高三化学实验复习2-气体制备实验专题

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,TLF制作,*,1,、装置的设计,:,发生,-,净化,-,干燥,-,收集,(,量气,)(,主要实验应用,)-,尾气处理,2,、气密性检查,3,、注意的几个问题,:,气体纯度检验,;,加热顺序的先后,;,安全装置,;,装置改进问题,4,、,历年高考题选,气体制备实验专题,TLF制作,1,、标准检查法（微热法）,描述,:,连接好装置,把导管一端浸入水中，,（,1,）用双手捂住烧瓶或试管的外壁；（,2,）导管口有气泡冒出；（,3,）松开手，导管形成一段水柱，说明不漏气。,（若装置复杂，体温达不到产生气泡，改用酒精灯加热）,一、气密性检查,凡是制气装置都存在气密性检查问题,一般应在仪器连接完之后，添加药品之前进行气密性检查。,TLF制作,描述,:,塞紧橡皮塞，夹紧弹簧夹后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水面高于试管内的水面，停止加水后，漏斗中与试管中的液面差保持不变，说明装置不漏气,。,2,、液封法,TLF制作,3,、启普发生器的气密性检查,描述,:,（,1,）关闭导管，向球形漏斗中加入水，使漏斗的液面高于容器的液面。,（,2,）静置片刻，液面不变（此时球形漏斗中的水面高度与容器下部半球内的水面高度保持比较大的液面差），说明不漏气。,（液封法）,TLF制作,思考：如何检查该装置的气密性？,TLF制作,气体发生装置的基本类型,:,A,、,固体反应物（加热,）,C,、,固（液）液反应物（加热）,气体发生装置的设计原则：,根据反应物质的状态和反应条件,B,、,固液反应物（不加热）,1,、气体发生装置,D,、气固反应物（加热）,二、装置的设计,TLF制作,注意事项：,（,1,）,试管口应略向下倾斜,（,2,）,试管夹夹在试管的中上部,（,3,）,药品应平铺于试管底部,（,4,）,导管不宜伸入试管过长,（,5,）,实验开始时先检验装置的 气密性,（,6,）,加热时，先预热且应用外焰加热,A,、,固体反应物（加热,）,TLF制作,该装置可用于制备,O,2,、,NH,3,和,CH,4,TLF制作,启普,发生器,注意事项：,(1),启普发生器只适用于,块状固体,与,液体,在,不加热,条件下制取难溶于水的气体如,CO,2,、,H,2,S,、,H,2,(,不可用于制,C,2,H,2,、,SO,2,NO,2,),B,、固液反应物（不加热）,启普发生器改良,A,B,C,D,E,TLF制作,(1),简易装置则适用于固体与液体在不加热下制取气的反应,(2),操作时应注意：,a.,检验装置的气密性,b.,长颈漏斗插入液面以下,c.,制,H,2,S,时应在通风橱中, H,2,S,剧毒,简易装置,A,C,B,D,E,TLF制作,可用于制备,H,2,、,O,2,、,H,2,S,、,SO,2,、,NO,2,、,NO,和,C,2,H,2,TLF制作,注意事项,（,1,）,检验装置的气密性,（,2,）,加热时要预热，受热均匀,（,3,）,加热易暴沸的混合物时要 加,碎石,，防暴沸,（,4,）,制乙烯时浓硫酸与乙醇可先混合，故不必用分液漏斗，换成温度计控制反应温度,C,、,固（液）液反应物（加热）,液体,-,分液漏斗,固体,-,圆底烧瓶,石棉网,TLF制作,A,B,D,C,TLF制作,可用于制备,Cl,2,、,HCl,、,和,C,2,H,4,、,CO,170,C,HCOOH CO +H,2,O,浓,H,2,SO,4,TLF制作,常用的气体干燥剂按酸碱性可分为三类：,酸性干燥剂,:,如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥显酸性或中性的气体，如,CO,2,、,SO,2,、,NO,2,、,HCI,、,H,2,、,Cl,2,、,O,2,、,CH,4,等气体。,碱性干燥剂,:,如生石灰、碱石灰、固体,NaOH,。碱性干燥剂可以用来干燥显碱性或中性的气体，如,NH,3,、,H,2,、,O,2,、,CH,4,等气体。,中性干燥剂,:,如无水氯化钙等，可以干燥中性、酸性、碱性气体，如,O,2,、,H,2,、,CH,4,等。