届一轮复习人教版 常见气体的实验室制备净化收集和检验 学案.docx
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届一轮复习人教版常见气体的实验室制备净化收集和检验学案
综合课3 常见气体的实验室制备、净化、收集和检验
1．气体制备实验的基本思路
①发生装置：
发散源
改进的目的：
用于加热易熔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气体。
②制备气体：
O2、NH3、CH4等。
（2）固体＋液体（不加热）―→气体
①发生装置：
②制备气体：
H2、CO2、H2S、SO2等。
（3）固体＋液体或液体＋液体
气体
①发生装置：
②制备气体：
Cl2、C2H4等。
3．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：
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
固态干燥剂
固体，加热
装置
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
常见
干燥剂
浓H2SO4
（酸性、强氧化性）
无水氯化
钙（中性）
碱石灰
（碱性）
除杂试剂Cu、
CuO、Mg等
当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉。
1．NH4HCO3固体受热分解得NH3、CO2、H2O等混合气体，如何除去CO2、H2O得纯净的NH3?
提示：
可让混合气体通过装有足量碱石灰的干燥管。
2．实验室制得Cl2中往往含H2O、HCl等杂质，如何得到纯净的Cl2?
提示：
可让气体先通过装有饱和食盐水的洗气瓶除HCl杂质，再通过装有浓硫酸的洗气瓶除水蒸气杂质，两者顺序不能颠倒。
4．气体的收集方法及其拓展应用
（1）气体的常见收集方法
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，又不与水反应的气体
O2、H2、Cl2（饱和NaCl溶液）、NO、CO2（饱和NaHCO3溶液）、CO等
排
空
气
法
向上排
空气法
密度大于空气且不与空气中成分反应
Cl2、SO2、
NO2、CO2
向下排
空气法
密度小于空气且不与空气中的成分反应
H2、NH3
（2）气体收集方法的拓展应用
①
②
装置（Ⅰ）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。
①饱和食盐水——收集Cl2。
②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。
③饱和NaHS溶液——收集H2S。
④四氯化碳——收集HCl或NH3。
装置（Ⅱ）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。
5．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、d）
①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用ab装置。
②制取CO时，尾气处理可采用cd装置。
③制取H2时，尾气处理可采用cd装置。
④制取NH3、HCl时尾气处理可采用b装置。
6．气体性质的检验
检验气体是根据气体的性质，一般从以下5方面考虑：
①气体的颜色和气味；②水溶液的酸碱性；③助燃、可燃及燃烧现象和产物；④遇空气的变化；⑤其他特征。
待检物
操作步骤
现象
O2
用试管或集气瓶取待检气体，然后向试管或集气瓶中插入带有火星的木条
带火星的木条复燃
H2
使待检气体通过尖嘴玻璃导气管并点燃，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯
有浅蓝色火焰，烧杯里有水雾生成
NH3
①用湿润的红色石蕊试纸检验
变蓝
②把待检气体收集在集气瓶里，盖上玻璃片，用玻璃棒蘸取浓盐酸，开启玻璃片放在瓶口上方
生成白烟
SO2
在洁净试管里加入5mL品红溶液，再通入待检气体，再加热待颜色变化后
品红溶液褪色，加热后又恢复红色
CO2
闻气味，并将其通入澄清石灰水中
无色无味，石灰水变浑浊，继续通入后变澄清
Cl2
用湿润的KI－淀粉试纸靠近集气瓶口
变蓝
Br2
（蒸气）
①观察气体颜色，并用湿润的淀粉－KI试纸检验
红棕色气体，能够使湿润的淀粉－KI试纸变蓝色
②观察气体颜色，并把该气体通入水中，再观察溶液的颜色
红棕色气体，其水溶液呈橙色
NO2
观察气体颜色，溶于水再观察溶液的颜色，并用蓝色的石蕊试纸检验
红棕色气体，其水溶液呈无色，能使湿润的蓝色石蕊试纸显红色
NO
观察气体颜色，并与空气混合
无色气体遇空气变为红棕色
3．将气体通入澄清石灰水中，若石灰水先变浑浊，后又变澄清，能否判断该气体一定是CO2?
