2019版高考化学一轮复习 第四章 非金属及其化合物 专题讲座二 气体的实验室制备、净化和收集学案.doc

专题讲座二气体的实验室制备、净化和收集1气体制备实验的基本思路2重要气体的发生装置依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：(1)固体固体气体发生装置：制备气体：O2、NH3、CH4等。(2)固体液体或液体液体气体发生装置：制备气体：Cl2、C2H4等。(3)固体液体(不加热)气体发生装置：制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。3气体制备装置的改进(1)改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。(2)“固体液体气体”装置的创新(3)“固(液)液气体”装置的创新图A的改进优点是能控制反应液的温度。图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液体顺利流下。4气体的除杂方法(1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。除杂原则：不损失主体气体；不引入新的杂质气体；在密闭装置内进行；先除易除的杂质气体。(2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置常见干燥剂浓H2SO4(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)除杂试剂Cu、CuO、Mg等当CO2中混有O2杂质时，应选用上述中的装置除O2，除杂试剂是Cu粉。5气体的收集方法收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)排水法难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体O2、H2、NO、CO等排空气法向上排空气法密度大于空气且不与空气中的成分反应Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH36.集气装置的创新排液集气装置装置()从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。饱和食盐水收集Cl2。饱和NaHCO3溶液收集CO2。饱和NaHS溶液收集H2S。四氯化碳收集HCl或NH3。装置()储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在瓶A中收集到气体。7尾气处理的原因、方法及装置(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。(2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。(3)尾气处理装置(见下图a、b、c)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。制取CO时，尾气处理可采用ac装置。制取H2时，尾气处理可采用ac装置。题组一气体的制备与性质探究1(2017临沂市高三上学期期中考试)用下图所示装置进行实验，下列实验现象描述错误的是()实验试剂甲试剂乙试剂丙丙中的现象A稀盐酸CaCO3Na2SiO3溶液有白色沉淀生成B浓硫酸Na2SO3BaCl2溶液有白色沉淀生成C过氧化氢MnO2酸性KI淀粉溶液溶液变为蓝色D浓盐酸KMnO4Na2S溶液有淡黄色沉淀生成答案B解析A项，盐酸和碳酸钙反应生成CO2，CO2与硅酸钠溶液反应生成硅酸白色沉淀，正确；B项，浓硫酸与亚硫酸钠反应生成SO2，但SO2与氯化钡不反应，错误；C项，过氧化氢在二氧化锰的作用下分解生成氧气，氧气把碘化钾氧化为单质碘，碘遇淀粉显蓝色，正确；D项，浓盐酸与高锰酸钾混合生成氯气，氯气把硫化钠氧化为单质S，产生淡黄色沉淀，正确。2(2018曲阜市高三检测)用如图所示装置和相应试剂能达到实验目的的是()选项实验目的试剂a试剂b试剂c装置A验证非金属性：SCSi稀硫酸Na2CO3Na2SiO3溶液B制备纯净的氯气浓盐酸MnO2饱和食盐水C检验溶液X中含有CO盐酸溶液X澄清石灰水D除去Na2SO3中的Na2SO4氯水混合物NaOH溶液答案A解析A项，装置b中出现气体，说明硫酸的酸性强于碳酸，装置c中出现沉淀，说明碳酸的酸性强于硅酸，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强，即SCSi，正确；B项，MnO2和浓盐酸反应，需要加热，此装置中没有加热装置，饱和食盐水除去氯气中的HCl，从装置c中出来的氯气中混有水蒸气，不是纯净的，错误；C项，装置b中加入盐酸，出现能使澄清石灰水变浑浊的气体，不能说明X中含有CO，可能含有HCO或SO或HSO，错误；D项，氯水具有强氧化性，能把SO氧化成SO，不能达到实验目的，错误。3(2017湖北省部分重点高中协作体高三上学期联考)利用如图所示装置进行下列实验，能得到相应实验结论的是()选项实验结论A浓硫酸Na2SO3KMnO4溶液褪色SO2有漂白性B浓盐酸KMnO4FeBr2溶液变为黄色氧化性：Cl2Br2C稀硫酸碳酸钠CaCl2溶液无明显变化CO2不与CaCl2反应D浓硫酸蔗糖溴水褪色浓硫酸具有脱水性、吸水性答案C解析A项，二氧化硫使酸性高锰酸钾溶液褪色表现的是二氧化硫的还原性，错误；B项，氯气通入溴化亚铁溶液先氧化亚铁离子，使溶液变为黄色，错误；C项，碳酸的酸性弱于盐酸，所以二氧化碳不与氯化钙反应，正确；D项，溴水褪色说明有二氧化硫生成，证明了浓硫酸的强氧化性，错误。4(2017江西省临川区第一中学高三上学期期中考试)用下图所示装置进行实验，下列对实验现象的解释不合理的是()选项中试剂中现象解释A品红溶液溶液褪色SO2具有漂白性BNa2SiO3溶液产生胶体沉淀酸性：H2SO3H2SiO3CBa(NO3)2溶液生成白色沉淀SO与Ba2生成白色BaSO3沉淀D酸性KMnO4溶液紫色褪去SO2具有还原性答案C解析Cu和浓硫酸发生反应Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O。