高三化學(xué)二輪復(fù)習(xí)指導(dǎo) 第五部分 化學(xué)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 專題六 常見氣體的制備與收集

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專題六 常見氣體的制備與收集知識點(diǎn)高考考試說明對應(yīng)教科書內(nèi)容常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法掌握常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法必修1第四章第三、四節(jié)必修2第三章第二節(jié)選修5第二童第一節(jié)一、知識整理1氣體的發(fā)生裝置2氣體的收集方法3常見氣體的制備原理，裝置選擇4氣體的凈化和干燥二、重點(diǎn)知識解析應(yīng)掌握、等種氣體的實(shí)驗(yàn)室制法。其中包括藥品選擇、反應(yīng)原理、儀器裝置、操作要點(diǎn)、凈化、干燥、收集、檢驗(yàn)、尾氣處理等一系列的基本知識和基本操作技能。1氣體的發(fā)生裝置一般根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件設(shè)計(jì)氣體發(fā)生裝置，通常氣體的發(fā)生裝置有如下幾種（見下圖）：固態(tài)反應(yīng)物加熱產(chǎn)生氣體有液體反應(yīng)物不加熱產(chǎn)生氣體有液體反應(yīng)物加熱產(chǎn)生氣體AB CD E F2氣體的收集方法根據(jù)氣體的密度、溶解性、穩(wěn)定性可將氣體的收集方法分為三種。（1）排水集氣法適用于不溶于水或微溶于水且不與水發(fā)生反應(yīng)的氣體。優(yōu)點(diǎn)是收集的氣體純度高，易判斷是否收集滿。若有些氣體雖在水中有一定的溶解性或與水微弱反應(yīng)，也可通過往水中加入電解質(zhì)，抑制與水反應(yīng)。如用排飽和食鹽水的方法可收集濃度較高的（裝置）。（2）向上排空氣收集法適用于不跟空氣發(fā)生反應(yīng)且密度比空氣大的氣體（裝置）。（3）向下排空氣集氣法適用于不跟空氣發(fā)生反應(yīng)且密度比空氣小的氣體（裝置）。3常見氣體的制備原理，裝置選擇氣體反應(yīng)原理發(fā)生裝置收集裝置注意事項(xiàng)或共同點(diǎn)：氣密性的檢查試管口稍向下傾斜若用排水法，做完實(shí)驗(yàn)先撤導(dǎo)管，后撤酒精燈不同點(diǎn)：收集氨氣的儀器要干燥說明：制備少量還可以用反應(yīng)：，選擇發(fā)生裝置。制備少量可以加熱濃氨水或?qū)獍彼稳胧⒐腆w的燒瓶中，選擇發(fā)生裝置。氣體反應(yīng)原理發(fā)生裝置收集裝置注意事項(xiàng)較活潑金屬與稀強(qiáng)酸（如，但勿用，或濃）的置換反應(yīng)Ca或c用長頸漏斗時要液封（遇粉化）不能用啟普發(fā)生器制不用（因微溶）排水法完畢應(yīng)先撤導(dǎo)管后撤火反應(yīng)物都是液體要加碎瓷片防暴沸制乙烯要控制溫度在170集可用排飽和食鹽水電石與水進(jìn)行反應(yīng)B或（濃）或或4氣體的凈化和干燥氣體的凈化、干燥裝置一般常用的有洗氣瓶、干燥管、形管和雙通加熱管幾種。如下圖。（1）洗氣瓶（如圖c）中一般裝入液體除雜試劑。除雜試劑應(yīng)通過化學(xué)反應(yīng)將雜質(zhì)吸收或?qū)㈦s質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化為所制取的氣體。