2020版高考化學新增分大一輪復習 第4章 專題講座二 常見氣體的實驗室制備、凈化和收集精講義+優(yōu)習題（含解析）魯科版.docx

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常見氣體的實驗室制備、凈化和收集1氣體制備實驗的基本思路2重要氣體的發(fā)生裝置依據(jù)制備氣體所需的反應物狀態(tài)和反應條件，可將制備氣體的發(fā)生裝置分為三類：(1)固體固體氣體發(fā)生裝置：制備氣體：O2、NH3、CH4等。(2)固體液體或液體液體氣體發(fā)生裝置：制備氣體：Cl2、C2H4等。(3)固體液體(不加熱)氣體發(fā)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(zhì)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(chuàng)新(3)“固(液)液氣體”裝置的創(chuàng)新圖A的改進優(yōu)點是能控制反應液的溫度。圖B的改進優(yōu)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(jù)：主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。除雜原則：不損失主體氣體；不引入新的雜質(zhì)氣體；在密閉裝置內(nèi)進行；先除易除的雜質(zhì)氣體。(2)氣體干燥凈化裝置類型液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固體，加熱裝置常見干燥劑濃H2SO4(酸性、強氧化性)無水氯化鈣(中性)堿石灰(堿性)除雜試劑Cu、CuO、Mg等當CO2中混有O2雜質(zhì)時，應選用上述中的裝置除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)排水法難溶于水或微溶于水，又不與水反應的氣體O2、H2、NO、CO等排空氣法向上排空氣法密度大于空氣且不與空氣中的成分反應Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空氣法密度小于空氣且不與空氣中的成分反應H2、NH36.集氣裝置的創(chuàng)新排液集氣裝置裝置()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。飽和食鹽水收集Cl2。飽和NaHCO3溶液收集CO2。飽和NaHS溶液收集H2S。四氯化碳收集HCl或NH3。裝置()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(fā)火災、爆炸等災害。(2)處理方法：一般根據(jù)氣體的相關性質(zhì)，使其轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)物質(zhì)或無毒物質(zhì)，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)實驗室制取Cl2時，尾氣的處理可采用b裝置。制取CO時，尾氣處理可采用ac裝置。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(zhì)探究1(2018吉林高三上學期期中)用下圖所示裝置進行實驗，下列實驗現(xiàn)象描述錯誤的是()選項試劑甲試劑乙試劑丙丙中的現(xiàn)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?yōu)樗{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(zhì)碘，淀粉遇碘顯藍色，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(zhì)S，產(chǎn)生淡黃色沉淀，正確。2(2019貴陽高三檢測)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：SCSi稀硫酸Na2CO3Na2SiO3溶液B制備純凈的氯氣濃鹽酸MnO2飽和食鹽水C檢驗溶液X中含有CO鹽酸溶液X澄清石灰水D除去Na2SO3中的Na2SO4氯水混合物NaOH溶液答案A解析A項，裝置b中出現(xiàn)氣體，說明硫酸的酸性強于碳酸，裝置c中出現(xiàn)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SCSi，正確；B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，向裝置b中加入鹽酸，出現(xiàn)能使澄清石灰水變渾濁的氣體，不能說明X中含有CO，可能含有HCO或SO或HSO，錯誤；D項，氯水具有強氧化性，能把SO氧化成SO，不能達到實驗目的，錯誤。3(2018鄭州高三上學期聯(lián)考)利用如圖所示裝置進行下列實驗，能得到相應實驗結(jié)論的是()選項實驗結(jié)論A濃硫酸Na2SO3KMnO4溶液退色SO2有漂白性B濃鹽酸KMnO4FeBr2溶液變?yōu)辄S色氧化性：Cl2Br2C稀硫酸碳酸鈉CaCl2溶液無明顯變化CO2不與CaCl2反應D濃硫酸蔗糖溴水退色濃硫酸具有脫水性、吸水性答案C解析A項，二氧化硫使酸性高錳酸鉀溶液退色表現(xiàn)的是還原性，錯誤；B項，氯氣通入溴化亞鐵溶液中先氧化亞鐵離子，使溶液變?yōu)辄S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，溴水退色說明有二氧化硫生成，證明了濃硫酸的強氧化性，錯誤。