高考化学一轮复习高考专题讲座2常见气体的实验室制法及其性质探究教学案鲁科版.docx

常见气体的实验室制法及其性质探究 整合归纳1气体制备及其性质探究的基本思路2常见气体的发生装置 反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、固加热型O2、NH3等试管要干燥；试管口略低于试管底；加热时先均匀加热再固定加强热固、液加热型或液、液加热型Cl2、HCl等烧瓶加热时要隔石棉网；反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石)固、液不加热型或液、液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2等使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水；使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速3.常见气体的除杂装置(1)除杂试剂选择的依据：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、还原性。除杂原则：不损失主体气体；不引入新的杂质气体；在密闭装置内进行；先除易除的杂质气体。(2)气体干燥净化装置提醒：气体除杂的注意事项(1)需净化的气体中含有多种杂质时，除杂顺序：一般先除去酸性气体，如氯化氢气体、CO2、SO2等，水蒸气要在最后除去；(2)除杂选用方法时要保证杂质完全除掉，如除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液。有时候为了保证气体除尽，还要验证一步，如验证混合气体中既有CO2，又有SO2，通常用品红溶液检验SO2，然后用溴水或酸性KMnO4溶液除去SO2，再用品红溶液检验是否除尽，最后用澄清石灰水检验CO2。4常见气体的收集方法(1)排水法：收集难溶于水的气体，如O2、H2、N2、NO、CO、C2H4等。(2)排液法：收集难溶于所选溶液的气体，如Cl2用排饱和食盐水法收集。(3)向上排空气法：收集气体密度比空气的大且相差较大的气体，如Cl2、CO2、NO2等。(4)向下排空气法：收集气体密度比空气的小的气体，如CH4、H2、NH3等。提醒：(1)排液集气收集装置的创新装置()从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。饱和食盐水收集Cl2。饱和NaHCO3溶液收集CO2。饱和NaHS溶液收集H2S。四氯化碳收集HCl或NH3。装置()储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在A瓶中收集到气体。(2)排空法收集的连接5尾气处理分析对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。(1)用水吸收的是：NH3、HCl(注意防倒吸)。(2)用烧碱溶液吸收的是：Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2。(3)用硫酸铜溶液或醋酸铅溶液吸收的是：H2S。(4)用点燃法除去的是：CO、H2、CH4。(5)用收集法除去的是：NO。提醒：溶液或水吸收尾气时防倒吸装置试题分类探究常见仪器的连接顺序典例导航(2018专家原创)某化学小组在实验室制备CO，用制备的CO还原氧化铜，并检验反应产物。可能用到的装置如图所示。查阅资料：实验室制备CO的原理：HCOOHCOH2O，反应过程可能有SO2、CO2生成。请回答下列问题：(1)为了达到实验目的，装置接口的连接顺序是_；E装置内加入的试剂为_。(2)甲同学提出从环保角度考虑，装置不完善，改进措施为_；乙同学认为A装置可能发生副反应生成CO2、SO2等酸性气体，理由可能是_(用化学方程式表示)。思路点拨各仪器的作用：A生成CO，B验证CO还原性，C检验CO的氧化产物CO2，D安全瓶，E吸收杂质气体(如SO2、CO2、H2O)。制取CO时可生成杂质气体SO2、CO2、H2O。验证CO还原CuO应用干燥纯净的CO，在进入B装置前应除去SO2、CO2、H2O(g)等。吸收SO2、CO2、H2O(g)可以用碱石灰固体干燥剂。解析：(1)用甲酸与浓硫酸共热制取CO，制取的CO中可能含有挥发出来的HCOOH与水蒸气，需要除去杂质后才能用于还原氧化铜，可用碱石灰除去杂质气体，则E装置应连接在A、B装置之间，C装置可用于检验氧化产物CO2，D装置为安全瓶，则接口连接顺序为ahibc(或cb)fg(或gf)de，E装置中加入的试剂为碱石灰(或生石灰、烧碱)。