江苏专用版高考化学专题八第3讲常见气体的实验室制备学案Word文件下载.docx

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②试管口略低于试管底

③加热时先预热再固定加热

④用KMnO4制取O2时，需在管口处塞一小团棉花

固、液加热型

或液、液加

热型

Cl2等

①加热烧瓶时要垫石棉网

②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片

无需

加热型

O2、H2、

CO2、SO2、

NO、NO2

①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下

②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水

③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速和用量

3.气体的收集方法

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，不与空气中成分反应

收集装置

适用的气体

H2、O2、NO、CH4

Cl2、CO2、NO2、SO2

H2、NH3

名师助学：

（1）NO不能用排空气法收集，主要因为NO易与空气中的氧气反应生成NO2，NO2不能用排水法收集，主要因为NO2易与水反应。

（2）密度与空气接近，且不与水反应或不溶于水的气体最好用排水法收集，如N2、CO、乙烯等。

[题组诊断]

　气体的制备与收集

1．可用如图所示装置制取、净化、收集的气体是（　　）

A．锌和稀硝酸反应制一氧化氮

B．亚硫酸钠与浓硫酸反应制二氧化硫

C．固体NaCl与浓H2SO4反应制取HCl

D．浓氨水和生石灰反应制取氨气

解析　NO不能用排气法收集，A项错误；

亚硫酸钠与浓硫酸反应不需加热即可制取二氧化硫，可以用浓硫酸除去水蒸气，并且二氧化硫的密度大于空气的密度，可以用该装置制取、净化、收集，B项正确；

HCl气体极易溶于水，用NaOH溶液吸收会发生倒吸，C项错误；

氨气是碱性气体，不能用浓硫酸净化，D项错误。

答案　B

2．下列有关实验装置进行的相应实验，能达到实验目的的是（　　）

A．用图①所示装置制取少量纯净的CO2气体

B．用图②所示装置验证镁和稀盐酸反应的热效应

C．用图③所示装置制取并收集干燥纯净的NH3

D．用图④所示装置制备Fe（OH）2并能保证较长时间观察到白色

解析　用图①所示装置制取少量CO2气体时，应用稀盐酸和CaCO3，A项错误；

可以通过图②装置U形管左右两端的液面差验证镁和稀盐酸反应的热效应，B项正确；

氨气的密度比空气小，应用向下排空气法收集，C项错误；

图④装置中酒精与水互溶，不能将FeSO4溶液与空气隔绝，D项错误。

3．实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如下图所示（省略夹持和净化装置）。

仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，合理的选项是（　　）

选项

a中的物质

b中的物质

c中收集的气体

d中的物质

A

浓氨水

CaO

NH3

H2O

B

浓硫酸

Na2SO3

SO2

NaOH溶液

C

稀硝酸

Cu

NO2

D

浓盐酸

KMnO4

Cl2

解析　NH3的密度小于空气，收集时需用向下排空气法，即c中导管应是“短进长出”，A项错误，B项正确；

制取NO2需选用Cu与浓硝酸反应，C项错误；

采用浓盐酸与KMnO4制取氯气时不需要加热，D项正确。

答案　BD

【解题流程】

1．物质制备流程

－

⇩

2．实验操作流程

⇨

3．操作先后流程

（1）装配仪器时：

先下后上，先左后右。

（2）加入试剂时：

先固后液。

（3）实验开始时：

先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。

（4）净化气体时：

一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。

（5）防倒吸实验：

往往是最后停止加热或停止通气。

（6）防氧化实验：

往往是最后停止通气。

【拓展升华】

改进创新装置

（1）排液集气装置

