与外界
18、大气形成压强差。(3)造成装置内外压强差的措施升高装置中气体的温度加热法缩小装置中气体的体积加水法(液差法)增大装置中气体的物质的量吹气法(4)几种常见制气装置气密性的检查如图甲、乙、丙三种装置的气密性检查：装置准备工作加压方法气密性良好的现象说明甲塞紧橡皮塞，将导气管末端伸入盛水的烧杯中用手捂热(或用酒精灯微热)试管烧杯中有气泡产生，松开手(或停止加热)冷却后，导气管末端形成一段水柱，且保持一段时间不下降乙方法一塞紧橡皮塞，关闭分液漏斗活塞，导气管末端伸入盛水的烧杯中用手捂热(或用酒精灯微热)烧瓶烧杯中有气泡产生，松开手(或停止加热)冷却后，导气管末端形成一段水柱，且保持一段时间不下降方法二
19、塞紧橡皮塞，用止水夹夹住导气橡皮管从分液漏斗向烧瓶中注入水一段时间后，分液漏斗中液面不下降丙方法一塞紧橡皮塞，用止水夹夹住导气管的橡皮管部分从长颈漏斗向试管中注入水至水将漏斗下口封住一段时间后，长颈漏斗中液面高于试管中液面，且一段时间内液面差不改变方法二塞紧橡皮塞，从长颈漏斗上方向试管中加水至浸没长颈漏斗下端管口从导气管向试管中吹气，将液体压入漏斗中，迅速用止水夹夹住导气管的橡皮管长颈漏斗中液面保持不下降(2012华南师大中山附中质检)某研究性学习小组的同学用以下仪器组合的装置制取氯气，并探究其性质。请回答下列问题：(1)实验室制取氯气的化学方程式为_；检查上图中反应器A的气密性的方法是_。(
20、2)现要求从上图中选用所需的装置(可重复选用)组成一套制取纯净、干燥氯气的装置，实验时要防止污染。下表是按装置的连接顺序由上至下依次填写的，请将该表填写完整(加入的试剂自选)。选用的装置(填字母)加入的试剂作用A浓盐酸、二氧化锰反应器(或产生气体)C(3)将氯气通入到紫色石蕊溶液中，可观察到溶液先变红后褪色的现象，出现这种现象的原因是_。【精讲精析】(1)反应器 A 适用于固体和液体共热制备气体，实验室用二氧化锰和浓盐酸共热反应制氯气。检查反应器 A 的气密性可用加热法或加水法，因为装置比较大，加热时可以用酒精灯微热。(2)浓盐酸易挥发，所制得的氯气中混有 HCl 和水蒸气，可通过饱和食盐水除
21、去 HCl，通过浓硫酸除去水蒸气，尾气用 NaOH 溶液吸收。(3)氯气溶于水生成 HCl 和 HClO，酸可导致紫色石蕊试液变红；HClO 有漂白性，最终导致溶液褪色。【答案】(1)MnO24HCl(浓)=MnCl2Cl22H2O 关闭分液漏斗的活塞，将导气管插入水中，用双手捂住烧瓶(或用酒精灯微热烧瓶)，若导气管口有气泡冒出，松手(或停止加热)后导气管中能形成一段稳定水柱，则说明气密性良好(2)选用的装置(填字母)加入的试剂作用C饱和氯化钠溶液除去HClC浓硫酸除去H2O收集Cl2BNaOH溶液吸收多余的Cl2(3)氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，酸能使溶液变红，次氯酸又能使溶液褪色答题模板
22、化学实验简答题的答题模板考题实录如图所示装置进行氯气的实验室制备，观察铜与氯气反应的实验现象，并验证氯气的氧化性强于溴，主要步骤如下：按图所示组装仪器，并检验装置的气密性；在 D 中加入饱和食盐水，在玻璃管 H 中铺一层铜网，并在两端硬质玻璃管口处各放棉花团；各仪器中加入相应药品，打开分液漏斗活塞，使液体缓缓流下；关闭分液漏斗活塞，先点燃 C 处酒精灯，等到 H 处出现明显的黄绿色后再点燃 G 处的酒精灯。回答下列问题：(1)写出 B 中发生反应的离子方程式：MnO24H2Cl=Mn2 Cl22H2O。(2)装置 D 中盛放的试剂是水，其作用是吸收 HCL。(3)H 中加棉花团的目的是防止空气
