專題15氣體的制取與凈化

經列題

中考真題

?崔舟一切加再,比

知識點一、實驗室制取氧氣、氫氣和二氧化碳的比較

氧氣氫氣二氧化碳

反應物狀固體與液

固體粉末塊狀固體與液體塊狀固體與液體

態體

反應條件加熱常溫常溫常溫

△

2KMl1。4K2MliCh

2H2。2

+M11O2+O2TCaCO+2HClCaCl

MnO32

反應原理2=

MnO2HZn+H2SO4^ZnSO4+H2t

2+CO2T+H2O

2KC1O3△2KC1+3

2O+O2T

Ozl

固固加熱型固液常溫型

丑-0^-

仁多孔隔板

發生裝置=*8

上二一二一r-----__

收集方法排水法或向上排空氣法排水法或向上排空氣法

向下排空氣法

點燃,罩干冷小燒杯，產生

將帶火星的木條伸入容器內，木通入澄清石灰水，石灰

檢驗方法淡藍色火焰;燒杯內壁有水

條復燃水變渾濁

珠

用燃著的木條伸到集

將帶火星的木條伸到集氣瓶口，

驗滿方法—氣瓶口，木條立即熄滅，

木條復燃，證明已集滿

證明已集滿

①檢查氣密性;②裝入

藥品;③固定試管;④點①檢查氣密性;②加入

實驗操①檢查氣密性;②裝入藥品;③固定試

燃酒精燈;⑤收集氣體;石灰石;③加入稀鹽酸；

作步驟管;④驗純;⑤收集氣體

⑥將導管移出水槽;⑦④收集氣體

熄滅酒精燈

①試管口應略向下傾

斜;②用加熱高銃酸鉀①不能用稀硫酸代替

法時試管口應塞一團棉①長頸漏斗末端應伸入液面以下;②稀鹽酸;②長頸漏斗末

花;③排水法收集時，當用向下排空氣法收集時，導管應接近端應伸入液面以下;③

注意事項

氣泡連續、均勻冒出時集氣瓶底部;③不能用濃鹽酸來制取用向上排空氣法收集

才可收集;④排水法收氫氣時，導管應接近集氣瓶

集后，先移出導管，再熄底部

滅酒精燈

【特別提醒】①不能用濃硫酸、硝酸及濃鹽酸制取氫氣；②制取CO2時不用稀硫酸。

知識點二、氣體的凈化與干燥

(1)氣體凈化和干燥的裝置

(2)氣體的凈化

在實驗室制備的各種氣體中，常含有少量的酸霧、水蒸氣和其他氣體雜質,須經過干燥與凈化才能得到

實驗所需要的純凈氣體。

①選擇氣體吸收劑的原則是所選吸收劑只吸收氣體中的雜質，而與被提純物質不反應,也不產生新的

雜質。

②多種氣體雜質共存時，要注意試劑的選擇和除雜順序，一般水蒸氣最后除去。選擇“洗氣瓶”等吸收

裝置，不僅要注意藥品的名稱，還要注意“長進短出”的原貝1J,球形干燥管要“大進小出”。

③常見氣體雜質的吸收劑見下表：

吸收劑吸收的氣體雜質

水易溶性氣體，如HC1、NH3等

堿石灰(NaOH+CaO)CO2、氏0(氣體)、H2s等

強堿溶液(NaOH)CO2、SO2、HC1、H2s等

灼熱的CuOH2>CO

灼熱的銅網

O2

(3)氣體的干燥

選用干燥劑應根據氣體的性質和干燥劑的性質來確定，其原則是干燥劑只能吸收氣體中的水分，而不

能與待干燥的氣體反應。

附表：常見氣體的干燥劑選擇見下表：

干燥劑可干燥的氣體不能干燥的氣體

H2、。2、CO2、CO、

酸性濃硫酸

NH3

CH4、N2、SO2、HC1

H2、O2、CO、CH4、N2、

堿性生石灰、堿石灰、固體氫氧化鈉CO2、SO2、HC1

NH3

中性無水氯化鈣除NH3以外的所有氣體NH3

