高考化學三輪沖刺 化學實驗 常見氣體的制備與收集

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常見氣體的制備與收集 應掌握O2、H2、CO2、Cl2、NO、NO2、NH3、C2H4、C2H2等9種氣體的實驗室制法。其中包括藥品選擇、反應原理、儀器裝置、操作要點、凈化、干燥、收集、檢驗、尾氣處理等一系列的基本知識和基本操作技能。 1．氣體的發(fā)生裝置 一般根據(jù)反應物狀態(tài)和反應條件設計氣體發(fā)生裝置，通常氣體的發(fā)生裝置有如下幾種(見下圖) 2．氣體的收集方法 根據(jù)氣體的密度、溶解性、穩(wěn)定性可將氣體的收集方法分為三種。 (1)排水集氣法 適用于 的氣體。優(yōu)點是收集的氣體純度高，易判斷是否收集滿。若有些氣體雖在水中有一定的溶解性或與水微弱反應，也可通過往水中加入電解質(zhì)，抑制與水反應。如用 方法收集濃度較高的Cl2。(裝置見a) (2)向上排空氣收集法 適用于 的氣體。(裝置見b) (3)向下排空氣集氣法 適用于 的氣體。(裝置c) 3．常見氣體制備原理，裝置選擇 [說明] ① 制備少量O2還可以用H2O2或Na2O2反應： 方程式： ，選擇發(fā)生裝置 。 ②制備少量NH3可以加熱濃氨水或?qū)獍彼稳胧aOH固體的燒瓶中，選擇發(fā)生裝置 。 4．氣體的凈化和干燥 氣體的凈化、干燥裝置一般常用的有 、 、 和雙通加熱管幾種。 如下圖： (1) 洗氣瓶(如圖c) 一般裝入液體除雜試劑。除雜試劑應通過化學反應將雜質(zhì)吸收 或?qū)㈦s質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化為所制取的氣體。 常見除雜試劑有： ①強堿溶液：如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2等呈酸性的氣體。 ②飽和的酸式鹽溶液，可將雜質(zhì)氣體吸收轉(zhuǎn)化，如： 飽和 溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等強酸性氣體。 飽和 溶液能除去SO2中混有的HCl、SO3等氣體。 飽和 溶液能除去H2S中混有的HCl氣體。 ③濃H2SO4：利用它的吸水性，可除去 、 、 、CO、NO2、CH4等氣體中混有的水蒸氣。但由于濃H2SO4有強氧化性，不能用來干燥具有強還原性氣體，如H2S、HBr、HI等。 ④酸性KMnO4溶液：利用它的強氧化性，可以除去具有還原性的氣體，如除去混在CO2氣體中的SO2、H2S等。 (2)干燥管、U形管 一般裝入固體的干燥劑。常見的固體干燥劑有： ①酸性干燥劑，用來干燥酸性氣體。如P2O5、硅膠等。 ②堿性干燥劑，用來干燥堿性氣體。如CaO、堿石灰、固體NaOH等。 ③中性干燥劑，既能干燥堿性氣體又能干燥酸性氣體。如CaCl2(但CaCl2不能干燥NH3，因易形成CaCl28NH3氨合物)。 (3)雙通加熱管 一般裝入固體除雜劑，除雜試劑和混合氣體中的某一組分反應。 例如：Cu和混合氣體中O2反應而將O2除去。 另外還常用固體的 裝入干燥管中，通過顏色變化檢驗水蒸氣的存在(但不能用CuSO4作干燥劑，因CuSO4吸水率低)。用Na2O2固體也可將CO2、H2O(氣)轉(zhuǎn)化為 。 5．測量氣體的體積 利用氣體的不溶于某些液體的性質(zhì) (如H2難溶于水，Cl2難溶于飽和食鹽水) 可用排液法粗略測量氣體的體積。其多種量氣裝置見下圖： 實驗操作水平的高低決定了測量誤差的大小。為減少量氣誤差，應注意： 裝置(I) ：反應后應恢復到室溫再讀數(shù)，實驗前集氣瓶應充滿水。