1、第十章 化学实验基础 第3节 常见气体的制备考纲要求1掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。2根据化学实验的目的和要求，能做到正确选用实验装置。考点一 常见气体的实验室制法1气体制备实验的基本思路发生装置 净化装置 干燥装置 收集装置 吸收装置 反应物状态及反应条件气体及杂质的性质 据气体的性质选择干燥剂 气体水溶性及密度 据气体的毒性选择吸收剂2常见气体的发生装置反应物状态和反应条件发生装置制备气体固体固体 气体O2、NH3、CH4等固(或液)体液体气体Cl2、C2H4等固体液体气体H2、NH3、CO2、O2等3.气体的除杂方法(1)除杂试剂选择的依据：主体气体
2、和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。(2)除杂原则：不损失主体气体；不引入新的杂质气体；在密闭装置内进行；先除易除的杂质气体。(3)气体干燥、净化装置。类型液态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置常见干燥或除杂试剂浓H2SO4(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性)Cu、CuO、Mg等4.气体的收集方法收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)排液法难溶于水(或某溶液)或微溶于水(或某溶液)，又不与其反应的气体O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO等向上排空气法密度大于空气且不与空气中的成分反应Cl2、SO2、NO
3、2、CO2排空气法向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH35.尾气处理的原因、方法(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或引发火灾、爆炸等灾害。(2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。辨析拓展1下列装置能否达到实验目的，并指明错误原因。(1)制取氨气(2)除去氯气中的HCl气体(3)实验室制取Cl2(4)除去尾气中的SO2气体(5)制取少量纯净的CO2气体答案：(1)否，氯化铵受热分解，生成的氨气和氯化氢在试管口遇冷又生成氯化铵，收集不到氨气。(2)否，碳酸氢钠与盐酸
4、反应会产生新的杂质二氧化碳(3)否，未用酒精灯加热(4)否，浓硫酸与SO2不反应(5)否，碳酸钠易溶于水2下列气体发生装置，当加入适当的块状固体和液体时具有随开随关功能的是_(填序号)。答案：ABC考向 考查常见实验装置的选取1如图装置可用于制取、提纯并收集表格中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是()选项气体abcANO2浓硝酸铜片NaOH溶液BSO2浓硫酸Cu酸性KMnO4溶液CNH3浓氨水生石灰碱石灰DCO2稀硝酸CaCO3浓硫酸解析：A项，氢氧化钠溶液会吸收生成的NO2，不正确；B项，铜与浓硫酸反应需要加热，且酸性高锰酸钾能氧化SO2，不正确；C项，碱石灰是固
5、体干燥剂，而题给的装置适用于液体干燥剂，且NH3不能用向上排空气法收集，不正确。答案：D2(2019济南模拟)下图所示为某同学设计的检验浓硫酸和碳反应所得气体产物的实验装置图。下列说法正确的是()A若顺序连接，可检验所有气体产物B若装置只保留a、b，同样可以达到实验目的C若圆底烧瓶内碳粉过量，充分反应后恢复到25，溶液的 pH5.6D实验结束后，应按从下往上、从左往右的顺序拆卸装置解析：浓硫酸和碳反应所得气体产物为二氧化碳、二氧化硫和水蒸气，应该先过无水硫酸铜检验水，再过品红溶液检验二氧化硫，过酸性高锰酸钾氧化除去二氧化硫，过品红溶液验证二氧化硫都被除去，最后用澄清石灰水检验二氧化碳，所以选项
6、A错误。若装置只保留a、b，只要看到酸性高锰酸钾溶液没有褪色就可以证明二氧化硫完全被吸收，所以选项B正确。酸雨的要求是pH小于5.6，而本实验中生成的二氧化硫会导致酸雨，所以溶液的pH一定小于5.6，同时随着反应的进行浓硫酸转化为稀硫酸就不再反应，所以还有剩余的稀硫酸，溶液的pH就会更小，选项C错误。从下往上、从左往右是实验装置的安装顺序，拆卸顺序应该相反，选项D错误。答案：B考点二 关于气体制备的综合实验探究1如图是用于气体制备、干燥、性质验证、尾气处理的部分仪器装置(加热及夹持固定装置均已略去)。请根据下列要求回答问题。(1)若烧瓶中盛装锌片，分液漏斗中盛装稀硫酸，则：当仪器连接顺序为AC