知識點三、尾氣的處理

能

吸

一

尾

收

的

氣

液

圖1

溶

r丫

氣

匚

球

…

圖

巳3

（1）用液體吸收（如圖1）,如C02、SO2、HC1等可用NaOH溶液吸收,NH3可用水吸收。

（2）用點燃法處理（如圖2）,如CO、CH,、H等可燃性氣體可在裝置末端連接一個尖嘴導管,將其點

燃，如圖2所示。

（3）用氣球收集（如圖3）,如有毒的CO、H2S>Cb等可在導管末端系上一個氣球收集。

注意:對于易溶性氣體（如NH3）的吸收，應加防倒吸裝置，如圖4所示。

知識點四、裝置的連接順序（有關氣體的制取、檢驗和凈化實驗中

的“先〃“后"順序）

（1）組裝儀器:一般按從左到右，從下到上的順序進行。

（2）制取氣體時,先檢查裝置的氣密性，后裝藥品。

（3）收集氣體時，先氣體凈化后氣體收集。

（4）檢驗氣體時,先驗水后驗雜（氣體雜質）。

（5）除雜與干燥的順序

①除雜時若使用的是洗氣裝置，則需要先除雜，再干燥。因為除雜時從液體中出來的氣體中混有水蒸

氣，因此需要再進行干燥。

②除雜時若使用的是加熱裝置，則需要先干燥，再除雜。因為加熱時混有水蒸氣會影響反應的生成物,

同時也存在實驗安全隱患,因此應先干燥，再除雜。

a醫■點,分桁

考點一.制取氣體的反應原理的探究

1.（2023?蘇州）在實驗室和生活中選擇合適的藥品和裝置可以制取氧氣。

I.實驗室用圖-1所示裝置制取并收集氧氣。

（1）用MnO2作催化劑，KC1O3加熱分解得到。2和KC1。該反應的化學方程式為

Mn02

2KC1O^—2KC1+3O2t

3△

（2）裝置中儀器X的名稱為酒精燈。收集干燥氧氣應選取的收集裝置為C（選填字母）。

（3）搭建如圖-2所示裝置時，需要調整試管的傾斜角度，可松開K2（選填“Ki”、“K2”

或“K3”）處的螺絲，待調整后再擰緊。

（4）實驗結束時，下列兩步操作中先進行的是b（填序號）。

a.移走并熄滅儀器X

b.斷開試管與洗氣瓶之間的連接

II.某款家用制氧機利用過碳酸鈉（2Na2cO3WH2O2）和二氧化銃同時加入水中制取氧氣。

已知：①過碳酸鈉易溶于水，遇水分解為Na2c03和H2O2。

②H2O2可以將KI轉化為12。

（5）制氧機制氧說明（部分）見下表，其中A、B劑的成分是過碳酸鈉或二氧化鎰。

A劑B劑平均供氧量（毫供氧時間（分

升/分鐘）鐘）

配方一1袋1袋N320》15

配方二2袋1袋N500》25

配方三3袋2袋21000215

①A劑的成分是過碳酸鈉。

②若突發缺氧性疾病，在呼叫救護的同時進行吸氧，應選擇的最佳配方是配方三。

（6）按配方一在水中反應6小時后，無明顯氣泡產生。取反應后混合物進行下列實驗：

①將反應后混合物過濾，得到濾液和黑色濾渣。濾渣的成分為MnO2,

②取少量濾液，向其中滴加足量鹽酸有大量氣體產生。該反應的化學方程式為Na2co3+2HC1

=2NaCl+H2O+CO2t。

③另取少量濾液，滴加KI溶液，再滴加淀粉溶液,溶液變為藍色，證明濾液中仍含有H202O

【解答】解：（1）用MnO2作催化齊U，氯酸鉀加熱分解得到02和KCL該反應的化學方程式為:

Mn（）2Mn02

2KC1O^—2KC1+3O2t；故答案為:2KC1O^—2KC1+3O2t;