提示：
不能。
若气体是SO2，也有相同的现象发生。
若该气体无色无味，则可以判断是CO2。
题组一 气体的制备与收集
1．（2018·株洲检测）以下气体发生装置中，不易控制反应产生气体的量的是（ ）
解析：
选B 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。
2．用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是（ ）
答案：
C
3．
（1）如图是实验室制取某些气体的装置。
①该制气装置在加入反应物前，应事先进行的操作是________。
②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。
③利用该装置还可制取________（填字母）等气体。
a．H2 b．CO2
c．NH3 d．SO2
（2）此装置中加入漂白粉和浓盐酸也可以制取Cl2。
①写出该反应的离子方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
②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：
（1）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。
（2）ClO－、Cl－在酸性条件下发生反应生成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：
（1）①检查装置气密性 ②双氧水（或过氧化氢） Na2O2 ③abcd
（2）①ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2O
②HCl、CO2、H2O（g）
题组二 气体的干燥、除杂及尾气处理
4．（2018·濮阳测试）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（ ）
选项
a中的物质
b中的物质
c中收集的气体
d中的物质
A
浓氨水
CaO
NH3
H2O
B
浓硫酸
Na2SO3
SO2
NaOH溶液
C
稀硝酸
Cu
NO2
H2O
D
浓盐酸
MnO2
Cl2
NaOH溶液
解析：
选B 氨气的密度比空气小，应该用向下排空气收集，A错误；浓硫酸与Na2SO3发生复分解反应生成SO2，因SO2的密度比空气大，所以可用向上排空气法收集，SO2是大气污染物，要进行尾气处理，SO2很容易与NaOH溶液发生反应，用NaOH溶液吸收尾气时，为防止倒吸现象的发生，可以安装一个倒扣的漏斗，B正确；稀硝酸与Cu发生反应产生的气体是NO，不是NO2，且不能用水处理尾气，C错误；MnO2与浓盐酸在加热时才能发生反应制取Cl2，该装置没有加热仪器，浓盐酸易挥发，C中收集的气体不纯净，应在b、c之间添加除去HCl气体的装置，D错误。
5．（2017·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：
B
题组三 气体的检验
6．（2018·孝感市六校联考）如图装置可用于收集气体并验证某些化学性质，下列有关说法正确的是（ ）
选项
气体
试剂
现象
结论
A
NH3
酚酞试液
溶液变红色
NH3的水溶液显碱性
B
Cl2
紫色石蕊试液
溶液先变红后褪色
Cl2有酸性和漂白性
C
C2H4
溴水
溶液褪色
C2H4分子中含碳碳双键
D
X
KI淀粉溶液
溶液变蓝
X可能是Cl2或NO2
答案：
D
7．（2017·东营期末）某种气体可能是由CO、CO2、H2、NH3、HCl和H2O（g）中的一种或几种组成，使其依次通过下列药品：
①澄清石灰水 ②Ba（OH）2溶液 ③浓H2SO4 ④灼热的CuO ⑤无水CuSO4粉末，结果观察到的实验现象是：
①中未见浑浊，②中变浑浊，③中无明显现象，④中有红色物质产生，⑤中固体变蓝。
若以上实验中，每一步反应都充分进行，则原混合气体中（ ）
A．一定有CO2和HCl，可能有H2
B．一定有H2、CO2和CO，可能有HCl
C．一定有H2、CO2和HCl，可能有CO和H2O（g），肯定无NH3
D．一定有H2，一定没有CO
解析：
选C 气体通过①②的现象说明气体中含有HCl和CO2，HCl和CO2在与碱反应时，强酸性气体HCl先与碱反应，气体中含HCl，一定不含NH3，气体通过③后，得到的气体一定是干燥的，此气体通过灼热的CuO，有红色物质产生说明气体中有CO或H2，而得到的气体再通过无水CuSO4粉末，固体变蓝，说明气体中含有H2，而CO和H2O（g）不能确定。
