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1、,专题讲座三 气体的实验室制备、净 化和收集,知识 梳理,递进题组,知识梳理,1.气体制备实验的基本过程 (1)气体制备实验装置一般包含以下几部分,(2)气体制备的一般实验操作步骤 组装(从下到上，从左到右)；检验装置的气密性；加入 药品；排尽装置内的空气；验纯；反应；拆除装置。,2.气体发生装置 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：,发生装置：如图,制备气体：O2、NH3、CH4等,注意事项：试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流，而使试管炸裂。 铁夹应夹在距试管口1/3处。 固体药品应平铺在试管底部。 胶塞上的导管伸入试管内不能过长，否
2、则会影响气体导出。 如用排水集气法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯，防止水倒吸。,发生装置：,(a) (b) (c),制备气体：Cl2、C2H4等,注意事项：烧瓶应固定在铁架台上。 先把固体药品放入烧瓶中，再缓缓加入液体。 分液漏斗应盖上盖，注意盖上的凹槽对准分液漏斗颈部的小孔。 对烧瓶加热时要垫上石棉网。 液体液体 气体时要加沸石，防止暴沸，如用(b)装置制取乙烯时需加碎瓷片。 (c)装置中导管的作用是平衡气压，便于分液漏斗中的液体顺利滴下。,(3)固体液体(不加热)气体 发生装置：,制备气体：H2、CO2、NO2、SO2、NO等,注意事项：块状固体与液体的混
3、合物在常温下反应制备气体，可用启普发生器制备，当制取气体的量不多时，也可采用简易装置。 简易装置中长颈漏斗的下口应伸入液面以下，否则起不到液封作用而无法使用。 加入块状固体药品的大小要适宜。 加入液体的量要适当。 最初使用时应待容器内原有的空气排净后，再收集气体。 在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时，必须先检验纯度。,例1 (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)，还能选择_ (填物质的化学式)和水。 利用该装置还可制取_(填字母)等气体。 a.H2 b.CO2 c.NH3 d.
4、SO2,解析 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。 答案 检查装置气密性 双氧水(或过氧化氢) Na2O2 abcd,(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_。 解析 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
5、挥发性，因而制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O(g)。,ClOCl2H=Cl2H2O,HCl、CO2、H2O(g),3.气体的除杂方法 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、可燃性。除杂原则：(1)不损失主体气体；(2)不引入新的杂质气体；(3)在密闭装置内进行；(4)先除易除的气体。 一般可从以下几个方面考虑：易溶于水的杂质可用水吸收；酸性杂质可用碱性物质吸收；碱性杂质可用酸性物质吸收；水分可用干燥剂吸收；能与杂质反应生成沉淀或可溶性的物质，也可用作吸收剂。,例2 为下列各组气体选择合适的除杂试剂(括号内为杂质 气体) (1)含有HCl
6、杂质的气体 CO2(HCl)：_； SO2(HCl)：_； Cl2(HCl)：_。,饱和NaHCO3溶液,饱和NaHSO3溶液,饱和食盐水,(2)中性气体中含有酸性杂质气体 O2(Cl2)：_； CO(CO2)：_； NO(NO2)：_。 (3)酸性气体中含有其他酸性杂质气体 CO2(SO2)：_。,NaOH溶液,NaOH溶液,H2O,饱和NaHCO3溶液或酸性高锰酸钾溶液,(4)含有O2杂质的气体 CO2(O2)：_； N2(O2)：_。 (5)HCl(Cl2)：_。,灼热Cu,灼热Cu,CCl4,4.气体净化与干燥的先后顺序 (1)若采用溶液除杂，应该是除杂在前，干燥在后。其原因是：气体除
7、杂过程中会从溶液中带入水蒸气，干燥剂可除去水蒸气。 如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2，欲制得干燥、纯净的CO2，可先将产生的气体通过饱和NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过浓硫酸除去水蒸气。,(2)若采用加热除杂，则一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g)，可先将混合气体通过碱石灰，除去CO2和H2O(g)，再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管，除去O2，即可得到干燥、纯净的N2。若将混合气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，易使硬质玻璃管炸裂。,例3 为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收