3△3△

（2）裝置中儀器X的名稱為酒精燈，收集干燥氧氣，不能用排水集氣法，因為氧氣的密度比空

氣的密度大，選擇向上排空氣法收集,故應選取的收集裝置為C；故答案為：酒精燈；C；

（3）Ki是調整試管的高度，如是調整試管的水平位置，K3是調整鐵夾夾持試管的位置。所以搭

建如圖-2所示裝置時，需要調整試管的傾斜角度，可松開K2處的螺絲，待調整后再擰緊；故答

案為：K2；

（4）實驗結束時，先斷開試管與洗氣瓶之間的連接，再移走并熄滅儀器X,所以先進行的是斷

開試管與洗氣瓶之間的連接；故答案為：b;

（5）①因為過碳酸鈉易溶于水，遇水分解為Na2c03和H2O2,H2O2在二氧化錦作催化劑時發生

反應生成氧氣，供病人呼吸，催化劑只是改變化學反應速率，不影響生成物的質量。根據表中數

據配方一、配方二的平均供氧量可知，A劑的成分是過碳酸鈉；故答案為：過碳酸鈉；

②若突發缺氧性疾病，在呼叫救護的同時進行吸氧，因為配方三過碳酸鈉的質量多，生成氧氣的

質量多，所以應選擇的最佳配方是配方三；故答案為：配方三；

（6）①二氧化鎬是黑色固體，難溶于水，所以濾渣的成分為二氧化鎰；故答案為：二氧化錦；

②因為過碳酸鈉易溶于水，遇水分解為Na2c03和H2O2,Na2c03能與稀鹽酸反應，H2O2不能與

稀鹽酸反應。所以取少量濾液，向其中滴加足量鹽酸有大量氣體產生，發生反應的化學方程式為:

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2f；故答案為：Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2t；

