高中化学专题讲座气体的实验室制备净化和收集全解.docx

《高中化学专题讲座气体的实验室制备净化和收集全解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学专题讲座气体的实验室制备净化和收集全解.docx（14页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、高中化学专题讲座气体的试验室制备、净化和搜集1气体制备试验的根本过程(1)气体制备试验装置一般包含以下几局部(2)气体制备的一般试验操作步骤组装(从下到上，从左到右)；检验装置的气密性；参加药品；排尽装置内的空气；验纯；反响；撤除装置。2气体发生装置根据制备气体所需的反响物状态和反响条件，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等留意事项：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，否则会影响气体导出。如用排水集气法搜集气体，当停顿

2、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。(2)固体液体或液体液体气体发生装置： (a) (b) (c)制备气体：Cl2、C2H4等留意事项：烧瓶应固定在铁架台上。先把固体药品放入烧瓶中，再缓缓参加液体。分液漏斗应盖上盖，留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当滴下。(3)固体液体(不加热)气体发生装置：制备气体：H2、CO2、NO2、SO2、NO等留意事项：块状固体及液体的混合物在常温下反响制备气体，可用启普发生器制备，当

3、制取气体的量不多时，也可采纳简易装置。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运用。参加块状固体药品的大小要相宜。参加液体的量要适当。最初运用时应待容器内原有的空气排净后，再搜集气体。在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时，必需先检验纯度。【例1】(1)如图是试验室制取某些气体的装置。该制气装置在参加反响物前，应事先进展的操作是_。若用该装置制取O2，反响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_(选填下列字母序号)等气体。aH2 bCO2 cNH3 dSO2(2)此装置中参加漂白粉和浓盐酸也可以制取Cl2。写出该反响的离

4、子方程式：_。若运用在空气中放置的漂白粉和浓盐酸发生反响，则制取的Cl2中可能含有的杂质为_。解析(1)制备气体的装置在参加反响物之前均应先检查装置的气密性。该装置所制气体应满意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响可为H2O2在MnO2作催化剂时分解，或Na2O2及H2O反响。该装置可制备的气体有H2、CO2、O2、NH3等。(2)ClO、Cl在酸性条件下可发生归中反响生成Cl2。漂白粉在空气中放置会局部变为CaCO3，浓盐酸有很强的挥发性，因此制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O。答案(1)检查装置气密性双氧水(或过氧化氢)Na2O2abcd(2)ClOCl2H=Cl

5、2H2OHCl、CO2、H2O3气体的除杂方法除杂试剂选择的根据：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、复原性、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)在密闭装置内进展；(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汲取；酸性杂质可用碱性物质汲取；碱性杂质可用酸性物质汲取；水分可用枯燥剂汲取；能及杂质反响生成沉淀或可溶性的物质，也可用作汲取剂。【例2】为下列各组气体选择适宜的除杂试剂(括号内为杂质气体)(1)含有HCl杂质的气体CO2(HCl)：_；SO2(HCl)：_；Cl2(HCl)：_。(2)中性气体中含有酸性杂质

6、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)：_。(4)含有O2杂质的气体CO2(O2)：_；N2(O2)：_。(5)HCl(Cl2)：_。答案(1)饱和NaHCO3溶液饱和NaHSO3溶液饱和食盐水(2)NaOH溶液NaOH溶液H2O(3)饱和NaHCO3溶液或酸性高锰酸钾溶液(4)灼热Cu灼热Cu(5)CCl44气体净化及枯燥的先后依次(1)若采纳溶液除杂，应当是除杂在前，枯燥在后。其缘由是：气体除杂过程中会从溶液中带入水蒸气，枯燥剂可除去水蒸气。照试验室中利用大理石及稀盐酸反响制备CO2，欲制得枯燥、纯洁的CO2，可

7、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)若采纳加热除杂，则一般是枯燥在前。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)，再将从枯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，即可得到枯燥、纯洁的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】为制备枯燥、纯洁的CO2，将大理石和盐酸反响生成的气体先后通过装有下列物质的两个汲取装置，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

