高考化學(xué) 第4章 常見(jiàn)非金屬及其化合物 專題講座三 氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集 魯科版
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1、專題講座三氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化 和收集1.氣體制備實(shí)驗(yàn)的基本思路2.重要?dú)怏w的發(fā)生裝置依據(jù)制備氣體所需的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件,可將制備氣體的發(fā)生裝置分為三類:發(fā)生裝置:制備氣體:O2、NH3、CH4等(2)固體液體或液體液體 氣體發(fā)生裝置:制備氣體:Cl2、C2H4等(3)固體液體(不加熱)氣體發(fā)生裝置:制備氣體:選擇合適的藥品和裝置能制取中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的所有氣體。例例1下列制備和收集氣體的實(shí)驗(yàn)裝置合理的是()解析答案解析解析氯化銨和氫氧化鈣反應(yīng)制取氨氣,生成物中有水,如果試管口高于試管底,會(huì)發(fā)生水倒流現(xiàn)象而炸裂試管且集氣試管口要塞一團(tuán)棉花,故A錯(cuò)誤;銅和稀硝酸反應(yīng)制取一氧化氮,反應(yīng)不需加熱
2、,一氧化氮的密度接近空氣的密度,和空氣中的氧氣易發(fā)生反應(yīng)生成二氧化氮,所以不可用向下排空氣法收集,即進(jìn)氣管短,出氣管長(zhǎng),一氧化氮有毒,在水中的溶解度很小,應(yīng)該用排水法收集,故B錯(cuò)誤;鋅粒和鹽酸反應(yīng)制取氫氣,屬于固體、液體不加熱型,生成的氫氣的密度小于空氣的密度,所以不可用向上排空氣法收集,故C錯(cuò)誤;用過(guò)氧化氫與二氧化錳制O2,屬于固體、液體不加熱型,生成的氧氣不易溶于水,所以可采用排水集氣法收集,故D正確。答案答案D例例2(1)如圖是實(shí)驗(yàn)室制取某些氣體的裝置。該制氣裝置在加入反應(yīng)物前,應(yīng)事先進(jìn)行的操作是_。若用該裝置制取O2,反應(yīng)物除了可選擇二氧化錳和_(填試劑名稱)外,還能選擇_(填試劑化學(xué)
3、式)和水。利用該裝置還可制取_(填字母)等氣體。a.H2 b.CO2 c.NH3 d.SO2解析解析制備氣體的裝置在加入反應(yīng)物之前均應(yīng)先檢查裝置的氣密性。該裝置所制氣體應(yīng)滿足固體(液體)和液體不需加熱制備氣體。符合此條件的制備氧氣的反應(yīng)可為H2O2在MnO2作催化劑時(shí)分解,或Na2O2與H2O反應(yīng)。該裝置可制備的氣體有H2、CO2、O2、NH3等。abcd檢查裝置氣密性雙氧水(或 過(guò)氧化氫)Na2O2解析答案(2)此裝置中加入漂白粉和濃鹽酸也可以制取Cl2。寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式:_。若使用在空氣中放置的漂白粉和濃鹽酸發(fā)生反應(yīng),則制取的Cl2中可能含有的雜質(zhì)為_(kāi)。解析解析ClO、Cl在酸性條件
4、下可發(fā)生歸中反應(yīng)生成Cl2。漂白粉在空氣中放置會(huì)部分變?yōu)镃aCO3,濃鹽酸有很強(qiáng)的揮發(fā)性,因而制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O(g)。ClOCl2H=Cl2H2OHCl、CO2、H2O(g)解析答案3.氣體的除雜方法(1)除雜試劑選擇的依據(jù):主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異,如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。除雜原則:不損失主體氣體;不引入新的雜質(zhì)氣體;在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行;先除易除的雜質(zhì)氣體。(2)氣體干燥凈化裝置當(dāng)CO2中混有O2雜質(zhì)時(shí),應(yīng)選用上述中的裝置除O2,除雜試劑是Cu粉。類型液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固體,加熱裝置常見(jiàn)干燥劑濃H2SO4(酸性、強(qiáng)氧化性)無(wú)水氯化鈣(中性)
