专题12 常见气体的制取与净化-2024年中考化学一轮复习知识清单

这是一份专题12 常见气体的制取与净化-2024年中考化学一轮复习知识清单，共15页。

知识01 实验室制取气体的一般步骤
【例1】（2023·四川成都·校考一模）化学是一门以实验为基础的学科。以下实验操作正确的是（ ）
A．排空气法收集氧气B．实验室制取CO2
C．验满二氧化碳D．铁丝在氧气中燃烧
【答案】A
【详解】A、氧气的密度比气大，采用向上排空气法收集，若用如图装置收集氧气，氧气应从b端进入，故图示操作正确；
B、实验室常用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，而不是稀硫酸，故图示操作不正确；
C、二氧化碳验满的方法是：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满，故图示操作不正确；
D、玻璃是热的不良导体，受热不均会发生炸裂，所以用收集好的氧气做铁丝燃烧实验时，应在集气瓶底部没有放少量的水或铺一层细沙，防止高温熔化物溅落，炸裂瓶底，故图示操作不正确。
故选A。
知识02 反应原理及发生装置
选择依据：反应物的状态(固固型或固液型)和反应条件(是否需要加热)。
【名师点拨】实验室制取二氧化碳时药品的选择原则：
（1）不能用浓盐酸代替稀盐酸，原因是浓盐酸易挥发，生成的二氧化碳中会混有氯化氢气体，使制得的气体不纯。
（2）不能用稀硫酸代替稀盐酸，原因是反应生成的硫酸钙为微溶物，会附着在大理石表面阻止反应进行。
（3）不能用碳酸钠(或碳酸钾)代替大理石(或石灰石)，原因是粉末状固体与稀盐酸接触面积大，反应剧烈，不利于反应的控制和气体的收集。
【例2】（2023·辽宁盘锦·校考模拟预测）实验室利用下图实验装置进行有关化学实验，请回答下列问题：
（1）仪器a的名称是 。
（2）实验室用加热氯酸钾的方法制取氧气的化学方程式为 ；欲收集一瓶干燥的氧气，可选择的收集装置是 （填装置编号）。
（3）实验室用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气，可选用的发生装置是 ，收集装置只能选用C，请合理推测氨气具有的物理性质 。
（5）E是实验室制备二氧化碳气体的发生装置，该装置的优点是 ，若在装置E中连接压强传感器，测定实验过程中试管内气体压强变化的情况（如图2），能正确反映关闭弹簧夹后装置内压强变化的一段图像是 （选填序号）。①a-b ②b-c ③c-d
（6）某水泥厂化验室，为了测定某矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取石灰石样品与足量稀盐酸在烧杯中反应(假设石灰石样品中杂质不与稀盐酸反应也不溶于水。有关实验数据如下表：
求该石灰石中碳酸钙的质量分数 。（计算结果保留一位小数）
【答案】（1）集气瓶
（2） B
（3） A 易溶于水，密度比空气小
（4） 可以控制反应的发生与停止 ①
（5）83.3%
【详解】（1）仪器a的名称是集气瓶；
（2）氯酸钾在二氧化锰的催化下加热分解生成氯化钾和氧气，该反应的化学方程式为：；
排空气法收集的气体较排水法干燥，氧气密度比空气大，欲收集一瓶干燥的氧气，可选择的收集装置是B向上排空气法；