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为：

①饱和食盐水——收集Cl2

②饱和NaHCO3溶液——收集CO2

③饱和NaHS溶液——收集H2S

④四氯化碳——HCl或NH3

（2）排水量气装置

用以上装置可测量难溶于水的气体的体积，并将少量的该气体贮存在容器中。

读数时，要求每套装置中的两容器中液面相平，且读数时要求视线与凹液面的最低点相平。

考点二　气体的净化和尾气处理

1．常见气体的净化方法和净化装置

（1）常见气体的净化方法：

气体的净化可分为物理方法和化学方法。

遵循的原则：

不损失原来气体，不引入新杂质。

①物理方法

a．液化法：

利用沸点不同从空气中分离出N2和O2。

b．水洗法：

利用溶解度不同从N2和NH3的混合气体中除去NH3。

②化学方法

a．氧化还原法：

通过灼热的铜丝网除去混合气体中的O2；

通过灼热的CuO除去H2、CO等。

b．酸碱法：

将NH3和CO2的混合气体通过碱石灰除去CO2。

c．沉淀法：

除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液，H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4。

（2）常见净化装置

a装置为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，但要使气流通畅。

b装置一般盛液体试剂，用于洗液。

c装置一般盛固体试剂，用于气体除杂和定量计算。

（3）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

Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2等

2.尾气的处理

（1）转化处理

对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。

实验室中常见有毒气体的处理方法如表所示：

H2S

HCl

CO

NO

CuSO4溶液或NaOH溶液

水

水或H2SO4溶液

点燃

与O2混合后通入NaOH溶液

（2）直接排入空气中：

主要是针对无毒、无害气体的处理。

如N2、O2、CO2等。

（3）尾气处理装置

①吸收型：

②燃烧型：

③贮存型：

选择气体干燥剂应注意的事项

（1）酸性干燥剂（如浓硫酸、P2O5等）不能用来干燥碱性气体。

（2）碱性干燥剂（如碱石灰、生石灰、固体NaOH等）不能用来干燥酸性气体（如CO2）。

（3）有氧化性的干燥剂（如浓硫酸）不能干燥有还原性的气体（如H2S、HI等）。

　气体的净化和尾气处理

1．（2017·

江苏南京盐城期末）某课外小组的同学设计了以下装置（部分夹持仪器已略）制取无水AlCl3（易升华），其中不能达到相应实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取氯气

B．用装置乙干燥氯气

C．用装置丙制取并收集AlCl3

D．用装置丁处理丙中排出的尾气

解析　由于碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，能与氯气反应，不能用作氯气的干燥剂，B项错误。

2．（2018·

苏州期中）下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某种化学性质，其中能达到实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取氨气

B．用装置乙除去氨气中的水蒸气

C．用装置丙验证氨气具有还原性

D．用装置丁吸收尾气

解析　A项，无加热，两者反应生成NH3·

H2O，无法制得NH3，错误；

B项，NH3能被浓硫酸吸收：

2NH3＋H2SO4===（NH4）2SO4，错误；

C项，发生反应：

2NH3＋3CuO

N2↑＋3Cu＋3H2O，NH3作还原剂，正确；

D项，NH3直接通入水中，会倒吸，错误。

答案　C

3．（2017·

江苏苏北三市三模）用下列装置在实验室中进行二氧化硫的制取、检验、收集和尾气处理，不能达到相应实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取二氧化硫