5、堿石灰(堿性)除雜試劑Cu、CuO、Mg等4.氣體的收集方法收集方法收集氣體的類型收集裝置可收集的氣體(舉例)排水法難溶于水或微溶于水,又不與水反應(yīng)的氣體O2、H2、Cl2(飽和NaCl溶液)、NO、CO2(飽和NaHCO3溶液)、CO等排空氣法向上排空氣法密度大于空氣且不與空氣中成分反應(yīng)Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空氣法密度小于空氣且不與空氣中的成分反應(yīng)H2、NH35.尾氣處理的原因和方法(1)原因:有些氣體有毒或有可燃性,任其逸散到空氣中,會(huì)污染空氣或者引發(fā)火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害。(2)處理方法:一般根據(jù)氣體的相關(guān)性質(zhì),使其轉(zhuǎn)換為非氣態(tài)物質(zhì)或無(wú)毒物質(zhì),如酸性有毒氣體用堿溶液吸收,可燃性氣
6、體用點(diǎn)燃等措施。例例3為制備干燥、純凈的CO2,將大理石和鹽酸反應(yīng)生成的氣體先后通過(guò)裝有下列物質(zhì)的兩個(gè)吸收裝置,兩個(gè)裝置中應(yīng)依次裝入()飽和NaHCO3溶液;無(wú)水CaCl2固體飽和NaHCO3溶液;濃硫酸濃硫酸;飽和NaHCO3溶液飽和Na2CO3溶液;稀硫酸A. B. C. D.解析答案解析解析用大理石和鹽酸反應(yīng)制得的CO2中,含有少量HCl,可用飽和NaHCO3溶液除去;干燥CO2可用濃硫酸或無(wú)水CaCl2固體作干燥劑。注意應(yīng)先凈化后干燥。答案答案A例例4用下列裝置進(jìn)行對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)(部分儀器已省略),能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)D解析解析A項(xiàng),氣體應(yīng)“長(zhǎng)進(jìn)短出”;B項(xiàng),HCl易溶于水會(huì)倒吸;C項(xiàng),
7、測(cè)餾分的溫度,溫度計(jì)水銀球應(yīng)在支管口附近。解析答案解析答案1.下列關(guān)于氣體制備的說(shuō)法不正確的是()A.用碳酸鈉粉末可以制備CO2B.用鐵片和稀H2SO4反應(yīng)制取H2時(shí),為加快產(chǎn)生H2的速率可改用濃H2SO4C.加熱分解NH4HCO3固體,將所得的氣體進(jìn)行適當(dāng)處理可獲得NH3D.用KMnO4固體和用KClO3固體制備O2的裝置完全相同解析解析濃H2SO4會(huì)使鐵鈍化。B解析答案2.下列選用的實(shí)驗(yàn)儀器或?qū)嶒?yàn)裝置符合實(shí)驗(yàn)要求且安全的是()解析解析選項(xiàng)A中的蒸餾燒瓶必須墊石棉網(wǎng)才能加熱;選項(xiàng)C中制備的NO2不能用排水法收集;選項(xiàng)D中的長(zhǎng)頸漏斗下端應(yīng)插入液面以下。答案答案B解析答案3.以下氣體發(fā)生裝置中,
8、不易控制反應(yīng)產(chǎn)生氣體的量的是()解析解析A項(xiàng)可通過(guò)控制加入液體的量來(lái)控制產(chǎn)生氣體的量;C、D兩項(xiàng)中裝置類似于啟普發(fā)生器,可通過(guò)活塞的開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的壓強(qiáng),控制反應(yīng)與否,來(lái)控制產(chǎn)生氣體的量。B4.