（3）实验室用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气，该反应为固体加热型，可选用的发生装置是A，收集装置只能选用C，说明氨气易溶于水，不能用排水法收集，氨气密度比空气小，可选择向下排空气法收集；
（4）E是实验室制备二氧化碳气体的发生装置，该装置中，当打开弹簧夹时，长颈漏斗内的液体进入试管，使试管内液面上升到多孔塑料片以上，与固体试剂接触，开始反应；当关闭弹簧夹时，产生的气体无法排出，在试管上半部分聚积，使试管内部气压增大，将液体压回到长颈漏斗，使液面降到多孔塑料片以下，使反应物相互分离，反应停止，该装置的优点是可以控制发生的发生与停止；
关闭弹簧夹时，产生的气体无法排出，在试管上半部分聚积，使试管内部气压增大，故①a-b能正确反映关闭弹簧夹后装置内压强变化的一段图像；
（5）根据质量守恒定律，生成二氧化碳的质量为180g+12g-187.6g=4.4g，
设该石灰石中碳酸钙的质量为x，
x=10g
则该石灰石中碳酸钙的质量分数为。
知识03 收集装置
选择依据：气体的密度和溶解性。
【例3】（2023·海南海口·校考一模）Cl2是一种能溶于水的气体，其密度比空气大，则Cl2的收集方法应是（ ）
A．排水法B．向上排空气法
C．向上排空气法和排水法D．向下排空气法
【答案】B
【详解】Cl2是一种能溶于水的气体，故不能用排水法收集；因其密度比空气的大，可用向上排空气法收集。
故选：B。
知识04 检验与验满
【例4】我们学习过常见气体的实验室制法，知道了制取气体的一般思路和方法。
（1）实验室制取气体时，确定发生装置需要考虑的两种因素有 (填序号)。
A．反应物的状态B．气体的密度
C．反应的条件D．气体的溶解性
（2）某实验室的仪器柜里有如图仪器：
仪器①的名称是 ，实验室用大理石和稀盐酸制备并收集二氧化碳时，不可能选择的仪器是 (填序号)。
（3）老师提出用碳酸钠粉末与稀盐酸制取二氧化碳，其反应的化学方程式为 。为了完成该实验，有四位同学组装了以下发生装置，你认为最合适的一套装置是 (填序号)，该装置的最大优点是 。该装置还可以用于实验室制取 。
【答案】（1）AC
（2） 长颈漏斗 ②⑤
（3） D 可以控制反应速率 氢气(或氧气)
【详解】（1）实验室制取气体时，确定发生装置需要考虑的两种因素有反应物状态和反应条件，确定收集装置需要考虑气体的密度和溶解性。
故选AC；
（2）由图可知，仪器①的名称是：长颈漏斗；
实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液不加热反应，二氧化碳溶于水，密度比空气大，可用向上排空气法收集，可选择的仪器是①③④，无需选择的仪器是：②⑤；
（3）碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：；
该反应属于固液不加热反应，且该反应速率较快，发生装置最好选择D装置，D装置可通过注射器控制液体的滴加速率，从而控制反应速率，故填：D；可以控制反应速率；
该装置也适用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，也适用于锌粒和稀硫酸反应制取氢气。
知识05 气体的净化与干燥
一、气体的净化
1. 原则：a.不能引入新的杂质气体；b.不能减少被除杂气体的量。
2. 常见气体的除杂装置及除杂试剂.
