高三化学二轮复习指导 第五部分 化学实验基础 专题六 常见气体的制备与收集

专题六 常见气体的制备与收集知识点高考考试说明对应教科书内容常见气体的实验室制法掌握常见气体的实验室制法必修1第四章第三、四节必修2第三章第二节选修5第二童第一节一、知识整理1气体的发生装置2气体的收集方法3常见气体的制备原理，装置选择4气体的净化和干燥二、重点知识解析应掌握、等种气体的实验室制法。其中包括药品选择、反应原理、仪器装置、操作要点、净化、干燥、收集、检验、尾气处理等一系列的基本知识和基本操作技能。1气体的发生装置一般根据反应物状态和反应条件设计气体发生装置，通常气体的发生装置有如下几种（见下图）：固态反应物加热产生气体有液体反应物不加热产生气体有液体反应物加热产生气体AB CD E F2气体的收集方法根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种。（1）排水集气法适用于不溶于水或微溶于水且不与水发生反应的气体。优点是收集的气体纯度高，易判断是否收集满。若有些气体虽在水中有一定的溶解性或与水微弱反应，也可通过往水中加入电解质，抑制与水反应。如用排饱和食盐水的方法可收集浓度较高的（装置）。（2）向上排空气收集法适用于不跟空气发生反应且密度比空气大的气体（装置）。（3）向下排空气集气法适用于不跟空气发生反应且密度比空气小的气体（装置）。3常见气体的制备原理，装置选择气体反应原理发生装置收集装置注意事项或共同点：气密性的检查试管口稍向下倾斜若用排水法，做完实验先撤导管，后撤酒精灯不同点：收集氨气的仪器要干燥说明：制备少量还可以用反应：，选择发生装置。制备少量可以加热浓氨水或将浓氨水滴入盛固体的烧瓶中，选择发生装置。气体反应原理发生装置收集装置注意事项较活泼金属与稀强酸（如，但勿用，或浓）的置换反应Ca或c用长颈漏斗时要液封（遇粉化）不能用启普发生器制不用（因微溶）排水法完毕应先撤导管后撤火反应物都是液体要加碎瓷片防暴沸制乙烯要控制温度在170集可用排饱和食盐水电石与水进行反应B或（浓）或或4气体的净化和干燥气体的净化、干燥装置一般常用的有洗气瓶、干燥管、形管和双通加热管几种。如下图。（1）洗气瓶（如图c）中一般装入液体除杂试剂。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：强碱溶液：如溶液可吸收、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：饱和溶液能除去中混有的、等强酸性气体。饱和溶液能除去SO：中混有的、等气体。浓：利用它的吸水性，可除去、等气体中混有的水蒸气。但由于浓有强氧化性，不能用来干燥具有强还原性气体，如、等。酸性溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，如除去混在气体中的等。（2）干燥管、形管一般装人固体的干燥剂。常见的固体干燥剂有：酸性干燥剂，不能用来干燥碱性气体。如、硅胶等。碱性干燥剂，不能用来干燥酸性气体。如、碱石灰、固体等。中性干燥剂，酸性、碱性、中性气体都能干燥。如（但不能干燥，因易形成氨合物）。（3）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：和混合气体中反应而将除去。另外还常用固体的无水装入干燥管中，通过颜色变化检验水蒸气的存在（但不能用作干燥剂，因吸水率低）。用固体也可将、（气）转化为。5测量气体的体积利用气体的不溶于某些液体的性质（如难溶于水，难溶于饱和食盐水）可用排液法粗略测量气体的体积。其多种量气装置见下图。实验操作水平的高低决定了测量误差的大小。为减少量气误差，应注意：装置（I），反应后应恢复到室温再读数，实验前集气瓶应充满水。气体体积即量筒中水的体积。装置（），读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平。读取反应前后甲管中液面体积读数的差值即为气体体积。