B．用装置乙检验二氧化硫的漂白性

C．用装置丙收集二氧化硫

D．用装置丁进行尾气处理

解析　A项，75%的硫酸为浓H2SO4，与Na2SO3不需要加热可以生成SO2，正确；

B项，SO2可以使品红褪色，正确；

C项，SO2的密度比空气大，应从长管进气，错误；

D项，两个较大的球泡，可以防止倒吸，正确。

【思维建模】

（1）气体除杂的一般思路

气体的除杂，首先要判断气体中的杂质。

判断气体中的杂质的方法：

①看反应物的性质，如用盐酸制取的气体中应含有HCl气体杂质；

②看气体是否完全反应，如用CO2与Na2O2反应制取的氧气中应含有CO2杂质；

③看反应实质，如C和浓硫酸加热制取的SO2中一定含有CO2；

④看是否有副反应发生等。

最后再根据杂质的性质选择合适的试剂及装置。

（2）干燥气体时选择干燥剂的原则

①不减原则：

即通过干燥操作之后，目标气体的量不能减少；

②不反应原则：

干燥剂不能与目标气体反应。

（3）气体除杂原则

①先除杂质后干燥；

用加热法除去杂质时，应先干燥后加热。

②用洗气瓶吸收气体杂质时，气流方向是长管进，短管出。

用干燥管吸收气体杂质时，气流方向是大口进，小口出。

③若气体中含有多种酸性气体杂质时，应先将酸性较强的杂质气体除去，再除酸性较弱的杂质气体。

【知识网络回顾】

1．（2018·

扬州期中）下列制取Cl2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置或原理不能达到实验目的的是（　　）

解析　B项，Cl2和KI反应生成I2，体现Cl2的氧化性，不是漂白性，错误。

2．下列气体发生装置，当加入适当的块状固体和液体时不具有随开随关功能的是（　　）

解析　“随开随关”原理是利用压强差控制块状固体和液体反应。

打开止水夹，利用液体压强使液体与块状固体接触而反应；

关闭止水夹，生成气体产生的压强使液体与块状固体脱离而停止反应，D项错误。

答案　D

3．下列有关图示装置的叙述不正确的是（　　）

A．装置①可用于吸收实验中多余的SO2

B．装置②可用于收集H2、NH3、Cl2、NO2等

C．装置③中X为苯，可用于吸收NH3或HCl气体

D．装置④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项正确；

装置②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等气体；

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项正确；

装置③中如果X为苯，因为苯的密度比水的小，故苯应该在上层，C项错误；

装置④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项正确。

4．

（1）有下列五套气体的干燥（及净化）装置

（2）有下列三套尾气的吸收装置

（3）利用

（1）、

（2）提供的装置连接组装以下气体的净化及尾气的处理装置：

①Cl2[含HCl、H2O（g）]装置的连接为：

________接________接________。

②SO2[含HCl、H2O（g）]装置的连接为：

③NH3[H2O（g）]装置的连接为：

________接________。

④CO[含H2O（g）]装置的连接为：

CO―→接________接________。

答案　①D　A或B　甲　②E　A或B　乙　③C　乙　④A或B或C　丙

一、选择题

海南化学，7）下列分离方法正确的是（　　）

A．回收水溶液中的I2：

加入乙酸，分液，蒸发

B．回收含有KCl的MnO2：

加水溶解，过滤，干燥

C．除去氨气中的水蒸气：

通过盛有P2O5的干燥管

D．除去乙醇中的水，加入无水氯化钙，蒸馏

2．可用如图所示装置干燥、收集及尾气处理的气体是（　　）

①H2S　②HCl　③NH3　④Cl2　⑤SO2　⑥C2H4

A．①和②B．②和⑤

C．③和④D．⑤和⑥

解析　H2S和NH3不能用浓H2SO4干燥，C2H4不能用排空气法收集，因密度与空气很接近，Cl2应用NaOH溶液进行尾气处理，B项正确。

3．（2018·

南通一模）下列装置应用于实验室制NO2并回收硝酸铜，能达到实验目的的是（　　）

A．用装置甲制取NO2

B．用装置乙除NO2中的少量HNO3

C．用装置丙收集NO2

D．用装置丁蒸干Cu（NO3）2溶液制Cu（NO3）2·

6H2O

解析　A项，Cu和稀HNO3反应生成NO，错误；

B项，NO2能与水反应，错误；

D项，由于Cu（NO3）2水解，蒸干无法获得固体Cu（NO3）2·

6H2O，错误。

4．（2018·

苏锡常镇一调）实验室制备氨气、收集、验证其还原性并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是（　　）

