1、第2講常見(jiàn)氣體的實(shí)驗(yàn)室制備,考點(diǎn)一 氣體的制備與收集,考點(diǎn)二氣體的凈化和尾氣處理,總綱目錄,高考演練,考點(diǎn)一氣體的制備與收集,1.常見(jiàn)氣體制備的反應(yīng)原理 (1)O2:2KClO3 2KCl+3O2 或2H2O2 2H2O+O2 (2)H2:Zn+H2SO4 ZnSO4+H2 (3)NH3:2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3 (4)CO2:CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2,(5)Cl2:MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2+2H2O (6)SO2 :Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+H2O+SO2 (7)NO:3Cu+8HNO3(稀) 3C

2、u(NO3)2+2NO+4H2O,2.常見(jiàn)氣體制備的發(fā)生裝置 選擇發(fā)生裝置一般需從反應(yīng)物的狀態(tài)、溶解性和反應(yīng)條件確定制氣裝置類型,具體如下表所示:,3.氣體的收集方法,特別提醒(1)NO不能用排空氣法收集,主要是因?yàn)镹O易與空氣中的 氧氣反應(yīng)生成NO2;NO2不能用排水法收集,主要是因?yàn)镹O2易與水反應(yīng)。,(2)密度與空氣接近,且不與水反應(yīng)或不溶于水的氣體最好用排水法收集,如N2、CO、乙烯等。,1.【易錯(cuò)辨析】 判斷正誤,正確的畫(huà)“”,錯(cuò)誤的畫(huà)“”。 (1)實(shí)驗(yàn)室制備O2、H2、CO2均需要發(fā)生氧化還原反應(yīng)。( ) (2)Cl2、NH3的制備可以選用相同的發(fā)生裝置。( ) (3)常用排水法收

3、集Cl2、NO2、SO2。 ( ) (4)用向下排空氣法收集H2、NH3、NO。 ( ) (5)可以用濃氨水和生石灰快速制備NH3。 ( ) (6)收集Cl2可用排飽和NaCl溶液的方法,不能用排水法。 ( ),2.【多維思考】 (1)實(shí)驗(yàn)室里能否用大理石和稀硫酸反應(yīng)制取二氧化碳?xì)怏w?為什么? (2)實(shí)驗(yàn)室里除用NH4Cl和熟石灰混合共熱制取氨氣外,還有哪些方法能制取氨氣?能否加熱NH4Cl制備氨氣?,答案(1)不能。因?yàn)镃aCO3與稀H2SO4反應(yīng)生成的CaSO4微溶于水,會(huì)覆蓋在大理石的表面,阻止反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。 (2)加熱濃氨水或濃氨水與生石灰混合等制取氨氣。不能加熱NH4Cl制備氨氣,

4、因?yàn)樯傻陌睔馀c氯化氫在試管口又結(jié)合生成了NH4Cl。,1.物質(zhì)制備流程,2.實(shí)驗(yàn)操作流程,3.操作先后流程 (1)裝配儀器時(shí):先下后上,先左后右。 (2)加入試劑時(shí):先固后液。 (3)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí):先檢查裝置氣密性,再加藥品,后點(diǎn)燃酒精燈。 (4)凈化氣體時(shí):一般先除去有毒、有刺激性氣味的氣體,后除去無(wú)毒、無(wú)味的氣體,最后除水蒸氣。 (5)防倒吸實(shí)驗(yàn):往往是最后停止加熱或停止通氣。 (6)防氧化實(shí)驗(yàn):往往是最后停止通氣。,典例(2018蘇錫常鎮(zhèn)四市二模)已知2FeSO4 Fe2O3+SO2+SO3。 下列有關(guān)操作、裝置、原理及對(duì)現(xiàn)象的表述正確的是(),A.用裝置甲高溫分解FeSO4,點(diǎn)燃酒精噴

5、燈前應(yīng)先向裝置內(nèi)通一段時(shí)間N2 B.用裝置乙可檢驗(yàn)分解產(chǎn)生的SO2,現(xiàn)象是石蕊試液先變紅后褪色 C.用裝置丙可檢驗(yàn)分解產(chǎn)生的SO3,現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀 D.用裝置丁可吸收尾氣,避免污染環(huán)境,題組氣體制備原理及發(fā)生裝置、收集裝置的選擇,1.用如圖所示裝置制取表中的四種氣體(圖中加熱及氣體收集裝置均已略去,必要時(shí)可以加熱,a、b、c、d表示相應(yīng)儀器中加入的試劑)。,上述方法中可以得到干燥、純凈的氣體是( D ) A.CO2 B.Cl2C.SO2 D.H2,解析制備CO2時(shí)不能用飽和碳酸鈉溶液吸收HCl,因?yàn)镃O2能與飽和 碳酸鈉溶液反應(yīng),應(yīng)用飽和碳酸氫鈉溶液,A項(xiàng)錯(cuò)誤;除去Cl2中混有的 HCl氣

