第24講常見(jiàn)氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集

【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.了解常見(jiàn)氣體的制備原理、裝置及改進(jìn)措施。2.能根據(jù)氣體的性質(zhì)

及制備原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程。

必備知識(shí)

1.氣體制備實(shí)驗(yàn)的基本思路

發(fā)生凈化干燥收集吸收

裝置裝置裝置裝置裝置

應(yīng)物

反

氣體

根據(jù)氣氣體根據(jù)氣

態(tài)

狀

的

及

雜

溶

解

應(yīng)體的性體的性

反

及

質(zhì)

的

性

及

件

條質(zhì)選擇

性

質(zhì)

質(zhì)選擇密

度

干燥劑吸收劑

2.重要?dú)怏w的發(fā)生裝置

依據(jù)制備氣體所需的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件，可將制備氣體的發(fā)生裝置分為三類。

(1)固體+固體上^氣體

發(fā)生裝置:

制備氣體：。2、NH3等。

(2)固(液)體+液體，△一.，氣體

發(fā)生裝置:

制備氣體：02、C2H4等。

(3)固體+液體(不加熱)---＞氣體

發(fā)生裝置:

發(fā)散源

制備氣體：選擇合適的藥品和裝置能制取中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的氣體。

3.氣體制備裝置的改進(jìn)

(1)“固體+固體3氣體”裝置的改進(jìn)

改進(jìn)的目的：用于加熱易熔化的固體物質(zhì)的分解，這樣可有效地防止固體熔化時(shí)造成

液體的倒流，如草酸晶體受熱分解制取CCh氣體。

(2)“固體+液體(不加熱)一＞氣體”裝置的改進(jìn)

大試管中的小試管中盛有液體

反應(yīng)物，起液封的作用，防止

氣體從長(zhǎng)頸漏斗中逸出，可節(jié)

省試劑

通過(guò)伸入或拉出燃燒匙，控制

反應(yīng)的發(fā)生和停止

通過(guò)傾斜Y形管使液體與固

體接觸發(fā)生反應(yīng)，控制反應(yīng)的

進(jìn)行

Y形管

通過(guò)分液漏斗滴加液體反應(yīng)物,

控制反應(yīng)的進(jìn)行

(3)“固(液)體+液體—?dú)怏w”裝置的改進(jìn)

圖A改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是能控制反應(yīng)液的溫度。

圖B改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是使圓底燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強(qiáng)相等，便于液體順利流下。

學(xué)生用書(shū)1第14()頁(yè)

4.氣體的除雜方法

⑴除雜試劑選擇的依據(jù)：主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異，如溶解性、酸堿性、氧

化性、還原性。

除雜原則：①不損失主體氣體；②不引入新的雜質(zhì)氣體；③在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行；④先

除易除的雜質(zhì)氣體。

⑵氣體干燥凈化裝置

類型液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固體加熱

［裝置語(yǔ)迂

InUinTiv1

濃H2s。4（具有酸無(wú)水氯化鈣除雜試劑Cu、CuO、

常見(jiàn)干燥劑堿石灰（呈堿性）

性、強(qiáng)氧化性）（呈中性）Mg等

例如，當(dāng)CO2中混有02雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用上述I?W中的IV裝置除02,除雜試劑是Cu

粉。

5.氣體的收集方法

收集方法收集氣體的類型收集裝置可收集的氣體（舉例）

難溶于水或微溶于水，且不

排水法。2、氏、NO、CO等

與水反應(yīng)的氣體

密度大于空氣且不與空氣中C12、SO2、NO2、

向上排空氣法

排空的成分反應(yīng)

co2

氣法密度小于空氣且不與空氣中

向下排空氣法H2、NH

的成分反應(yīng)3

6.集氣裝置的創(chuàng)新——排液集氣裝置

裝置（I）從a管進(jìn)氣、b管出水可收集難溶于水的氣體，如H2、Ch等。若將廣口瓶中

的液體更換，還可以收集以下氣體：

①飽和食鹽水——收集Cho

答案：D

解析：A、B、C三個(gè)裝置原理與啟普發(fā)生器相似，均具有隨開(kāi)隨關(guān)功能；而D裝置關(guān)

閉止水夾后，反應(yīng)仍持續(xù)進(jìn)行，不具有隨開(kāi)隨關(guān)功能。

學(xué)生用書(shū)1第141頁(yè)

2.根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)的如下裝置的連接順序中，正確的是（）

濃?