,在选用干燥剂时，显碱性的气体不能选用酸性干燥剂，显酸性的气体不能选用碱性干燥剂。有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂。能与气体反应的物质不能选作干燥剂，,如不能用,CaCI,2,来干燥,NH,3,（因生成,CaCl,2,8NH,3,），,不能用浓,H,2,SO,4,干燥,NH,3,、,H,2,S,、,HBr,、,HI,等。,常见干燥剂,2,、,干燥,及,净化,装置,TLF制作,常见干燥装置,:,根据净化药品的状态和净化条件,洗气瓶,干燥管,双通加热管,TLF制作,洗气瓶,（如图,c,）,:,干燥与除杂。除杂试剂应通过化学反应将杂质吸收或将杂质气体转化为所制取的气体。常见除杂试剂有：,浓,H,2,SO,4,：利用它的吸水性，可除去,H,2,、,SO,2,、,HCl,、,CO,、,NO,2,、,CH,4,等气体中混有的,水蒸气,。,强碱溶液：如,NaOH,溶液可吸收,CO,2,、,SO,2,、,H,2,S,、,Cl,2,、,NO,2,等呈酸性的气体,饱和的酸式盐溶液，可将杂质气体吸收转化，如：饱和,NaHCO,3,溶液能除去,CO,2,中混有的,HCl,、,SO,2,等强酸性气体。饱和,NaHSO,3,溶液能除去,SO,2,中混有的,HCl,、,SO,3,等气体。饱和,NaHS,溶液能除去,H,2,S,中混有的,HCl,气体。,酸性,KMnO,4,溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，如除去混在,CO,2,气体中的,SO,2,、,H,2,S,等。,TLF制作,干燥管、,U,形管,一般装入固体的干燥剂。常见的固体干燥剂有：如,P,2,O,5,、硅胶,等。如,CaO,、碱石灰、固体,NaOH,等。 如,CaCl,2,双通加热管,:,一般装入固体除杂剂，除杂试剂和混合气体中的某一组分反应。例如：,Cu,和混合气体中,O,2,反应而将,O,2,除去。,TLF制作,另外还常用固体的,无水,CuSO,4,装入干燥管中，通过颜色变化检验水蒸气的存在（但不能用,CuSO,4,作干燥剂，因,CuSO,4,吸水率低）。用,Na,2,O,2,固体也可将,CO,2,、,H,2,O,（气）转化为,O,2,。,一般情况下，,若采用溶液作除杂试剂，则是先除杂后干燥；若采用加热除去杂质，则是先干燥后加热,。,注意,:,TLF制作,气体收集装置的设计原则：根据气体的溶解性或密度,3,、收集装置,排空气法,CO,2,Cl,2,HCl,H,2,NH,3,TLF制作,排水法,(,排饱和溶液法,),Cl,2,:,排饱和食盐水,CO,2,:,排饱和碳酸氢钠溶液,SO,2,:,排饱和亚硫酸酸氢钠溶液,储气瓶,H,2,O,2,NO,C,2,H,2,N,2,CO,TLF制作,4,、尾气处理装置,1,、溶解性大气体用水溶解法,如,HCl,、,NH,3,等。,2,、碱液吸收法,如,Cl,2,、,H,2,S,、,CO,2,、,SO,2,、,NO,2,、,NO,等。,防倒吸装置,描述,:,气体溶于水，内部气压变小，水在大气作用下被吸入漏斗，使得液面与漏斗口脱离，水又回到烧杯,9,TLF制作,3,、可燃性气体用燃烧法,如,CH,4,、,C,2,H,4,、,C,2,H,2,、,H,2,、,CO,等。,4,、袋装法,如,CH,4,、,C,2,H,4,、,C,2,H,2,、,H,2,、,CO,等。,TLF制作,5,、量气装置,A,D,C,B,TLF制作,三、注意的几个问题,1,、检查气体的纯度。,点燃或加热通有可燃性气体（,H,2,、,CO,、,CH,4,、,C,2,H,4,、,C,2,H,2,等）的装置前，必须检查气体的纯度。,例如用,H,2,、,CO,等气体还原金属氧化物时，需要加热金属氧化物，在操作中，不能先加热，后通气，应当先通入气体，将装置内的空气排干净后，检查气体是否纯净（验纯），待气体纯净后，再点燃酒精灯加热金属氧化物,H,2,纯度检查文字描述,:,用排水法（或向下排气法）收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，没有尖锐的爆鸣声，表示氢气纯度合格，可以点燃和收集。,2,、加热操作先后顺序选择。,若气体产生需加热，应先用酒精灯加热产生气体的装置，等产生气体后，再给实验需要加热的固体物质加热。