题组四 综合应用
8．（2017·全国卷Ⅰ，10）实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示（Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气）。
下列说法正确的是（ ）
A．①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液
B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度
C．结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热
D．装置Q（启普发生器）也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
解析：
选B A错：
若③中为焦性没食子酸溶液，则进入④中的气体还会有水蒸气。
B对：
若在④处收集气体点燃，发出“噗”声，则证明制取的氢气较纯，可以加热管式炉。
C错：
为了防止生成的W被氧化，反应结束时应先停止加热，待管式炉冷却后再关闭活塞K。
D错：
二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，而启普发生器不能加热。
9．（2017·江苏卷，4）下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是（ ）
解析：
选B A错：
铜片和稀硫酸不反应，无法制取SO2。
B对：
SO2能使品红溶液褪色，因此可以验证SO2的漂白性。
C错：
SO2密度比空气大，用排空气法收集SO2时，导气管应“长进短出”。
D错：
SO2和饱和NaHSO3溶液不反应，因此NaHSO3溶液不能作为吸收液，可用NaOH溶液。
10．（2016·全国卷Ⅰ，26）氮的氧化物（NOx）是大气污染物之一，工业上在一定温度和催化剂条件下用NH3将NOx还原生成N2。
某同学在实验室中对NH3与NO2反应进行了探究。
回答下列问题：
（1）氨气的制备
①氨气的发生装置可以选择上图中的________，反应的化学方程式为
________________________________________________________________________。
②欲收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其连接顺序为：
发生装置→__________（按气流方向，用小写字母表示）。
（2）氨气与二氧化氮的反应
将上述收集到的NH3充入注射器X中，硬质玻璃管Y中加入少量催化剂，充入NO2（两端用夹子K1、K2夹好）。
在一定温度下按图示装置进行实验。
操作步骤
实验现象
解释原因
打开K1，推动注射器活塞，使X中的气体缓慢通入Y管中
①Y管中________
②反应的化学方程式________
将注射器活塞退回原处并固定，待装置恢复到室温
Y管中有少量水珠
生成的气态水凝聚
打开K2
③________
④________
解析：
（1）①在实验室通常是用加热氯化铵和消石灰固体混合物制取氨气，应选用发生装置A，其反应的化学方程式为2NH4Cl＋Ca（OH）2
CaCl2＋2H2O＋2NH3↑，或选用发生装置B，直接加热浓氨水生成氨气：
NH3·H2O
NH3↑＋H2O；②氨气是碱性气体，可用碱石灰干燥，密度小于空气，应采用向下排空气法收集，氨气极易溶于水，尾气处理时应防止倒吸，则要收集一瓶干燥的氨气，仪器的连接顺序为：
发生装置→d、c→f、e→i。
（2）打开K1，推动注射器活塞将氨气缓慢通入Y管中，在一定温度和催化剂的作用下发生反应：
6NO2＋8NH3催化剂,7N2＋12H2O，随着反应的发生Y管中红棕色气体颜色变浅；反应生成的水蒸气液化后，NO2和NH3反应后气体的物质的量减小，反应容器中的压强减小，打开K2，Z中的溶液倒吸入Y管中。
答案：
（1）①A 2NH4Cl＋Ca（OH）2
CaCl2＋2H2O＋2NH3↑（或B NH3·H2O
NH3↑＋H2O） ②dcfei
（2）红棕色气体慢慢变浅 6NO2＋8NH3
7N2＋12H2O Z中NaOH溶液产生倒吸现象 反应后气体分子数减少，Y管中压强小于外压
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