二、气体的干燥(除水)
【例5】（2023·重庆渝北·统考模拟预测）如图，碱石灰是干燥剂；密度比空气小，难溶于水，不与碱反应；密度比空气小，极易溶于水。下列几种气体可用所示装置干燥收集的是（ ）
①；②；③；④HCl﹔⑤；⑥
A．①②⑥B．②③⑤C．③④⑥D．①⑤⑥
【答案】D
【分析】碱石灰干燥中性或碱性气体，该装置主要收集密度比空气小的气体；
【详解】①H2属于中性气体，且密度比空气小，符合要求；
②O2密度比空气大，不符合要求；
③CO2密度比空气大，且属于酸性气体，不符合要求；
④HCl密度比空气大，且属于酸性气体，不符合要求；
⑤CH4属于中性气体，且密度比空气小，符合要求；
⑥NH3密度比空气小，属于碱性气体，符合题意。
故选D。
知识06 多功能瓶的使用
【例6】（江苏无锡·统考一模）实验室用如图所示装置可制取氢气并测量生成氢气的体积，下列有关说法正确的是（ ）
A．仪器a的名称为长颈漏斗B．该收集气体的方法是向下排空气法
C．将锌粒换成大理石可用于实验室制取二氧化碳D．该装置还可用于实验室制取氧气
【答案】D
【详解】A、仪器a的名称为分液漏斗，故选项错误；
B、该收集气体的方法是排水法，故选项错误。
C、锌粒换成大理石，稀硫酸换成稀盐酸，可用于实验室制取二氧化碳，故选项错误；
D、过氧化氢在二氧化锰催化下制取氧气，可以选用图示装置制取，故选项正确，故选D。
知识07 尾气处理
【例7】（浙江杭州·一模）如图为某实验时收集二氧化硫气体的装置中，根据此收集装置不能推断出SO2可能具有的性质（ ）
A．污染性气体
B．密度比空气大
C．在空气中易形成酸雨
D．易溶于水
【答案】C
【详解】A、该装置要尾气处理，说明二氧化硫具有污染性，故不符合题意；
B、从装置中可看出是向上排空气法收集气体，所以密度比空气大，故不符合题意；
C、从装置中不能看出是否能够易形成酸雨，故符合题意；
D、从装置中可看出二氧化硫易溶于水，当气体极易溶于液体时要防倒吸，如倒置的漏斗就可以防倒吸，故不符合题意。
故选C。
方法1 氧气、氢气、二氧化碳的实验室制取比较
一、氧气的实验室制法
1. 反应原理
2KMnO4eq \(=====,\s\up7(△))K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O2 2H2O+O2↑
2. 实验装置
3. 实验步骤
用H2O2溶液和MnO2：（1）检查气密性（2）加MnO2固体（3）加过氧化氢溶液（4）收集氧气
用KMnO4或KClO3：（1）检查气密性（2）装药品（3）固定装置（4）点燃酒精灯开始加热（5）收集氧气（6）把导管撤离水槽（7）熄灭酒精灯
4. 收集方法
排水法或向上排空气法
5. 检验方法
验证：将带火星的木条放入集气瓶内，观察木条是否复燃
验满：向上排空气法收集时用带火星的木条靠近集气瓶口，若木条复燃，则已收集满；排水法收集时集气瓶口外有大量气泡冒
二、二氧化碳的实验室制法
1. 反应原理
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
2. 实验装置
3. 实验步骤
（1）检查气密性（2）加大理石固体（3）加稀盐酸（4）收集二氧化碳
4. 收集方法
向上排空气法
5. 检验方法
验证：将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊则气体为二氧化碳
验满：用燃着的木条靠近集气瓶口，若木条熄灭，则瓶中二氧化碳已收集满
三、氢气的实验室制法
1. 反应原理
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
2. 实验装置
3. 实验步骤
（1）检查气密性（2）加大理石固体（3）加稀盐酸（4）收集二氧化碳
4. 收集方法
排水法或向下排空气法
5. 检验方法
验证：将气体点燃，在火焰上方罩一个冷烧杯，若火焰呈淡蓝色且烧杯内壁有水珠则说明气体为氢气
验满：排水法收集时集气瓶口外有大量气泡冒出则气体已收集满
【例8】（2023·江苏连云港·校考一模）下列两组装置图都与我们学过的气体的制取和性质有关。
（1）根据如图（A～E）所给的装置，回答问题：