6、體不能用NaOH溶液,因?yàn)镃l2也能與NaOH溶液反應(yīng),應(yīng)用飽和食鹽水,B項(xiàng)錯(cuò)誤;銅與稀硫酸不反應(yīng),不能用于制備SO2,C項(xiàng)錯(cuò)誤。,2.(2018蘇州期初調(diào)研)下列制取NH3、干燥NH3、收集并進(jìn)行吸收的裝置和原理能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? D ),解析A項(xiàng),試管口應(yīng)略向下傾斜,錯(cuò)誤;B項(xiàng),NH3是堿性氣體,能被濃硫酸吸收,錯(cuò)誤;C項(xiàng),瓶口不能塞住,否則空氣不能被趕出,錯(cuò)誤;D項(xiàng),NH3極易溶于水,球形干燥管可起到防倒吸的作用,正確。,3.(2018揚(yáng)州期末)下列制取NH3、驗(yàn)證其溶解性、收集NH3、驗(yàn)證氨水揮發(fā)性的裝置和原理能達(dá)到目的的是( B ),解析A項(xiàng),NH3極易溶于水,實(shí)驗(yàn)室制NH3應(yīng)用N

7、H4Cl固體和Ca(OH)2固體 混合加熱,故錯(cuò)誤;C項(xiàng),收集密度比空氣小的NH3,導(dǎo)氣管應(yīng)短進(jìn)長(zhǎng)出,故錯(cuò) 誤;D項(xiàng),硫酸難揮發(fā),達(dá)不到驗(yàn)證氨水具有揮發(fā)性的目的,故錯(cuò)誤。,方法技巧 制備氣體時(shí),要注意發(fā)生裝置是根據(jù)反應(yīng)原理進(jìn)行選擇的。如用加熱KMnO4制備O2、加熱Ca(OH)2和NH4Cl制備NH3均選用固、固加熱型裝置;用雙氧水在MnO2作用下制O2、用濃氨水和CaO制備NH3均選用固、 液不加熱型裝置。,拓展升華 改進(jìn)創(chuàng)新裝置 (1)排液集氣裝置 從a口進(jìn)氣b口出水可收集難溶于水的氣體,如H2、O2等。若將廣口瓶中,的液體更換為: 飽和食鹽水收集Cl2 飽和NaHCO3溶液收集CO2 飽

8、和NaHS溶液收集H2S 四氯化碳收集HCl或NH3等 (2)排水量氣裝置,用以上裝置可測(cè)量難溶于水的氣體的體積,并將少量的該氣體貯存在容器中。,考點(diǎn)二 氣體的凈化和尾氣處理,1.常見(jiàn)氣體的凈化方法和凈化裝置 (1)常見(jiàn)氣體的凈化方法:氣體的凈化可分為物理方法和化學(xué)方法。 遵循的原則:不損失原來(lái)氣體,不引入新雜質(zhì)。 物理方法 a.液化法:利用沸點(diǎn)不同從空氣中分離出N2和O2。 b.水洗法:利用溶解度不同從N2和NH3的混合氣體中除去NH3。,化學(xué)方法 a.氧化還原法:通過(guò)灼熱的銅絲網(wǎng)除去混合氣體中的O2;通過(guò)灼熱的CuO 除去H2、CO等。 b.酸堿法:將NH3和CO2的混合氣體通過(guò)堿石灰除去

9、CO2。 c.沉淀法:除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液(H2S+CuSO4 CuS+ H2SO4)。 (2)常見(jiàn)凈化裝置,a裝置為加熱固態(tài)試劑以除去氣體中雜質(zhì)的裝置,為防止固體“流動(dòng)”,兩端用石棉或玻璃棉堵住,但要使氣流通暢。b裝置一般盛液體試劑,用于洗液。c裝置一般盛固體試劑,用于氣體除雜和定量計(jì)算。 (3)常見(jiàn)干燥劑,特別提醒選擇氣體干燥劑應(yīng)注意的事項(xiàng) (1)酸性干燥劑(如濃硫酸、P2O5等)不能用來(lái)干燥堿性氣體。 (2)堿性干燥劑(如堿石灰、生石灰、固體NaOH等)不能用來(lái)干燥酸性 氣體(如CO2)。 (3)有氧化性的干燥劑(如濃硫酸)不能干燥有還原性的氣體(如H2S、 HI等)

