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1、第29讲常见气体的实验室制备、净化和收集复习目标1.了解常见气体的制备原理、装置及改进。2.能根据气体的性质及制备原理设计实验流程。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)固体固体气体制备气体：O2、NH3、CH4等。(2)固体液体(或液体液体)气体制备气体：Cl2、C2H4等。(3)固体液体(不加热)气体制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。3常见气体典型制备装置举例(1)Cl2的实验室制备(2)SO2的实验室制备(3)NH3的实验室制备4气体的除杂方法(1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂
2、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)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置图常见试剂浓H2SO4(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性)Cu、CuO、Mg等当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气体的收集方法收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)排水法难溶于水或微溶于水，且不与水反应的气体O2、H2、NO、CO等排空气法向上排空气法密度大于空气且不与空气中的成分反应Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于
3、空气且不与空气中的成分反应H2、NH36.集气装置的创新排液集气装置(1)装置()从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2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。(2)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A瓶中收集到气体。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
4、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b装置。制取CO时，尾气的处理可采用a、c装置。制取H2时，尾气的处理可采用a、c装置。8防倒吸装置肚容式分液式1判断下列试剂使用是否正确，正确的打“”，错误的打“”。2判断下列气体的吸收或收集方法是否正确，正确的打“”，错误的打“”。一、气体的制备、净化和收集1根据装置和下表内的物质(省略夹持、净化以及尾气处理装置，图1中虚线框内的装置是图2)，其中能完成相应实验目的的是()选项a中的物质b中的物质实验目的、试剂和操作实验目的c中的物质进气方向A稀硝酸Cu收集贮存NO水NMB浓硝酸Na2SO3检验S
5、O2的氧化性品红溶液MNC浓氨水碱石灰收集贮存氨气饱和NH4Cl溶液NMD浓盐酸MnO2检验Cl2的氧化性Na2S溶液MN答案A解析稀硝酸和Cu反应生成NO，NO不溶于水，不与水反应，用排水法收集NO，进气方向是NM，故A符合题意；浓硝酸具有强氧化性，与Na2SO3反应生成硫酸盐和NO2气体，因此无法检验SO2的氧化性，故B不符合题意；由于氨气极易溶于水，因此氨气溶于饱和NH4Cl溶液，不能用排饱和NH4Cl溶液的方法来收集氨气，故C不符合题意；二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应，而该实验没有加热装置，因此不能产生氯气，故D不符合题意。2根据实验目的设计的如下装置的连接中，正确的是()A制备收集
6、C2H4：连接acgB制备收集NO：连接bcedC制备收集NH3：连接bdecD制备收集Cl2：连接afced答案D解析制备C2H4没有控制温度的温度计，A错误；NO与O2反应，不能用排空气法收集，B错误；浓硫酸吸收多余的NH3，易发生倒吸，C错误；饱和食盐水除去HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多余的Cl2，D正确。二、气体制备装置的改进与创新3制备适量SO2，利用如图装置设计实验比较H2SO3、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱，并探究SO2的化学性质，下列说法错误的是()A试剂Y是品红溶液，用来检验产物是SO2B试剂Z是NaOH溶液，用来处理尾气C溴水褪色，证明SO2具有还原性D试
7、剂X可以是酸性高锰酸钾溶液答案A解析由图可知，打开a、关闭b时，SO2与碳酸钠溶液反应生成CO2，试剂X为酸性高锰酸钾溶液，可除去过量的SO2，试剂Y为品红溶液，可检验SO2是否除尽，然后CO2与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，可比较二者酸性强弱；关闭a、打开b时，二氧化硫与溴水发生氧化还原反应生成硫酸和HBr，反应中二氧化硫作还原剂，具有还原性，试剂Z为NaOH溶液，在反应中可用于吸收尾气，以此解答。4下列气体发生装置，当加入适当的块状固体和液体时不具有随开随用随关随停功能的是()答案D解析A、B、C可以利用压强差控制反应；D没有隔离板，所以不能控制反应的发生与停止。5Ca3N2是一种极易潮解的