7、BBD时，两次使用B装置，其中所盛的药品依次是CuO、无水CuSO4粉末。此实验的目的是_。D装置的作用是_。为了使B装置中CuO反应充分，在不改变现有药品的条件下，可采取的方法有_(写一种)。加热前必须进行的操作是_。(2)若烧瓶中盛装Na2O2固体，分液漏斗中盛装浓氨水，慢慢打开分液漏斗的活塞，则：烧瓶内产生的气体主要有_(写化学式)。用产生的气体做氨的催化氧化实验，各装置按气流方向从左到右的连接顺序是_(填字母)E。B装置中反应的化学方程式为_。解析：(1)A 装置中锌片与稀硫酸反应产生 H2，C装置是对 H2 进行干燥，然后依次通过分别盛有 CuO、无水 CuSO4 粉末的 B 装置；
8、通过 CuO 时，氢气与 CuO 反应生成 Cu 和 H2O；通过无水 CuSO4 粉末时，可以检验生成的水，故实验目的是验证 H2 的还原性并检验其氧化产物；D 装置的作用是防止空气中的水蒸气进入 B 装置，干扰产物 H2O 的检验。使 B 装置中 CuO 反应充分，在不改变现有药品的条件下，可以减缓 A 装置中产生氢气的速率，如控制硫酸的滴入速率、控制烧瓶的温度等。加热前必须检验装置中空气是否排尽或检验氢气是否纯净。(2)滴入浓氨水，则 Na2O2 与 H2O 反应生成 O2，放热使氨水挥发，氨气逸出。做氨的催化氧化实验，A 装置为 O2、NH3 的发生装置，由于产生的 O2、NH3 中含
9、有水蒸气，需要先通过 D 装置干燥后再进入 B 装置发生催化氧化反应。答案：(1)验证 H2 的还原性并检验其氧化产物 防止空气中的水蒸气进入 B 装置，干扰 H2 氧化产物的检验 控制分液漏斗的活塞，使稀 H2SO4 缓慢滴下(或向烧瓶中加水或将烧瓶放入冰水中或用冰毛巾捂着烧瓶等，其他答案合理即可)检验装置中空气是否排尽(或检验氢气是否纯净)(2)O2、NH3 ADB 4NH35O2=催化剂4NO6H2O2(2019潍坊模拟)某兴趣小组同学利用如图所示装置(夹持装置已略去)探究 SO2 的性质，并制取一种常用食品抗氧化剂焦亚硫酸钠(Na2S2O5)。请回答下列问题(实验前已除去装置中的空气)
10、。(1)打开分液漏斗活塞，发现其中的液体不能流下，应采取的操作是_。(2)关闭 K2、K3，打开 K1，观察到装置 C 中发生的现象是_。(3)装置 D 和 F 的作用是_。(4)关闭 K1、K3，打开 K2。一段时间后 E 中有 Na2S2O5晶体析出，装置 E 中发生反应的化学方程式为_。(5)设计实验验证 Na2S2O5 晶体在空气中已被氧化_。解析：(1)使用分液漏斗时应取下分液漏斗上口的玻璃塞，使分液漏斗内的压强等于大气压强，保证液体顺利流下。(2)装置 A 中生成 SO2，装置 C 中发生反应：H2OSO2 Na2S=H2S Na2SO3、SO2 2H2S=3S 2H2O，现象是有
11、淡黄色沉淀生成。(3)装置 D 和 F 的作用是吸收 SO2，防止污染空气。(4)装置 E 中 Na2SO3 与 SO2 反应生成 Na2S2O5。(5)若 Na2S2O5 晶体在空气中已被氧化，则生成Na2SO4，可以利用稀盐酸和 BaCl2 溶液检验 SO24。答案：(1)拔掉分液漏斗上口的玻璃塞(或使分液漏斗玻璃塞上的凹槽或小孔对准瓶颈处小孔)(2)有淡黄色沉淀生成(3)吸收SO2，防止污染空气(4)SO2Na2SO3=Na2S2O5(5)取少量Na2S2O5晶体于试管中，加适量水溶解，再滴加足量盐酸，振荡，无沉淀产生，排除SO 23的干扰，再滴入BaCl2溶液，有白色沉淀生成，证明Na
12、2S2O5晶体在空气中已被氧化综合实验题的解题模板1(2019济南模拟)某化学兴趣小组设计实验，用浓硫酸与铜的反应制取SO2并进行相关实验探究，同时获得少量NaHSO3，实验装置如下图所示：(1)装置甲中发生反应的化学方程式是_，装置乙的作用是_。(2)装置丁的作用是吸收污染空气的SO2气体，其反应的离子方程为_。(3)SO2气体有漂白性、还原性和氧化性。将SO2通入溴水中，SO2表现的是_性，化学反应方程式为_。(4)反应过程中，将丙中滴管里的品红溶液滴入锥形瓶，若现象为_，则溶液中的NaOH完全转化为了NaHSO3。(5)若丙中没有加入品红溶液，则不能准确判断氢氧化钠是否完全转化。现有可供
