高三化學人教版一輪教師用書：第4章 高考專題講座2 常見氣體的實驗室制法及其性質探究 Word版含答案

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1、 (二)　常見氣體的實驗室制法及其性質探究 [核心整合歸納] 1．氣體制備及其性質探究的基本思路 2．常見氣體的發(fā)生裝置 反應裝 置類型 反應裝置圖 適用 氣體 操作注意事項 固、固 加熱型 O2、 NH3等 ①試管要干燥； ②試管口略低于試管底； ③加熱時先均勻加熱再固定加強熱 固、液 加熱型 或液、 液加熱型 Cl2、 HCl等 ①燒瓶加熱時要隔石棉網； ②反應物均為液體時，燒瓶內要加碎瓷片(或沸石) 固、液 不加熱 型或液、 液不加 熱型 H2、 CO2、 SO2、 NO、 NO2等 ①使用

2、長頸漏斗時，要使漏斗下端插入液面以下； ②啟普發(fā)生器只適用于塊狀固體和液體反應，且氣體不溶于水； ③使用分液漏斗既可以增強氣密性，又可控制液體流速 [補短板] “固＋液氣”裝置的改進 (1)控制溫度(圖1) (2)平衡氣壓、便于液體滴下(圖2) 　　　 　　　　　　 圖1　　　　　圖2 3．常見氣體的凈化 (1)除雜試劑選擇的依據(jù)：主體氣體和雜質氣體性質上的差異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。 除雜原則：①不損失主體氣體；②不引入新的雜質氣體；③在密閉裝置內進行；④先除易除的雜質氣體。 (2)氣體干燥凈化裝置 類型 液態(tài)干燥劑 固態(tài)干燥

3、劑 固態(tài)干燥劑 固體，加熱 裝置 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 常見 干燥劑 濃硫酸(酸性、強氧化性) 無水氯化 鈣(中性) 堿石灰 (堿性) 除雜試劑Cu、CuO、Mg等 [補短板] (1)需凈化的氣體中含有多種雜質時，除雜順序：一般先除去酸性氣體，如氯化氫氣體、CO2、SO2等，水蒸氣要在最后除去。 (2)選用除雜方法時要保證雜質完全除掉，如除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液。有時候為了保證氣體除盡，還要驗證一步，如驗證混合氣體中既有CO2，又有SO2，通常用品紅溶液檢驗SO2，然后用溴水或酸性KMnO4溶液除去SO2，再用品紅溶液檢驗是否除

4、盡，最后用澄清石灰水檢驗CO2。 (3)酸性干燥(濃硫酸、P2O5)：不能干燥NH3等堿性氣體；堿性干燥劑(堿石灰、NaOH、CaO)：不能干燥SO2、Cl2等酸性干燥劑；中性干燥劑CaCl2不能干燥NH3。 4．常見氣體的收集方法 (1)排水法：收集難溶于水的氣體，如O2、H2、N2、NO、CO、C2H4等。 (2)排液法：收集難溶于所選溶液的氣體，如Cl2用排飽和食鹽水法收集。 (3)向上排空氣法：收集氣體密度比空氣的大且相差較大的氣體，如Cl2、CO2、NO2等。 (4)向下排空氣法：收集氣體密度比空氣的小的氣體，如CH4、H2、NH3等。 [補短板] (1)“萬能收集瓶

5、”的使用 (2)排液集氣收集裝置的創(chuàng)新 5．尾氣處理的原因、方法及裝置 (1)原因：有些氣體有毒或有可燃性，任其逸散到空氣中，會污染空氣或者引發(fā)火災、爆炸等災害。 (2)處理方法：一般根據(jù)氣體的相關性質，使其轉化為非氣態(tài)物質或無毒物質，如酸性有毒氣體用堿溶液吸收，可燃性氣體用點燃等措施。 (3)尾氣處理裝置(見下圖a、b、c) ①實驗室制取Cl2時，尾氣的處理可采用b裝置。 ②制取CO時，尾氣處理可采用ac裝置。 ③制取H2時，尾氣處理可采用ac裝置。 注意：尾氣吸收時要注意防倒吸，如NH3、HCl的吸收。 [試題分類探究] 以氣體性質驗證和物質制備為目

