1、专题讲座三气体的实验室制备、净化和收集1气体制备实验的基本过程(1)气体制备实验装置一般包含以下几部分(2)气体制备的一般实验操作步骤组装(从下到上，从左到右)；检验装置的气密性；加入药品；排尽装置内的空气；验纯；反应；拆除装置。2气体发生装置依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：(1)固体固体气体发生装置：如右图制备气体：O2、NH3、CH4等注意事项：试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流，而使试管炸裂。铁夹应夹在距试管口1/3处。固体药品应平铺在试管底部。胶塞上的导管伸入试管内不能过长，否则会影响气体导出。如用排水集气法收集气体，当停止
2、制气时，应先从水槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯，防止水倒吸。(2)固体液体或液体液体气体发生装置： (a) (b)(c)制备气体：Cl2、C2H4等注意事项：烧瓶应固定在铁架台上。先把固体药品放入烧瓶中，再缓缓加入液体。分液漏斗应盖上盖，注意盖上的凹槽对准分液漏斗颈部的小孔。对烧瓶加热时要垫上石棉网。液体液体气体时要加沸石，防止暴沸，如用(b)装置制取乙烯时需加碎瓷片。(c)装置中导管的作用是平衡气压，便于分液漏斗中的液体顺利滴下。(3)固体液体(不加热)气体发生装置：制备气体：H2、CO2、NO2、SO2、NO等注意事项：块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体，可用启普发生器制备，当制
3、取气体的量不多时，也可采用简易装置。简易装置中长颈漏斗的下口应伸入液面以下，否则起不到液封作用而无法使用。加入块状固体药品的大小要适宜。加入液体的量要适当。最初使用时应待容器内原有的空气排净后，再收集气体。在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时，必须先检验纯度。例1(1)如图是实验室制取某些气体的装置。该制气装置在加入反应物前，应事先进行的操作是_。若用该装置制取O2，反应物除了可选择二氧化锰和_(填试剂名称)，还能选择_(填物质的化学式)和水。利用该装置还可制取_(填字母)等气体。aH2 bCO2 cNH3 dSO2(2)此装置中加入漂白粉和浓盐酸也可以制取Cl2。写出该反应的离子方程式：_。若
4、使用在空气中放置的漂白粉和浓盐酸发生反应，则制取的Cl2中可能含有的杂质为_。解析(1)制备气体的装置在加入反应物之前均应先检查装置的气密性。该装置所制气体应满足固体和液体不需加热制备气体。符合此条件的制备氧气的反应可为H2O2在MnO2作催化剂时分解，或Na2O2与H2O反应。该装置可制备的气体有H2、CO2、O2、NH3等。(2)ClO、Cl在酸性条件下可发生归中反应生成Cl2。漂白粉在空气中放置会部分变为CaCO3，浓盐酸有很强的挥发性，因而制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O(g)。答案(1)检查装置气密性双氧水(或过氧化氢)Na2O2abcd(2)ClOCl2H=Cl2H2OH
5、Cl、CO2、H2O(g)3气体的除杂方法除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性。除杂原则：(1)不损失主体气体；(2)不引入新的杂质气体；(3)在密闭装置内进行；(4)先除易除的气体。一般可从以下几个方面考虑：易溶于水的杂质可用水吸收；酸性杂质可用碱性物质吸收；碱性杂质可用酸性物质吸收；水分可用干燥剂吸收；能与杂质反应生成沉淀或可溶性的物质，也可用作吸收剂。例2为下列各组气体选择合适的除杂试剂(括号内为杂质气体)(1)含有HCl杂质的气体CO2(HCl)：_；SO2(HCl)：_；Cl2(HCl)：_。(2)中性气体中含有酸性杂质气体O2
6、(Cl2)：_；CO(CO2)：_；NO(NO2)：_。(3)酸性气体中含有其他酸性杂质气体CO2(SO2)：_。(4)含有O2杂质的气体CO2(O2)：_；N2(O2)：_。(5)HCl(Cl2)：_。答案(1)饱和NaHCO3溶液饱和NaHSO3溶液饱和食盐水(2)NaOH溶液NaOH溶液H2O(3)饱和NaHCO3溶液或酸性高锰酸钾溶液(4)灼热Cu灼热Cu(5)CCl44气体净化与干燥的先后顺序(1)若采用溶液除杂，应该是除杂在前，干燥在后。其原因是：气体除杂过程中会从溶液中带入水蒸气，干燥剂可除去水蒸气。如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2，欲制得干燥、纯净的CO2，可先将产生
