化学考前热点 突破训练 3 常见气体的制取

常见气体的制取1.可行性：所选原料能够制得需要的气体；2.经济性：原料一般要廉价易得；3.反应条件适宜且易于控制；4.反应速率适中，不能太快或太慢，便于实验和收集；5.生成的气体要尽量纯净；6.操作简单易行，安全可靠，节能环保。提示：常见气体的制备常结合仪器的识别进行考查。一、制取气体的方案选择原则考点解析1.常见气体的发生装置选择依据：根据反应物的状态和反应条件选择合适的装置。反应物的状态固体固体和液体反应条件加热不加热装置 适用范围氧气二氧化碳、氢气(也适用于过氧化氢制取氧气)二、常见气体的制备反应原理高锰酸钾制氧气：_氯酸钾制氧气：_双氧水制氧气：_碳酸钙和稀盐酸制二氧化碳：_锌和稀硫酸制氢气：_2KMnO4 K2MnO4MnO2O22KClO3 2KCl3O2MnO22H2O2 2H2OO2MnO2ZnH2SO4 ZnSO4H2CaCO32HCl CaCl2CO2H2O反应物的状态固体固体和液体注意事项a.试管口要略向下倾斜，以防止冷凝水倒流，造成试管炸裂；b.用KMnO4制取氧气时，试管口要塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导气管堵塞导气管；c.实验结束后先取出导管再熄灭酒精灯，防止水倒吸造成试管炸裂若使用长颈漏斗，则长颈漏斗的下端应伸入液面以下形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗逸出【装置拓展】制取气体最佳装置的选择装置图装置特点安装简便便于添加液体 可控制溶液滴加速度可随时控制反应的发生和停止适用范围用于制取少量气体用于平稳反应并制取较多气体用于剧烈反应并制取较多气体用于平稳反应且制取持续时间较长的气体【补充】与高锰酸钾制取氧气相比，用双氧水制取氧气的优点：。2.常见气体的收集装置选择依据：根据气体的密度和溶解性。不需要加热，节约能源收集方法排水法排空气法装置图 收集方法排水法排空气法适用范围不易溶于水或难溶于水的物质，如O2、H2所收集的气体不与空气中的任何成分反应，且密度与空气相差较大密度比空气大的气体，如O2、CO2密度比空气小的气体，如H2、NH3优点收集的气体纯度较高，但不干燥收集的气体较干燥，但纯度不高收集方法排水法排空气法注意事项a.最佳收集时间：当导管口气泡_冒出时为最佳收集时间，过早或集气瓶未装满水都会导致收集的气体不纯；b导管不能伸入集气瓶口过长，过长不利于气体排出。导管应伸到集气瓶的底部，防止收集的气体不纯连续、均匀3.气体的检验和验满气体方法氧气验满将带火星的木条接近集气瓶瓶口，木条复燃，检验将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，则说明气体为氧气气体方法二氧化碳验满将燃着的木条靠近集气瓶瓶口，木条火焰立即熄灭，则说明已收集满检验将气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊,则说明气体为二氧化碳4.多功能瓶(万能瓶)的使用方法图示操作目的气体进出方向举例与原理 收集密度大于空气的气体a进b出(长进短出)收集CO2、O2，进入的气体聚集在集气瓶下方收集密度小于空气的气体b进a出(短进长出)收集H2，进入的气体聚集在集气瓶上方图示操作目的气体进出方向举例与原理 排水法收集气体b进a出(短进长出)收集H2、O2(进入的气体聚集在集气瓶上方，水从下方导管被压出)洗气或干燥a进b出(长进短出)NaOH溶液吸收CO2或浓硫酸干燥O2图示操作目的气体进出方向举例与原理 测量气体的体积a进b出(短进长出)连接多功能瓶与量筒，采用排水法测量收集气体的体积(CO2等能溶于水的气体需在液面上加一层植物油)1.气体的净化（1）气体净化原则：选择的净化剂必须是只能吸收气体中的 杂质，不能与原来的气体反应，且不能引入新的杂质。