6、的的綜合實驗探究 [典例導航] (2019·保定模擬)某化學興趣小組測定硫鐵礦(主要成分為FeS2)礦樣中硫元素的質量分數(shù)，進行如下實驗：將m1 g樣品放入如圖所示裝置C中，打開K1關閉K2，從a處不斷通入空氣，高溫灼燒石英管中的樣品。 請回答下列問題： (1)裝置B的名稱為________；a處不斷通入空氣的目的是_________________________________________________________________。 (2)裝置A的作用是_____________________________________________。 (3)反應結束后，

7、關閉K1打開K2，向燒瓶中加入液體，點燃G處酒精燈，使燒瓶中反應發(fā)生，操作流程如圖。 ①操作Ⅰ所得溶液中所含的溶質有________________________________。 ②操作Ⅱ是洗滌、烘干、稱重，檢驗固體是否洗凈的方法是___________ __________________________________________________________________。 ③該硫鐵礦中硫元素的質量分數(shù)為________(用含m1、m2的代數(shù)式表示)。 (4)取煅燒后的熔渣(含有Fe2O3、FeO)，欲驗證其中存在FeO，應選用的試劑是_____________

8、__________________________________________________。 [思路點撥]　(1)明確原理：FeS2SO2Na2SO3溶液Na2SO4溶液BaSO4(m2 g) (2)明確裝置的作用：A：控制氣流平穩(wěn)通入 B：干燥 C：FeS2灼燒反應生成SO2 D：吸收SO2 E、F：凈化Cl2 G：生成Cl2。 [解析]　(1)由裝置圖可知裝置B為球形干燥管；a處不斷通入空氣的目的是提供硫鐵礦反應所需的氧氣，同時使反應生成的二氧化硫全部轉移到裝置D中被完全吸收。(2)可以根據(jù)裝置A中產生氣泡的多少來控制氣流的速率。(3)①D中含有過量的NaOH溶液

9、，通入SO2發(fā)生反應：2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O，再通入過量的氯氣，發(fā)生反應：Na2SO3＋Cl2＋H2O===Na2SO4＋2HCl，HCl＋NaOH===NaCl＋H2O,2NaOH＋Cl2===NaCl＋H2O＋NaClO，故操作Ⅰ所得溶液中所含的溶質有Na2SO4、NaCl、NaClO。②可通過檢驗最后一次洗滌液中是否含有Cl－來檢驗固體是否洗凈，方法是：取最后一次洗滌液少許于試管中，滴加硝酸銀溶液和稀硝酸，有白色沉淀生成則沒有洗凈，否則洗凈。③根據(jù)硫原子守恒可知，該硫鐵礦中硫元素的質量為×32 g＝ g，該硫鐵礦中硫元素的質量分數(shù)為 g÷m1 g×100%＝×100

10、%。(4)驗證煅燒后的熔渣中存在FeO，即需要驗證Fe2＋，可以先加入鹽酸(或稀硫酸)，再加入鐵氰化鉀溶液，也可以先加入稀硫酸，再加入高錳酸鉀溶液。 [答案]　(1)干燥管(或球形干燥管)　提供氧氣(使硫鐵礦充分燃燒)，同時使煅燒生成的SO2氣體完全被D中NaOH溶液吸收 (2)控制通入的空氣氣流，使之平穩(wěn) (3)①Na2SO4、NaCl、NaClO?、谌∽詈笠淮蜗礈煲荷僭S于試管中，滴入少量硝酸酸化的AgNO3溶液，若無白色沉淀生成，則已經洗凈?、邸?00% (4)稀硫酸、KMnO4溶液(或稀鹽酸、鐵氰化鉀溶液或稀硫酸、鐵氰化鉀溶液) (1)裝置B、F的作用分別是________

11、____、____________。 (2)通入過量Cl2，裝置D中反應的離子方程式有_____________ ____________________________________________________。 (3)裝置D中導管的作用是_____________________________。 (4)裝置C中反應的化學方程式為_______________________。 [答案]　(1)干燥SO2　吸收Cl2中的HCl (2)SO＋Cl2＋H2O===SO＋2Cl－＋2H＋、 Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O、 H＋＋OH－===H2O (3)