A项，SO2具有漂白性，能使品红溶液褪色，正确；B项，通入SO2后产生胶体沉淀，说明产生H2SiO3，即H2SO3酸性强于H2SiO3，正确；C项，SO2溶于水，溶液显酸性，NO在酸性条件下具有强氧化性，能把H2SO3或SO氧化成SO，因此沉淀是BaSO4，错误；D项，酸性高锰酸钾溶液具有氧化性，紫色褪去，说明SO2具有还原性，正确。题组二高考新题型和气体制备有关的仪器连接分析5(2017全国卷，10)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是()A中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液B管式炉加热前，用试管在处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热D装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气答案B解析A项，气体从溶液中逸出易带出水蒸气，所以浓硫酸应放在中，错误；B项，先通H2以排除空气，加热前应先检验H2的纯度，正确；C项，若先停止通H2，空气有可能重新将W氧化，应先停止加热，再关闭活塞K，错误；D项，MnO2和浓盐酸反应制氯气需要加热，不能用启普发生器制备，错误。6(2018海南省海南中学高三月考)用下图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m(H)m(O)18。下列对导致这一结果的原因分析中，一定错误的是()A、装置之间缺少干燥装置B装置之后缺少干燥装置C装置中玻璃管内有水冷凝DCuO没有全部被还原答案D解析用H2还原CuO时，装置中CaCl2吸收的是生成的水，而装置中玻璃管通H2前后的质量差为反应时消耗CuO中氧的质量，即生成水中氧元素的质量，而m(水)m(氧)m(氢)。当Zn和稀硫酸反应产生的H2不干燥m(水)偏大，装置后不加干燥装置，使中CaCl2吸收空气中的水分m(水)偏大，中玻璃管内有水冷凝m(氧)偏小，都会造成测得m(H)m(O)18。H2O的组成与CuO是否完全反应无关，只与通H2前后玻璃管的质量差和生成的水有关。7(2017河北省武邑中学高三上学期期中考试)Cl2O是一种强氧化剂，易溶于水且会与水反应生成次氯酸，与有机物或还原剂接触会发生燃烧并爆炸。一种制取Cl2O的装置如图所示，加热装置和夹持仪器已略。已知：Cl2O的熔点为116 ，沸点为3.8 ；Cl2的沸点为34.6 ；HgO2Cl2=HgCl2Cl2O。下列说法正确的是()A装置中盛装的试剂依次是浓硫酸和饱和食盐水B通干燥空气的目的是作氧化剂C从装置中逸出气体的主要成分是Cl2OD装置与之间不用橡皮管连接，是为了防止橡皮管燃烧和爆炸答案D解析A项，从饱和食盐水中逸出的气体中含有水蒸气，所以氯气要先通过饱和食盐水，再通过浓硫酸，即装置中盛装的试剂依次是饱和食盐水和浓硫酸，错误；B项，通干燥空气的目的是将Cl2O从发生装置完全赶出至收集装置，错误；C项，从装置中逸出气体的主要成分是Cl2，错误；D项，装置与之间不用橡皮管连接，是为了防止橡皮管燃烧和爆炸，正确。题组三仪器连接专练8将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20 ，1.01105 Pa)的体积。某同学拟选用如图实验装置完成实验：最简易的装置其连接顺序：A接(_)(_)接(_)(_)接(_)(填接口字母，可不填满)。答案EDG9实验室合成硫酰氯要先制取干燥氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器如下图：上述仪器的连接顺序：e接_，_接_，_接_，_接_(按气流方向，用小写字母表示)。答案dcabihg10亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。已知： NONO22OH=2NOH2O气体液化的温度：NO2(21 )、NO(152 )(1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，目的是_。(2)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(从左向右连接)：A_；组装好仪器后，接下来进行的操作是_。答案(1)排出装置中的空气，防止干扰NO的检验 (2)CEDB检查装置的气密性解析(1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排出装置中的空气，防止干扰NO的检验，否则会影响NO和NO2的检验。(2)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(从左向右连接)：A是发生装置，C是干燥除去水。因为NO2更易液化，先分离NO2，所以接E冷却二氧化氮，NO2分离后再检验NO，再接D通氧气，观察到气体从无色变成红棕色，说明是NO，B是尾气处理；吸收反应后剩余的NO和NO2的混合气体，防止污染空气。装置的连接为ACEDB；有气体参与或生成的实验必须检查装置的气密性，故组装好仪器后，接下来进行的操作是检查装置的气密性。11利用如图装置，进行NH3与金属氧化物MxOy反应生成M、N2、 H2O，通过测量生成水的质量来测定M的相对原子质量。a中试剂是浓氨水。(1)仪器a的名称为_，仪器b中装入的试剂可以是_。(2)按气流方向正确的装置连接顺序为_(填字母，装置可重复使用)。答案(1)分液漏斗NaOH或生石灰或碱石灰 (2)BDADC解析(1)仪器a的名称为分液漏斗，仪器b中装入的试剂可以是NaOH或生石灰或碱石灰。(2)该实验在B处产生氨，通过D干燥氨，在A处NH3与MxOy反应，生成的水在D处被吸收，残留氨被C吸收，所以按气流方向正确的装置连接顺序为BDADC。