③因為H2O2可以將KI轉化為I2,淀粉遇12變藍。所以另取少量濾液，滴加KI溶液，再滴加淀

粉溶液。溶液變為藍色，證明濾液中仍含有H2O2;故答案為：淀粉。

2.（2023?工業園區校級二模）雙氧水是常用的制氧劑，在實驗室、工業中有著廣泛應用。

（1）實驗室制氧

Mn02

用雙氧水和二氧化鎰制取氧氣時發生反應的化學方程式是2H2。2^—2H2O+O2T。為獲得

純凈的氧氣應選擇的發生和收集裝置是BC,某同學利用空塑料輸液袋如圖F收集制得的氧

氣，氧氣應從a（填“a”或"b”）端進入。

（2）制“魚浮靈”、“鈣多寶”。

①“魚浮靈”主要成分是2Na2cO3WH2O2,可迅速增加水體含氧量，過碳酸鈉溶于水生成碳酸

鈉和過氧化氫。為研究過碳酸鈉能快速產生氧氣的原理，興趣小組做了如下對比實驗。

編號①②③④⑤

試劑溶液溶液

H2O4%抵。2溶液Na2c。3固體NaOHNaOH

4%抵。2溶液4%H2O2溶液4%氏。2溶液

PH6.966.018.148.159.26

溶解氧5.686.449.119.1210.97

常溫下，過氧化氫水溶液呈酸性。實驗④⑤對比可得出的結論是溶液的堿性越強過氧化氫分

解產生氧氣的速率越快。由實驗②③作對比，可知過氧碳酸鈉可以速效制氧的原理是堿性

溶液可以加快過氧化氫的分解速率。

②“鈣多寶”主要成分是CaO2,常溫下能與水反應生成氫氧化鈣和氧氣。為長途運輸魚類提供

氧氣，寫出化學方程式2CaO2+2H2O=2Ca(OH)2+O2t。

【解答】解：(1)過氧化氫在二氧化錦的催化作用下分解產生水與氧氣，化學反應方程式為：

Mn02

2H2。2^—2H2O+O2t;該反應中反應物為固液組合，且反應在常溫下進行，則可選B為反應的

發生裝置；氧氣不易溶于水，則可以用排水集氣法收集較純凈的氧氣，故制取的組合為BC；氧

氣的密度比空氣大，則用F裝置收集時氣體從a端進入；

MnOz

故答案為：2H2。2^—2H2O+O2t;BC；a；

(2)①根據表格數據對比實驗④⑤可知溶液的堿性越強過氧化氫分解產生氧氣的速率越快；

對比表格中實驗②③組數據可以得出，堿性溶液可以加快過氧化氫的分解速率；故答案為：溶

液的堿性越強過氧化氫分解產生氧氣的速率越快；堿性溶液可以加快過氧化氫的分解速率；

②根據題意可知CaO2與H2O反應生成Ca(011)2與02,則化學反應方程式：2CaO2+2H2O=

2Ca(OH)2+O2t。

3.(2023?大興區一模)某同學依據圖1中便攜式制氧機原理，制作了圖2所示的簡易制氧裝置。

資料：過碳酸鈉能與反應生成和

H2ONa2c03H2O2O

圖1圖2

Mn02

(1)MnC>2催化分解H2O2的反應的化學方程式為2H2。2^—2H2O+O2)。

(2)圖1中，可通過觀察加濕過濾倉中產生氣泡的快慢判斷氧氣排出的快慢。

(3)圖2中的甲瓶相當于圖1中的反應倉(填“加濕過濾倉”或“反應倉

MnO2

【解答】解：(1)MnO2催化分解H2O2生成水和氧氣，反應的化學方程式為2H2O2-------2H2O+O2

(2)氧氣不易溶于水，可根據加濕過濾倉中氣泡的快慢判斷氧氣產生的快慢，故圖1中可通過

觀察加濕過濾倉中產生氣泡的快慢判斷氧氣排出的快慢；

(3)圖2中的甲瓶相當于氣體的發生裝置，故圖2中的甲瓶相當于圖1中的反應倉。

Mn02

故答案為：(1)2H2O?^—2H2O+O2t;

(2)產生氣泡的快慢；

(3)反應倉。

4.(2022?霍邱縣模擬)在實驗室制取二氧化碳氣體的學習過程中，老師為同學們準備了以下藥品：

稀鹽酸濃鹽酸稀硫酸氧氣木炭石灰石酸酸訥

、__一一

稀鹽酸濃鹽酸稀硫酸氧氣木炭石灰石磕酸訥

經過同學們的分組討論和集中交流，最終選擇了稀鹽酸和石灰石來進行制取。

(I)選擇以上藥品的理由是ABD(多選，填序號)。

A.不能用濃鹽酸，因為濃鹽酸易揮發，使氯化氫氣體混入二氧化碳氣體中。

B.一般不選用碳酸鈉粉末，因為它與酸反應速度太快，不便于收集。

C.可用木炭和氧氣反應，因為反應可生成二氧化碳。

D.可用稀鹽酸與石灰石反應，因為反應速度適中，條件要求不高，氣體產物純凈，易于收集。

(2)某興趣小組的同學欲使用如圖裝置來對實驗室制取二氧化碳氣體進行再探究，并在老師的

指導下用pH傳感器測得燒杯乙中溶液的pH隨通入氣體時間的變化曲線。

請回答下列問題：

①AB段pH幾乎不變的原因可能是此時排出的主要是錐形瓶中的空氣；D點所得澄清溶液

的成分除H20外還有CaC12和HC1。

②BC段發生反應的化學方程式主要有2HC1+Ca(OH)2=CaC12+2H2。或82+Ca(OH)2

=CaC03I+H2O。(寫出一個即可)

