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专题五气体的制取与实验探究,一、气体的制取与净化,1,实验室制取气体的一般思路和方法,(1),确定制取气体的,_,，即要考虑用什么反应物，在什么条件下，发生什么化学反应,(,主要考虑以下方面：制取的气体要纯；反应速率适中，可持续产生气体，利于收集气体，反应能控制；反应条件不能要求太高；操作安全、方便、环保；原料价廉易得等,),。,(2),确定制取气体的,_,，包括发生装置、收集装置和净化装置等。,(3),确定验证所制得的气体就是所要制取的气体的方法,(,根据气体的化学性质，尤其是气体的特性,),。,2,制取气体的发生装置,选择发生装置主要考虑,(,或取决于,)_,和,_,；主要有,_,和,_,两种，比较如下：,化学反应原理,实验装置,反应物的状态,反应条件,固固加热型,固液常温型,装置,类型,适用,条件,反应物的状态是固态,，,反应条件是加热,反应物的状态是固态和液态,，,反应条件是常温,，,不需要加热,注意,事项,(1),外焰加热；,(2),药品在管底铺平,，,不能堆放在一起；,(3),管口要略向下倾斜；,(4),铁夹应夹在离管口约,1/3,处；,(5),导管以刚露出塞子为适宜，不能伸入试管内过长。,(1),导管以刚露出塞子为适宜,，,不能伸入试管内过长；,(2),试管可用广口瓶、锥形瓶或烧瓶等代替；,(3),要先装固体药品，再加入液体；,(4),长颈漏斗可用分液漏斗代替，不需要液封。,(1),上述,a,装置易造成气体泄漏，添加药品不方便。,(2)b,装置便于随时添加液体药品，长颈漏斗下端必须,_(,即液封,),，不能用漏斗代替长颈漏斗,(,漏斗不能液封,),。,(3)c,装置的突出优点是可通过控制滴加液体药品的速度来,_,。,(4)d,装置的突出优点是,_(,打开活塞或止水夹反应进行，关掉止水夹由于压强增大，使固体和液体脱离接触而使反应停止,),；该装置的固体必须是块状或较大颗粒，不能是,_,。,伸入液面下,控制反应速率及产生气体的量,可控制反应的发生和停止,粉末状,3,气体收集方法及装置,选择气体收集装置主要考虑或取决于气体的,_,和气体的,_,；装置比较如下：,装置类型,适用条件,注意事项,不易溶于水且不与水反应的气体,集气瓶必须装满水不留气泡,，,且要放正；导管口宜放在瓶口,，,不能伸入太长,不易溶于水且不与水反应的气体,便于测量收集到的气体体积；瓶内必须装满水；气体均应从短管进；长管要伸入到接近瓶底,，,短管刚露出塞子,密度比空气大、不与空气中的成分反应的气体,收集时要用盖玻片盖住瓶口；导管应伸入到接近集气瓶底,(,便于排尽瓶内空气,),；收满后,，,用盖玻片盖住正放在桌面上,密度比空气小、不与空气中的成分反应的气体,瓶口向下,，,收集时要用盖玻片盖住瓶口；导管应伸入到接近集气瓶底；收满后,，,用盖玻片盖住倒放在桌面上,不与空气中的成分反应的气体,便于处理尾气；伸入瓶内的导管必须是一长一短,，,长管伸入到接近瓶底,，,短管刚露出塞子；密度比空气大的气体从长管通入,，,反之从短管通入,密度,溶解性,(1),判断气体密度大小的方法：空气的平均,M,r,是,29,；如气体的,M,r,29,，则,气,空气,；如气体的,M,r,29,，则,气,空气,；如气体的,M,r,29,，则,气,空气,。,(2),如气体的密度接近空气的密度，则不能用排空气法收集气体，一般只能用,_,收集。,(3),要收集干燥的气体，则宜用,_,收集；,如要收集较纯的气体，则宜用,_,收集；,排水法收集气体的优点是收集的气体,_,，便于判断气体,_,。,排空气法收集气体的优点是收集的气体,_,。,(4),用排水法收集气体时，判断装置内空气已排尽，导管口,_,时才可以收集；用排水法收集气体，判断气体已收满的方法是,_,。