,例如用浓硫酸和甲酸共热产生,CO,，再用,CO,还原,Fe,2,O,3,，实验时应首先点燃,CO,发生装置的酒精灯，生成的,CO,赶走空气后，再点燃,Fe,2,O,3,的酒精灯，而熄灭酒精灯的顺序则相反，原因是：在还原性气体中冷却,Fe,可防止灼热的,Fe,再被空气中的,O,2,氧化，并防止石灰水倒吸。,TLF制作,3,、具有特殊作用的实验改进装置,防堵塞安全装置：如图（,3,）所示，为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出，用橡皮管连接成连通装置（见恒压式）；为防止粉末或糊状物堵塞导气管，可将棉花团置于导管口处（见防阻式（,I,、,II,）。,液封装置：如图所示，为防止气体从长颈漏斗中逸出，可在发生装置中的漏斗末端套住一只小试管（见液封式）,TLF制作,防污染安全装置：如图（,4,）所示，灼烧式可用于除尾气,CO,；吸收式可用于除,Cl,2,、,H,2,S,等；收集式可用于防止有毒气体进入空气中。,TLF制作,从高考题型看，在第,卷出现在选择题型中的主要是基本实验的内容，从,气体的制备，离子的共存与识别，到物质的分离与提纯,。,在第,卷中出现的简答、填空和实验的分析与设计，主要是考核实验的能力，如,根据实验现象和数据，对物质进行综合判断，选择和连接实验设计所用的仪器，综合运用化学知识，对实验设计的正确性以及对改进实验操作上的评估。,这对考核实验能力非常重要。,历年高考题选摘,TLF制作,例,1,、,下列三个问题均与下图实,验装置有关，请选择正确的,序号填入空格内。,(1),制取某无色非金属氧化物,气体时，烧瓶,X,内的试剂是,A.,铜和稀硝酸,B.,铜和浓硝酸,C.,碳酸钙与稀硫酸,D.,亚硫酸钠与浓盐酸,(2),洗气瓶,Y,中所盛的液体应是,(,不允许非水杂质混在气体中,A.,饱和,NaHCO,3,B.NaOH,溶液,C.,饱和,NaHSO,3,D.,澄清石灰水,(3),检验集气瓶是否集满气体，设置于瓶口的滤纸润湿时应使用的溶液是,A.,氯化钠溶液,B.,碘化钾溶液,C.,酸性高锰酸钾溶液,D.,澄清石灰水,X,y,z,D,C,B,TLF制作,例,2,、,根据下面实验图填空和回答问题,:(1),烧瓶中所发生的主要反应的化学方程式是 装置,(),的烧杯中冷水的作用是 ，装置,(),的烧杯中液体的作用是 。,(2),进行此实验时，烧杯内的橡皮塞最好用锡箔包住，用橡皮管连接的两玻璃管口要相互紧靠，这是因为 。,(3),装置,(),的烧杯中使用倒置漏斗可防止液体倒吸，试简述其原因。,尾气吸收,冷凝溴蒸气,溴蒸气会腐蚀橡胶,2H,2,SO,4,(,浓,)+2NaBr+MnO,2,MnSO,4,+Br,2,+,Na,2,SO,4,+2H,2,O,气体溶于水，内部气压变小，水在,大气作用下被吸入漏斗，使得液面与漏斗口脱离，水又回到烧杯,TLF制作,例,3,、在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物,.,该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉,.,这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称,引火铁,.,请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和,引火铁,.,实验中必须使用,普通铁粉和,6,摩,/,升盐酸,其他试剂自选,(,装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去,).,填写下列空白,:,(1),实验进行时试管,A,中应加入的试剂是,;,烧瓶,B,的作用是,;,烧瓶,C,的作用是,;,在试管,D,中收集得到的是,.,(2),实验时,U,型管,G,中应加入的试剂是,;,长颈漏斗,H,中应加入,.,(3),两套装置中,在实验时需要加热的仪器是,(,填该仪器对应的字母,),.,(4),烧瓶,I,中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是,.,(5),试管,E,中发生反应的化