氣體體積即量筒中水的體積。 裝置(Ⅱ)：讀數(shù)時應上下移動乙管，使甲、乙兩管液面相平。讀取反應前后甲管中液面體積讀數(shù)的差值即為氣體體積。 裝置(III)：測量收集到氣體體積，應先使氣體冷卻至室溫，再慢慢將量筒下移，使量筒內(nèi)外液面高度相同，再讀取讀數(shù)。 裝置(IV)：實驗中水面要沒過漏斗頸，量筒中裝滿水，反應在漏斗中進行，生成氣體的體積即為量筒內(nèi)氣體的體積。 裝置(V)：用于測量混合氣體中被吸收(或不被吸收)的體積分數(shù)。讀數(shù)時球形容器和量氣管液面相平，量氣管內(nèi)增加的水的體積等于不被反應管吸收的氣體的體積。 【例題講解】 例1．如圖所示，集氣瓶內(nèi)充滿某混合氣體，置于光亮處，將滴管內(nèi)的水擠入集氣瓶后，燒杯中的水會進入集氣瓶，集氣瓶內(nèi)氣體是 ①CO、O2 ②Cl2、CH4 ③NO2、O2 ④N2、H2 A．①② B．②④ C．③④ D．②③ 例2．下圖所示為常見氣體制備、分離、干燥和性質(zhì)驗證的部分儀器裝置 (加熱設備及夾持固定裝置均略去)，請根據(jù)要求完成下列各題(儀器 裝置可任意選用，必要時可重復選擇，a、b為活塞)。 (1)若氣體入口通入CO和CO2的混合氣體，E內(nèi)放置CuO，選擇裝置獲得純凈干燥的CO，并驗證其還原性及氧化產(chǎn)物，所選裝置的連接順序為 (填代號)。能驗證CO氧化產(chǎn)物的現(xiàn)象是 。 (2)停止CO和CO2混合氣體的通入，E內(nèi)放置Na2O2，按A→E→D→B→H裝置順序制取純凈干燥的O2，并用O2氧化乙醇。此時，活塞a應 ，活塞b應 。需要加熱的儀器裝置有 (填代號)，m中反應的化學方程式為 。 (3)若氣體入口改通空氣，分液漏斗內(nèi)改加濃氨水，圓底燒瓶內(nèi)裝 NaOH 固體，E 內(nèi)裝鉑銠合金網(wǎng)，按A→G→E→D裝置順序制取干燥氨氣，并驗證氨的某些性質(zhì)。 ①裝置A中能產(chǎn)生氨氣的原因有： 。 ②實驗中觀察到E內(nèi)有紅棕色氣體出現(xiàn)，證明氨氣具有_____________性。 例3．只能用排水法收集的氣體是 A．H2 B．HCl　 C．NO D．CH4 例4．可用右圖裝置制?。ū匾獣r可加熱）、凈化、收集的氣體是 A．銅和稀硝酸制一氧化氮 B．氯化鈉與濃硫酸制氯化氫 C．鋅和稀硫酸制氫氣 D．硫化亞鐵與稀硫酸制硫化氫 例5.下列物質(zhì)的制備方法合理的是 ①C2H4：向乙醇中加少量濃H2SO4，加熱至170℃左右 ②FeSO4：先將Fe在氧氣中燃燒，其產(chǎn)物再溶于稀H2SO4 ③CuSO45H2O：先將Cu在空氣中充分加熱，其產(chǎn)物再溶于稀H2SO4 ④FeCl2：過量的鐵與氯氣在加熱下反應 A．③ B．②③ C．③④ D．全部 例6．如圖所示，錐形瓶內(nèi)盛有氣體X，滴管內(nèi)盛有液體Y，若擠壓滴管膠頭，使Y滴入瓶中，振蕩，一會可見小氣 球a鼓起，氣體X和溶液Y不可能是 A．X是NH3，Y是水 B．X是CO2，Y是稀硫酸 C．X是SO2，Y是NaOH溶液 D．X是HCl，Y是NaNO3溶液 例7. 用下列儀器、藥品驗證由銅和適量濃硝酸反應產(chǎn)生的氣體中含NO（儀器可選擇使用，N2和O2的用量可自由控制）。 已知：①NO+NO2+2OH-→2NO2-+H2O ②氣體液化溫度：NO2 21℃ NO -152℃。 （1）儀器的連接順序（按左→右連接，填各接口的編號）為 。 （2）反應前先通入N2目的是 。 （3）確認氣體中含NO的現(xiàn)象是 。 （4）裝置F的作用是 。 （5）如果O2過量，則裝置B中發(fā)生反應的化學方程式為 。 6