（2）常见气体的净化方法除杂剂气体杂质除杂装置水易溶性气体，如HCl、NH3等 三、气体的净化与干燥除杂剂气体杂质除杂装置强碱(如NaOH)溶液酸性气体，如CO2、SO2、HCl、H2S等 饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl 碱石灰(NaOH和CaO)水蒸气，酸性气体如CO2、SO2、HCl、H2S等 除杂剂气体杂质除杂装置灼热的CuO还原性气体，如H2、CO等 灼热的铜网O2 2.气体的干燥（1）原则：干燥剂只能吸收气体的水分，而不能与其 发生反应。（2）常见气体的干燥干燥剂可干燥的气体不可干燥的气体干燥装置酸性浓硫酸H2、O2、O2、CO、CH4、N2、SO2、HClNH3等碱性气体 干燥剂可干燥的气体不可干燥的气体干燥装置碱性固体氢氧化钠、生石灰、碱石灰H2、O2、CO、CH4、N2、NH3CO2、SO2、HCl等酸性气体 中性无水氯化钙除NH3以外的所有气体NH3注：碱石灰的主要成分是氧化钙和氢氧化钠。1.常见装置四、尾气处理2.常用方法 （1）点燃尾气：对可燃性污染气体，点燃转化成无污染气体（如CO)（2）溶液吸收：酸性气体通入碱性溶液中，碱性气体通入酸性溶液中，使气体与溶液反应生成不具有挥发性的盐类（如CO2、SO2通入NaOH溶液）（3）尾气回收：装置末端接一个气球或其他容器，用以集中处理污染气体或再利用。1.以下均为实验室制取二氧化碳的发生装置图，其中能 控制反应随时发生或停止的装置是()A经典例题【解析】A中夹住弹簧夹，反应产生的气体不能顺利排出，试管内的压强增大，将液体压入长颈漏斗中，液面低于多孔塑料片，反应停止；打开弹簧夹，试管内的气体逸出，试管内的压强变小，长颈漏斗中的液体进入试管，液面高于多孔塑料片，反应又开始，该装置可控制反应的发生或停止，符合题意；B中反应一旦开始就无法停止，直至药品被消耗完，不符合题意；C中分液漏斗可以控制液体的滴加速度，从而控制产生气体的速率，但无法控制反应的发生或停止，不符合题意；D与B类似，加入药品后，一旦发生反应就无法停止，直到药品被消耗完，不符合题意。2.实验室制取某些气体的装置如图所示。下列说法正确的是()A.装置和组合可以用来制取氧气B.装置和组合可以来制取氢气C.装置和组合可以用来制取二氧化碳D.装置可以较好地控制反应速率 A【解析】实验室可用加热氯酸钾的方法来制取氧气，且氧气不易溶于水，因此，装置和组合可以用来制取氧气，A正确；因为氢气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集，因此，装置和组合不能用来制取氢气，B错误；因为二氧化碳的密度比空气大，不能用向下排空气法收集，因此，装置和组合不能用来制取二氧化碳，C错误；因为装置使用的是长颈漏斗，无法控制液体药品的加入速率，所以也就无法控制反应速率，D错误。故选A。3.实验是进行科学探究的主要方法。如图是初中化学常见实验装置。请回答：(1)仪器的名称是_。(2)实验室用A装置制取O2的化学方程式是_ _。(3)若要制取并收集一瓶干燥的CO2，所选装置正确的 连接顺序是_(填字母)。(4)能用E装置收集的气体具有的物理性质是_。长颈漏斗密度比空气小BCD2KMnO4 K2MnO4MnO2O2【解析】(1)仪器是长颈漏斗。(2)装置A是加热固体制取氧气装置，且试管口有一团棉花，故可用于高锰酸钾制取氧气，高锰酸钾在加热的条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气。(3)制取CO2选用B装置，干燥二氧化碳用浓硫酸，则选C装置，二氧化碳密度比空气大且能溶于水，故选用D装置收集。(4)E装置是向下排空气法收集装置，用于收集密度比空气小的气体，所以用该装置收集的气体具有的物理性质是密度比空气小。4.请结合下列实验装置，回答问题。(1)写出仪器a和b的名称：a_，b_。(2)加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气，该反应的化学方程式为_。试管铁架台2KClO3 2KCl3O2MnO2(3)用石灰石和稀盐酸制取并收集二氧化碳，选用的 装置为_(填字母)。