8、饱和Na2CO3溶液；稀硫酸A B C D解析用大理石和盐酸反响制得的CO2中，含有少量HCl，可用饱和NaHCO3溶液除去；枯燥CO2可用浓硫酸或无水CaCl2固体作枯燥剂。留意：应先净化，后枯燥。答案A5气体的枯燥(1)选用枯燥剂应根据气体的性质和枯燥剂的性质而定，其原则是枯燥剂只能汲取气体中的水分，而不能及气体发生反响。酸性枯燥剂，如浓H2SO4、P2O5、硅胶等。一般用来枯燥酸性或中性气体，而不能用来枯燥碱性气体。思索：下列气体中不能被浓H2SO4枯燥的是哪些？为什么？NH3、H2、CO、H2S、SO2、Cl2、CO2答案NH3因为显碱性而不能被浓H2SO4枯燥，H2S因为有强复原性而

9、不能被浓H2SO4枯燥。碱性枯燥剂，如生石灰、固体NaOH、碱石灰等。碱性枯燥剂不能枯燥酸性气体，如碱石灰不能枯燥Cl2、CO2、HCl等。中性枯燥剂，如无水CaCl2。无水CaCl2呈中性，对各类气体一般均可枯燥，但NH3能及其发生络合反响而不能运用，其反响方程式为CaCl28NH3=CaCl28NH3。(2)气体枯燥净扮装置类型液态枯燥剂固态枯燥剂固态枯燥剂固体，加热装置常见枯燥剂浓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粉或Mg粉。6气体的搜集搜集方法搜集气体的类型搜集装置可搜

10、集的气体(举例)排水法难溶于水或微溶于水，又不及水反响的气体O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO排空气法向上排空气法密度大于空气Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于空气H2、NH37. 尾气的汲取(1)用水汲取的是HCl、NH3(留意防倒吸)。(2)用烧碱溶液汲取的是Cl2、SO2、NO2、H2S等。(3)用燃烧的酒精灯点燃可除去的是CO。题组一气体制备装置的选择1如图是试验室常见的气体制取、枯燥和搜集装置。若用过氧化氢和催化剂二氧化锰制取枯燥的氧气，则合理的装置组合为()A BC D答案C解析用H2O2制O2的反响原理为2H2O22

11、H2OO2，由反响物的状态和反响条件可选作为制取装置。枯燥O2可选用和装置，要搜集枯燥的O2只能用装置，故合理的装置组合为或。2下表是试验室制备气体的有关内容：编号气体名称试验原理气体发生装置氧气H2O2O2氨气NH4ClNH3氯气HClCl2(1)上述气体中，从制备过程看，必需选择适宜的氧化剂才能实现的是_(填气体的化学式，下同)。(2)根据表中所列试验原理，从下列装置中选择适宜的气体发生装置，将其编号填入上表中的空格内。(3)若用上述制备O2的装置制备NH3，则选择的试剂为_。答案(1)Cl2(2)DBA或D(3)浓氨水、生石灰(或碱石灰，NaOH固体)题组二气体制备中药品的选择及评价3(

12、2013安徽理综，8)试验室中某些气体的制取、搜集和尾气处理装置如图所示(省略夹持和净扮装置)。仅用此装置和表中供应的物质完成相关试验，最合理的选项是()选项a中的物质b中的物质c中搜集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸MnO2Cl2NaOH溶液答案B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、搜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，搜集用向下排空气法，不符合；C项，铜和稀硝酸反响不能产生NO2，且NO2的汲取不能用水，可以用NaOH溶液；D项，用浓盐酸及Mn

13、O2反响制Cl2须要加热，本装置不能满意。4(2011大纲全国卷，29)请答复下列试验室中制取气体的有关问题。(1)下图是用KMnO4及浓盐酸反响制取适量氯气的简易装置。装置B、C、D的作用分别是：B_；C_；D_。(2)在试验室欲制取适量NO气体。下图中最合适完成该试验的简易装置是_(填序号)；根据所选的装置完成下表(不须要的可不填)：应参加的物质所起的作用ABCD简洁描绘应视察到的试验现象_。答案(1)向上排空气搜集氯气平安瓶作用，防止D中的液体倒吸进入集气管B中汲取尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境(2)应参加的物质所起的作用A铜屑和稀硝酸制取NO气体B水排水搜集NO气体C主要是接收B中

