备战2025届新高考化学一轮总复习第10章化学实验基础和综合探究第56讲常见气体的制备净化和收集课件

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1.掌握常见气体的制备、净化、收集及尾气处理的方法。2.能对整套气体制备及性质实验装置进行分析,并能处理相关问题。
考点一　气体的制备、净化、收集及尾气处理
考点二　常见气体的典型制备装置及仪器的连接
答题模板6 装置气密性的检验及描述
考点一气体的制备、净化、收集及尾气处理
1.常见气体的发生装置
依据制备气体所需的反应物状态和反应条件选择发生装置
2.常见气体的除杂装置除杂试剂选择的依据是气体及杂质在性质上的差异,如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性等。
(1)实验室制取Cl2时,尾气的处理可采用________装置。 (2)制取CO时,尾气处理可采用________装置。 (3)实验室制取NH3时,尾气的处理可采用________装置。 
考向1 常见气体的制备和收集例1实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是(　　)
解析 制取NO2可选用Cu和浓硝酸反应,不能选用稀硝酸,A错误;NH4Cl受热分解生成NH3和HCl,遇冷时NH3和HCl重新化合生成NH4Cl,不能用于制取NH3,B错误;H2O2在MnO2催化下分解生成H2O和O2,可用排水法收集O2,C正确;KMnO4和浓盐酸在常温下反应生成Cl2,Cl2的密度大于空气的密度,可采用向上排空气法收集,选择装置c,D错误。
[对点训练1] 下列制备并收集气体的方法不可行的是(　　)
解析 浓盐酸具有还原性,高锰酸钾具有强氧化性,两者发生氧化还原反应可以生成氯气,而氯气在饱和食盐水中的溶解度比较低,故可以用排饱和食盐水法收集Cl2,A不符合题意;氢氧化钠溶于水放热,且溶液中氢氧根离子浓度增大,导致氨气放出,因为氨气的密度比空气小,可以用向下排空气法收集,B不符合题意;二氧化氮与水会发生反应,故不能用排水法收集二氧化氮,C符合题意;铜与浓硫酸在加热条件下发生氧化还原反应生成二氧化硫,二氧化硫在亚硫酸氢钠溶液中溶解度比较小,故可以利用排饱和亚硫酸氢钠溶液法收集SO2,D不符合题意。
考向2 常见气体的净化和尾气处理例2下列实验装置能达到实验目的的是(　　)
解析 将浓氨水滴入CaO中,CaO与水反应放热,使氨气的溶解度降低,从而制得NH3,氨气的密度比空气小,可用向下排空气法收集,试管口塞一团棉花,以防止氨气与空气发生对流,尽快地收集到纯净的NH3,A正确;H2S具有较强的还原性,能被浓硫酸氧化,不能用浓硫酸干燥H2S,B不正确;Cl2难溶于饱和食盐水,HCl易溶于饱和食盐水,使用洗气法除去Cl2中混有的HCl时,导管应左长右短,C不正确;NO2的密度比空气大,使用排空气法收集时,导管应左长右短,D不正确。
[对点训练2] 下列实验操作不正确的是(　　)
解析 洗气时气体从长导管进入液体中,从短导管出,A正确;用干燥管干燥气体时应大口进气,小口出气,B正确;氨气极易溶于水,倒扣的漏斗可有效防止倒吸,C正确;收集H2应该用排水法或者向下排空气法,D错误。
考点二常见气体的典型制备装置及仪器的连接
1.实验室制备Cl2
2.实验室制备SO2及性质检验
3.实验室制备NH3及性质检验
考向1 常见气体的制备装置综合分析例1实验室中部分气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略净化装置)。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(　　)
解析 NH3的密度比空气小,应该采用向下排空气法收集,装置c中的导管应改为短进长出,A错误;浓硫酸可以与Na2SO3反应生成SO2,SO2气体的密度比空气大,能使用向上排空气法收集,SO2气体能与NaOH溶液迅速反应,吸收装置中要防倒吸,B正确;铜与浓硝酸反应生成的气体产物为NO2,NO2与水反应生成HNO3的同时还生成NO(有毒气体),不能用水进行NO2的尾气吸收,C错误;用MnO2与浓盐酸制取Cl2时需要加热,D错误。
[对点训练1] 用如图装置制取气体(图中加热及气体收集装置均已略去;a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。利用下列方案可得到干燥、纯净气体的是(　　)
解析 浓盐酸与MnO2共热可制备Cl2,但NaOH溶液会与Cl2反应,应选用饱和食盐水除杂,且碱石灰不能干燥Cl2,故A错误;NH3极易溶于水,不能通入水中,故B错误;稀硝酸与铜反应生成NO,NO难溶于水,且不与P2O5反应,故可以用水除杂,用P2O5干燥,故C正确;稀硝酸与Zn反应生成NO,不生成H2,故D错误。
考向2 气体制备中仪器的连接及应用例2根据实验目的设计的如下装置的连接正确的是(　　)