学方程式是,.,(6),为了安全,在,E,管中的反应发生前,在,F,出口处必须,;E,管中的反应开始后,在,F,出口处应,.,TLF制作,答案,;(1),普通铁粉,(,或铁粉,),作为水蒸气发生器,(,或用来产生水蒸气,);,防止水倒吸,(,或用作安全瓶,);,氢气,(2),固体,NaOH,(,或碱石灰、,CaO,等碱性固体干燥剂,);,6,摩,/,升,HCl,(3)A,、,B,、,E(,必须全对才给分,错、漏,1,个即不给分,),(4),加快氢气产生的速度,(6),检验氢气的纯度；点燃氢气,TLF制作,写出,B,、,D,中分别发生的化学反应方程式：,B,中：,D,中：,C,中所盛干燥剂的名称是,；该干燥剂的作用是,。,例,4,、,有下列实验装置,:,示意图中,A,是简易的氢气发生器，,B,是大小适宜的圆底烧瓶，,C,是装有干燥剂的,U,形管，,a,是旋转活塞，,D,是装有还原铁粉的反应管，,E,是装有酚酞试液的试管。,实验前先检查实验装置的气密性。实验开始时，先关闭活塞,a,，并取下烧瓶,B,；向,A,中加入一定量浓度适当的盐酸，发生氢气，经必要的“操作”,见问题（,2,）,后，在导管出口处点燃氢气,然后如图所示套上烧瓶,B,，塞紧瓶塞，氢气在烧瓶中继续燃烧。用酒精灯加热反应管,D,中的还原铁粉，待,B,中氢气的火焰熄灭后，打开活塞,a,，气体通过反应管,D,进入试管,E,中，使酚酞试液呈红色。请回答下列问题。,实验前如何检查装置的气密性？,点燃氢气闪必须进行,操作，进行该操作的方法是,。,TLF制作,B,中,2H,2,+O,2,= 2H,2,O,（,1,分）,D,中,N,2,+3H,2,2NH,3,（,2,分）,碱石灰（,2,分）,吸收气体中少量的水蒸气和盐酸酸雾。,（,2,分,点燃,Fe,答案,:,在,A,中放入少量水，使水面刚浸没漏斗颈下端，打开旋塞,a,，在烧瓶,B,底部稍加热，若在,A,中漏斗颈骨水面上升，且,E,中导管口有气泡逸出，表示装置不漏气。（也可以关闭活塞,a,，用同样的方法分别在烧瓶,B,底部和反应管,D,下部稍加热，检查活塞前、后两部分装置是否漏气。两种回答都正确）,检验氢气纯度 （,1,分） 用排水法（或向下排气法）收集一试管氢气，用拇指堵住，移近火焰，,没有尖锐的爆鸣声,，表示氢气纯度合格，可以点燃和收集。,TLF制作,敞口玻璃容器,有塞玻璃容器,玻璃漏斗,分液漏斗,例,5,、工业制纯碱时，第一步是通过饱和食盐水、氨和二氧化碳反应，获得碳酸氢钠结晶，它的反应原理可以用下面的方程式表示：,NH,3,+CO,2,+H,2,O=NH,4,HCO,3,NH,4,HCO,3,+NaCl,（饱和）,=NaHCO,3,+NH,4,Cl,以上反应的总结果是放热反应。请设计一个实验：用最简单的实验装置模拟实现这一过程，获得碳酸氢钠结晶。可供选择的实验用品有：,6 mol,L,-1,盐酸，,6mol,L,-1,硫酸，浓氨水，氢氧化钠、消石灰、石灰石、氯化铵、食盐、蒸馏水和冰，以及中学化学实验常用仪器。,画出实验装置示意图（包括反应时容器中的物质），并用图中玻璃容器旁自基至右分别用,A,、,B,、,C,符号标明（请见题后说明）,请写出在图上用,A,、,B,、,C,各玻璃容器中盛放物质的化学式或名称。,A,：,B,：,C,：,D,：,E,：,利用在本题所提供的实验用品，如何判断得到的产品是碳酸氢钠的结晶，而不是碳酸氢铵或食盐结晶。,答：,铁架台、石棉网、酒精灯、玻璃导管之间的联接胶管等，在示意图中不必画出。如需加热，在需加热的仪器下方，标以,“,”,表示。,玻璃导管 （但应标示出在液面上或液面下）,说明：,本题装置示意图中的仪器可以用下面的方式表示。,TLF制作,A CaCO,3,，并由漏斗加入,6molL,-1,HCl,；,B,蒸馏水（或答水）；,C,冰水（或答冷水）；,D,被氯化钠饱和的浓氨溶液；,E,为,6molL-1H,2,SO,4,。,A,B,C,D,E,答案,:,取少量产品放在试管中，在酒精灯上加热至不再有气体放出时，停止加热。试管中如有白色剩余物质，则得到的产品不是碳酸氢铵。试管冷却后，向其中加入适量盐酸，反应激烈，冒大量气泡，最后剩余物全部溶解，说明得到的结晶是碳酸氢钠。如果加入盐酸后，晶体全部溶解，但没有气泡产生，则得到的结晶可能是食盐。,TLF制作,