①实验室用高锰酸钾制取氧气，可选用的发生装置为 ，收集装置是 （填字母）。
②实验室制取二氧化碳，可选用的发生装置为 ，验满方法是 。
（2）在实验室中，集气瓶被称做“万能瓶”，用它可以组装成各种用途的装置，请仔细观察下列（F～K）各个装置的特点回答问题：

①实验室若用F装置收集氧气，则氧气应从 口进入（填导管口符号）；
②若要收集一定体积的二氧化碳气体，应选用 装置；
③若要除去CO中的少量CO2，同时用该瓶收集较纯净的CO，应选用 装置。
【答案】（1） A C/E B 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明已收集满
（2） b K H
【详解】（1）①高锰酸钾加热可制取氧气，则发生装置选A；氧气密度比空气大，且不易溶于水，收集装置选C或E。
②实验室制取二氧化碳的反应为碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应为固液常温反应，发生装置选B;二氧化碳不可燃也不助燃，则验满的方法为：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明已收集满。
（2）①氧气密度比空气大，则用F装置收集时，气体应从b口进入。
②若想收集一定体积的二氧化碳，可选择K装置，植物油可防止二氧化碳溶于水中，水被挤压入漏斗中，且挤出的水的体积即为二氧化碳的体积。
③二氧化碳能与石灰水反应，且一氧化碳难溶于水，则选H装置。
方法 02 补画装置
【例9】（2023上·广东惠州·九年级校考）利用如图装置进行气体的制取实验，请回答：
（1）写出图中标注仪器的名称：a. 。
（2）实验室制取二氧化碳的药品名称是 ，反应原理 （用化学方程式表示），B、C装置均可作为实验室制取CO2的发生装置，与B相比，选用C装置的优点是 。
（3）检验二氧化碳时选D装置，化学方程式为 。
（4）收集二氧化碳选择E装置，请将图中E装置补画完整。
（5）硫化氢（H2S）是一种有臭鸡蛋气味的气体，实验室可用硫化亚铁固体和稀硫酸在常温下反应制得，应选择 （填字母）来作发生装置。硫化氢为易燃气体，因此在实验前应先 。
【答案】（1）长颈漏斗
（2） 石灰石或大理石和稀盐酸 可以控制反应的发生与停止
（3）
（4）
（5） B或C 检验气体的纯度
【详解】（1）a为长颈漏斗；
（2）实验室利用石灰石或大理石（主要成分是碳酸钙）和稀盐酸来制取二氧化碳，碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，化学方程式为：；
该反应为固液常温型，B、C装置均可作为实验室制取CO2的发生装置，与B相比，C装置中当打开开关时，长颈漏斗内的液体进入试管，使试管内液面上升到多孔隔板以上，与固体试剂接触，开始反应；
当关闭开关时，产生的气体无法排出，在试管上半部分聚积，使试管内部气压增大，将液体压回到长颈漏斗，使液面降到多孔隔板以下，使反应物相互分离，反应停止，C装置的优点是可以控制反应的发生与停止；
（3）检验二氧化碳时选D装置，D装置中应为澄清石灰水，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和水，化学方程式为：；
（4）收集二氧化碳选择E装置，二氧化碳密度比空气大，进入以后占据下方空间，空气则被赶到上方空间而易从短导气管排出，所以二氧化碳气体由长导气管进入，空气由短导气管排出，则补图为： ；
（5）实验室可用硫化亚铁固体和稀硫酸在常温下反应制得，该反应为固液常温型，则应选择B或C来作发生装置；
可燃性气体与空气混合后点燃可能发生爆炸，硫化氢为易燃气体，为防止发生爆炸，因此在实验前应先检验气体的纯度。
知识01 实验室制取气体的一般步骤
知识02 反应原理及发生装置
知识03 收集装置
知识04 检验与验满
知识05 气体的净化与干燥
知识06 多功能瓶的使用
知识07 尾气处理
方法01 氧气、氢气、二氧化碳的实验室制取比较
方法02 补画装置
装置类型
固固加热型
固液常温型
适用范围
高锰酸钾、氯酸钾与二氧化锰制氧气