12、導出氣體，平衡裝置內氣壓 (4)4FeS2＋11O22Fe2O3＋8SO2 有氣體參與實驗的注意事項 (1)爆炸：可燃性氣體的點燃、不純氣體受熱、氣體導管堵塞導致。 (2)炸裂：玻璃儀器的驟冷驟熱、受熱不均等導致。 (3)倒吸：氣體在用液體吸收或與液態(tài)試劑反應時，由于極易溶解或反應導致。 (4)堵塞：生成的蒸氣易凝結、生成氣體的同時產生粉塵等導致。 (5)空氣污染：生成的氣體有毒、缺少尾氣處理措施或措施不當導致。 (6)若制備物質易水解，要注意防止外界空氣進入。 (7)實驗開始時先檢查裝置氣密性，再加藥品，后點燃酒精燈。 [對點訓練] 1．已知MgCl2·6H2O在空

13、氣中加熱時，釋出部分結晶水，同時生成Mg(OH)Cl或MgO。實驗室以MgCl2·6H2O制取無水MgCl2的部分裝置(鐵架臺、酒精燈已略)如圖： 下列有關說法錯誤的是(　　) A．循環(huán)物質甲為鹽酸 B．裝置b填充的可能是P2O5或CaCl2 C．裝置a的分液漏斗中裝有的試劑為濃硫酸，其作用為催化劑 D．d中與c直接相連的裝置為干燥裝置 C　[MgCl2易發(fā)生水解，因此由MgCl2·6H2O制取無水MgCl2需要在HCl氛圍中加熱，因此循環(huán)物質甲為HCl，A項正確；裝置a為加熱濃鹽酸獲得HCl的裝置，裝置b為干燥HCl的裝置，填充的干燥劑可以為P2O5或CaCl2，B項正確；裝

14、置a的分液漏斗中裝有的試劑為濃鹽酸，C項錯誤；從裝置c出來的氣體為HCl和水蒸氣，d中與c直接相連的裝置為干燥裝置，以吸收水蒸氣，D項正確。] 2．(2019·合肥模擬)亞硝酸鈉曾用作食品防腐劑?，F(xiàn)用如圖所示儀器(夾持裝置已省略)及藥品，探究亞硝酸鈉與硫酸反應生成氣體的成分。 已知：NO2和NO的沸點分別是21 ℃和－152 ℃。 回答下列問題： (1)組裝好儀器后，接下來進行的操作是___________________________； 裝置C的作用是________________________________________________。 (2)滴入硫酸前需要通入

15、N2，其目的是______________________________ ______________________________________________________________； 實驗結束后還需要繼續(xù)通入N2的目的是____________________________ ______________________________________________________________。 (3)關閉彈簧夾K1，打開分液漏斗活塞，滴入70%硫酸后，A中產生紅棕色氣體。確認A中還含有NO的依據(jù)是_______________； A中發(fā)生反應的化學方程式為

16、_____________________________________ ______________________________________________________________。 (4)若向D中通入過量的O2，則裝置E中發(fā)生反應的離子方程式為______________________________________________________________； 若沒有裝置B，則對實驗結論造成的影響是__________________________ _____________________________________________________

17、_____________。 [解析]　(1)該實驗目的為探究生成氣體的成分，因此組裝好儀器后，接下來進行的操作是檢查裝置的氣密性。根據(jù)提供信息知，NO2的沸點高于NO的沸點，裝置C中冰鹽水的作用是冷凝，使NO2完全液化。(2)根據(jù)提供信息知，反應后生成的氣體可能有NO、NO2，滴入硫酸前通入N2，目的是趕走裝置中的氧氣，防止對一氧化氮的檢驗造成干擾。實驗結束后還需要繼續(xù)通入N2，目的是把裝置中殘留的有毒氣體全部趕入E中被吸收。(3)根據(jù)NO與O2反應生成紅棕色的NO2，可知確認A中還含有NO的依據(jù)是：打開K2，向D中通氧氣后，出現(xiàn)紅棕色氣體。根據(jù)反應生成的氣體中含有NO、NO2，配平化學方