(2)尾气中含有有毒的CO，排放到空气中会污染环境，题图中缺少一个尾气处理装置，可用燃烧法或用气球收集等方法处理尾气；甲酸与浓硫酸在加热条件下可能生成CO2、SO2和H2O。答案：(1)ahibcfgde(b与c、f与g可互换)碱石灰(或生石灰、烧碱)(2)在最后导管口处放置一个点燃的酒精灯(或用气球收集尾气，其他合理方案均可)HCOOHH2SO4(浓)CO2SO22H2O(1)制CO反应过程中有SO2生成，体现浓硫酸的_性。(2)D装置的作用是_。(3)该实验证明CO还原性的现象是_。答案：(1)强氧化(2)安全瓶，防倒吸(3)B中黑色物质变红，C中溶液变浑浊说明：(1)注意两处的防倒吸问题，一是气体发生和气体的除杂之间，二是气体收集或性质验证与尾气处理之间，为了防倒吸，常加一安全瓶。(2)防堵塞安全装置(3)防污染安全装置对点训练1氢化钙是重要的生氢剂，遇水或酸能够引起燃烧。利用下列装置制备CaH2固体(提供的实验仪器不得重复使用)，下列说法正确的是()A装置在加入试剂前无需检查气密性B各个装置仪器接口的连接顺序为acbfgdeC加热装置之前必须检查气体的纯度D装置的主要作用是防止空气中的CO2、H2O(g)进入装置中C装置为启普发生器，加入试剂之前必须检查装置的气密性，A错误；装置中产生的氢气会混有HCl、H2O(g)，通过装置可以除去这两种杂质，所以仪器接口的连接顺序为adefg(或gf)bc，B错误；在加热前需通入氢气排尽装置硬质玻璃管中的空气，通过检查氢气的纯度确定是否将空气排尽，C正确；装置的作用是除去氢气中混有的HCl、H2O(g)，D错误。2(2019长郡中学模拟)实验室制备卤砂(NH4Cl)所需的装置如图所示，装置可重复选用。A BCD(1)装置接口连接顺序是_a；b_。(2)C装置的作用是_，D装置盛装的物质是_。(3)写出用上述装置制备氨气的一组试剂：_。解析：(1)结合实验目的及题给装置可知，从a、b接口分别向锥形瓶中通入HCl和NH3，可用B装置制备HCl，经D装置干燥后通入a，装置接口连接顺序为cfga；也可用B装置制备NH3，经C装置干燥后通入b，装置接口连接顺序为cdeb。(2)C装置用于干燥NH3，D装置用于干燥HCl，盛装的物质是浓硫酸。(3)用B装置制备NH3可选用浓氨水和碱石灰。答案：(1)cfgedc(2)干燥氨气浓硫酸(3)浓氨水和碱石灰(或其他合理答案)以气体性质验证和物质制备为目的的综合实验探究典例导航(2019黄冈调研)氮化镓(GaN)被称为第三代半导体材料，其应用已经取得了突破性的进展。已知：()氮化镓性质稳定，不与水、酸反应，只在加热时溶于浓碱。()NiCl2溶液在加热时，先转化为Ni(OH)2，后分解为NiO。()制备氮化镓的反应为2Ga2NH32GaN3H2。某学校化学兴趣小组实验制备氮化镓，设计实验装置如图所示：设计实验步骤如下：滴加几滴NiCl2溶液润湿金属镓粉末，置于反应器内。先通入一段时间的H2，再加热。停止通氢气，改通入氨气，继续加热一段时间。停止加热，继续通入氨气，直至冷却。将反应器内的固体转移到盛有盐酸的烧杯中，充分反应后过滤、洗涤、干燥。(1)仪器X中的试剂是_，仪器Y的名称是_。(2)该套装置中存在一处明显的错误是_。(3)步骤中选择NiCl2溶液不选择氧化镍的原因是_。a增大接触面积，加快化学反应速率b使镍能均匀附着在镓粉的表面，提高催化效率c能更好地形成原电池，加快反应速率(4)请写出步骤中检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作_。(5)镓元素与铝元素同族，其性质与铝类似，请写出氮化镓溶于热NaOH溶液的离子方程式：_。思路点拨部分装置作用：A装置产生H2排空气，C装置产生NH3与Ga反应，B、Y装置除杂，E装置为反应器，F装置吸收尾气NH3。解析：(1)实验前先通入一段时间H2可排出装置中的空气，故A装置用来制备H2，停止通入H2后改通NH3，则装置C用来制备NH3，故仪器X中的试剂应为浓氨水。仪器Y为球形干燥管，可装碱石灰，目的是干燥NH3。(2)直接将过量的NH3通入装置F中的稀硫酸中，NH3极易溶于稀硫酸，会引起倒吸。(3)步骤中选择NiCl2溶液而不选择氧化镍，一方面因为能增大接触面积，从而加快反应速率；另一方面可使镍能均匀地附着在镓粉表面，提高催化效率。