,排水法,排空气法,排水法,较纯,有无收满,干燥,气泡连续均匀冒出,瓶口有气泡往外冒时,4,氧气、二氧化碳两种气体制取,气体,化学反应原理,氧气,加热高锰酸钾制取氧气,，化学方程式为,_,加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气,，,化学方程式为,_,常温下用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气,，,化学方程式为,_,CO,2,常温下用稀盐酸和大理石或石灰石制取,CO,2,，,化学方程式为,_,气体,发生装置和收集装置的选择,氧气,加热高锰酸钾选用,_,加热氯酸钾选用,_,用过氧化氢溶液选用,_,CO,2,选用,_,2KMnO,4,K,2,MnO,4,MnO,2,O,2,2KClO,3,2KCl,3O,2,2H,2,O,2,2H,2,O,O,2,CaCO,3,2HCl=CaCl,2,H,2,O,CO,2,固固加热型,固固加热型,固液不加热型,固液不加热型,气体,气体的检验方法,氧气,将,_,伸入瓶内,，,看是否复燃,CO,2,通入,_,中,，,看是否变浑浊,气体,气体的验满方法,氧气,将,_,放在集气瓶口,，,看是否复燃,CO,2,将,_,放在瓶口,，,看是否火焰熄灭,气体,工业制取,氧气,分离液态空气制取氧气,CO,2,高温煅烧石灰石,，,化学方程式为,_,带火星的木条,澄清石灰水,带火星的木条,燃着的木条,CaCO,3,CaO,CO,2,5.,气体的净化与尾气处理,(1),气体的净化与干燥装置,根据气体溶于水后，溶液呈现的酸碱性，气体可分为：,酸性气体：,CO,2,、,SO,2,、,HCl,等；,碱性气体：只有,NH,3,；,中性气体：,H,2,、,O,2,、,CH,4,、,CO,、,NO,、,N,2,等。,常见的利用,A,装置净化的气体,B,、,C,、,D,三种干燥装置内盛装的是固体干燥剂，如氯化钙、氢氧化钠固体、氧化钙或碱石灰等，其中氯化钙可以干燥除氨气外的其他气体，而氢氧化钠固体、氧化钙或碱石灰等既可以干燥碱性气体和中性气体，还可以除去气体中的,CO,2,、,SO,2,、,HCl,等酸性气体。,气体净化中干燥装置的位置顺序,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。,为了防止大气中的水和二氧化碳进入，可以在装置的尾部加一个盛装碱性干燥剂的干燥管，以吸收空气中的水蒸气和二氧化碳。,需要净化的气体,瓶内盛放的试剂,除去,CO,2,中的,HCl,气体,饱和碳酸氢钠溶液或硝酸银溶液,除去,CO,中的,CO,2,等酸性气体,氢氧化钠等碱溶液,除去,H,2,中的,HCl,气体,氢氧化钠等碱溶液或硝酸银溶液或水,除去,CO,2,等酸性气体或,CO,等中性气体中的水蒸气,浓硫酸,(2),尾气处理及其装置,二、实验探究,1,物质成分的探究,(1),化学反应后成分的探究：,反应后的成分只有两种情况：,一是只有生成物，对反应后溶液中的溶质成分，只有反应后生成的溶于水的生成物,(,此时反应恰好完全反应,),；,二是生成物和其中的一种反应物，但不可能同时都含有所有的反应物,(,这是反应物有过量的情况,),。,探究思路：,验证猜想实际上就是要验证有没有某种反应物，对于生成物一般不必要进行验证；而验证反应物大多数又可以转化为验证有没有某种离子存在。,例如：氢氧化钠溶液与稀盐酸发生中和反应后，溶液中溶质的成分有以下三种可能：只有氯化钠，有氯化钠和氯化氢，有氯化钠和氢氧化钠；但绝不可能是氯化钠、氢氧化钠和氯化氢。,要验证究竟是上述哪一种情况，只要验证有没有氯化氢或氢氧化钠即可，而验证有无氯化氢就是验证有没有氢离子,(,或溶液是否显酸性,),；验证氢氧化钠就是检验溶液中是否含有氢氧根离子,(,或溶液是否显碱性,),。,(2),对标签残缺不全的成分的探究,根据残留下来的部分标签提供的信息，结合物质的类别、摆放、名称及组成特点,(,包括组成元素及化合价、原子个数等,),提出猜想；,探究思路：根据提出的猜想验证是否有某种物质，实际上又可以转化为某种物质或离子的检验。,如有一瓶标签破损的试剂，如图所示：,根据已经所学，则有以下几种可能：氢氧化钙、氧化钙和氯化钙，绝不可能是酸或单质或硫酸钙或碳酸钙等。,要验证究竟是哪种可能，对氢氧化钙主要验证是否含有氢氧根离子，对氯化钙要验证是否含有氯离子，对氧化钙可以利用氧化钙与水反应放热进行验证。