常見除雜試劑有：強(qiáng)堿溶液：如溶液可吸收、等呈酸性的氣體。飽和的酸式鹽溶液，可將雜質(zhì)氣體吸收轉(zhuǎn)化，如：飽和溶液能除去中混有的、等強(qiáng)酸性氣體。飽和溶液能除去SO：中混有的、等氣體。濃：利用它的吸水性，可除去、等氣體中混有的水蒸氣。但由于濃有強(qiáng)氧化性，不能用來干燥具有強(qiáng)還原性氣體，如、等。酸性溶液：利用它的強(qiáng)氧化性，可以除去具有還原性的氣體，如除去混在氣體中的等。（2）干燥管、形管一般裝人固體的干燥劑。常見的固體干燥劑有：酸性干燥劑，不能用來干燥堿性氣體。如、硅膠等。堿性干燥劑，不能用來干燥酸性氣體。如、堿石灰、固體等。中性干燥劑，酸性、堿性、中性氣體都能干燥。如（但不能干燥，因易形成氨合物）。（3）雙通加熱管一般裝入固體除雜劑，除雜試劑和混合氣體中的某一組分反應(yīng)。例如：和混合氣體中反應(yīng)而將除去。另外還常用固體的無水裝入干燥管中，通過顏色變化檢驗(yàn)水蒸氣的存在（但不能用作干燥劑，因吸水率低）。用固體也可將、（氣）轉(zhuǎn)化為。5測量氣體的體積利用氣體的不溶于某些液體的性質(zhì)（如難溶于水，難溶于飽和食鹽水）可用排液法粗略測量氣體的體積。其多種量氣裝置見下圖。實(shí)驗(yàn)操作水平的高低決定了測量誤差的大小。為減少量氣誤差，應(yīng)注意：裝置（I），反應(yīng)后應(yīng)恢復(fù)到室溫再讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)前集氣瓶應(yīng)充滿水。氣體體積即量筒中水的體積。裝置（），讀數(shù)時應(yīng)上下移動乙管，使甲、乙兩管液面相平。讀取反應(yīng)前后甲管中液面體積讀數(shù)的差值即為氣體體積。裝置（），測量收集到的氣體體積，應(yīng)先使氣體冷卻至室溫，再慢慢將量筒下移，使量筒內(nèi)外液面高度相同，再讀取讀數(shù)。裝置（），實(shí)驗(yàn)中水面要沒過漏斗頸，量筒中裝滿水，反應(yīng)在漏斗中進(jìn)行，生成氣體的體積即為量筒內(nèi)氣體的體積。裝置（V），用于測量混合氣體中被吸收（或不被吸收）的體積分?jǐn)?shù)，讀數(shù)時球形容器和量氣管液面相平，量氣管內(nèi)增加的水的體積等于不被反應(yīng)管吸收的氣體的體積。三、典型例題解析【例1】利用下列各組中的物質(zhì)制備并收集少量相應(yīng)的氣體，能采用右圖裝置的是（ ）濃氨水和固體制大理石和稀鹽酸制過氧化氫溶液和二氧化錳制稀硝酸和銅片制濃鹽酸和二氧化錳制電石與水制鋅粒和稀硫酸制乙醇和濃硫酸制A BC D【知識點(diǎn)】氣體制備原料、發(fā)生裝置的選擇，收集氣體的方法【能力層次】理解【思路解析】不能用向上排空氣法收集；可以；可以；不能用排空氣法收集，可以和空氣中成分反應(yīng)；制備氯氣需要加熱；不能用向上排空氣法收集；不能用向上排空氣法收集；乙醇和濃硫酸制必須要加熱使用溫度計(jì)，不能用排空氣法收集?！敬鸢浮緼【例2】（2011年全國卷）（1）下圖是用與濃鹽酸反應(yīng)制取適量氯氣的簡易裝置。裝置、的作用分別是：_（2）在實(shí)驗(yàn)室欲制取適量氣體。下圖中最適合完成該實(shí)驗(yàn)的簡易裝置是_（填序號）；根據(jù)所選的裝置完成下表（不需要的可不填）：加入的物質(zhì)所起的作用ABCD簡單描述應(yīng)觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_?！