A.制备收集C2H4:连接a→c→gB.制备收集NO:连接b→c→e→dC.制备收集NH3:连接b→d→e→cD.制备收集Cl2:连接a→f→c→e→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;用浓硫酸吸收多余的NH3易发生倒吸,C错误;用饱和食盐水除去HCl气体,用浓硫酸吸收水蒸气,用碱石灰吸收多余的Cl2,D正确。
[对点训练2] 实验室合成硫酰氯要先制取干燥的氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器如图:
上述仪器的连接顺序:e接　　,　　接　　,　　接　　,　　接　　(按气流方向,用小写字母表示)。 
考向3 气体制备装置的改进与创新例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.试剂X可以是酸性高锰酸钾溶液
解析 由题意及图示装置分析可知,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H2CO3和H2SiO3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,反应中二氧化硫是还原剂,证明SO2具有还原性,试剂Z为NaOH溶液,在反应中可用于吸收尾气。
[对点训练3] Ca3N2是一种极易潮解的试剂。某小组利用氨气与钙反应制备氮化钙。下列说法错误的是(　　)
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,不具有吸水作用,故D错误。
进阶1 练易错·避陷阱1.工业上用萤石(主要成分是CaF2)、浓硫酸、氢氧化铝和碳酸钠溶液通过湿法制备冰晶石,某化学实验小组模拟工业上制取Na3AlF6的装置如图,下列叙述错误的是(　　)
2.亚硝酰氯(ClNO)是有机化合物合成中的重要试剂,遇水反应生成一种氢化物和两种氧化物。某学习小组用Cl2和NO利用如图所示装置制备亚硝酰氯(ClNO),下列说法正确的是(　　)
A.X装置可以随开随用,随关随停B.Y装置中的药品可以换成浓硫酸C.装入药品打开K2后,应先打开K1再打开K3D.若无装置Y,则Z中可能发生反应的化学方程式为2ClNO+H2O═2HCl+NO↑+N2O3↑
解析 打开K1,铜丝与稀硝酸接触反应生成的NO通过Y进入Z中,关闭K1,NO不溶于稀硝酸,将液面压到铜丝下方,反应停止,A项符合题意;Y装置中的药品若换成浓硫酸,则NO气体无法进入Z中,B项不符合题意;实验时应先通入氯气赶走装置内的空气,防止NO被氧化为NO2,C项不符合题意;方程式未配平,N元素不守恒,D项不符合题意。
进阶2 练热点·提素能3.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(　　)
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,可使品红溶液褪色,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,可使酚酞溶液变红,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。
进阶3 研真题·明考向5.实验室制取乙烯并验证其化学性质,下列装置正确的是(　　)
解析 乙醇与浓硫酸混合液加热到170 ℃,乙醇发生消去反应可制备乙烯,要使用温度计测量溶液的温度,因此温度计的水银球要在溶液的液面以下,A错误;用NaOH溶液除去制取乙烯的杂质时,导气管应该长进短出,B错误;乙烯与Br2发生加成反应,反应产生的1,2-二溴乙烷会溶解在四氯化碳中,使溶液橙色褪去,因此可以证明乙烯发生了加成反应,C正确;乙烯与空气的密度非常接近,气体容易与空气混合,导致不能收集到纯净气体,因此不能使用排空气法收集乙烯,应该使用排水法收集,D错误。
6.(2022·山东卷)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(　　)
【温馨提示】在描述装置气密性检查问题时要注意如下关键词:(1)微热法检查:封闭、微热、气泡、水柱。(2)液差(封)法检查:封闭、液差。
【典型装置分析】检查装置气密性必须在放入药品之前进行,其基本思路是使装置内外压强不等,观察气泡或液面变化。
(1)微热法:如图a。用酒精灯微热或用手焐热容器,导管口产生气泡,停止加热或松开手,待装置冷却后导管内形成一段稳定水柱,证明装置不漏气。(2)液差法:如图b、c。连接好仪器,b中夹紧弹簧夹,从长颈漏斗中注入适量水,使b中长颈漏斗中的液面高于锥形瓶中的液面,静置,若液面位置保持不变,证明装置不漏气;c中,从乙管加入适量水,使乙管液面高于甲管液面,静置,若液面位置保持不变,证明装置不漏气。(3)滴液法:如图d。向分液漏斗中注入适量水,关闭弹簧夹,打开分液漏斗活塞,如果滴入少量水后很快停止流下,则装置气密性良好,证明装置不漏气。
为检查如图所示某有机合成装置的气密性,甲、乙两位同学进行以下操作和方法设计。