过氧化氢溶液与二氧化锰制氧气(不选E)、大理石(或石灰石)与稀盐酸制二氧化碳、锌与稀硫酸制氢气
装置图
A
B
C
D
E
装置优点
安装简单、操作简便
可以随时添加液体药品
可控制反应速率
可控制反应的发生和停止
反应原理
2KMnO4eq \(=====,\s\up7(△))K2MnO4+MnO2+O2↑
制氧气(E装置除外)：2H2O2 2H2O+O2↑
制二氧化碳：2HCl+CaCO3===CaCl2+H2O+CO2↑
制氢气：H2SO4+Zn===ZnSO4+H2↑
注意事项
试管口略向下倾斜的目的是防止生成的冷凝水倒流使试管骤冷炸裂；用高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花，目的是
加入药品不宜过多，防止生成的气体将试管撑破
长颈漏斗下端应浸入液面下，目的是防止生成的气体从导管口溢出
用于剧烈反应，分液漏斗可用注射器代替
固体药品为块状或大颗粒状(二氧化锰为粉末状，不适用于此装置)
反应前
充分反应后
实验
数据
烧杯和稀盐酸的质量
石灰石样品的质量
烧杯和其中混合物的质量
180 g
12g
187．6g
收集装置
排水法
排空气法
向上排空气法
向下排空气法
适用范围
难溶或不易溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2、CH4等
密度比空气大的气体，如O2、CO2等
密度比空气小的气体，如H2、CH4、NH3等
装置优点
收集的气体较纯净
收集的气体较干燥
注意事项
①用排水法收集气体时，集气瓶中应预先装满水，防止收集到的气体不纯，待导管口有连续均匀冒出时开始收集；
②用固固加热型装置制取并用排水法收集气体时，实验结束后，应先将导管从水槽中取出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入灼热的试管，使试管炸裂；
③用排空气法收集气体时，导管伸入集气瓶底部的目的是排净集气瓶中的空气，使所收集的气体更纯净。
气体
检验
验满
方法
装置
方法
装置
氧气
将带火星的木条伸入集气瓶，若木条复燃则说明气体为氧气
将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃则说明氧气已集满
二氧化碳
将气体通入澄清石灰水中
将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则说明二氧化碳已集满
除杂装置
除杂试剂
可除去的杂质气体(括号内为杂质气体)
氢氧化钠溶液
CO(CO2)、H2(HCl)
饱和碳酸氢钠溶液
CO2(HCl)
灼热的氧化铜粉末
CO2(CO)
灼热的铜网
N2(O2)
氢氧化钠溶液
CO(CO2)
干燥装置
干燥剂
浓硫酸
碱石灰(NaOH和CaO固体混合物)、氢氧化钠固体
可干燥的
气体
酸性或中性：H2、O2、N2、CO2等
碱性或中性：NH3、H2、O2、N2等
用途
图示
气体进入方向
举例
收集气体
收集密度比空气大的气体，待收集气体通入最下方，即从a或c端通入
收集O2、CO2等
收集密度比空气小的气体，待收集气体通入最上方，即从b或d端通入
收集H2、CH4等
收集难溶或不易溶于水、且不与水反应的气体，气体应从b端通入
收集O2、H2等
检验、除杂、干燥气体
气体须与液体试剂充分接触，即气体应从a端通入
若检验CO2，X为澄清石灰水
除杂与收集组合装置
若X为氢氧化钠溶液，该装置是除去CO2，收集CO
测量气体体积
短进长出，水被压入量筒
CO2等能溶于水或与水反应的气体需在水面上方加一层植物油，目的是防止通入的气体溶于水或与水反应
方法
点燃法
吸收法
收集法
装置
举例
可燃性有毒气体采用燃烧的方法，使其转化为对空气无污染的物质，如CO
适用于溶解性较大的气体，如HCl、NH3，防倒吸
将尾气通入溶液中，使其与溶液反应而被吸收，如将SO2通入NaOH溶液
用气球收集尾气，再集中处理或再利用
装置
装置
装置
图示
补画要点
制取气体
收集密度比空气小的气体
收集密度比空气大的气体
收集密度比空气大的气体
收集密度比空气小的气体
排水法收集气体
检验、干燥或除去杂质气体