專題講座二 氣體的實驗室制備、凈化和收集1．氣體制備實驗的基本思路2．重要氣體的發生裝置依據制備氣體所需的反應物狀態和反應條件，可將制備氣體的發生裝置分為三類：△(1)固體＋固體――→氣體發生裝置：制備氣體：O2、NH3、CH4等。△(2)固體＋液體或液體＋液體― ―→氣體發生裝置：制備氣體：Cl2、C2H4等。(3)固體＋液體(不加熱)―→氣體發生裝置：制備氣體：選擇合適的藥品和裝置能制取中學化學中常見的氣體。3．氣體制備裝置的改進(1)改進的目的：用于加熱易熔化的固體物質的分解，這樣可有效地防止固體熔化時造成液體的倒流，如草酸晶體受熱分解制取 CO2氣體。(2)“固體＋液體―→氣體”裝置的創新△(3)“固(液)＋液――→氣體”裝置的創新圖A的改進優點是能控制反應液的溫度。圖B的改進優點是使圓底燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強相等，便于液體順利流下。4．氣體的除雜方法(1)除雜試劑選擇的依據：主體氣體和雜質氣體性質上的差異，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不引入新的雜質氣體；③在密閉裝置內進行；④先除易除的雜質氣體。(2)氣體干燥凈化裝置類型

液態干燥劑

固態干燥劑

固態干燥劑

固體，加熱裝置ⅠⅡⅢⅣ濃H2SO4(酸性、強氧無水氯化鈣(中性)堿石灰(堿性)除雜試劑Cu、常見干燥劑化性)CuO、Mg等當CO2中混有O2雜質時，應選用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ裝置除O2，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)難溶于水或微溶排水法于水，又不與水反O2、H2、NO、CO等應的氣體密度大于空氣且向上排空氣法不與空氣中的成Cl2、SO2、NO2、CO2排空分反應氣法密度小于空氣且向下排空氣法不與空氣中的成H2、NH3分反應6.集氣裝置的創新 ——排液集氣裝置裝置(Ⅰ)從a管進氣b管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，還可以收集以下氣體。①飽和食鹽水 ——收集Cl2。②飽和NaHCO3溶液——收集CO2。③飽和NaHS溶液——收集H2S。④四氯化碳——收集HCl或NH3。裝置(Ⅱ)儲氣式集氣。氣體從橡膠管進入，可將水由 A瓶排入B瓶，在瓶 A中收集到氣體。7．尾氣處理的原因、方法及裝置(1)原因：有些氣體有毒或有可燃性，任其逸散到空氣中，會污染空氣或者引發火災、爆炸等災害。(2)處理方法：一般根據氣體的相關性質，使其轉化為非氣態物質或無毒物質，如酸性有毒氣體用堿溶液吸收，可燃性氣體用點燃等措施。(3)尾氣處理裝置 (見下圖a、b、c)①實驗室制取 Cl2時，尾氣的處理可采用 b裝置。②制取CO時，尾氣處理可采用 ac裝置。③制取H2時，尾氣處理可采用 ac裝置。題組一 氣體的制備與性質探究1．(2017·臨沂市高三上學期期中考試 )用下圖所示裝置進行實驗， 下列實驗現象描述錯誤的是( )實驗試劑甲試劑乙試劑丙丙中的現象A稀鹽酸CaCO3Na2SiO3溶液有白色沉淀生成B濃硫酸Na2SO3BaCl2溶液有白色沉淀生成C過氧化氫MnO2酸性KI-淀粉溶液溶液變為藍色D濃鹽酸KMnO4Na2S溶液有淡黃色沉淀生成答案 B解析 A項，鹽酸和碳酸鈣反應生成 CO2，CO2與硅酸鈉溶液反應生成硅酸白色沉淀， 正確；B項，濃硫酸與亞硫酸鈉反應生成 SO2，但SO2與氯化鋇不反應，錯誤； C項，過氧化氫在二氧化錳的作用下分解生成氧氣，氧氣把碘化鉀氧化為單質碘，碘遇淀粉顯藍色，正確； D項，濃鹽酸與高錳酸鉀混合生成氯氣，氯氣把硫化鈉氧化為單質 S，產生淡黃色沉淀，正確。2．(2018曲·阜市高三檢測)用如圖所示裝置和相應試劑能達到實驗目的的是()選項實驗目的試劑a試劑b試劑c裝置A驗證非金屬性：稀硫酸Na2CO3Na2SiO3溶液S>C>SiB制備純凈的氯氣濃鹽酸MnO2飽和食鹽水C檢驗溶液X中含鹽酸溶液X澄清石灰水－有CO32D除去Na2SO3中的NaOH溶液氯水混合物Na2SO4答案 A解析 A項，裝置 b中出現氣體，說明硫酸的酸性強于碳酸，裝置 c中出現沉淀，說明碳酸的酸性強于硅酸，最高價氧化物對應水化物的酸性越強，非金屬性越強，即 S>C>Si，正確；項，MnO2和濃鹽酸反應，需要加熱，此裝置中沒有加熱裝置，飽和食鹽水除去氯氣中的HCl，從裝置c中出來的氯氣中混有水蒸氣，不是純凈的，錯誤；C項，裝置b中加入鹽酸，出現能使澄清石灰水變渾濁的氣體，不能說明X中含有CO32－，可能含有HCO3－或SO32－或HSO3－，錯誤；D項，氯水具有強氧化性，能把SO32－氧化成SO42－，不能達到實驗目的，錯誤。3．(2017·湖北省部分重點高中協作體高三上學期聯考)利用如圖所示裝置進行下列實驗，能得到相應實驗結論的是()選項①②③實驗結論A濃硫酸Na2SO3KMnO4溶液褪色SO2有漂白性B濃鹽酸KMnO4FeBr2溶液變為氧化性：Cl2>Br2黃色C稀硫酸碳酸鈉CaCl2溶液無明CO2不與CaCl2顯變化反應D濃硫酸具有脫水濃硫酸蔗糖溴水褪色性、吸水性答案