8、装置，两个装置中应依次装入( ) 饱和NaHCO3溶液；无水CaCl2固体 饱和NaHCO3溶液；浓硫酸 浓硫酸；饱和NaHCO3溶液 饱和Na2CO3溶液；稀硫酸 A. B. C. D.,解析 用大理石和盐酸反应制得的CO2中，含有少量HCl，可用饱和NaHCO3溶液除去；干燥CO2可用浓硫酸或无水CaCl2固体作干燥剂。注意：应先净化，后干燥。 答案 A,5.气体的干燥 (1)选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体发生反应。 酸性干燥剂，如浓H2SO4、P2O5、硅胶等。一般用来干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。,思考：下列
9、气体中不能被浓H2SO4干燥的有哪些？为什么？ NH3、H2、CO、H2S、SO2、Cl2、CO2 答案 NH3因为显碱性而不能被浓H2SO4干燥，H2S因为有强还原性而不能被浓H2SO4干燥。,碱性干燥剂，如生石灰、固体NaOH、碱石灰等。碱性干燥剂不能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥Cl2、CO2、HCl等。 中性干燥剂，如无水CaCl2。无水CaCl2呈中性，对各类气体一般均可干燥，但NH3能与其发生络合反应而不能使用，其反应方程式为CaCl28NH3=CaCl28NH3。,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。,(2)气体干燥净化装置,6.气体的收集,7.
10、防污染安全装置,实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。 制取CO时，尾气处理可采用a、c装置。 制取H2时，可采取a、c装置。,递进题组,题组一 常见气体制备原理及装置的选择,1.有下列几种气体：O2、NH3、H2、CO2、SO2、NO2、Cl2、HCl、NO、H2S、HBr、HI .给上述的气体选择适当的制备装置 (1) 此装置适用于制备 。,(2) 此装置适用于制备 。 (3) 此装置适用于制备 。 (4) 此装置适用于制备 。,.对上述全部气体选择常用的干燥剂： (1)能用浓硫酸干燥的是 。 (2)能用碱石灰干燥的是 。,2.以下气体发生装置中，不易控制反应产生气体的量的是( )
11、解析 A项可通过控制加入液体的量来控制产生气体的量； C、D两项中装置类似于启普发生器，可通过活塞的开关调节反应器的压强，控制反应与否，来控制产生气体的量。,B,3.(2013安徽理综，8)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( ),解析 由题给装置可知，本装置可以用于固体和液体不加热型、收集方法为向上排空气法、防倒吸型尾气处理方式的气体的制取。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
12、盐酸与MnO2反应制Cl2需要加热，本装置不能满足。 答案 B,4.实验室常用的几种气体发生装置如图A、B、C所示：,(1)实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的试剂是_。,浓氨水、CaO固体(或NaOH固体),(2)气体的性质是气体收集方法选择的主要依据。下列性质与收集方法无关的是_(填序号，下同)。 密度 颜色 溶解性 热稳定性 与氧气反应 (3)若用A装置与D装置相连制取并收集X气体，则X可能是下列气体中的_。 CO2 NO Cl2 H2,题组二 装置的组合与连接,5.(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( ),A.a
13、bcdeefgh B.aedcbhig C.adecbhig D.acbdehif 解析 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”。 答案 B,6.N2在诸多领域用途广泛。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(有的夹持和加热仪器
14、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_。 解析 方案1为加热两种液态物质，符合此条件的只有A装置。 (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_(填序号)。获得N2的反应原理是_(写反应方程式)。,A,解析 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。 答案 EDBC 2NH33CuO 3CuN23H2O,(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_。 解析 排气法收集气体主要是利用气体密度的差别。因此利用可以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,用真空气囊收集(其他合理答案