(2013安徽理綜,8)實(shí)驗(yàn)室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略?shī)A持和凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn),最合理的選項(xiàng)是()選項(xiàng)a中的物質(zhì)b中的物質(zhì)c中收集的氣體d中的物質(zhì)A濃氨水CaONH3H2OB濃硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD濃鹽酸MnO2Cl2NaOH溶液解析答案解析解析A項(xiàng),NH3的密度比空氣的小,收集應(yīng)用向下排空氣法,不符合;C項(xiàng)
9、,銅和稀硝酸反應(yīng)不能產(chǎn)生NO2,且NO2的吸收不能用水,可以用NaOH溶液;D項(xiàng),用濃鹽酸與MnO2反應(yīng)制Cl2需要加熱,本裝置不能滿足。答案答案B解析答案5.用下列裝置制取并收集NO2氣體,其中最合理的是()解析解析銅與濃硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是NO2,其密度比空氣的大,因此應(yīng)利用向上排空氣法收集NO2氣體,導(dǎo)氣管應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出,這樣才能將裝置中的空氣排盡,且能防止倒吸,只有C項(xiàng)符合。答案答案C6.如圖所示的裝置常用于制取氣體并檢驗(yàn)氣體的性質(zhì)。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是()A.關(guān)閉分液漏斗的活塞,將干燥管末端放入水中,微熱燒瓶,有氣泡從 水中冒出,停止加熱后,干燥管內(nèi)有一段穩(wěn)定的水柱形成,表明裝置 不漏氣B.
10、若裝置用于制取氯氣并驗(yàn)證其具有漂白性,則A中所用試劑為稀鹽酸, B中所用藥品為KMnO4固體,C中為品紅溶液解析答案C.若裝置用于制取SO2并驗(yàn)證其具有漂白性,則A中所用試劑為濃硫酸, B中所用藥品為Na2SO3固體,C中為酸性KMnO4溶液D.若實(shí)驗(yàn)時(shí)B中盛放固體NaOH,A中為濃氨水,C中為稀AgNO3溶液, 則實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,C試管中看不到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象解析解析A項(xiàng),由于裝置的體積較大,可用酒精燈微熱燒瓶,加熱時(shí)干燥管口有氣泡冒出,冷卻后干燥管口有水柱形成,說(shuō)明裝置的氣密性良好,正確;B項(xiàng),制氯氣時(shí)應(yīng)用濃鹽酸,錯(cuò)誤;C項(xiàng),SO2使酸性KMnO4溶液退色的原因是SO2能將KMnO4還原,表現(xiàn)還
11、原性,不表現(xiàn)漂白性,錯(cuò)誤;D項(xiàng),實(shí)驗(yàn)過(guò)程中C試管中有沉淀出現(xiàn),若NH3過(guò)量,則可觀察到沉淀溶解,錯(cuò)誤。答案答案A7.(2013海南,6)下圖所示儀器可用于實(shí)驗(yàn)室制備少量無(wú)水FeCl3,儀器連接順序正確的是()解析答案A.abcdeefghB.aedcbhigC.adecbhigD.acbdehif解析解析裝置順序?yàn)橹坡葰?、除雜(HCl、水蒸氣)、反應(yīng)制備、尾氣處理,注意洗氣瓶中導(dǎo)管為“長(zhǎng)進(jìn)短出”。答案答案B8.N2在諸多領(lǐng)域中用途廣泛。某化學(xué)興趣小組為探究在實(shí)驗(yàn)室制備較為純凈N2的方法,進(jìn)行了認(rèn)真的準(zhǔn)備。請(qǐng)你參與交流與討論。查閱資料N2的制法有下列三種方案:方案1:加熱NaNO2和NH4Cl的
