2019高考化学 第10章（化学实验）第3节 物质的制备、实验方案的设计与评价 考点（1）气体的制备讲与练（含解析）.doc

第十章化学实验李仕才考点一气体的制备一、常见气体的实验室制法1实验室典型的气体发生装置2气体收集方法收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不与水反应且难溶于水收集的气体密度比空气大，且与空气密度相差较大，不与空气中的成分反应收集的气体密度比空气小，且与空气密度相差较大，不与空气中的成分反应收集装置3.常见气体的实验室制备原理与收集4.气体的净化(1)常见净化装置a装置：加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流畅通。b装置：一般盛液体试剂，用于洗气。c或d装置：一般盛固体试剂，用于气体除杂和定量计算。(2)常见干燥剂：液态干燥剂固态干燥剂装置常见干燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)不可干燥的气体NH3、H2S、HBr、HI等NH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2等5.尾气的处理(1)直接排空处理：主要是针对无毒、无害气体的处理。如N2、O2、CO2等。(2)尾气处理装置：通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常见的尾气处理装置有：a装置可用于NaOH溶液吸收Cl2、H2S、NO2，硫酸铜溶液吸收H2S(气体溶解或反应速率不是很快，不易引起倒吸)；b装置可用于收集少量气体然后处理；c、d装置可吸收易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等，其中d吸收的量少；e用于处理难以吸收(有毒)且可燃的气体，如H2、CO等；f装置可用于碱石灰吸收酸性尾气，如HCl、HBr、H2S、SO2。6气体制备装置的创新(1)固体加热制气体装置的创新如图所示，该装置用于加热易液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，如用草酸晶体受热分解制取CO气体。(2)“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。(3)“块状固体液体气体”装置的创新大试管中的小试管中盛有液体反应物，起液封的作用，防止气体从长颈漏斗中逸出，这样设计可节约试剂装置可通过伸入或拉出燃烧匙，做到控制反应的发生和停止装置通过倾斜Y形管使液体与固体接触发生反应，便于控制反应的进行(4)几个“随开随用，随关随停”的制气装置判断正误(正确的打“”，错误的打“”)1制备二氧化碳用大理石和稀硫酸反应。()2氨气通入氯化铝溶液中，现象是先有白色沉淀后溶解。()3实验室用KClO3或H2O2制取氧气中都用到MnO2，其作用相同。()4瓶中装满水，A口连导管并伸入量筒中，从B口进气，用排水法测量生成H2的体积。()5除去SO2中的水蒸气，可利用盛浓硫酸的U形管。()1制备同种气体时，要注意原理不同选择的装置也不同，如制备氧气，用高锰酸钾分解，选固固加热装置；用双氧水在二氧化锰作用下分解，选择固液不加热装置。2进行气体制备时，不要忘记对装置进行气密性检验，检验时首先对装置密封，如关闭活塞、塞紧瓶塞，把导管插入到水中进行水封等。3排空气法收集气体时，除了考虑气体的密度大小外，还要考虑是否与空气反应，如NO能被氧气氧化，不能用排空气法收集。一、气体的制备、净化和收集1如图装置可用于制取、提纯并收集表格中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是()选项气体abcANO2浓硝酸铜片NaOH溶液BSO2浓硫酸Cu酸性KMnO4溶液CNH3浓氨水生石灰碱石灰DCO2稀硫酸Na2CO3浓硫酸解析：A项，氢氧化钠溶液会吸收生成的NO2，最后收集不到NO2，错误；B项，铜与浓硫酸反应需要加热，酸性KMnO4能氧化SO2，收集不到SO2，错误；C项，碱石灰是固体干燥剂，而题给的装置适用于液体干燥剂，错误。答案：D2如图是制取和收集某气体的实验装置，该装置可用于()A浓盐酸和二氧化锰反应制取Cl2B过氧化钠固体和水反应制取O2C浓硝酸与铜反应制取NO2D浓氨水和生石灰反应制取NH3解析：A项，浓盐酸和二氧化锰反应制取Cl2需要加热且Cl2与水反应，不能用排水法收集；C项，NO2与水反应生成NO气体，不能用排水法收集；D项，NH3易溶于水，不能用排水法收集。答案：B3如图是实验室常用的气体制备、净化和收集装置。若依据反应H2C2O4COCO2H2O制取CO，则合理的装置组合为()A BC D解析：由反应物的状态和反应条件可选作为制取装置；除去CO2可选用或装置，要收集CO只能用装置，故合理的装置组合为或。答案：D4实验室对制备气体反应的基本要求是“反应条件易满足、能平稳地产生气流、所得气体中尽可能不含杂质成分(除少量水蒸气及少量原料汽化形成的物质)”，下列反应一般能用于实验室制备气体的是()ANa2O2与CO2反应制备O2BH2O2与MnO2混合制备O2C加热浓硝酸制备NO2D浓NaOH溶液与NH4Cl溶液混合加热制备NH3解析：A项，易引入较多的CO2杂质；C项，加热浓硝酸制NO2时还会产生O2；D项，氨气易溶于水，用浓NaOH溶液与NH4Cl溶液反应制得的NH3量较少。