2019-2020年高三化学第一轮复习学案 常见气体的制备与收集.doc

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2019-2020年高三化学第一轮复习学案 常见气体的制备与收集 [基础知识] 按照考试大纲的要求，中学阶段同学们应掌握O2、H2、CO2、Cl2、HCl、SO2、NO、NO2、H2S、NH3、CH4、C2H4、C2H2等13种气体的实验室制法。其中包括药品选择、反应原理、仪器装置、操作要点、净化、干燥、收集、检验、尾气处理等一系列的基本知识和基本操作技能。 1．气体的发生装置 一般根据反应物状态和反应条件设计气体发生装置，通常气体的发生装置有如下几种（见下图） 固态反应物加热产生气体 有液体反应物不加热产生气体 有液体反应物加热产生气体 例1、实验室利用下列装置和试剂制取少量氯化氢气体（见图7—5） 试剂：① 浓硫酸 ② 浓盐酸 ③ 食盐固体 ④ 硫酸氢钠固体 ⑤二氧化锰固体 请用实验装置编号（A、B……）回答： （1）若选用试剂①③，则应选择的装置是___________。 （2）若选用试剂③④，则应选择的装置是___________。 （3）若要快速制备氯化氢，应选择的装置是____________。 2．气体的收集方法 根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种： （1）排水集气法 适用于不溶于水或微溶于水且不与水发生反应的气体。优点是收集的气体纯度高，易判断是否收集满。若有些气体虽在水中有一定的溶解性或与水微弱反应，也可通过往水中加入电解质，抑制与水反应。如用排饱和食盐水的方法可收集浓度较高的Cl2。（装置见图7—6a） （2）向上排空气收集法 适用于不跟空气发生反应且密度比空气大的气体。（装置见图7—6b） （3）向下排空气集气法 适用于不跟空气发生反应且密度比空气小的气体。（装置如图7—6c） 3．常见气体制备原理，装置选择  气体 反应原理 发生装置 收集装置 注意事项 O2 A a或b 共同点： ①气密性的检查 ②试管口稍向下倾斜 ③若用排水法，做完实验先撤导管，后撤酒精灯 不同点： 收集氨气仪器要干燥 CH4 无水CH3COONa和碱石灰共热 A a或c NH3 A c 气体 反应原理 发生装置 收集装置 注意事项 H2 较活泼金属（Zn）与稀强酸（如H2SO4，HCl但勿用HNO3或浓H2SO4）的置换反应 C a或c ①用长颈漏斗时要液封 ②制SO2（Na2SO3粉末）、NO2（剧烈放热多）、C2H2（CaC2遇H2O粉化）不能用启普发生器 ③制CO2不用H2SO4（因CaSO4微溶） ④制H2S不能用硝酸或浓H2SO4（防氧化） CO2 C b H2S FeS与盐酸或稀硫酸进行复分解反应 C b SO2 无水Na2SO3粉末与中等浓度H2SO4进行复分解反应 B b NO2 Cu和浓HNO3 B b C2H2 电石与水进行反应 B a Cl2 E或D b或a ①排水法完毕应先撤导管后撤火 ②反应物都是液体要加碎瓷片防爆沸 ③制乙烯要控制温度在170℃ ④集Cl2可用排饱和食盐水 HCl 食盐与浓H2SO4（不挥发性酸与挥发性酸的盐）进行复分解反应 E或D b NO E或D a C2H4 F a 4．尾气的处理装置 具有毒性或污染性的尾气必须进行处理，常用处理尾气装置，如图7—7。 一般常用吸收液吸收这些有害气体，a、b、c为溶解度不是很大的尾气处理装置，d为溶液度大且吸收速率很快的尾气处理装置，难以吸收的尾气如CO，应于末端燃烧除去，如e。此处还可以用塑料袋盛装尾气。 5．气体的净化和干燥 气体的净化、干燥装置一般常用的有洗气瓶、干燥管、U形管和双通加热管几种。 （1）洗气瓶（如图c）中一般装入液体除杂试剂。除杂试剂应通过化学反应将杂质吸收或将杂质气体转化为所制取的气体。常见除杂试剂有： ① 强碱溶液：如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2等呈酸性的气体。 ② 饱和的酸式盐溶液，可将杂质气体吸收转化，如： 饱和NaHCO3溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等强酸性气体。 饱和NaHSO3溶液能除去SO2中混有的HCl、SO3等气体。 饱和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCl气体。 ③ 浓H2SO4：利用它的吸水性，可除去H2、SO2、HCl、CO、NO2、CH4等气体中混有的水蒸气。但由于浓H2SO4有强氧化性，不能用来干燥具有强还原性气体，如H2S、HBr、HI等。 ④ 酸性KMnO4溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，如除去混在CO2气体中的SO2、H2S等。 （2）干燥管、U形管一般装入固体的干燥剂。常见的固体干燥剂有： ① 酸性干燥剂，用来干燥酸性气体。如P2O5、硅胶、等。 ② 碱性干燥剂，用来干燥碱性气体。如CaO、碱石灰、固体NaOH等。 ③ 中性干燥剂，既能干燥碱性气体又能干燥酸性气体。如CaCl2（但CaCl2不能干燥NH3）。 （3）双通加热管一般装入固体除杂剂，除杂试剂和混合气体中的某一组分反应。例如：Cu和混合气体中O2反应而将O2除去。 另外还常用固体的无水CuSO4装入干燥管中，通过颜色变化检验水蒸气的存在（但不能用CuSO4作干燥剂，因CuSO4吸水率低）。用Na2O2固体也可将CO2、H2O（气）转化为O2。 6．防堵塞安全装置（如图7—9） 7．防倒吸安全装置（见图7—10） 例2、用如图7—11所示装置可以收集以下气体： H2、Cl2、CH4、HCl、NH3、NO、SO2 （1）若集气瓶是干燥的，气体从A进入，可收集的气体有______，气体从B进入，可收集气体_____。 （2）若将集气瓶盛满水，收集气体并测量气体的体积，可以收集并测量体积的气体有______；此时气体应由_____管进入，由_____管通向量筒。 例3、图7—12是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各物质中能利用这套装置进行实验的是（ ） A．铜屑和浓硝酸 B．二氧化锰和浓HCl C．电石和水 D．碳酸钙和稀盐酸 例4、实验室可用如图7—13所示装置将CO和CO2混合气体进行分离和干燥，已知a、b均为活塞，试回答： （1）甲瓶内盛______溶液，乙瓶内盛______溶液，分液漏斗内盛______溶液。 （2）当CO和CO2的混合通过该装置时，先分离得到的是_______气体，活塞操作是：关闭______打开______，然后得到_____气体，活塞操作是：关闭______打开______。 例5、在烧瓶A中放入一些新制的白色无水硫酸铜粉末和约10mL酒精，锥形瓶B中盛放浓盐酸，分液漏斗C和广口瓶D分别盛浓硫酸，干燥管F中填满新制的碱石灰，用烧杯H作水浴器（如图7—14）。 打开分液漏斗C，将浓硫酸缓缓加进B，则D瓶的出气管口不断产生气体，几分钟后烧瓶A中的硫酸铜变蓝色，若此时用水浴加热，F端排出的气体待纯净后还能点燃，产生特殊颜色的火焰，请回答： （1）B中逸出的气体是______________________ （2）D瓶的作用是__________________________ （3）A瓶内硫酸铜的作用是__________________ （4）E的作用是____________________________ （5）F口可点燃的气体是____________________ [讲练结合] 1．下列实验操作方法错误的是：（ ） ① CO2含有CO可用点燃的方法除去 ② N2中含有NO2可通入水中除去 ③ 除去溴苯中的杂质溴可加入KI溶液，使其生成KBr除去 ④ 甲苯中含少量苯酚，可加入溴水使其生成沉淀而除去 A．① B．③④ C．②③④ D．①②③④ c （Ⅰ） A B a b （Ⅱ） 2．用装置A、B和乳胶管组成装置，用于收集干燥的NH3气体（① 装置A已经气密性检查；② 可供选用的试剂有碱石灰、水和酚酞）。 回答下列问题： ⑴ 气体流经装置的顺序是： NH3→______→_______→c（填接口代号）； ⑵ 干燥剂碱石灰应放在________中（填广口瓶代号）； ⑶ 说明NH3气体已经集满的现象是___________________________________。 3．用图示的装置制取氢气，在塑料隔板上放粗锌粒，漏斗和带支管的试管中装有稀硫酸，若打开弹簧夹，则酸液由漏斗流下，试管中液面上升，与锌粒接触，发生反应，产生的H2由支管导出。若关闭弹簧夹，则试管中液面下降漏斗中液面上升，酸液与锌粒脱离接触，反应自动停止。需要时打开弹簧夹，又可以使氢气发生。这是一种仅用于室温下随制随停的气体发生装置。 回答下列问题： （1）为什么关闭弹簧夹试管中液面会下降？ （2）这种装置在加入反应物前，怎样检查装置的气密性？ （3）从下面三个反应中选择可以用这种随制随停的制气装置制取的气体，填写下表的空白： ① 大理石与盐酸反应制取二氧化碳 ② 黄铁矿与盐酸反应制取硫化氢 ③ 用二氧化锰催化分解过氧化氢制取氧气 气体名称 收集方法 检验方法 （4）食盐跟浓硫酸反应制取氯化氢不能用这种装置随制随停。试说明理由。 [参考答案] 1、D 2、⑴ b a ⑵ Ⅱ ⑶ B中漏斗内液面忽上忽下（滴加酚酞变红）。 3、⑴　试管内有气体生成，气压增大 ⑵　关闭弹簧夹，向长颈漏斗内加水至形成一段水柱，静置，液面差无变化。 ⑶　二氧化碳　向上排空　澄清石灰水变浑浊 　　硫化氢　　向上排空　PbAc2变黑 ⑷　氯化钠易溶于水，无法使固液分离，反应需要加热。