12、濃溶液制得N2。方案2:加熱條件下,以NH3還原CuO可制得N2,同時(shí)獲得活性銅粉。方案3:將空氣緩緩?fù)ㄟ^(guò)灼熱的銅粉獲得較純的N2。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備以實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)儀器(藥品)等設(shè)計(jì)的部分裝置如下圖(部分夾持和加熱儀器未畫(huà)出)。解析答案分析交流(1)若以方案1制得N2,應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是_。解析解析方案1為加熱兩種液態(tài)物質(zhì),符合此條件的只有A裝置。A解析答案(2)若按方案2制得干燥、純凈的N2,且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料,整套制氣裝置按氣流從左到右的連接順序是_(填字母)。獲得N2的反應(yīng)原理是_(寫(xiě)反應(yīng)方程式)。解析解析方案2為固體和氣體的反應(yīng),反應(yīng)器應(yīng)選擇B,但要求通入的氨氣干燥且純凈,利用濃
13、氨水和生石灰反應(yīng)制取氨氣為固液不加熱的裝置,選擇E,但同時(shí)有水蒸氣生成,因此利用堿石灰來(lái)干燥,反應(yīng)完畢后產(chǎn)生的水蒸氣與沒(méi)有參與反應(yīng)的氨氣與氮?dú)庖煌瑢?dǎo)出,利用濃硫酸既可以除去水,又可以除去氨氣。EDBC解析答案(3)若以排水法收集N2,其中會(huì)混入水蒸氣。但也不宜用排空氣法,其原因是_。你提出的收集方法是_。解析解析排氣法收集氣體主要是利用氣體密度的差別。因此利用可以直接排空內(nèi)部空氣的裝置來(lái)收集氮?dú)?。N2與空氣密度大小接近,收集的氮?dú)庵幸谆烊胙鯕獾瘸煞钟谜婵諝饽沂占?其他合理答案也可)9.“84”消毒液與硫酸溶液反應(yīng)可以制取氯氣(NaClONaClH2SO4Na2SO4Cl2H2O),為探究氯氣的
14、性質(zhì),某同學(xué)利用此原理制氯氣并設(shè)計(jì)了如下所示的實(shí)驗(yàn)裝置。解析答案請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)從裝置中選擇合適的制氣裝置(A處)_(填序號(hào))。解析解析本題考查了氯氣的制備及性質(zhì)的檢驗(yàn),意在考查學(xué)生運(yùn)用科學(xué)的方法了解化學(xué)變化的規(guī)律并對(duì)化學(xué)現(xiàn)象提出科學(xué)合理解釋的能力。根據(jù)給出的化學(xué)方程式可知反應(yīng)物為液體,所以不能選用裝置;反應(yīng)需要加熱,所以只能選用裝置。答案答案 解析答案(2)裝置B、C中依次放的是干燥的紅色布條和濕潤(rùn)的紅色布條,實(shí)驗(yàn)過(guò)程中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)裝置B中的布條也退色,其原因可能是_,說(shuō)明該裝置存在明顯的缺陷,請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼母倪M(jìn)方法:_。解析解析氯氣中混有水蒸氣時(shí),會(huì)生成具有漂白性的HClO;為了檢驗(yàn)具有
15、漂白性的是次氯酸,而不是氯氣,通入裝置B中的應(yīng)是干燥的氯氣,因此需加干燥裝置。產(chǎn)生的氯氣中在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶含有水蒸氣,兩者反應(yīng)生成次氯酸(或干燥裝置)解析答案(3)為了驗(yàn)證氯氣的氧化性,將氯氣通入Na2SO3溶液中,寫(xiě)出氯氣與Na2SO3溶液反應(yīng)的離子方程式:_。解析解析氯氣通入亞硫酸鈉溶液中,亞硫酸鈉被氧化成硫酸鈉,氯氣被還原為氯離子。解析答案(4)將氯氣通入飽和NaHCO3溶液中能產(chǎn)生無(wú)色氣體,已知酸性:鹽酸碳酸次氯酸,該實(shí)驗(yàn)證明氯氣與水反應(yīng)的生成物中含有_。解析解析酸性:鹽酸碳酸次氯酸,所以鹽酸能與碳酸氫鈉溶液反應(yīng)生成CO2,而次氯酸與碳酸氫鈉溶液不反應(yīng)。 HCl(或鹽酸)
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