10、。,2.尾氣的處理,1.【易錯(cuò)辨析】 判斷正誤,正確的畫(huà)“”,錯(cuò)誤的畫(huà)“”。 (1)除去CO2中混有的HCl,可將混合氣體通入飽和Na2CO3溶液。( ) (2)除去Cl2中混有的HCl,可將混合氣體通入飽和食鹽水。( ) (3)Cl2、SO2、CO2、H2S、NH3均可用濃硫酸干燥。 ( ) (4)除去CO2中混有的少量CO可用點(diǎn)燃法。 ( ),(5)Cl2、SO2、NH3均可用NaOH溶液進(jìn)行尾氣吸收。( ) (6)除去CO中混有的少量CO2可將混合氣體通過(guò)盛NaOH溶液的洗氣 瓶。 ( ),2.【多維思考】 有下列五套氣體的干燥及凈化裝置: 有下列三套尾氣的處理裝置:,利用以上提供的裝置

11、連接組裝以下氣體的凈化及尾氣的處理裝置: (1)Cl2含HCl、H2O(g)的凈化及處理裝置的連接為:Cl2 接 接。 (2)SO2含HCl、H2O(g)的凈化及處理裝置的連接為:SO2 接接。,(3)NH3H2O(g)的凈化及處理裝置的連接為:NH3 接 。 (4)CO含H2O(g)的凈化及處理裝置的連接為:CO 接 。,答案(1)DA或B甲(2)EA或B乙(3)C乙(4)A或B或C丙,題組常見(jiàn)氣體的凈化有害氣體的尾氣處理方法,1.(2018蘇州期末)下列制取SO2、驗(yàn)證其漂白性、氧化性并進(jìn)行尾氣處理的裝置不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? B ),解析B項(xiàng),SO2可使酸性高錳酸鉀溶液紫紅色變淺或褪去,

12、是利用了 SO2的還原性,與其漂白性無(wú)關(guān),故錯(cuò)誤。,2.某課外小組的同學(xué)設(shè)計(jì)了以下裝置(部分夾持儀器已略去)制取無(wú)水AlCl3(易升華),其中不能達(dá)到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?),A.用裝置甲制取氯氣 B.用裝置乙干燥氯氣 C.用裝置丙制取并收集AlCl3 D.用裝置丁處理丙中排出的尾氣,答案B由于堿石灰的主要成分是氧化鈣和氫氧化鈉,能與氯氣反應(yīng),所以不能用作氯氣的干燥劑,B項(xiàng)錯(cuò)誤。,3.為了在實(shí)驗(yàn)室利用工業(yè)原料制備少量氨氣,有人設(shè)計(jì)了如下裝置(圖中夾持裝置均已略去)。 實(shí)驗(yàn)操作,檢查實(shí)驗(yàn)裝置的氣密性后,關(guān)閉活塞a、b、c、d、e。在A中加入鋅粒,向長(zhǎng)頸漏斗中注入一定量稀硫酸。打開(kāi)活塞c、d、e,則A

13、中有氫氣產(chǎn)生。在F出口處收集氫氣并檢驗(yàn)其純度。 關(guān)閉活塞c,取下截去底部的細(xì)口瓶C,打開(kāi)活塞a,將氫氣經(jīng)導(dǎo)管B驗(yàn)純后點(diǎn)燃,然后立即罩上無(wú)底細(xì)口瓶C,塞緊瓶塞,如圖所示。氫氣繼續(xù)在瓶?jī)?nèi)燃燒,幾分鐘后火焰熄滅。 用酒精燈加熱反應(yīng)管E,繼續(xù)通氫氣,待無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)水位下降到液面保持不變時(shí),打開(kāi)活塞b,無(wú)底細(xì)口瓶C內(nèi)氣體經(jīng)D進(jìn)入反應(yīng)管E,片刻后,F中的溶液變紅。 回答下列問(wèn)題: (1)檢驗(yàn)氫氣純度的目的是。 (2)C瓶?jī)?nèi)水位下降到液面保持不變時(shí),A裝置內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象是,防止了實(shí)驗(yàn)裝置中壓強(qiáng)過(guò)大。此時(shí)再打開(kāi)活塞b的原因是,C瓶?jī)?nèi)氣體的主要成分是。 (3)在步驟中,先加熱鐵觸媒的原因是,。反應(yīng)管E中發(fā)生反應(yīng)