8、试剂。某小组利用氨气与钙反应制备氮化钙。下列说法错误的是()A装置D中球形干燥管的作用是防止倒吸BC中硬质玻璃管中发生反应：3Ca2NH3Ca3N23H2C实验过程中，先启动装置A处反应，一段时间后再点燃装置C处酒精灯D从产品纯度考虑，装置C、D之间应该增加E装置答案D解析氨气易溶于水、极易与酸反应，装置D中球形干燥管的作用是防止倒吸，故A正确；C中硬质玻璃管中NH3和Ca反应生成Ca3N2和H2，故B正确；实验过程中，先启动装置A处反应，排尽装置中的空气，一段时间后再点燃装置C处酒精灯，故C正确；装置E中氯化钙带有结晶水，失去吸水作用，故D错误。62021天津，15(1)(2)(3)(4)某
9、化学小组同学利用一定浓度的H2O2溶液制备O2。该小组同学设计了如下气体发生装置(夹持装置省略)(1)甲装置中主要仪器的名称为_。(2)乙装置中，用粘合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，气密性良好后打开活塞K1，经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至_。欲使反应停止，关闭活塞K1即可，此时装置中的现象是_。(3)丙装置可用于制备较多O2，催化剂铂丝可上下移动。制备过程中如果体系内压强过大，安全管中的现象是_，此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，还可以采取的安全措施是_。(4)丙装置的特点是_(填序号)。a可以控制制备反应的开始和结束b可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反
10、应的速率c与乙装置相比，产物中的O2含量高、杂质种类少答案(1)分液漏斗、锥形瓶(2)刚好没过MnO2固体试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离(3)液面上升打开弹簧夹K2(4)ab解析(1)根据仪器构造可知，甲装置中主要仪器的名称为分液漏斗和锥形瓶。(2)乙装置是启普发生器的简易装置，可以随时控制反应的发生和停止。用粘合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，气密性良好后打开活塞K1，经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至刚好没过MnO2固体，此时可以产生氧气，氧气通过导管导出。欲使反应停止，关闭活塞K1，此时由于气体还在产生，使容器内压强增大，可观察到试管内
11、的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离。(3)丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液，可用于制备较多O2，催化剂铂丝可上下移动，可以控制反应速率。制备过程中如果体系内压强过大，H2O2溶液会被压入安全管中，可观察到安全管中液面上升，圆底烧瓶中液面下降。此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，使反应速率减慢，还可以打开弹簧夹K2，使烧瓶内压强降低。(4)催化剂铂丝可上下移动，可以控制制备反应的开始和结束，a正确；催化剂与液体接触的面积越大，反应速率越快，可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率，b正确；丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液，与乙装置相比，可用于制备较多O2，但产物中的O2含量和杂质
12、种类和乙中没有区别，c错误。1(2022北京，10)利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是()a中反应b中检测试剂及现象A浓HNO3分解生成NO2淀粉-KI溶液变蓝BCu与浓H2SO4生成SO2品红溶液褪色C浓NaOH与NH4Cl溶液生成NH3酚酞溶液变红DCH3CHBrCH3与NaOH乙醇溶液生成丙烯溴水褪色答案A解析浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成碘，则淀粉-KI溶液变蓝色不能说明浓硝酸分解生成二氧化氮，故A符合题意；铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫有漂白性，使品红溶液褪色，故B不符合题意；浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成氨气，
13、使酚酞溶液变红，故C不符合题意；乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不与溴水反应，溴水褪色则说明2-溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成了丙烯，故D不符合题意。2(2022山东，11)某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是()气体液体固体粉末ACO2饱和Na2CO3溶液CaCO3BCl2FeCl2溶液FeCHClCu(NO3)2溶液CuDNH3H2OAgCl答案A解析通入CO2气体依次发生反应：CO2Na2CO3H2O=2NaHCO3、CaCO3H2OCO2=Ca(HCO3)2，由于在相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，最终瓶中仍有白色晶体析出，不会得到澄清溶液，A项选；通入Cl2，发生反应：Cl22FeCl2=2FeCl3、2FeCl3Fe=3FeCl2，最终Fe消失得到澄清溶液，B项不选；通入HCl，NO在酸性条件下会表现强氧化性，发生离子反应：3Cu8H2NO=3Cu22NO4H2O，最终Cu消失得到澄清溶液，C项不选；AgCl在水中存在溶解平衡：AgCl(s)Ag(aq)Cl(aq)，通入NH3后，Ag与NH3结合生成Ag(NH3)2，促使溶解平衡正向移动，最终Ag