7、的气体通过饱和NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过浓硫酸除去水蒸气。(2)若采用加热除杂，则一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g)，可先将混合气体通过碱石灰，除去CO2和H2O(g)，再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管，除去O2，即可得到干燥、纯净的N2。若将混合气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，易使硬质玻璃管炸裂。例3为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置中应依次装入()饱和NaHCO3溶液；无水CaCl2固体饱和NaHCO3溶液；浓硫酸浓硫酸；饱和NaHCO3溶液饱和Na2C
8、O3溶液；稀硫酸A B C D解析用大理石和盐酸反应制得的CO2中，含有少量HCl，可用饱和NaHCO3溶液除去；干燥CO2可用浓硫酸或无水CaCl2固体作干燥剂。注意：应先净化，后干燥。答案A5气体的干燥(1)选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定，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。酸性干燥剂，如浓H2SO4、P2O5、硅胶等。一般用来干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。思考：下列气体中不能被浓H2SO4干燥的有哪些？为什么？NH3、H2、CO、H2S、SO2、Cl2、CO2答案NH3因为显碱性而不能被浓H2SO4干燥，H2S因为有强还原性而不能被浓H2
9、SO4干燥。碱性干燥剂，如生石灰、固体NaOH、碱石灰等。碱性干燥剂不能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥Cl2、CO2、HCl等。中性干燥剂，如无水CaCl2。无水CaCl2呈中性，对各类气体一般均可干燥，但NH3能与其发生络合反应而不能使用，其反应方程式为CaCl28NH3=CaCl28NH3。(2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置常见干燥剂浓H2SO4(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)除杂试剂Cu、CuO、Mg等当CO2中混有O2杂质时，应选用上述中的装置除O2，除杂试剂是Cu粉。6气体的收集收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)排
10、水法难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO排空气法向上排空气法密度大于空气Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于空气H2、NH37尾气的吸收(1)用水吸收的是HCl、NH3(注意防倒吸)。(2)用烧碱溶液吸收的是Cl2、SO2、NO2、H2S等。(3)用燃烧的酒精灯点燃可除去的是CO。题组一常见气体制备原理及装置的选择1有下列几种气体：O2、NH3、H2、CO2、SO2、NO2、Cl2、HCl、NO、H2S、HBr、HI.给上述的气体选择适当的制备装置(1)此装置适用于制备。(2)此装置适用于制备。(
11、3)此装置适用于制备。(4)此装置适用于制备。.对上述全部气体选择常用的干燥剂：(1)能用浓硫酸干燥的是。(2)能用碱石灰干燥的是。2以下气体发生装置中，不易控制反应产生气体的量的是()答案B解析A项可通过控制加入液体的量来控制产生气体的量；C、D两项中装置类似于启普发生器，可通过活塞的开关调节反应器的压强，控制反应与否，来控制产生气体的量。3(2013安徽理综，8)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是()选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO
12、2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液答案B解析由题给装置可知，本装置可以用于固体和液体不加热型、收集方法为向上排空气法、防倒吸型尾气处理方式的气体的制取。A项，NH3的密度比空气的小，收集应用向下排空气法，不符合；C项，铜和稀硝酸反应不能产生NO2，且NO2的吸收不能用水，可以用NaOH溶液；D项，用浓盐酸与MnO2反应制Cl2需要加热，本装置不能满足。4实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示：(1)实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的试剂是_。(2)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质与收集方法无关的是_(填序号，下