B．用装置乙收集氨气时气体应该从a口进b口出

C．装置丙中黑色固体变成红色时还原产物一定为铜

D．可以用装置丁吸收氨气，进行尾气处理

解析　A项，NH4Cl加热分解生成NH3和HCl，但NH3和HCl化合又生成NH4Cl，无法制得氨气，错误；

B项，NH3密度小于空气，用向上排空气法收集时，“短进长出”，正确；

C项，除Cu外，Cu2O也是红色固体，不一定为铜，错误；

D项，会发生倒吸，错误。

5．（2018·

江苏化学，5）下列有关从海带中提取碘的实验原理和装置能达到实验目的的是（　　）

A．用装置甲灼烧碎海带

B．用装置乙过滤海带灰的浸泡液

C．用装置丙制备用于氧化浸泡液中I－的Cl2

D．用装置丁吸收氧化浸泡液中I－后的Cl2尾气

解析　灼烧应在坩埚中进行，A项错误；

海带灰浸泡液通过过滤可得海带灰和滤液，B项正确；

浓HCl与MnO2反应制备Cl2时需要加热，C项错误；

Cl2在饱和NaCl溶液中的溶解度小，应用碱液吸收，D项错误。

6．（2018·

江苏扬州期末）下列有关实验装置的说法正确的是（　　）

A．用图甲装置收集并测量NO2的体积

B．用图乙装置可以完成“喷泉”实验

C．用图丙装置可以实现化学能转化为电能

D．用图丁装置制取并收集SO2

解析　NO2与H2O发生反应，A项错误；

Cl2在饱和食盐水中溶解度最小，不能发生“喷泉”现象，B项错误；

该装置符合原电池形成条件，C项正确；

Cu与浓硫酸反应需要加热才能发生，D项错误。

7．（2018·

江苏南通期末）下列有关实验原理或实验操作正确的是（　　）

A．用装置甲收集SO2并验证其漂白性

B．用装置乙验证氯气与水反应有盐酸生成

C．用澄清石灰水鉴别苏打溶液和小苏打溶液

D．用NaOH溶液除去苯中混有的少量苯酚，反应后分液

解析　用装置甲收集SO2并验证其还原性（不是漂白性），A项错误；

由于浓盐酸挥发干扰检验，B项错误；

澄清石灰水与苏打溶液和小苏打溶液反应均有碳酸钙沉淀生成，C项错误；

苯酚与NaOH溶液反应生成溶于水的苯酚钠，分液除去即可，D项正确。

8．关于下列各实验装置图的叙述中，正确的是（　　）

A．装置①可用于分离苯和溴苯的混合物

B．装置②可用于吸收HCl或NH3气体

C．装置③可用于分解NH4Cl制备NH3

D．装置④b口进气可收集CO2或NO气体

解析　苯和溴苯互溶，可以采用蒸馏的方法分离，A项正确；

HCl和NH3极易溶于水，导气管直接伸入水层会产生倒吸，B项错误；

NH4Cl分解后产生的HCl和NH3遇冷会迅速化合，C项错误；

NO不能用排空气法收集，CO2密度比空气大，收集时导管要长进短出，D项错误。

答案　A

9．（2018·

通扬泰徐淮宿二调）下列通过制取硫酸铝、氢氧化铝获得氧化铝的装置和原理能达到实验目的的是（　　）

解析　A项，常温下，浓硫酸遇铝钝化，错误；

B项，NaOH过量，Al（OH）3溶解，错误；

D项，灼烧要用到坩埚，不是蒸发皿，错误。

10．下列实验中，所使用的装置（夹持装置略）、试剂和操作方法都正确的是（　　）

解析　为防止氢氧化亚铁被氧化，滴管伸入硫酸亚铁溶液中制备氢氧化亚铁，A项正确；

应在烧杯中溶解固体，冷却后转移到容量瓶中，B项错误；

氨气易溶于水，不能用排水法收集氨气，C项错误；

挥发的乙醇、浓H2SO4被还原生成的SO2也可使酸性KMnO4褪色，D项错误。

11．某学习小组设计实验制备供氢剂氢化钙（CaH2），实验装置如下图所示。

已知：

氢化钙遇水剧烈反应。

下列说法正确的是（　　）

A．相同条件下，粗锌（含少量铜）比纯锌反应速率慢

B．酸R为浓盐酸，装置b中盛装浓硫酸

C．实验时先点燃酒精灯，后打开活塞K

D．装置d的作用是防止水蒸气进入硬质玻璃管

解析　粗锌中含少量铜，锌、铜、稀硫酸构成原电池，使反应速率加快，A项错误；

酸R应为稀硫酸，实验室一般不会使用浓盐酸和锌粒反应制取氢气，因为这样会引入氯化氢杂质，徒增除杂成本，装置b中盛装浓硫酸，用于干燥氢气，B项错误；

点燃酒精灯前必须用氢气排尽装置内的空气，避免钙与空气中的氧气反应，或引燃氢气和空气的混合物，C项错误；

氢化钙遇水剧烈反应，装置d中的浓硫酸可吸收水槽中可能逸出的水蒸气，避免氢化钙因吸收水蒸气而变质，D项正确。