局R點(diǎn)】常見氣體的制備、收集和尾氣處理【能力層次】理解【答案】（1）向上排氣收集氯氣安全作用，防止中的液體倒吸進(jìn)入集氣管中吸收尾氣，防止氯氣擴(kuò)散到空氣中污染環(huán)境（2）應(yīng)加入的物質(zhì)所起的作用銅屑和稀硝酸發(fā)生氣體水排水收集氣體主要是接收中排出的水反應(yīng)開始時，中銅表面出現(xiàn)無色小氣泡，反應(yīng)速率逐漸加快；管上部空間由無色逐漸變成淺棕紅色，隨反應(yīng)的進(jìn)行又逐漸變?yōu)闊o色；中的液體由無色變?yōu)闇\藍(lán)色；中的水面逐漸下降，管中的水逐漸流入燒杯中【例3】（2011年新課標(biāo)）氫化鈣固體是登山運(yùn)動員常用的能源提供劑。某興趣小組擬選用如下裝置制備氫化鈣。（1）請選擇必要的裝置，按氣流方向連接_（填儀器接口的字母編號）。（2）根據(jù)完整的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：檢查裝置氣密性后，裝入藥品；打開分液漏斗活塞；_（請按正確的順序填人下列步驟的標(biāo)號）。A加熱反應(yīng)一段時間B收集氣體并檢驗(yàn)其純度C關(guān)閉分液漏斗活塞 D停止加熱，充分冷卻（3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，某同學(xué)取少量產(chǎn)物，小心加入水中，觀察到有氣泡冒出、溶液中加入酚酞后顯紅色。該同學(xué)據(jù)此判斷，上述實(shí)驗(yàn)確有生成。寫出與水反應(yīng)的化學(xué)方程式_；該同學(xué)的判斷不準(zhǔn)確，原因是_。（4）請你設(shè)計(jì)一個實(shí)驗(yàn)，用化學(xué)方法區(qū)分鈣與氫化鈣，寫出實(shí)驗(yàn)簡要步驟及觀察到的現(xiàn)象_。（5）登山運(yùn)動員常用氫化鈣作為能源提供劑，與氫氣相比，氫化鈣的優(yōu)點(diǎn)是_。【知識點(diǎn)】常見氣體的制備，除雜和性質(zhì)實(shí)驗(yàn)綜合【能力層次】理解【答案】（1），（或，）（2）（3）金屬鈣與水反應(yīng)也有類似現(xiàn)象（4）取適量氫化鈣，在加熱條件下與干燥氧氣反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)生的氣體通過裝有無水硫酸銅的干燥管，觀察到白色變?yōu)樗{(lán)色；取鈣做類似實(shí)驗(yàn)，觀察不到白色變?yōu)樗{(lán)色（5）氫化鈣是固體，攜帶方便【例4】（2012年山東）實(shí)驗(yàn)室采用、的混合溶液與過量氨水反應(yīng)制備，主要流程如下：回答下列問題：（1）為使、同時生成沉淀，應(yīng)先向沉淀反應(yīng)器中加入_（填“”或“”），再滴加另一反應(yīng)物。（2）如右圖所示，過濾操作中的一處錯誤是_。（3）判斷流程中沉淀是否洗凈所用的試劑是_。高溫焙燒時，用于盛放固體的儀器名稱是_。（4）無水（183升華）遇潮濕空氣即產(chǎn)生大量白霧，實(shí)驗(yàn)室可用下列裝置制備。裝置中盛放飽和溶液，該裝置的主要作向是_。中試劑的作用是_。向一件儀器中加入適當(dāng)試劑后也可起到和的作用，所加入的試劑為_?！局R點(diǎn)】氣體制備等化學(xué)實(shí)驗(yàn)基本操作綜合【能力層次】理解【答案】（1）（2）漏斗下端尖嘴未緊貼燒杯內(nèi)壁（3）溶液（或硝酸酸化的溶液）坩堝（4）除去吸收水蒸氣堿石灰（或與混合物）