答案：B5下列仪器和装置，用橡胶管经过简单连接，可制备并收集多种不同的气体(暂不考虑尾气吸收)。关于这些装置的连接，下列说法正确的是()A制备并收集C2H4，连接adfB制备并收集NO2，连接acfC制备并收集H2S，连接bceD制备并收集NH3，连接bde解析：实验室制备乙烯的过程中需要将温度控制在170 左右，装置中缺少温度计，A错，Cu与浓HNO3制NO2不需加热，NO2与H2O反应，B错，硫化氢具有还原性，不能用浓硫酸干燥，C错。答案：D6下列有关图示装置的叙述不正确的是()A装置可用于吸收实验中多余的SO2B装置可用于收集H2、NH3、Cl2、NO2等C装置中X为苯，可用于吸收NH3或HCl气体D装置可用于收集NH3，并吸收多余的NH3解析：SO2和NaOH溶液会发生反应，故用NaOH溶液吸收SO2可以防止污染，A正确；装置中如果气体从长导管通入，只能收集密度比空气大且不能与空气中的成分发生反应的气体，此时可以收集Cl2、NO2等；如果气体从短导管通入，只能收集密度比空气小且不能与空气中的成分发生反应的气体，此时可以收集H2、NH3等，B正确；装置中如果X为苯，因为苯的密度比水的小，故苯应该在上层，C错误；装置中先用盛有碱石灰的干燥管除去NH3中的水蒸气，然后用排空气法收集NH3，最后用防倒吸的装置吸收多余的NH3，D正确。答案：C7下列有关各实验的叙述中正确的是()A利用氯仿(CHCl3)密度大于乙醇，进行氯仿与乙醇混合物的分离B进行H2、NH3、CO2、Cl2、HCl、NO2等气体收集，但不能用于NO气体收集C当X选用苯时可进行NH3和HCl的吸收，并防止倒吸D可用于SO2气体的干燥，收集并吸收多余SO2气体，防止SO2逸出污染空气并防止倒吸解析：氯仿和乙醇互溶，不能用分液漏斗分离，A项错误；密度大于空气的气体(如CO2、Cl2、HCl、NO2)，可长进短出来收集气体，密度小于空气的气体(如H2、NH3)，可短进长出来收集气体，NO能与空气中的O2反应，不能用排空气法收集，B项正确；苯的密度小于水的密度，应在上层，不能防止倒吸，C项错误；SO2气体不能用碱石灰干燥，D项错误。答案：B8有气体产生的化学实验中，某段时间内气流速率可能过快，这极有可能导致实验不能顺利进行，甚至会引起危险。下列实验装置可使反应顺利进行或能有效保证实验安全的是()ABCD解析：中的橡胶管能够平衡分液漏斗和烧瓶中的气压，保证分液漏斗中的液体顺利滴下，可使反应顺利进行；中气流速率过快时，压强增大，液体被压入长颈漏斗中存储起来，保证实验安全；中气流速率过快时，压强增大，部分气体存储在气球中，保证实验安全；中随着反应的进行，烧瓶中压强逐渐增大，液体不能顺利滴下，实验不能顺利进行。综上所述，B项正确。答案：B9下列制备和收集气体的实验装置合理的是()解析：A中加热的大试管管口应略向下倾斜且收集NH3的试管口放一团疏松的棉花；B中NO很容易被空气中的O2氧化，所以采用B装置得不到NO；C中H2的密度比空气小，所以集气瓶中的进气导管应比出气导管短，C错误。答案：D二、气体制备的综合实验10图中是在实验室进行氨气快速制备与性质实验的组合装置，部分固定装置未画出。(1)在组装好装置后，若要检验AE装置的气密性，其操作是首先_，然后微热A，观察到E中有气泡冒出，移开酒精灯或松开双手，E中导管有水柱形成，说明装置气密性良好。(2)装置B中盛放的试剂是_。(3)点燃C处酒精灯，关闭弹簧夹2，打开弹簧夹1，从分液漏斗放出浓氨水至浸没烧瓶中固体后关闭分液漏斗，稍候片刻，装置C中黑色固体逐渐变红，装置E中溶液里出现大量气泡，同时产生_(答现象)；从E中逸出液面的气体可以直接排入空气，请写出在C中发生反应的化学方程式：_。(4)当C中固体全部变红色后，关闭弹簧夹1，慢慢移开酒精灯，待冷却后，称量C中固体质量，若反应前固体质量为16 g，反应后称重固体质量减少2.4 g，通过计算确定该固体产物的成分是_(用化学式表示)。(5)在关闭弹簧夹1后，打开弹簧夹2，残余气体进入F中，很快发现装置F中产生白烟，同时发现G中溶液迅速倒吸流入F中，写出产生白烟的化学方程式：_，迅速产生倒吸的原因是_。解析：A是制备NH3的装置，B是干燥NH3的装置，C是NH3与CuO的反应装置，E是处理含NH3尾气的装置，F是NH3与Cl2的反应装置，G是处理尾气Cl2的装置。(1)若要检验AE装置的气密性，首先AE装置形成一个密封体系，关闭弹簧夹2和分液漏斗活塞，打开弹簧夹1，在E中装入水，没过导管口。(2)干燥NH3需使用碱性干燥剂(如碱石灰)。(3)C中CuO与NH3发生氧化还原反应生成红色的Cu、N2和H2O；E中未反应的NH3、SO2可与BaCl2溶液反应生成BaSO3沉淀。(4)若产物全部是Cu，则由差量法知减少的部分全部是氧元素的质量，即n(CuO)n(O)2.4 g/16 gmol10.15 mol，所以反应的CuO的质量为0.15 mol80 gmol112 g16 g，所以CuO未完全转化成Cu，剩余固体为红色，故为Cu2O和Cu的混合物。(5)Cl2可将NH3氧化为N2，同时生成的HCl会和NH3反应生成NH4Cl，产生白烟，F瓶内压强变小从而出现倒吸现象。答案：(1)关闭弹簧夹2和分液漏斗活塞，打开弹簧夹1，在E中装入水，没过导管口(2)碱石灰(或生石灰)(3)白色沉淀2NH33CuO3CuN23H2O(4)Cu2O、Cu(5)3Cl28NH3=N26NH4Cl盛满氯气的集气瓶中因氨气消耗氯气生成部分固体，导致瓶内压强减小，引起溶液倒吸