,(3),对混合物成分的探究,根据提供的信息，首先把颜色不符的排除掉；然后两者会发生反应,(,或不能共存,),的不可能同时存在，最多只能存在一种；其次，认真分析混合物溶于水后，哪些有颜色，哪些不溶于水，一些物质中所含离子怎么检验等。在做好以上分析后，根据具体的实验及实验现象，再去分析肯定含有什么物质，肯定不含有什么物质，可能含有什么物质。这类题主要是熟悉物质或离子的检验。,例如：一包白色固体中可能含有氯化钠、氯化钙、碳酸钠、二氧化锰、氢氧化钠和硝酸钙。,根据题中所给信息，很快可以肯定不可能含有二氧化锰，碳酸钠和氯化钙不可能同时含有。其中验证氯化钠是否含有就是验证是否含有氯离子，但是要考虑实验中有没有加入含有氯离子的物质；验证氢氧化钠是否含有就是检验是否含有氢氧根离子，但是要首先排除掉碳酸钠对氢氧化钠检验的干扰；检验硝酸钙可以想办法检验钙是否存在。,2,对影响因素的探究,(1),经常探究影响反应速率的因素，如温度、催化剂、固体颗粒大小、溶液浓度、反应物用量、反应物种类等；对一些要发生的现象应该具备的条件进行探究，如铁生锈、燃烧条件等。,(2),这类探究题一般采用对比和控制变量的方法。,典例,精析,例,实验室常用的制取气体的发生装置如下：,(1),仪器,a,的名称是,_,；组装,B,装置时，酒精灯应在固定仪器,a,之,_(,选填,“,前,”,或,“,后,”,),放置。,(2),实验室选用,C,装置制取氧气，则发生反应的化学方程式是,_,。,(3),在实验室制取二氧化碳的研究中，进行了如下实验：,大理石,m g,，块状,m g,，块状,m g,，粉末状,m g,，粉末状,盐酸,(,过量,),w g,，稀盐酸,w g,，浓盐酸,w g,，稀盐酸,w g,，浓盐酸,试管,前,2H,2,O,2,2H,2,O,O,2,.,上述反应的化学方程式是,_,。,.,若要研究盐酸浓度大小对反应的影响，选择实验,_,与,_(,填实验编号,),对照。,.,除盐酸的浓度外，上述实验研究的另一个影响反应的因素是,_,。,.,研究发现盐酸的浓度越大，产生气体的速率越快。与,比较，对,分析正确的是,_(,填字母,),。,A,反应更为剧烈,B,最终剩余溶液的质量更小,C,产生二氧化碳的质量更大,D,粉末状大理石利用率更高,CaCO,3,2HCl=CaCl,2,H,2,O,CO,2,固体颗粒的大小,(,或反应物接触面积的大小,),AB,(4),下表中的两个实验，尽管在原料状态、发生装置等方面存在差异，却都能控制气体较平稳地产生。请从实验目的、原理、原料、装置、操作等方面思考后，具体阐述每个实验中气体较平稳产生的最主要的一个原因。,目的,原料,发生装置,气体较平稳产生的最主要的一个原因,制取,CO,2,块状大理石,稀盐酸,A,_,制取,O,2,粉末状,MnO,2,3%H,2,O,2,溶液,C,_,反应物的接触面积较小,通过分液漏斗控制液体滴加速率,答案,(1),试管前,(2)2H,2,O,2,2H,2,O,O,2,(3).CaCO,3,2HCl=CaCl,2,H,2,O,CO,2,.,.,固体颗粒的大小,(,或反应物接触面积的大小,),.AB,(4),制取,CO,2,：反应物的接触面积较小制取,O,2,：通过分液漏斗控制液体滴加速率,解析,(1),酒精灯应该在试管固定之前放置，可以方便调节试管的高低，保证能够用酒精灯的外焰加热；,(2)C,装置适用反应物是固体和液体，且反应不需要加热，制取氧气的三种方法中，只有用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气适合；,(3).,要研究盐酸浓度大小对反应的影响，则要采用控制变量法，即除盐酸浓度不同外，其他的量,(,如大理石的质量、形状、盐酸的量等,),必须相同，所以选择实验,与,对照；,.,大理石有块状和粉末状两种情况，可见实验研究的另一个影响反应的因素是固体颗粒的大小或反应物接触面积的大小；,.,与,
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