C解析

A項，二氧化硫使酸性高錳酸鉀溶液褪色表現的是二氧化硫的還原性，錯誤；

B項，氯氣通入溴化亞鐵溶液先氧化亞鐵離子，使溶液變為黃色，錯誤；

C項，碳酸的酸性弱于鹽酸，所以二氧化碳不與氯化鈣反應，正確；

D項，溴水褪色說明有二氧化硫生成，證明了濃硫酸的強氧化性，錯誤。4．(2017·江西省臨川區第一中學高三上學期期中考試 )用下圖所示裝置進行實驗， 下列對實驗現象的解釋不合理的是 ( )選項①中試劑①中現象解釋A品紅溶液溶液褪色SO2具有漂白性BNa2SiO3溶液產生膠體沉淀酸性：H2SO3>H2SiO3CBa(NO3)2溶液生成白色沉淀SO32－與Ba2＋生成白色BaSO3沉淀D酸性KMnO4溶液紫色褪去SO2具有還原性答案CCu和濃硫酸發生反應△解析Cu＋2H2SO4(濃)=====CuSO4＋SO2↑＋2H2O。A項，SO2具有漂白性，能使品紅溶液褪色，正確；B項，通入SO2后產生膠體沉淀，說明產生H2SiO3，即H2SO3酸性強于 H2SiO3，正確；C項，SO2溶于水，溶液顯酸性， NO－3在酸性條件下具有強氧化性，能把

HSO或23

SO2－氧化成3

SO2－，因此沉淀是4

BaSO，錯誤；4

D項，酸性高錳酸鉀溶液具有氧化性，紫色褪去，說明 SO2具有還原性，正確。題組二 高考新題型——和氣體制備有關的儀器連接分析5．(2017·國卷全Ⅰ，10)實驗室用 H2還原WO3制備金屬 W的裝置如圖所示 (Zn粒中往往含有硫等雜質，焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣 )。下列說法正確的是 ( )A．①②③中依次盛裝 KMnO4溶液、濃 H2SO4、焦性沒食子酸溶液．管式爐加熱前，用試管在④處收集氣體并點燃，通過聲音判斷氣體純度C．結束反應時，先關閉活塞 K，再停止加熱D．裝置

Q(啟普發生器

)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應制備氯氣答案

B解析

A項，氣體從溶液中逸出易帶出水蒸氣，所以濃硫酸應放在

③中，錯誤；

B項，先通H2以排除空氣，加熱前應先檢驗

H2的純度，正確；

C項，若先停止通

H2，空氣有可能重新將W氧化，應先停止加熱，再關閉活塞K，錯誤；D項，MnO2和濃鹽酸反應制氯氣需要加熱，不能用啟普發生器制備，錯誤。6．(2018·南省海南中學高三月考海 )用下圖所示裝置測定水中氫、 氧元素的質量比， 其方法是分別測定通氫氣前后玻璃管的質量差和 U形管的質量差，實驗測得 m(H)∶m(O)>1∶8。下列對導致這一結果的原因分析中，一定錯誤的是 ( )．Ⅰ、Ⅱ裝置之間缺少干燥裝置．Ⅲ裝置之后缺少干燥裝置C．Ⅱ裝置中玻璃管內有水冷凝D．CuO沒有全部被還原答案