二、填空题

12．实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示：

（1）实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的药品是________；

检查C装置气密性的操作方法是______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________。

（2）气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。

下列气体的性质与收集方法无关的是________（填序号，下同）。

①密度　②颜色　③溶解性　④热稳定性　⑤是否与氧气反应

（3）下图是某学生设计收集气体的几种装置，其中不可行的是________________。

（4）若用A装置与D装置相连制取收集X气体，则X可能是下列气体中的________；

①CO2　②NO　③Cl2　④H2

其中在D装置中连接小烧杯的目的是_____________________________________________________________________。

解析　

（1）采用B装置制取氨气时应选用消石灰和氯化铵固体；

C装置适用于固体与液体不需要加热的反应，故应选用浓氨水和氧化钙（或碱石灰、固体氢氧化钠等）。

检查C装置气密性的操作是连接一根导管，将导管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处有气泡产生，松开手或停止加热后，在导管里形成一段水柱，则说明C装置气密性良好。

（2）选择气体收集方法，无需考虑气体的颜色和热稳定性，根据密度和是否与氧气反应选择能否采用向上或向下排空气法，根据溶解性判断能否选择排水或排其他液体的方法。

（3）收集气体时不应采取b，b装置密闭不能排出空气。

（4）制取CO2时不需加热，也不必处理尾气；

NO常温下与氧气反应，不能用排空气法收集；

制取H2时不需加热，应采用向下排空气法收集，尾气处理时一般用点燃的方法，故X可能是氯气。

D装置中的小烧杯用来吸收尾气，防止污染空气。

答案　

（1）浓氨水和氧化钙（或碱石灰、固体氢氧化钠等）关闭分液漏斗的活塞连接一根导管，将导管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处有气泡产生，松开手或停止加热后，在导管里形成一段水柱，说明C装置气密性良好　

（2）②④　（3）b　（4）③　吸收尾气，防止污染空气

13．四氯化钛（TiCl4）是生产金属钛及其化合物的重要中间体。

室温下，四氯化钛为无色液体。

某化学兴趣小组同学以TiO2和CCl4为原料在实验室制取液态TiCl4，装置如下图所示：

有关信息如下：

①反应原理：

TiO2（s）＋CCl4（g）

TiCl4（g）＋CO2（g）。

②反应条件：

无水无氧且加热。

③有关物质性质如下表所示：

物质

熔点/℃

沸点/℃

其他

CCl4

－23

76

与TiCl4互溶

TiCl4

－25

136

遇潮湿空气产生白雾

请回答下列问题：

（1）装置F中有氮气生成，该反应的化学方程式为______________________________________________________________________

（2）实验装置依次连接的顺序为F→B→________。

（3）实验开始前首先点燃________处（填“D”或“F”）酒精灯，目的是_____________________________________________________________________。

（4）E装置不能换成B装置，理由是____________________________________。

（5）欲分离装置C中的液态混合物，所采用操作方法的名称是____________________________________________________________________。

（6）TiCl4是制取航天航空工业材料钛合金的重要原料。

某钛合金含有的元素还有Al和Si等。

已知