(4)与集气瓶配套使用的玻璃片一般一面为光滑面，另一 面为磨砂面，收集气体时用玻璃片的_盖好集气 瓶(填“光滑面”或“磨砂面”)。BD磨砂面【解析】(3)石灰石和稀盐酸制取气体是固液不加热型，所以发生装置选用装置B；二氧化碳的密度比空气大且能溶于水，因此用向上排空气法收集。(4)由于集气瓶口是磨砂的，为了更好地密封集气瓶，防止气体逸出，因此用磨砂面盖好集气瓶。5.根据下列实验装置图填空：(1)写出图中仪器a的名称：_。锥形瓶制取的气体反应原理(用化学方程式表示)发生装置收集装置O2_A_CO2_DH2ZnH2SO4=ZnSO4H2B或C_(2)实验室可用如图中的装置来制备和收集一些常见的气体，请用化学方程式和图中字母序号填写下表空白。2KMnO4 K2MnO4MnO2O2D或FB或CE或FCaCO32HCl CaCl2CO2H2O(3)汽车尾气中的一氧化氮是一种无色有毒气体，难溶于水，密度略大于空气。实验室中制取一氧化氮可采用的收集装置是_(填字母序号)。(4)某同学取一定浓度的盐酸与石灰石反应，将生成的气体通入新制澄清石灰水中，始终未见浑浊，可能的原因是：_(写出一条即可)。F盐酸浓度过高【解析】(2)A装置试管口有一团棉花，所以A装置是加热高锰酸钾制取氧气；氧气的密度比空气略大，不易溶于水，所以可用向上排空气法或排水法收集；实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳气体，反应物中有液体且反应不需要加热，所以发生装置可选择B或C；氢气密度比空气小且难溶于水，所以可用向下排空气法或排水法收集。(3)一氧化氮虽然密度比空气略大，但它是无色有毒气体，若用向上排空气法收集，无法准确获知一氧化氮何时收集满，多余的一氧化氮如果排放到空气中会对空气造成污染，所以一般不用向上排空气法收集一氧化氮，同时一氧化氮难溶于水，故可用排水法收集。(4)盐酸浓度太高，挥发出的氯化氢气体可能先与石灰水中的氢氧化钙反应，如果氢氧化钙已经被反应完，则通入二氧化碳无明显现象。6.我国著名化学家侯德榜先生发明了“侯氏制碱法”，其原理中重要的一步是向饱和食盐水中先后通入足量NH3和CO2制备NaHCO3，化学方程式为：NaClNH3CO2H2O=NaHCO3NH4Cl。某兴趣小组在实验室模拟该过程，请结合具体的步骤回答下列问题：.气体制备 (1)二氧化碳气体制备实验室常采用石灰石与稀盐酸反应制备CO2，其化学方程式为_，应选择的气体收集装置为_(选填装置对应的字母)。(2)氨气制备实验室常用硫酸吸收氨气，防止污染空气。实验室制备NH3的反应原理为Ca(OH)2(固)2NH4Cl(固)=CaCl22H2O2NH3。现要制备并干燥NH3，所选装置的正确连接顺序为_(选填装置对应的字母)。CaCO32HCl CaCl2CO2H2OC FB.NaHCO3制备(3)根据表格中的溶解度数据，解释20 时产物中NaHCO3能够先从溶液中结晶析出的原因_。(4)该过程中另一产物NH4Cl在农业生产中常被用作_。物质NaHCO3NH4Cl溶解度/g(20)9.637.220 时NaHCO3的溶解度比NH 4 Cl的小氮肥 实验室制备O2也可用上述制备NH3的发生装置，写出用该发生装置制备O2的化学方程式 _。2KClO3 2KCl3O2MnO2【解析】(1)石灰石的主要成分为碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为CaCO32HCl=CaCl2H2OCO2，实验室常用此反应来制取二氧化碳；二氧化碳能溶于水且密度比空气大，所以应选择向上排空气法收集，即C装置。(2)制取氨气的药品为固体，反应条件为加热，所以发生装置应选B，氨气能与硫酸反应，不能用浓硫酸干燥，所以干燥装置应选择F；B装置试管口没有棉花，因此用于加热氯酸钾和二氧化锰制取氧气，反应方程式为2KClO3MnO2=2KCl3O2。(3)20 时NaHCO3的溶解度比NH4Cl的小，所以会先从溶液中析出。(4)氯化铵中含有植物所需的氮元素，故在农业生产中常被用作氮肥。再见