13、选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、胶头滴管；2 molL1盐酸、2 molL1硝酸、1 molL1氯化钡溶液、1 molL1氢氧化钡溶液、品红溶液、蒸馏水。请设计实验探究吸收后产物中是否存在NaHSO3和Na2SO3，将实验操作、预期的实验现象和结论填在下表中。实验步骤预期现象与结论步骤1：取少量待测液放入试管中，滴加过量1 molL1氯化钡溶液。静置一段时间后，得到滤液A和固体B(空)步骤2：往固体B中加入蒸馏水洗涤沉淀，静置后弃去上层清液，向固体滴入2滴(或少量)品红，再滴加_若品红褪色(或有气泡)，则说明含有Na2SO3步骤3：用试管取少量A，向其中加入过量_若生成白色沉淀，则说明有
14、NaHSO3生成解析：(1)浓硫酸与铜在加热的条件下反应的化学方程式为Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O；SO2气体易溶于NaOH溶液中，导致丙中导气管口压强减小而引起倒流，所以乙的作用是防倒吸。(2)KMnO4具有强氧化性，与SO2发生氧化还原反应而除去SO2，对应的离子方程式为2MnO4 5SO22H2O=5SO24 2Mn24H。(3)Br2具有氧化性，能将SO2氧化为H2SO4，SO2表现还原性，对应的化学方程式为SO2Br22H2O=H2SO42HBr。(4)SO2可以漂白品红溶液，使红色褪去，若NaOH完全转化为NaHSO4，说明通入的SO2气体是过量的，则将丙中滴管
15、里的品红溶液滴入锥形瓶，品红溶液将会褪色，如果不褪色，说明SO2不过量，NaOH未完全转化为NaHSO3。(5)步骤2中将沉淀洗涤干净，除去沉淀表面的具有干扰性的物质(NaHSO3)，于沉淀上加几滴品红，再加少量稀盐酸，如果产生使品红褪色的气体，则沉淀为BaSO3，从而吸收后产物中含有Na2SO3；步骤3中取滤液A(已不含有Na2SO3)，加入过量Ba(OH)2，如果产生白色沉淀，说明滤液中的物质为NaHSO3，从而验证吸收后产物中含有NaHSO3。答案：(1)Cu2H2SO4(浓)=CuSO4SO22H2O 防倒吸(2)2MnO4 5SO22H2O=5SO24 2Mn24H(3)还原 SO2
16、Br22H2O=H2SO42HBr(4)红色褪去(5)盐酸 Ba(OH)2溶液2在浓 CaCl2 溶液中通入 NH3 和 CO2，可以制得纳米级碳酸钙。下图所示 AE 为实验室常见的仪器装置(部分固定夹持装置略去)。请根据要求回答问题。(1)实验室若用 NH4Cl 和熟石灰作试剂来制取、收集干燥的 NH3，则需选用上述仪器装置中的_(填装置序号)。若要制取、收集干燥的 CO2，请选择装置并按气流方向连接各仪器接口：_。(2)向浓 CaCl2 溶液中通入 NH3 和 CO2 制纳米级碳酸钙时，应先通入的气体是_，若实验过程中有氨气逸出，应选用下列_装置回收(填序号)。写出制纳米级碳酸钙的化学方程
17、式：_。(3)试设计简单的实验方案，判断所得碳酸钙样品颗粒是否为纳米级：_。解析：(1)氯化铵与熟石灰加热制备氨气选用 B 装置，通过碱石灰进行干燥选用 D 装置，再用向下排空气法收集选用 E 装置。制取二氧化碳可以用稀盐酸与石灰石反应选用 A 装置，干燥选用 C 装置，由于二氧化碳密度比空气大，故选择各仪器接口的顺序为 acdh。(3)纳米级碳酸钙和水混合形成的分散系为胶体，故可以取少量样品和水混合形成分散系，用一束光照射，若出现一条光亮的通路，则是纳米级，否则不是。答案：(1)BDE acdh(2)NH3 b CaCl2CO22NH3H2O=CaCO32NH4Cl(3)取少量样品和水混合形
18、成分散系，用一束光照射，若出现一条光亮的通路，则是纳米级，否则不是(或其他答案合理即可)1(2018江苏卷)下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是()A用装置甲灼烧碎海带B用装置乙过滤海带灰的浸泡液C用装置丙制备用于氧化浸泡液中 I的 Cl2D用装置丁吸收氧化浸泡液中的 I后的 Cl2 尾气解析：A 项，灼烧碎海带应在坩埚中进行，不能用烧杯，装置甲不能达到实验目的；B 项，用装置乙过滤海带灰浸泡液能达到实验目的；C 项，用浓盐酸和 MnO2 制取氯气需要加热，装置丙不能达到实验目的；D 项，吸收Cl2 应用 NaOH 溶液，装置丁不能达到实验目的。答案：B2(2016全国卷)
