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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。,