4(2018長沙高三上學期期中)用下圖所示裝置進行實驗，下列對實驗現(xiàn)象的解釋不合理的是()選項中試劑中現(xiàn)象解釋A品紅溶液溶液退色SO2具有漂白性BNa2SiO3溶液產(chǎn)生膠狀沉淀酸性：H2SO3H2SiO3CBa(NO3)2溶液生成白色沉淀SO與Ba2生成BaSO3白色沉淀D酸性KMnO4溶液紫色退去SO2具有還原性答案C解析Cu和濃硫酸發(fā)生反應Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O。A項，SO2具有漂白性，能使品紅溶液退色，正確；B項，通入SO2后產(chǎn)生膠狀沉淀，說明產(chǎn)生H2SiO3，即H2SO3酸性強于H2SiO3，正確；C項，SO2溶于水，溶液顯酸性，NO在酸性條件下具有強氧化性，能把H2SO3或SO氧化成SO，因此白色沉淀是BaSO4，錯誤；D項，酸性高錳酸鉀溶液具有氧化性，紫色退去，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全國卷，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(zhì)，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中依次盛裝KMnO4溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液B管式爐加熱前，用試管在處收集氣體并點燃，通過聲音判斷氣體純度C結(jié)束反應時，先關閉活塞K，再停止加熱D裝置Q(啟普發(fā)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(fā)生器制備，錯誤。6(2018重慶高三月考)用下圖所示裝置測定水中氫、氧元素的質(zhì)量比，其方法是分別測定通氫氣前后玻璃管的質(zhì)量差和U形管的質(zhì)量差，實驗測得m(H)m(O)18。下列對導致這一結(jié)果的原因分析中，一定錯誤的是()A、裝置之間缺少干燥裝置B裝置之后缺少干燥裝置C裝置中玻璃管內(nèi)有水冷凝DCuO沒有全部被還原答案D解析用H2還原CuO時，裝置中CaCl2吸收的是生成的水，而裝置中玻璃管通H2前后的質(zhì)量差為反應時消耗CuO中氧的質(zhì)量，即生成水中氧元素的質(zhì)量，而m(水)m(氧)m(氫)。當Zn和稀硫酸反應產(chǎn)生的H2不干燥m(水)偏大，裝置后不加干燥裝置，使中CaCl2吸收空氣中的水分m(水)偏大，中玻璃管內(nèi)有水冷凝m(氧)偏小，都會造成測得m(H)m(O)18。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(zhì)量差和生成的水有關。7硫酰氯(SO2Cl2)是重要的化學試劑，其熔點為54.1，沸點為69.1，遇冷水逐漸分解，其制備原理為SO2(g)Cl2(g)=SO2Cl2(l)H97.3kJmol1，現(xiàn)用如圖所示裝置(夾持儀器已略去)進行實驗。下列說法正確的是()AA的作用是冷凝回流，冷凝水應b口進a口出B乙和丙中分別盛裝飽和食鹽水和濃硫酸C活性炭可加快反應速率DB中最好盛裝堿石灰，其作用只是為了除去多余的SO2和Cl2答案C解析由于反應放熱會使SO2Cl2揮發(fā)損失，所以冷凝管的作用為冷凝回流，冷凝水應a口進b口出，A項錯誤；由于SO2Cl2遇冷水逐漸分解，所以制得的氯氣應先用飽和食鹽水除去揮發(fā)出來的HCl，再用濃硫酸除去水蒸氣，B項錯誤；從反應原理看，活性炭不參與反應，而活性炭的特點是表面積大，具有吸附作用，所以其可增大兩種反應物的接觸面積，使反應速率加快，C項正確；B中盛裝堿石灰，既要防止多余的SO2和Cl2逸出污染環(huán)境，也要防止空氣中的水蒸氣進入裝置使SO2Cl2水解，D項錯誤。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20，1.01105Pa)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EDG9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(yè)鹽，在生產(chǎn)、生活中應用廣泛?，F(xiàn)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(chǎn)物成分。已知：NONO22OH=2NOH2O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(chǎn)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。(2)為了檢驗裝置A中生成的氣體產(chǎn)物，儀器的連接順序(從左向右連接)：A是發(fā)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是尾氣處理裝置，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ACEDB；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(zhì)量來測定M的相對原子質(zhì)量。a中試劑是濃氨水。(1)儀器a的名稱為_，儀器b中裝入的試劑可以是_。(2)按氣流方向正確的裝置連接順序為_(填字母，裝置可重復使用)。答案(1)分液漏斗NaOH固體(或生石灰或堿石灰)(2)BDADC解析(1)儀器a的名稱為分液漏斗，儀器b中裝入的試劑可以是NaOH固體或生石灰或堿石灰。(2)該實驗在B處產(chǎn)生氨，通過D干燥氨，在A處NH3與MxOy反應，生成的水在D處被吸收，殘留氨被C吸收，所以按氣流方向正確的裝置連接順序為BDADC。