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1、专题讲座二气体的实验室制备、净化和收集,第四章非金属及其化合物,知识梳理,1.气体制备实验的基本思路,2.重要气体的发生装置 依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类： (1)固体固体 气体 发生装置： 制备气体：O2、NH3、CH4等。,(2)固体液体或液体液体 气体 发生装置：,制备气体：Cl2、C2H4等。,(3)固体液体(不加热)气体 发生装置：,制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的所有气体。,3.气体制备装置的改进 (1) 改进的目的：用于加热易溶化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如用草酸晶体受热分解制取CO2
2、气体。,(2)“固体液体气体”装置的创新,(3)“固(液)液 气体”装置的创新,图A的改进优点是能控制反应液的温度。 图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液体顺利流下。,4.气体的除杂方法 (1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。 除杂原则：不损失主体气体；不引入新的杂质气体；在密闭装置内进行；先除易除的杂质气体。,(2)气体干燥净化装置,当CO2中混有O2杂质时，应选用上述中的装置除O2，除杂试剂是Cu粉。,5.气体的收集方法,6.集气装置的创新排液集气装置 装置()从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2
3、等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。 饱和食盐水收集Cl2。 饱和NaHCO3溶液收集CO2。 饱和NaHS溶液收集H2S。 四氯化碳收集HCl或NH3。 装置()储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在瓶A中收集到气体。,7.尾气处理的原因、方法及装置 (1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。 (2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。,(3)尾气处理装置(见下图a、b、c) 实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用 装置。 制取CO时，尾
4、气处理可采用 装置。 制取H2时，尾气处理可采用 装置。,ac,b,ac,解题探究,题组一气体的制备与收集 1.下列制备和收集气体的实验装置合理的是,答案,解析,氯化铵和氢氧化钙反应制取氨气，生成物中有水，如果试管口高于试管底，会发生水倒流现象而炸裂试管且集气试管口要塞一团棉花，故A错误； 铜和稀硝酸反应制取一氧化氮，反应不需加热，一氧化氮的密度接近空气的密度，和空气中的氧气易发生反应生成二氧化氮，所以不可用向下排空气法收集，即进气管短，出气管长，一氧化氮有毒，在水中的溶解度很小，应该用排水法收集，故B错误； 锌粒和稀硫酸反应制取氢气，属于固体、液体不加热型，生成的氢气的密度小于空气的密度，所
5、以不可用向上排空气法收集，故C错误； 用过氧化氢与二氧化锰制O2，属于固体、液体不加热型，生成的氧气不易溶于水，所以可采用排水集气法收集，故D正确。,2.用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是,答案,解析,铜与浓硝酸反应的产物是NO2，其密度比空气的大，因此应利用向上排空气法收集NO2气体，导气管应长进短出，这样才能将装置中的空气排尽，且能防止倒吸，只有C项符合。,3.(1)如图是实验室制取某些气体的装置。 该制气装置在加入反应物前，应事先进行的操作是 。 若用该装置制取O2，反应物除了可选择二氧化锰和_ _(填试剂名称)外，还能选择 (填试剂化学式)和水。 利用该装置还可制取 (填字
6、母)等气体。 a.H2 b.CO2 c.NH3 d.SO2,检查装置气密性,双氧水(或过,Na2O2,abcd,制备气体的装置在加入反应物之前均应先检查装置的气密性。该装置所制气体应满足固体(液体)和液体不需加热制备气体。符合此条件的制备氧气的反应可为H2O2在MnO2作催化剂时分解，或Na2O2与H2O反应。该装置可制备的气体有H2、CO2、O2、NH3等。,氧化氢),答案,解析,(2)此装置中加入漂白粉和浓盐酸也可以制取Cl2。 写出该反应的离子方程式： 。 若使用在空气中放置的漂白粉和浓盐酸发生反应，则制取的Cl2中可能含有的杂质为 。,ClOCl2H=Cl2H2O,HCl、CO2、H2