13、同)。密度颜色溶解性热稳定性与氧气反应(3)若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可能是下列气体中的_。CO2NOCl2H2答案(1)浓氨水、CaO固体(或NaOH固体)(2)(3)题组二装置的组合与连接5(2013海南，6)下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是()AabcdeefghBaedcbhigCadecbhigDacbdehif答案B解析装置顺序为制氯气、除杂(HCl、水蒸气)、反应制备、尾气处理，注意洗气瓶中导管为“长进短出”。6N2在诸多领域用途广泛。某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净N2的方法，进行了认真的准备。请你参与交流与讨论。查
14、阅资料N2的制法有下列三种方案：方案1：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。方案2：加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。方案3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。实验准备以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(有的夹持和加热仪器未画出)。分析交流(1)若以方案1制得N2，应选择的发生装置是_。(2)若按方案2制得干燥、纯净的N2，且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到右的连接顺序是_(填序号)。获得N2的反应原理是_(写反应方程式)。(3)若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法，其原因是_。你提出的收集方法
15、是_。答案(1)A(2)EDBC2NH33CuO3CuN23H2O(3)N2与空气密度大小接近，收集的氮气中易混入氧气等成分用真空气囊收集(其他合理答案也可)解析(1)方案1为加热两种液态物质，符合此条件的只有A装置。(2)方案2为固体和气体的反应，反应器应选择B，但要求通入的氨气干燥且纯净，利用浓氨水和生石灰反应制取氨气为固液不加热的装置，选择E，但同时有水蒸气生成，因此利用碱石灰来干燥，反应完毕后产生的水蒸气与没有参与反应的氨气与氮气一同导出，利用浓硫酸既可以除去水，又可以除去氨气。(3)排气法收集气体主要是利用气体密度的差别。因此利用可以直接排空内部空气的装置来收集氮气。题组三气体制备与
16、性质实验组合7如图所示的装置常用于制取气体并检验气体的性质。下列有关说法正确的是()A关闭分液漏斗的活塞，将干燥管末端放入水中，微热烧瓶，有气泡从水中冒出，停止加热后，干燥管内有水柱形成，表明装置不漏气B若装置用于制取氯气并验证其具有漂白性，则A中所用试剂为稀盐酸，B中所用药品为KMnO4固体，C中为品红溶液C若装置用于制取SO2并验证其具有漂白性，则A中所用试剂为浓硫酸，B中所用药品为Na2SO3固体，C中为酸性KMnO4溶液D若实验时B中盛放固体NaOH，A中为浓氨水，C中为稀AgNO3溶液，则实验过程中，C试管中看不到明显的实验现象答案A解析A项，由于装置的体积较大，可用酒精灯微热烧瓶，
17、加热时干燥管口有气泡冒出，冷却后干燥管口有水柱形成，说明装置的气密性良好，正确；B项，制氯气时应用浓盐酸，错误；C项，SO2使酸性KMnO4溶液褪色的原因是SO2能将KMnO4还原，表现还原性，不表现漂白性，错误；D项，实验过程中C试管中有沉淀出现，若NH3过量，则可观察到沉淀溶解，错误。8“84”消毒液与硫酸溶液反应可以制取氯气(NaClONaClH2SO4Na2SO4Cl2H2O)，为探究氯气的性质，某同学利用此原理制氯气并设计了如下所示的实验装置。请回答下列问题：(1)从装置中选择合适的制气装置(A处)_(填序号)。(2)装置B、C中依次放的是干燥的红色布条和湿润的红色布条，实验过程中该
18、同学发现装置B中的布条也褪色，其原因可能是_，说明该装置存在明显的缺陷，请提出合理的改进方法：_。(3)为了验证氯气的氧化性，将氯气通入Na2SO3溶液中，写出氯气与Na2SO3溶液反应的离子方程式：_。(4)将氯气通入饱和NaHCO3溶液中能产生无色气体，已知酸性：盐酸碳酸次氯酸，该实验证明氯气与水反应的生成物中含有_。答案(1)(2)产生的氯气中含有水蒸气，两者反应生成次氯酸在装置A、B之间增加盛有浓硫酸的洗气瓶(或干燥装置)(3)Cl2SOH2O=SO2Cl2H(4)HCl(或盐酸)解析本题考查了氯气的制备及性质的检验，意在考查学生运用科学的方法了解化学变化的规律并对化学现象提出科学合理解释的能力。(1)根据给出的化学方程式可知反应物为液体，所以不能选用装置；反应需要加热，所以只能选装置。(2)氯气中混有水蒸气时，会生成具有漂白性的HClO；为了检验具有漂白性的是次氯酸，而不是氯气，通入装置B中的应是干燥的氯气，因此需加干燥装置。(3)氯气通入亚硫酸钠溶液中，亚硫酸钠被氧化成硫酸钠，氯气被还原为氯离子。(4)酸性：盐酸碳酸次氯酸，所以盐酸能与碳酸氢钠溶液反应生成CO2，而次氯酸与碳酸氢钠溶液不反应。