19、下列实验操作能达到实验目的的是()选项实验目的实验操作A制备Fe(OH)3胶体将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中B由MgCl2溶液制备无水MgCl2将MgCl2溶液加热蒸干C除去Cu粉中混有的CuO加入稀硝酸溶解，过滤、洗涤、干燥D比较水与乙醇中氢的活泼性分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中解析：NaOH 浓溶液滴加到饱和 FeCl3 溶液中得到的是 Fe(OH)3 沉淀，并非 Fe(OH)3 胶体，A 项错误；加热能促进 MgCl2 水解和 HCl 逸出，最终 MgCl2 完全水解生成Mg(OH)2，不能得到无水 MgCl2，B 项错误；加入稀硝酸，CuO 和 Cu 均溶解，C 项
20、错误；根据 Na 分别与水、乙醇反应的剧烈程度或产生气泡的快慢可比较水与乙醇中氢的活泼性，D 项正确。答案：D3 (2016 江 苏 卷)根 据 侯 氏 制 碱 原 理 制 备 少 量NaHCO3 的实验，经过制取氨气、制取 NaHCO3、分离NaHCO3、干燥 NaHCO3 四个步骤。下列图示装置和原理能达到实验目的的是()A制取氨气 B制取 NaHCO3C分离 NaHCO3 D干燥 NaHCO3解析：A 项，制 NH3 需要用 NH4Cl 固体和 Ca(OH)2固体加热进行反应，错误；B 项，CO2 应从长导管进短导管出，错误；C 项，制得的 NaHCO3 为固体，用过滤法分离，正确；D
21、项，加热时 NaHCO3 会分解，错误。答案：C4(2016全国卷)下列实验操作能达到实验目的的是()A用长颈漏斗分离出乙酸与乙醇反应的产物B用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的 NOC配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释D将 Cl2 与 HCl 混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的 Cl2解析：长颈漏斗不能用来分液，A 项错误；NO 能与O2 反应，不能用排空气法收集，B 项错误；配制 FeCl3溶液时，为防止 Fe3的水解，应将 FeCl3 溶解在较浓的盐酸中，再加水稀释，C 项正确；将 Cl2 和 HCl 的混合气体通过饱和食盐水可除去其中的 HCl，但引入了水蒸气，
22、D项错误。答案：C5(2017全国卷)实验室用 H2 还原 WO3 制备金属W 的装置如图所示(Zn 粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是()A、中依次盛装 KMnO4 溶液、浓 H2SO4、焦性没食子酸溶液B管式炉加热前，用试管在处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C结束反应时，先关闭活塞 K，再停止加热D装置 Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气解析：装置 Q 是启普发生器，是氢气的发生装置，装置排列顺序是氢气发生装置安全瓶除去 HCl、O2装置除去 H2S 装置干燥氢气装置氢气还原氧化钨装置尾气处理装置。Zn2HCl=ZnCl2H2
23、、ZnS2HCl=ZnCl2H2S，用装置 Q 制得的氢气中含有H2S、O2、HCl、H2O 等杂质，由于酸性高锰酸钾溶液氧化氯化氢生成氯气，所以，应先用焦性没食子酸溶液吸收氧气，同时除去氯化氢(易溶于水)，再用酸性高锰酸钾溶液吸收硫化氢，最后用浓硫酸干燥，试剂盛放顺序依次为焦性没食子酸溶液、酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸，A 项错误；加热 WO3 之前，要确保排尽装置内的空气，因为 H2在空气中的浓度达到一定范围时，加热易发生爆炸，通过检验氢气的纯度判断空气是否排尽，B 项正确；类似氢气还原氧化铜，实验完毕后，先停止加热，再继续通入氢气一段时间，C 项错误；装置 Q 不能加热，适合块状固体与液体在常温下反应，而实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气需要加热，且二氧化锰是粉末状固体，故不能用装置 Q 制备氯气，D 项错误。答案：B