7、O(g),ClO、Cl在酸性条件下可发生归中反应生成Cl2。漂白粉在空气中放置会部分变为CaCO3，浓盐酸有很强的挥发性，因而制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O(g)。,答案,解析,题组二仪器的组装 4.(2013海南，6)下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是,答案,解析,A.abcdefghB.aedcbhig C.adecbhigD.acbdehif,装置顺序为制氯气、除杂(HCl、水蒸气)、反应制备、尾气处理，注意洗气瓶中导管为“长进短出”。,5.N2在诸多领域中用途广泛。某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净N2的方法，进行了认真的准备。请你参
8、与交流与讨论。 查阅资料 N2的制法有下列三种方案： 方案1：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。 方案2：加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。 方案3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。,实验准备以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(部分夹持和加热仪器未画出)。,分析交流 (1)若以方案1制得N2，应选择的发生装置是 。,方案1为加热两种液态物质，符合此条件的只有A装置。,A,答案,解析,(2)若按方案2制得干燥、纯净的N2，且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到右的连接顺序是 (填字母)。获得 N2的反应原理是 (写反
9、应方程式)。,EDBC,答案,解析,2NH33CuO 3CuN23H2O,方案2为固体和气体的反应，反应器应选择B，但要求通入的氨气干燥且纯净，利用浓氨水和生石灰反应制取氨气为固液不加热的装置，选择E，但同时有水蒸气生成，因此利用碱石灰来干燥，反应完毕后产生的水蒸气与没有参与反应的氨气与氮气一同导出，利用浓硫酸既可以除去水，又可以除去氨气。,(3)若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法，其原因是 。你提出的收集方法是 。,排气法收集气体主要是利用气体密度的差别。因此可以利用直接排空内部空气的装置来收集氮气。,N2与空气密度大小接近，收集的氮气中易混入氧气等成分,答案,解析,用
10、真空气囊收集(其他合理答案也可),题组三气体的干燥、除杂及尾气吸收 6.实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是,答案,解析,A项，NH3的密度比空气的小，收集应用向下排空气法，不符合； C项，铜和稀硝酸反应不能产生NO2，且NO2的吸收不能用水，可以用NaOH溶液； D项，用浓盐酸与MnO2反应制Cl2需要加热，本装置不能满足。,7.双球洗气管是一种多用途仪器，常用于除杂质、气体干燥、气体吸收等实验操作。右图是一个以双球洗气管为尾气处理装置，用吸收剂X吸收气体Y的情形，其中符合事实的组合是,答案,解析,A
11、项，氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，不能被吸收，错误； B项，因HCl极易溶于水，则极易被吸收，正确； C项，二氧化硫能用浓硫酸干燥，但不能被吸收，错误； D项，NO有毒，不能直接排放在大气中，且NO不能与NaOH反应，不能被吸收，错误。,8.(2016辽宁六校期末)如图为常用玻璃仪器组成的七种实验装置，根据需要可在其中加入液体或固体试剂。下列说法错误的是,A.A、B装置既能用于收集Cl2，又能用于收集NO B.装有浓硫酸的F装置可用于干燥CO2气体 C.C、E装置可用于尾气吸收，能防止液体倒吸到气体发生装置中 D.G装置可用于合成氨实验中，可干燥、混合并能大致观察H2和N2的体积比,答案
12、,解析,A项，A装置可用排空气法收集Cl2，若A装置装满水，则可用于收集NO，B装置可用排饱和食盐水法收集Cl2，也能用于收集NO，正确； B项，F为U形干燥管装置，该装置只能盛装固体干燥剂，错误； C项，C装置中的烧杯可吸收尾气，洗气瓶起到缓冲作用，防止烧杯中的液体倒吸入气体发生装置中，E装置中间膨大部分可防止液体倒吸，正确； D项，G装置中装入浓硫酸，可干燥H2和N2混合气体，通过气泡多少可大致观察H2和N2的体积比，正确。,9.(2017西安调研)用下列装置进行对应的实验(部分仪器已省略)，能达到实验目的的是,答案,解析,A项，气体应“长进短出”； B项，HCl易溶于水会倒吸； C项，测馏分的温度，温度计水银球应在支管口附近。,