18、程式為2NaNO2＋H2SO4===Na2SO4＋NO↑＋NO2↑＋H2O。(4)若向D中通入過量的O2，則裝置E中NO2、O2和氫氧化鈉反應生成硝酸鈉和水，其反應的離子方程式為4NO2＋O2＋4OH－===4NO＋2H2O。若沒有裝置B，則生成的NO2和水反應生成NO，對后面NO的檢驗造成干擾。 [答案]　(1)檢查裝置的氣密性　冷凝，使NO2完全液化 (2)趕走裝置中的氧氣，防止對一氧化氮的檢驗造成干擾　把裝置中殘留的有毒氣體全部趕入E中被吸收 (3)打開K2，向D中通氧氣后，出現(xiàn)紅棕色氣體　2NaNO2＋H2SO4===Na2SO4＋NO↑＋NO2↑＋H2O (4)4NO2＋O2

19、＋4OH－===4NO＋2H2O　水會與NO2反應生成NO，影響后面NO的檢驗 儀器連接的氣體制備與性質的實驗探究 [典例導航] (2018·專家原創(chuàng))某化學小組在實驗室制備CO，用制備的CO還原氧化銅，并檢驗反應產物?？赡苡玫降难b置如圖所示。 查閱資料： 實驗室制備CO的原理：HCOOHCO↑＋H2O，反應過程可能有SO2、CO2生成。 請回答下列問題： (1)為了達到實驗目的，裝置接口的連接順序是______；E裝置內加入的試劑為________。 (2)甲同學提出從環(huán)保角度考慮，裝置不完善，改進措施為________________________________

20、________________________________； 乙同學認為A裝置可能發(fā)生副反應生成CO2、SO2等酸性氣體，理由可能是__________________________________________________________________ ________________________________________________(用化學方程式表示)。 [思路點撥]　①各儀器的作用：A生成CO，B驗證CO的還原性，C檢驗CO的氧化產物CO2，D安全瓶，E吸收雜質氣體(如SO2、CO2、H2O)。 ②制取CO時可能生成雜質氣體SO2、CO2、H2O。

21、 ③驗證CO還原CuO應用干燥純凈的CO，在進入B裝置前應除去SO2、CO2、H2O(g)等。 ④吸收SO2、CO2、H2O(g)可以用堿石灰固體干燥劑。 [解析]　(1)用甲酸與濃硫酸共熱制取CO，制取的CO中可能含有揮發(fā)出來的HCOOH與水蒸氣，需要除去雜質后才能用于還原氧化銅，可用堿石灰除去雜質氣體，則E裝置應連接在A、B裝置之間，C裝置可用于檢驗氧化產物CO2，D裝置為安全瓶，則接口連接順序為a→h→i→b→c(或c→b)→f→g(或g→f)→d→e，E裝置中加入的試劑為堿石灰(或生石灰、燒堿)。(2)尾氣中含有有毒的CO，排放到空氣中會污染環(huán)境，題圖中缺少一個尾氣處理裝置，可用燃

22、燒法或用氣球收集等方法處理尾氣；甲酸與濃硫酸在加熱條件下可能生成CO2、SO2和H2O。 [答案]　(1)a→h→i→b→c→f→g→d→e(b與c、f與g可互換)　堿石灰(或生石灰、燒堿)　(2)在最后導管口處放置一個點燃的酒精燈(或用氣球收集尾氣，其他合理方案均可)　HCOOH＋H2SO4(濃)CO2↑＋SO2↑＋2H2O (1)制CO反應過程中有SO2生成，體現(xiàn)濃硫酸的______性。 (2)D裝置的作用是______________。 (3)該實驗證明CO還原性的現(xiàn)象是_____________________。 [答案]　(1)強氧化　(2)安全瓶，防倒吸　(3)B中黑

23、色物質變紅，C中澄清石灰水變渾濁 儀器連接的一般順序及說明 ―→―→―→―→ 說明：(1)注意兩處的防倒吸問題，一是氣體的生成和氣體的除雜之間，二是氣體收集或性質驗證與尾氣處理之間，為了防倒吸，常加一安全瓶。 (2)防堵塞安全裝置 (3)防污染安全裝置 [對點訓練] 3．氫化鈣是重要的生氫劑，遇水或酸能夠引起燃燒。利用下列裝置制備CaH2固體(提供的實驗儀器不得重復使用)，下列說法正確的是(　　) ①　　 　②　　　 ③　　　?、? A．裝置①在加入試劑前無需檢查氣密性 B．各個裝置儀器接口的連接順序為a→c→b→f→g→d→e C．加熱裝置④之前必須