硫

堿

酸

A.制備收集C2H4：連接a-c-g

B.制備收集NO：連接b-c—e—d

C.制備收集NH3：連接b—d—e—c

D.制備收集CL：連接a-f—c—e—d

答案：D

解析：制備C2H4沒(méi)有控制溫度的溫度計(jì)，A錯(cuò)誤；N。與02反應(yīng)，不能用排空氣法收

集，B錯(cuò)誤；用c吸收多余的NH3,易發(fā)生倒吸，C錯(cuò)誤；飽和食鹽水除去HC1氣體，

濃硫酸吸收水蒸氣，堿石灰吸收多余的CL,D正確。

3.實(shí)驗(yàn)室合成硫酰氮要先制取干燥氯氣。制備干燥純凈的氯氣所用儀器如圖：

濃硫酸飽和食鹽水NaOH溶液

上述儀器的連接順序：e接,接,接

接（按氣流方向，用小寫(xiě)字母表示）。

答案：dcabih(J

氣體制備裝置的改進(jìn)與創(chuàng)新

4.工業(yè)上用斑后（主要成分是CaF*、濃硫酸、氫氧化鋁和碳酸鈉溶液通過(guò)濕法制備冰

晶石，某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組模擬工業(yè)上制取NH3A1F6的裝置如圖，下列敘述錯(cuò)誤的是（）

A.該裝置均可采用由聚四氟乙烯材料制備的儀器

B.裝置I發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaF2+H2SO4（^）=CaSO4+2HF：

c.裝置in的作用是安全瓶，防止倒吸

D.Na2cCh溶液和HF加入的順序是：先加Na2cCh溶液再通HF氣體

答案：D

解析：該裝置均可采用由聚四氟乙煒材料制備的儀器，不能用普通玻璃，會(huì)被生成的

HF腐蝕，A正確；裝置I為高沸點(diǎn)的濃硫酸制備低沸點(diǎn)的HF,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程

式為CaFz+H2so廉濃）qCaSCU+2HFT，B正確；HF易溶于水且會(huì)與氫氧化鈉溶液反

應(yīng)，需要防倒吸，裝置HI的作用是安全瓶，防止倒吸，C正確；先通HF氣體溶解氫氧

化鋁，再加Na2co3溶液，D錯(cuò)誤。

5.亞硝酰氯（N0C1）是一種黃綠色氣體，沸點(diǎn)為-5.5°C,其液體呈紅褐色，遇水生成

氯化氫和氮的氧化物，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)如圖裝置用CL和N0制備N0C1?；卮鹣?/p>

列問(wèn)題：

⑴裝置甲利用Cu與稀硝酸反應(yīng)制取NO,其離子方程式為

該反應(yīng)中稀硝酸表現(xiàn)出的化學(xué)性質(zhì)有；

導(dǎo)管a的作用為o

(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，先關(guān)閉K2,打開(kāi)Ki,通一段時(shí)間N2,此操作的目的是

(3)裝置丁的作用為o

⑷裝置丙中為濃硫酸，該裝置有三個(gè)作用，除通過(guò)觀察氣泡調(diào)節(jié)氣流速率控制兩種氣

體的比例外，還有兩個(gè)作用是O

(5)經(jīng)分析，該套裝置在設(shè)訂上存在一處明顯缺陷，改進(jìn)的方法是

(用文字描述)。

答案：(l)3Cu+8H++2NO；^3Cu2++2NOT+4H2。酸性和氧化性平衡氣壓，

使液體順利流下

(2)排盡裝置中的空氣，防止NO被氧化

⑶液化亞硝酰氯，便于收集產(chǎn)品

(4)干燥氣體和使氣體混合更充分

(5)在裝置丁和戊之間增加一個(gè)氣體干燥裝置

解析：⑴銅和稀硝酸反應(yīng)生成CU(NO3)2、NO和水，反應(yīng)的離子方程式為3Cu+8H++

2+

2NOf^=3CU+2NOf+4H2O,稀硝酸表現(xiàn)出的化學(xué)性質(zhì)有酸性和氧化性，導(dǎo)管a

的作用為平衡氣壓，使液體順利流下。(2)由于NO易被空氣中的氧氣氧化為NCh,先

通入氮?dú)猓蜒b置中空氣排盡，防止NO被氧化。(3)根據(jù)題給信息可知，亞硝酰氯

(NOQ)的沸點(diǎn)為-5.5°C,遇冷易轉(zhuǎn)化為液態(tài)，則裝置丁中冰鹽水的作用是液化亞硝

酰氯，便于收集產(chǎn)品。(4)裝置丙中為濃硫酸，具有干燥氣體和使氣體混合更充分的作

用，同時(shí)通過(guò)觀察氣泡調(diào)節(jié)氣流速率控制兩種氣體的比例。(5)由于亞硝酰氯遇水發(fā)生

反應(yīng)，所以應(yīng)在裝置丁和戊之間增加一個(gè)干燥裝置，防止戊中的水進(jìn)入到丁中和亞硝

酰氯發(fā)生反應(yīng)。

高考真題廠感悟、

1.(2024.廣東卷)1810年，化學(xué)家戴維首次確認(rèn)“氯氣”是一種新元素組成的單質(zhì)。興

趣小組利用以下裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。其中，難以達(dá)到預(yù)期目的的是()