(3)在藥品不變的前提下，該興趣小組的同學為了提高澄清石灰水變渾濁的可能，應如何對實

驗裝置進行改進在甲、乙裝置之間增加一個裝有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶。

注意：若答對以下小題獎勵3分，化學試卷總分不超過40分。

(4)碳酸氫鈉受熱易分解，生成碳酸鈉、水和二氧化碳。取8.4g碳酸氫鈉置于試管中加熱一段

時間，再向試管內的固體混合物中加入足量的稀鹽酸，將產生的二氧化碳質量記為m。

△

①請寫出加熱碳酸氫鈉時發生反應的化學方程式2NaHCC>3—Na2cO3+CO2t+H2O。

②請寫出m的取值范圍2.2g<m<4.4g(精確到小數點后一位)。

【解答】解：(1)A、濃鹽酸具有揮發性，如果作為反應物，氣體中會混入揮發出氯化氫，選項

A正確；

B、碳酸鈉粉末與鹽酸接觸面積大，反應速率過快，不宜氣體收集，選項B正確；

C、木炭和氧氣若充分反應才可以生成二氧化碳，若不充分反應，則有一氧化碳生成，若過量，

則含有氧氣，因此制備氣體會造成不純，選項C錯誤；

D、稀鹽酸與碳酸鈣反應速率適中，不需要加熱，且不易揮發氯化氫，使得收集氣體較為純凈，

選項D正確；

故答案為：ABDo

(2)①由于裝置內有空氣未排除，因此反應開始后，二氧化碳密度比空氣大，先在頂部聚集，

因此會先將上部的空氣排出，不會引起氫氧化鈣溶液pH的變化；D點pH小于7,鹽酸過量，所

以此時溶質為氯化鈣和鹽酸；

故答案為：此時排出的主要是錐形瓶中的空氣；CaC12和HC1。

②BC段產生的二氧化碳，二氧化碳進入澄清石灰水中，因此有兩個反應發生，一個是二氧化碳

的生成，一個是二氧化碳的消耗，鹽酸與氫氧化鈣反應生成氯化鈣和水，二氧化碳和氫氧化鈣反

應生成碳酸鈣和水，書寫化學方程式注意配平,所以化學方程式為2HCl+Ca(OH)2=CaC12+2H2O,

CO2+Ca(OH)2=CaCO3I+H2O,任選一個方程式書寫即可；

故答案為：2HC1+Ca(OH)2=CaCb+2H2O或82+Ca(OH)2=CaCC)33+也0。

(3)濃鹽酸具有揮發性，需要去除揮發出的氯化氫，且不吸收二氧化碳，因此在甲和乙之間增

加一個飽和碳酸氫鈉溶液的洗瓶；

故答案為：在甲、乙裝置之間增加一個裝有飽和碳酸氫鈉溶液的洗氣瓶。

（4）①碳酸氫鈉在加熱條件下反應生成碳酸鈉、二氧化碳和水，書寫化學方程式注意配平及氣

△

體符號，所以化學方程式為2NaHCO3—Na2cO3+CO2f+H2O；

A

故答案為：2NaHCO3—Na2cO3+CO2t+H2O。

②碳酸氫鈉全部反應可以生成碳酸鈉質量為n,

△

2NaHCO3—Na2cO3+CO2t+H2O

168106

8.4gn

1688.4g

-----=-------n=5.3g

106n6

若此時不反應，剩余固體為碳酸氫鈉，此時生成二氧化碳的質量為x,若全部為碳酸鈉，此時生

成二氧化碳質量為y,

NaHCO3+HCl=NaCl+CO2f+H2O2HC1+Na2co3=2NaCl+H2O+CO2t

844410644

8.4gx5.3gy

848.4g1065.3g

x=4.4g一=--y=2.2g

44x44y)'

此時固體為碳酸鈉和碳酸氫鈉混合物，所以二氧化碳的質量m介于x與y之間，因此2.2g<m<

4.4g；

故答案為：2.2g<m<4.4g。

5.（2023?成都）學習小組開展了“設計和制作簡易供氧器”的實踐活動。

某品牌制氧機的制氧劑為過碳酸鈉（化學式2Na2cC）3?3H2O2，相對分子質量為314,白色固體）

M九。2

和二氧化銃。制氧過程的反應為：2（2Na2CO3.3H2O2）4Na2co3+6H2O+3O2t，該反應為

放熱反應。

觀

察

窗

氣1

60

1

zO：

體25%H

40

1

H2O2

體30%

20

1

00

HO

積15%

2

2

80

2O2

5%H

60

/mL

40

20

O

/min

時間

圖3

氣1

60

體1

mL7K

9.11

40

體1

20

1

7|<

2.89mL

積00

80

L水

1.66m

60

/mL

40

pi<

L37m

20

20

1618

14

1012

68

4

02

/min

時間

圖4

圖5

氧機

認識制

一】

【活動

。

的快慢

生氣體

泡和產

否有氣

觀察是

是

的作用

觀察窗

(1)

度。

的濕

一定

具有

氧氣

，使

洗氣

是

的作用

加濕倉

(2)

氧劑

選擇制

二】

【活動

氫

過氧化

一，

實驗

中加滿

集氣瓶