24、檢查氣體的純度 D．裝置③的主要作用是防止空氣中的CO2、H2O(g)進入裝置④中 C　[裝置①為啟普發(fā)生器，加入試劑之前必須檢查裝置的氣密性，A錯誤；裝置①中產生的氫氣會混有HCl、H2O(g)，通過裝置③可以除去這兩種雜質，所以儀器接口的連接順序為a→d→e→f→g(或g→f)→b→c，B錯誤；在加熱前需通入氫氣排盡裝置④硬質玻璃管中的空氣，通過檢查氫氣的純度確定是否將空氣排盡，C正確；裝置③的作用是除去氫氣中混有的HCl、H2O(g)，D錯誤。] 4．利用如圖裝置，進行NH3與金屬氧化物MxOy反應生成M、N2、H2O，通過測量生成水的質量來測定M的相對原子質量。a中試劑是濃氨水。

25、 (1)儀器a的名稱為________，儀器b中裝入的試劑可以是________。 (2)按氣流方向正確的裝置連接順序為________(填字母，裝置可重復使用)。 [解析]　(1)儀器a的名稱為分液漏斗，儀器b中裝入的試劑可以是NaOH固體或生石灰或堿石灰。 (2)該實驗在B處產生氨，通過D干燥氨，在A處NH3與MxOy反應，生成的水在D處被吸收，殘留氨被C吸收，所以按氣流方向正確的裝置連接順序為BDADC。 [答案]　(1)分液漏斗　NaOH固體(或生石灰或堿石灰)　(2)BDADC 5．小組乙用下列裝置組裝制備無水FeCl3的裝置： (1)A中發(fā)生反應的離子方程式為

26、___________________________________ __________________________________________________________________。 (2)裝置接口的連接順序為________________________________________ (用a、b、c……i表示)；實驗時應先點燃________(填“A”或“C”)處酒精燈。 (3)裝置B的作用是________________________________________________ _________________________________

27、_________________________________。 (4)如果拆去E和F裝置，可能的后果是_______________________________ _________________________________________________________________。 (5)證明產品中沒有FeCl2的操作是__________________________________ _________________________________________________________________。 [解析]　(1)A中MnO2與濃鹽酸在加熱

28、條件下反應生成MnCl2、Cl2和H2O，反應的離子方程式為MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O。(2)根據(jù)實驗目的與原理可知，裝置接口的連接順序為a→h→i→f→g→d→e→b→c。裝置中有空氣，加熱條件下氧氣能與Fe反應，應先用氯氣排盡裝置中的空氣，故實驗時應先點燃A處酒精燈。(3)裝置B中堿石灰的作用：一方面，可吸收沒有反應完的氯氣，以防污染空氣；另一方面，可防止空氣中的水蒸氣進入裝置 D使生成的FeCl3潮解。(4)如果拆去E和F裝置，可能會發(fā)生反應Fe ＋2HCl===FeCl2＋H2↑，在C中加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸。(5)取少量樣品于表面皿中，用

29、磁鐵把未反應的鐵吸出，取剩余的固體于試管中，加蒸餾水溶解，向其中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，若無明顯現(xiàn)象，說明產品中沒有FeCl2。 [答案]　(1)MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2H2O　(2)a→h→i→f→g→d→e→b→c(c可不寫)　A (3)防止反應結束后空氣中的水蒸氣進入裝置D中使無水FeCl3潮解；吸收尾氣，防止氯氣污染空氣 (4)發(fā)生反應Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，在C中加熱氫氣與氯氣的混合氣體，易發(fā)生爆炸 (5)取少量樣品于表面皿中，用磁鐵把鐵吸出，取剩余的固體于試管中，加蒸餾水溶解，向其中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，溶液中無明顯現(xiàn)象，說明產品中沒有FeCl2(答案合理即可)