(4)制备的氮化镓固体表面会含有杂质Cl，故检验产品氮化镓固体洗涤干净的操作为：取最后一次洗涤液于试管中，滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀，则证明产品氮化镓固体已洗涤干净。(5)根据Ga与Al性质相似，类比可知，GaN与热NaOH溶液反应的离子方程式为GaNOHH2OGaONH3。答案：(1)浓氨水球形干燥管(2)装置F中的溶液会发生倒吸(3)ab(4)取最后一次洗涤液于试管中，滴加AgNO3溶液，若无白色沉淀，则证明产品氮化镓固体已洗涤干净(5)GaNOHH2OGaONH3(1)A、C装置中连接分液漏斗上口的橡胶管作用是：_。(2)若C中固体为CaO，则C中反应方程式为_。(3)Y中试剂为_。答案：(1)保证上下压强相同，便于液体顺利流下(2)CaO2NH3H2O=2NH3Ca(OH)2(3)碱石灰(或CaO或NaOH)(1)爆炸：可燃性气体的点燃、不纯气体受热、气体导管堵塞导致。(2)炸裂：玻璃仪器的骤冷骤热、受热不均等导致。(3)倒吸：气体在用液体吸收或与液态试剂反应时，由于极易溶解或反应导致。(4)堵塞：生成的蒸气易凝结、生成气体的同时产生粉尘等导致。(5)空气污染：生成的气体有毒、缺少尾气处理措施或措施不当导致。(6)若制备物质易水解，要注意防止外界空气进入。(7)实验开始时先检查装置气密性，再加药品，后点燃酒精灯。对点训练3(2017全国卷，T10)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是()A、中依次盛装KMnO4溶液、浓硫酸、焦性没食子酸溶液B管式炉加热前，用试管在处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热D装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气BA项，若中为焦性没食子酸溶液，则进入中的气体还会有水蒸气，错误；B项，若在处收集气体点燃，发出“噗”声，则证明制取的氢气较纯，可以加热管式炉，正确；C项，为了防止生成的W被氧化，反应结束时应先停止加热，待管式炉冷却后再关闭活塞K，错误；D项，二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，而启普发生器不能加热，错误。4(2018专家原创)磺酰氯(SO2Cl2)是一种重要的有机合成试剂，实验室可利用SO2与Cl2在活性炭作用下反应制取少量的SO2Cl2，装置如图所示(部分夹持装置省略)。已知SO2Cl2的熔点为54.1 ，沸点为69.1 ，遇水能发生剧烈的水解反应，并产生白雾。(1)SO2Cl2中S元素的化合价为_。(2)仪器B的名称为_，由仪器B的使用可知SO2与Cl2反应的H_0(填“”或“”)，仪器C的作用是_。(3)试剂X、Y的组合最好是_。a18.4 molL1H2SO4溶液Cub4 molL1HNO3溶液Na2SO3c75% H2SO4溶液K2SO3(4)本实验中制取Cl2的离子方程式为_。(5)反应结束后，将丙中产物分离的实验操作是_。(6)分离产物后，向获得的SO2Cl2中加入足量NaOH溶液，振荡、静置得到无色溶液w。写出该反应的离子方程式：_。检验溶液w中存在SO的方法是_。(7)若反应中消耗的氯气的体积为896 mL(已转化为标准状况，SO2足量)，最后得到纯净的磺酰氯3.3 g，则磺酰氯的产率为_(保留三位有效数字)。解析：(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为0，可判断出S的化合价为6，注意书写规范，“”不能省略。(2)球形冷凝管B起冷凝回流作用，故可推出丙中SO2与Cl2的反应为放热反应，H0，仪器C为盛有碱石灰的干燥管，其作用一是可吸收未反应完的污染性气体SO2与Cl2，二是可避免空气中的水蒸气进入丙装置引起SO2Cl2的水解。(3)由题图可知，甲为SO2的发生装置。a项，Cu与浓硫酸反应制取SO2需要加热；b项，HNO3与Na2SO3会发生氧化还原反应；c项，涉及的反应为H2SO4K2SO3=K2SO4SO2H2O，故本题选c。(4)本实验制取Cl2的离子方程式为MnO24H2ClMn2 Cl22H2O。(6)根据信息SO2Cl2遇水剧烈水解并产生白雾可推知SO2Cl22H2O=H2SO42HCl，进而可推出SO2Cl2与NaOH溶液反应的化学方程式为SO2Cl24NaOH=Na2SO42NaCl2H2O。