D解析

用H2還原

CuO時，裝置Ⅲ中

CaCl2吸收的是生成的水，而裝置

Ⅱ中玻璃管通

H2前后的質量差為反應時消耗CuO中氧的質量，即生成水中氧元素的質量，而m(水)－m(氧)＝m(氫)。當Zn和稀硫酸反應產生的H2不干燥[m(水)偏大]，裝置Ⅲ后不加干燥裝置，使Ⅲ中CaCl2吸收空氣中的水分[m(水)偏大]，Ⅱ中玻璃管內有水冷凝[m(氧)偏小]，都會造成測得m(H)∶m(O)>1∶8。H2O的組成與 CuO是否完全反應無關，只與通 H2前后玻璃管的質量差和生成的水有關。7．(2017

·北省武邑中學高三上學期期中考試河

)Cl2O

是一種強氧化劑，易溶于水且會與水反應生成次氯酸，與有機物或還原劑接觸會發生燃燒并爆炸。一種制取

Cl2O的裝置如圖所示，加熱裝置和夾持儀器已略。已知：Cl2O的熔點為－116℃，沸點為 3.8℃；Cl2的沸點為－34.6℃；HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O。下列說法正確的是 ( )．裝置②③中盛裝的試劑依次是濃硫酸和飽和食鹽水．通干燥空氣的目的是作氧化劑C．從裝置⑤中逸出氣體的主要成分是 Cl2OD．裝置④與⑤之間不用橡皮管連接，是為了防止橡皮管燃燒和爆炸答案 D解析 A項，從飽和食鹽水中逸出的氣體中含有水蒸氣，所以氯氣要先通過飽和食鹽水，再通過濃硫酸，即裝置

②③中盛裝的試劑依次是飽和食鹽水和濃硫酸，錯誤；

B項，通干燥空氣的目的是將

Cl2O從發生裝置完全趕出至收集裝置，

錯誤；C

項，從裝置⑤中逸出氣體的主要成分是 Cl2，錯誤；D項，裝置④與⑤之間不用橡皮管連接，是為了防止橡皮管燃燒和爆炸，正確。題組三

儀器連接專練8．將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應，測定生成氣體在通常狀況

(約

20℃，1.01×105Pa)的體積。某同學擬選用如圖實驗裝置完成實驗：最簡易的裝置其連接順序： A接(______)(________)接(________)(________)接(________)(填接口字母，可不填滿 )。答案 E D G9．實驗室合成硫酰氯要先制取干燥氯氣。制備干燥純凈的氯氣所用儀器如下圖：上述儀器的連接順序： e接________，________接________，________接________，________接________(按氣流方向，用小寫字母表示)。答案dcabihg10．亞硝酸鈉是一種工業鹽， 在生產、生活中應用廣泛。 現用下圖所示裝置 (夾持裝置已省略 )及藥品，探究亞硝酸鈉與硫酸反應及氣體產物成分。已知：① NO＋NO2＋2OH－===2NO－2＋H2O②氣體液化的溫度： NO2(21℃)、NO(－152℃)(1)反應前應打開彈簧夾，先通入一段時間氮氣，目的是 _______________________________________________________________________________________________________。(2)為了檢驗裝置 A中生成的氣體產物，儀器的連接順序 (從左向右連接 )：A→________；組裝好儀器后，接下來進行的操作是 _______________________________________________。答案(1)排出裝置中的空氣，防止干擾NO的檢驗(2)CEDB檢查裝置的氣密性解析(1)反應前應打開彈簧夾，先通入一段時間氮氣，排出裝置中的空氣，防止干擾NO的檢驗，否則會影響NO和NO2的檢驗。(2)為了檢驗裝置A中生成的氣體產物，儀器的連接順序(從左向右連接)：A是發生裝置，C是干燥除去水。因為NO2更易液化，先分離NO2，所以接E冷卻二氧化氮，NO2分離后再檢驗NO，再接D通氧氣，觀察到氣體從無色變成紅棕色，說明是NO，B是尾氣處理；吸收反應后剩余的NO和NO2的混合氣體，防止污染空氣。裝置的連接為A→C→E→D→B；有氣體參與或生成的實驗必須檢查裝置的氣密性，故組裝好儀器后，接下來進行的操作是檢查裝置的氣密性。11．利用如圖裝置，進行 NH3與金屬氧化物 MxOy反應生成 M、N2、H2O，通過測量生成水的質量來測定 M的相對