14、排出的水D反响开场时，A中铜屑外表出现无色小气泡，反响速率渐渐加快；A管上部空间由无色渐渐变为浅红棕色，随着反响的进展又渐渐变为无色；A中的液体由无色变为浅蓝色；B中的水面渐渐下降，B管中的水渐渐流入烧杯C中解析(1)KMnO4及浓盐酸发生反响：2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O。装置B采纳向上排空气法搜集Cl2，装置C起平安瓶作用，防止D中的液体倒吸进入B中。Cl2具有毒性，装置D中NaOH溶液用于汲取多余的Cl2，防止污染环境。(2)试验室制取NO气体通常用铜及稀硝酸反响：3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O。由于NO易及空气中的O2反响

15、生成NO2，不宜用排空气法搜集NO气体，应用排水法搜集NO，故装置和错误。装置和比拟，更简洁，A中Cu及稀硝酸反响生成NO气体，B中盛满水，用排水法搜集NO。题组三气体制备装置的连接5某课外活动小组用图中的仪器和药品组装一套试验装置制取枯燥的CO，用CO复原Fe2O3粉末制取复原铁粉。(制取CO的原理为H2C2O4CO2COH2O)序号仪器和药品序号仪器和药品ABCDE(1)假如所制气体流向为从左向右时，上述组装的试验装置从左向右的连接依次(填仪器序号)是_。(2)正确的操作第一步应是_；最终一步应是熄灭_处的酒精灯。(3)装置B的作用是_；装置E的作用是_。答案(1)AECDB(2)连接好装

16、置并检查装置的气密性A(3)检验D中生成的CO2除去CO中的CO2解析(1)先通过装置A制备CO，但其中含有CO2杂质，可用装置E中的NaOH溶液除去，然后用浓硫酸除去CO中的水蒸气，枯燥纯洁的CO在装置D中复原氧化铁，最终用装置B中的澄清石灰水检验D中生成的CO2。(2)气体制备和性质试验中必需检查装置的气密性。对于A、D两处的酒精灯，应最终撤掉A处的酒精灯，防止复原出的Fe再被氧化，并防止出现倒吸现象。(3)装置B中盛装澄清石灰水，用来检验D中生成的CO2气体；装置E中盛装的NaOH溶液用来除去CO中的CO2。6(2011重庆理综，27)固态化合物A由两种短周期元素组成，可及水发生复分解反

17、响。甲组同学用下图装置(夹持装置略)对其进展探究试验。(1)仪器B的名称是_。(2)试验中，中的试纸变蓝，中黑色粉末渐渐变为红色并有M生成，则中的试剂为_；中发生反响的化学方程式为_；V中的试剂为_。(3)乙组同学进展同样试验，但装置连接依次为 ，此时 中现象为_，缘由是_。(4)经上述反响，2.5 g化合物A理论上可得0.56 L(标准状况)M；则A的化学式为_。答案(1)分液漏斗(2)碱石灰3CuO2NH3,3CuN23H2O浓H2SO4(3)红色石蕊试纸变蓝CuO及氨气反响生成的水和未反响的氨气生成氨水，使红色石蕊试纸变蓝(4)Mg3N2解析(1)仪器B是分液漏斗。(2)使红色石蕊试纸变蓝色的气体在中学中所学过的只有NH3，因此化合物A中肯定含有N元素，由于枯燥后的NH3在加热状况下可以及CuO反响，因此中枯燥管内枯燥剂为碱石灰，中反响的化学方程式为 3CuO2NH3,3CuN23H2O；中的试剂为浓H2SO4，用来枯燥和洗气。(3)乙组同学将装置放在装置之前，由于CuO及NH3反响产生H2O，H2O及未反响的NH3反响生成NH3H2O使红色石蕊试纸变蓝色。(4)设该化合物的化学式为X3Ny，X的相对原子质量为x，则：X3NyN21 1探讨：y只能取正整数，若y1，x12，无解。若y2，x24，符合，则化合物A为Mg3N2。