装置（），测量收集到的气体体积，应先使气体冷却至室温，再慢慢将量筒下移，使量筒内外液面高度相同，再读取读数。装置（），实验中水面要没过漏斗颈，量筒中装满水，反应在漏斗中进行，生成气体的体积即为量筒内气体的体积。装置（V），用于测量混合气体中被吸收（或不被吸收）的体积分数，读数时球形容器和量气管液面相平，量气管内增加的水的体积等于不被反应管吸收的气体的体积。三、典型例题解析【例1】利用下列各组中的物质制备并收集少量相应的气体，能采用右图装置的是（ ）浓氨水和固体制大理石和稀盐酸制过氧化氢溶液和二氧化锰制稀硝酸和铜片制浓盐酸和二氧化锰制电石与水制锌粒和稀硫酸制乙醇和浓硫酸制A BC D【知识点】气体制备原料、发生装置的选择，收集气体的方法【能力层次】理解【思路解析】不能用向上排空气法收集；可以；可以；不能用排空气法收集，可以和空气中成分反应；制备氯气需要加热；不能用向上排空气法收集；不能用向上排空气法收集；乙醇和浓硫酸制必须要加热使用温度计，不能用排空气法收集。【答案】A【例2】（2011年全国卷）（1）下图是用与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。装置、的作用分别是：_（2）在实验室欲制取适量气体。下图中最适合完成该实验的简易装置是_（填序号）；根据所选的装置完成下表（不需要的可不填）：加入的物质所起的作用ABCD简单描述应观察到的实验现象_。【知识点】常见气体的制备、收集和尾气处理【能力层次】理解【答案】（1）向上排气收集氯气安全作用，防止中的液体倒吸进入集气管中吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境（2）应加入的物质所起的作用铜屑和稀硝酸发生气体水排水收集气体主要是接收中排出的水反应开始时，中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；管上部空间由无色逐渐变成浅棕红色，随反应的进行又逐渐变为无色；中的液体由无色变为浅蓝色；中的水面逐渐下降，管中的水逐渐流入烧杯中【例3】（2011年新课标）氢化钙固体是登山运动员常用的能源提供剂。某兴趣小组拟选用如下装置制备氢化钙。（1）请选择必要的装置，按气流方向连接_（填仪器接口的字母编号）。（2）根据完整的实验装置进行实验，实验步骤如下：检查装置气密性后，装入药品；打开分液漏斗活塞；_（请按正确的顺序填人下列步骤的标号）。A加热反应一段时间B收集气体并检验其纯度C关闭分液漏斗活塞 D停止加热，充分冷却（3）实验结束后，某同学取少量产物，小心加入水中，观察到有气泡冒出、溶液中加入酚酞后显红色。该同学据此判断，上述实验确有生成。写出与水反应的化学方程式_；该同学的判断不准确，原因是_。（4）请你设计一个实验，用化学方法区分钙与氢化钙，写出实验简要步骤及观察到的现象_。（5）登山运动员常用氢化钙作为能源提供剂，与氢气相比，氢化钙的优点是_。【知识点】常见气体的制备，除杂和性质实验综合【能力层次】理解【答案】（1），（或，）（2）（3）金属钙与水反应也有类似现象（4）取适量氢化钙，在加热条件下与干燥氧气反应，将反应产生的气体通过装有无水硫酸铜的干燥管，观察到白色变为蓝色；取钙做类似实验，观察不到白色变为蓝色（5）氢化钙是固体，携带方便【例4】（2012年山东）实验室采用、的混合溶液与过量氨水反应制备，主要流程如下：回答下列问题：（1）为使、同时生成沉淀，应先向沉淀反应器中加入_（填“”或“”），再滴加另一反应物。（2）如右图所示，过滤操作中的一处错误是_。（3）判断流程中沉淀是否洗净所用的试剂是_。高温焙烧时，用于盛放固体的仪器名称是_。（4）无水（183升华）遇潮湿空气即产生大量白雾，实验室可用下列装置制备。装置中盛放饱和溶液，该装置的主要作向是_。中试剂的作用是_。向一件仪器中加入适当试剂后也可起到和的作用，所加入的试剂为_。【知识点】气体制备等化学实验基本操作综合【能力层次】理解【答案】（1）（2）漏斗下端尖嘴未紧贴烧杯内壁（3）溶液（或硝酸酸化的溶液）坩埚（4）除去吸收水蒸气碱石灰（或与混合物）