14、的化學(xué)方程式是。,答案(1)判斷裝置中空氣是否排盡,保證安全(合理即可) (2)鋅粒與酸脫離盡量增大氫氣的濃度以提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率N2、H2 (3)升高溫度,增大鐵觸媒活性,加快合成氨的反應(yīng)速率N2+3H2 2NH3,解析(1)氫氣和空氣混合受熱易爆炸。若不檢驗(yàn)氫氣的純度可能在E處發(fā)生危險(xiǎn)。(2)A裝置原理類似啟普發(fā)生器,當(dāng)試管內(nèi)壓強(qiáng)過(guò)大,酸會(huì)流回長(zhǎng)頸漏斗中使反應(yīng)停止。C瓶利用排水法收集氫氣,氫氣收集滿后再通入氣體,壓強(qiáng)變大導(dǎo)致A中酸流回長(zhǎng)頸漏斗和鋅粒脫離接觸,反應(yīng)停止。C中原有空氣里的氧氣被氫氣燃燒而消耗最終主要剩余氮?dú)?所以C中氣體主要成分為氮?dú)夂蜌錃?。通氫氣一直到壓?qiáng)增大到不能增大為止可以

15、讓通入的氫氣盡可能多。根據(jù)化學(xué)平衡原理,增大氫氣濃度可以提高氮?dú)獾霓D(zhuǎn)化率。 (3)鐵觸媒在較高溫度時(shí)活性增大加快氨合成的反應(yīng)速率,發(fā)生的反應(yīng)為N2+3H2 2NH3。,思維建模 (1)氣體除雜的一般思路 氣體的除雜,首先要判斷氣體中的雜質(zhì)。判斷氣體中的雜質(zhì)的方法:看反應(yīng)物的性質(zhì),如用濃鹽酸制取的氣體中應(yīng)含有HCl氣體雜質(zhì);看氣體是否完全反應(yīng),如用CO2與Na2O2反應(yīng)制取的氧氣中應(yīng)含有CO2雜質(zhì);看反應(yīng)實(shí)質(zhì),如C和濃硫酸加熱制取的SO2中一定含有CO2;看是否有副反應(yīng)發(fā)生等。最后再根據(jù)雜質(zhì)的性質(zhì)選擇合適的試劑及裝置。,(2)氣體除雜原則 先除雜質(zhì)后干燥;用加熱法除去雜質(zhì)時(shí),應(yīng)先干燥后加熱。用洗

16、氣瓶吸收氣體雜質(zhì)時(shí),氣流方向是長(zhǎng)管進(jìn),短管出。用干燥管吸收氣體雜質(zhì)時(shí),氣流方向是大口進(jìn),小口出。,拓展升華 改進(jìn)創(chuàng)新裝置防倒吸的安全吸收裝置,對(duì)于溶解度很大或吸收速率很快的氣體(如NH3或HCl氣體)吸收時(shí)應(yīng)防止倒吸。以上裝置既能保證氣體(如NH3或HCl氣體)的吸收,又能防止倒吸。,高考演練 1.(2015江蘇單科,13,4分)下列設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?() A.制備Al(OH)3懸濁液:向1 molL-1 AlCl3溶液中加過(guò)量的6 molL-1 NaOH溶液 B.提純含有少量乙酸的乙酸乙酯:向含有少量乙酸的乙酸乙酯中加入適量飽和Na2CO3溶液,振蕩后靜置分液,并除去有機(jī)相的水 C.檢驗(yàn)溶液中是否含有Fe2+:取少量待檢驗(yàn)溶液,向其中加入少量新制氯,水,再滴加KSCN溶液,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 D.探究催化劑對(duì)H2O2分解速率的影響:在相同條件下,向一支試管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL H2O,向另一支試管中加入2 mL 5% H2O2和1 mL FeCl3溶液,觀察并比較實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,答案BDA項(xiàng),AlCl3+4NaOH NaAlO2+3NaCl+2H2O,AlCl3在過(guò)量 的NaOH溶液中生成NaAlO2,而不是Al(OH)3;B項(xiàng),乙酸與Na2CO3反應(yīng),乙酸乙酯在飽和Na2CO3溶液中溶解度小,可用飽和Na2CO3溶液除