B

無(wú)水CaCl2

飽和

食鹽水

凈化、干燥02

學(xué)生用書(shū)1第142頁(yè)

C

收集Ch驗(yàn)證C12的氧化性

答案：A

解析：利用濃鹽酸和二氧化鎰反應(yīng)制氯氣需要加熱，題圖中缺少加熱裝置，且分液漏

斗內(nèi)應(yīng)盛裝濃鹽酸，不能達(dá)到預(yù)期目的，A符合題意；實(shí)驗(yàn)室制得的氯氣中有HC1雜

質(zhì)，可以通過(guò)飽和食鹽水洗氣除雜，再通過(guò)無(wú)水氟化鈣干燥，可以達(dá)到凈化、干燥

CL的目的，B不符合題意；氯氣密度大于空氣，可以用向上排空氣法收集，可以達(dá)到

預(yù)期目的，C不符合題意；員可以在氯氣中安靜她燃燒，產(chǎn)生蒼白色火焰，氯氣將氫

氣氧化，驗(yàn)證了氯氣的氧化性，D不符合題意。

2.（2024?河北卷）圖示裝置不能完成相應(yīng)氣體的發(fā)生和收集實(shí)驗(yàn)的是（加熱、除雜和尾

氣處理裝置任選）（）

135

選項(xiàng)氣體試劑

ASO2飽和Na2sCh溶液+濃硫酸

BC12MnCh+濃鹽酸

固體熟石灰

CNH3NH4CI+

石灰石+稀鹽酸

Dco2

答案：C

解析：如題圖所示的氣體發(fā)生裝置可以為固液加熱型反應(yīng)，也可以是固液不加熱型;

右側(cè)氣體收集裝置，長(zhǎng)進(jìn)短出為向上排空氣法，短進(jìn)長(zhǎng)出為向下排空氣法，裝滿水后

短進(jìn)長(zhǎng)出為排水法；飽和Na2sCh溶液和濃硫酸反應(yīng)可以制SCh,使用固液不加熱制氣

裝置，SCh密度比空氣大，用向上排空氣法收集，可以完成相應(yīng)氣體的發(fā)生和收集實(shí)

驗(yàn)，A不符合題意；MnCh和濃鹽酸加熱反應(yīng)可以制CL,使用固液加熱制氣裝置，Cl2

密度比空氣大，用向上排空氣法收集，可以完成相應(yīng)氣體的發(fā)生和收集實(shí)臉，B不符

合題意；固體NH4cl與熟石灰加熱制NH3需要使用固固加熱制氣裝置，圖中裝置不合

理，不能完成相應(yīng)氣體的發(fā)生和收集實(shí)驗(yàn)，C符合題意；石灰石（主要成分為CaC0.3）

和稀鹽酸反應(yīng)可以制C02,使用固液不加熱制氣裝置，CCh密度比空氣大，用向上排

空氣法收集，可以完成相應(yīng)氣體的發(fā)生和收集實(shí)驗(yàn)，D不符合題意。

3.（2022?廣東卷）實(shí)驗(yàn)室用MnCh和濃鹽酸反應(yīng)生成CL后，按照凈化、收集、性質(zhì)檢驗(yàn)

及尾氣處理的順序進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列裝置（“表示氣流方向）不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?/p>

)

A

飽和II

食鹽水、泰三三/濃硫酸

AB

干燥的_nn濕澗的

紅布條一》D—紅布條

水

颼眄無(wú)水CaC"

D

答案：D

解析：濃鹽酸易揮發(fā)，制備的氯氣中含有HC1氣體，可用飽和食鹽水除去HC1,CL可

用濃硫酸干燥，A裝置能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康模蔄不符合題意；氯氣的密度大于空氣，用