23、对流。(4)F 处溶液的作用是干燥。I 处溶液的作用是吸收尾气。答题规范指导 回答装置中试剂的用途时一般包括直接作用和根本目的两部分内容，根据各部分装置的用途不同，可采用下列模板回答：发生装置 生成产生制取除杂装置除去(吸收)防止干扰(影响)除去中的杂质，以免影响测量结果性质实验装置与反应 验证 说明(收集装置)比较 检验尾气吸收装置吸收防止的污染(影响)规范答案 (1)MnO24H2ClMn2Cl22H2O(2)饱和食盐水 除去Cl2中HCl杂质，防止干扰下面的实验(3)防止H中的CuCl2堵塞导管口影响实验进行(4)干燥气体 吸收多余的氯气，防止污染环境=高考题组 气体制备、收集1(201
24、1上海高考)草酸晶体(H2C2O42H2O)100 开始失水，101.5 熔化，150 左右分解产生H2O、CO和CO2。用加热草酸晶体的方法获取某些气体，应该选择的气体发生装置是(图中加热装置已略去)()【解析】草酸分解需要加热，因此排除B装置；加热有水生成，为防止试管口附近的冷凝水倒流使试管炸裂，排除A装置；草酸熔点低，受热易熔化，为防止草酸流出，应选择D装置。【答案】D2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()A实验室用图1所示装置制取少量氨气(2011江苏高考)B实验室用图2所示装置吸收氯化氢(2010上海高考)C实验室用图3所示装置除氯气中氯化氢(2010上海高考
25、)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(2010江苏高考)【解析】A项，收集氨气的试管不能密封；C项，为洗气装置，气体应从长管进；D项，无法用排空气法收集NO。【答案】B3(2011全国高考改编)请回答下列实验室中制取气体的有关问题。(1)如图是用KMnO4与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。装置B、C、D的作用分别是：B_；C_；D_。(2)在实验室欲制取适量NO气体。下图中最适合完成该实验的简易装置是_(填序号)；根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)：简单描述应观察到的实验现象_。应加入的物质所起的作用ABCD【解 析】(1)KMnO4 与 浓 盐 酸 发
26、生 反 应 2KMnO4 16HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。装置B采用向上排空气法收集Cl2，装置C起安全瓶作用，防止D中的液体倒吸进入B中。Cl2具有毒性，装置D中NaOH溶液用于吸收多余的Cl2，防止污染环境。(2)实 验 室 制 取 NO 气 体 通 常 用 铜 与 稀 硝 酸 反 应：3Cu 8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。由于NO易与空气中的O2反应生成NO2，不宜用排空气法收集NO气体，应用排水法收集NO，故装置错误。A中Cu与稀硝酸反应生成NO气体，B中盛满水，用排水法收集NO。【答案】(1)向上排气收集氯气 安全瓶作用，防止D中的液体倒
27、吸进入集气管B中 吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境(2)应加入的物质所起的作用A铜屑和稀硝酸制取NO气体B水排水收集NO气体C主要是接收B中排出的水D反应开始时，A中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；A管上部空间由无色逐渐变为浅红棕色，随着反应的进行又逐渐变为无色；A中的液体由无色变为浅蓝色；B中的水面逐渐下降，B管中的水逐渐流入烧杯C中4(2010山东高考节选)实验室制备、收集干燥的SO2，所需仪器如下。装置A产生SO2，按气流方向连接各仪器接口，顺序为a_f。装置D的作用是_，装置E中NaOH溶液的作用是_。【解析】发生装置中生成的SO2混有水蒸气，要先用浓H2SO4干燥后再用向上排空气法收集，在制备有毒气体时应连接尾气处理装置，SO2在NaOH溶液中溶解性较大，故D为安全瓶，防止倒吸。【答案】decb 防止倒吸 吸收多余的SO2 课时知能训练