向上排空氣法收集，故B不符合題意；濕潤(rùn)的紅布條褪色，干燥的紅布條不褪色，可

驗(yàn)證干燥的氯氣不具有漂白性，濕潤(rùn)的Cb具有漂白性，故C不符合題意；氯氣在水

中的溶解度較小，應(yīng)用NaOH溶液吸收尾氣，故D符合題意。

4.（2021?北京卷）實(shí)驗(yàn)室制備下列氣體所選試劑、制備裝置及收集方法均正確的是

氣體試劑制備裝置收集方法

A02KMnO4ad

稀

BH2Zn+H2sO4be

CNOCu十稀HNO3bc

石灰石+稀

DCO2H2so4bc

答案：B

解析：02的密度比空氣稍大且難溶于水，通常用向上排空氣法或排水法收集，A項(xiàng)錯(cuò)

誤；實(shí)驗(yàn)室中用Zn和稀硫酸反應(yīng)制備H2,并用排水法收集H2,B項(xiàng)正確；N0易被空

氣中的氧化，通常采用排水法收集，C項(xiàng)錯(cuò)誤；稀硫酸與CaCO3反應(yīng)制取CO2時(shí)，

CaCCh表面會(huì)附著CaSCU而阻止反應(yīng)的進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)室通常用CaCCh與稀鹽酸制備

CCh,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

1.檢查裝置氣密性的方法

檢查裝置氣密性的基本思路是使裝置內(nèi)外壓強(qiáng)不等，觀察氣泡或液面變化。

⑴微熱法：如圖ao用酒精燈微熱或用手捂熱試管，導(dǎo)管口產(chǎn)生氣泡，停止加熱或松

開(kāi)手后導(dǎo)管內(nèi)形成一段穩(wěn)定水柱，證明裝置不漏氣。

⑵液差法：如圖b、Co連接好儀器，b中夾緊彈簧夾，從長(zhǎng)頸漏斗中注入適量水，使

b中長(zhǎng)頸漏斗中的液面高于錐形瓶中的液面，靜置，若液面位置保持不變，證明裝置

不漏氣。c中，從乙管加入適量水，使乙管液面高于甲管液面，靜置，若液面位置保

持不變，證明裝置不漏氣。

⑶滴液法：如圖do向分液漏斗中注入適量水，夾緊彈簧夾，打開(kāi)分液漏斗活塞，水

在下端形成一段水柱，如果一段時(shí)間后，水柱的水位不會(huì)下降，則證明裝置氣密性良

好。

學(xué)生用書(shū)1第143頁(yè)

（4）抽氣（吹氣）法：如圖e、foe中關(guān)閉分液漏斗的活塞，輕輕向外拉動(dòng)或向里推動(dòng)注射

器的活塞，一段時(shí)間后，活塞能回到原來(lái)的位置，證明裝置的氣密性良好。f中打開(kāi)

彈簧夾，向?qū)Ч芸诖禋?，如果長(zhǎng)頸漏斗中的液面上升，且停止吹氣后，夾上彈簧夾，

長(zhǎng)頸漏斗液面保持穩(wěn)定，則證明裝置的氣密性良好。（液差法的拓展）

注意：凡是有導(dǎo)氣管的實(shí)驗(yàn)裝置，在放入藥品之前均需要先檢查裝置的氣密性。

2.檢查裝置氣密性的答題規(guī)范

⑴裝置形成封閉體系一操作（微熱、手捂、熱毛巾捂、加水等）一描述現(xiàn)象一得出結(jié)

論。

（2）微熱法檢查的關(guān)鍵詞是封閉、微熱、氣泡、水柱。

⑶液差（封）法的關(guān)鍵詞是封閉、液差。

（4）答題時(shí)易忽略的幾句關(guān)鍵性的文字?jǐn)⑹觥?/p>

①將導(dǎo)管末端浸入水中。

②關(guān)閉或者打開(kāi)某些氣體通道的活塞或彈簧夾。

③加水至“將長(zhǎng)頸漏斗下口浸沒(méi)”。

應(yīng)用體驗(yàn)

1.下列是一些檢查裝置氣密性的方法，其中正確的是（）

察

觀

否

是

氣

有

泡冒

出

A

觀察

是否

有氣觀察是

泡冒否有氣

出泡冒出

D

答弟

B

是

方法

性的

氣密

裝置

，檢查

圖如下

置示意

鎂的裝

備氮化

2.制

時(shí)

b,這

微熱

精燈

用酒

導(dǎo)管，

浸沒(méi)長(zhǎng)

飽水至

少量蒸

中先加

在G

活塞，

閉a的

：關(guān)

答案

定的

段穩(wěn)

成一

內(nèi)形

導(dǎo)管

中的

在水

中插

后，G

，冷卻

加熱

停止

冒出，

有氣泡

導(dǎo)管口

G中

性良好

置氣密

，則裝

水柱

）。

未畫(huà)出

定裝置

部分固

裝置（

的組合

質(zhì)實(shí)驗(yàn)

備與性