高一化学气体的制备.ppt

第35讲气体的制备,基础关,最新考纲1.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂仪器反应原理和收集方法)2.与其他各部分知识技能的综合应用,自主复习,常见气体的制备方法根据中学化学和高考的要求,应掌握以下10种气体的实验室制法:,排水法碎瓷片NaOH溶液170Zn+H2SO4=ZnSO4+H23Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O排水法,CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2OCu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O向上排空气法液面以下,网络构建,热点考向,1.以常见气体的制备为知识载体考查学生的综合实验能力2.气体制备实验的创新设计,考查装置和仪器药品的替代应用3.气体制备中的实验安全问题,热点探究,热点气体的制备一气体发生装置气体发生装置依据制备气体所需反应物的状态和反应条件主要分为三类:,1.固体+固体气体型(如图A)适用范围:制O2NH3等2.固体+液体气体型(如图B)适用范围:制H2CO2NO2C2H2SO2NO等其中可使用启普发生器制的气体有:H2CO2制C2H2不能使用启普发生器3.固体+液体气体型(如图C)(或液体+液体气体型)适用范围:制Cl2C2H4等因制C2H4需将温度控制在170,所以在气体发生装置中还应有温度计,选用图C中右侧装置,二气体的净化与干燥1.气体的净化(1)除杂试剂选择的依据主要气体和杂质气体性质上的差异;如溶解性酸碱性氧化还原性可燃性等(2)除杂原则不损失主要气体不引入新的杂质气体在密闭装置内进行先除易除的气体(3)除杂装置洗气瓶干燥管U形管硬质玻璃管等,2.气体的干燥(1)干燥的原则干燥剂只能吸收气体中含有的水分而不能与气体发生反应酸性干燥剂不能干燥碱性气体碱性干燥剂不能干燥酸性气体具有强氧化性的干燥剂不能干燥具有强还原性的气体(注:H2COSO2虽具有还原性,但可用浓H2SO4干燥),(2)常用干燥装置及干燥剂的选用,三气体收集1.收集方法(1)排水集气法适用范围:难溶于水,且不与水发生反应的气体,如H2O2COC2H4等,对能溶于水,但溶解度不大的气体,可采用排相应的饱和溶液的方法收集,如Cl2可用排饱和食盐水的方法,CO2可用排饱和NaHCO3溶液的方法等,(2)向上排空气法适用范围:不与空气反应且密度比空气大的气体,如O2CO2SO2NO2等(3)向下排空气法适用范围:不与空气反应且密度比空气小的气体,如H2NH3CH4等,2.收集装置,四气体制备的安全与防污染处理1.防倒吸安全装置,2.防堵塞安全装置,3.尾气处理防污染装置(1)对于极易溶于水的尾气,如NH3HClHBr等可采用防倒吸装置(即在导气管的出气口处连接一倒置的漏斗与吸收剂液面接触)吸收(2)对于溶解度不大的尾气,如Cl2CO2等可直接将出气管插入吸收剂液面中吸收(3)对于有毒且易燃的气体,如CO等,可在尾气出口处放置一点燃的酒精灯,使CO燃烧转变为无毒CO2气体,考例某学生以实验室常见的酸碱盐和金属为反应物,并利用一个底部有小孔的试管和一个广口瓶组装成如图所示的气体简易发生装置(1)若该装置中装有细铜丝网隔板,则利用该装置可制取下列气体的有_(填写选项序号),ACE,A.H2(锌和稀硫酸)B.NO2(铜和浓硝酸)C.H2S(FeS和稀硫酸)D.C2H2(CaC2和水)E.CO2(石灰石和稀盐酸)F.Cl2(MnO2粉末和浓盐酸)G.NH3(碱石灰和浓氨水)H.O2(MnO2粉末和双氧水),(2)若将铜丝网隔板改为铁丝网隔板,且铁丝网不参与反应,则该装置可用于制取的气体是_,该反应的离子方程式是_(3)该装置的制气原理与实验室的_(填装置名称)制气原理相似,H2,启普发生器,解析该装置是一个利用块状固体与液体不加热制备气体的发生装置,类似中学化学中的启普发生器,中学阶段常利用该装置制取的气体有H2CO2和H2S用铜丝网作隔板,不能用浓HNO3和Cu反应制NO2粉末状的药品(如MnO2)及易粉碎的药品(如CaC2)都不能使用该装置若将铜丝网隔板改为铁丝网,则可用Al与NaOH溶液反应来制取H2,点评启普发生器的使用条件为:(1)块状固体与液体起反应,(2)反应不需要加热,(3)生成的气体难溶于水,利用中学化学中的常见仪器,依据启普发生器的使用原理,可以组装出类似启普发生器的装置:,变式(2008山东卷)如图是两套实验室制气装置(省去了铁架台和锥形瓶中的药品)用于发生干燥和收集气体,下列选项中正确的是(),解析:实验室中若用MnO2和浓盐酸来制备Cl2,由于MnO2的氧化性不是很强,因此在反应过程中必须加热,由此可知既不能选用图(1)也不能选用图(2)来制备Cl2利用浓H2SO4的吸水性和浓盐酸作用制HCl,可选用图(1),不能选用图(2),因为碱石灰可以吸收HCl若用Na2O2和水反应来制备O2,考虑到O2的密度比空气大,应采用向上排空气法或用排水法收集,因此不应选用图(2)来制备,答案:C,能力关,与气体的制备有关的综合实验考例(2010湖北联考)某兴趣小组的学生根据活泼金属Mg能与CO2发生反应,推测活泼金属钠也能与CO2发生反应,因此兴趣小组用下列装置进行“钠与二氧化碳反应”的实验探究(尾气处理装置已略去)已知:常温下CO能使一些化合物中的金属离子还原,例如:PdCl2+CO+H2O=Pd+CO2+2HCl反应生成黑色的金属钯,此反应也可用来检测微量CO的存在,请回答下列问题:(1)通常实验室制取CO2气体的离子方程式是_,为了使制气装置能“随开随用,随关随停”,上图A处应选用的装置是_(填“”“”或“”)若要制取干燥纯净的CO2气体,装置B中应盛放的试剂是_溶液,装置C中应盛放的试剂是_,CaCO3+2H+=Ca2+H2O+CO2,饱和NaHCO3,浓H2SO4,(2)观察实验装置图可知Na与CO2反应的条件是_,检查装置的气密性完好并装入药品后,在点燃酒精喷灯前,必须进行的操作是先_,待装置E中出现_现象时,再点燃酒精喷灯,高温或强热,打开中的止水夹,澄清的石灰水变浑浊,(3)假设CO2气体足量,在实验过程中分别产生以下两种不同情况,请分析并回答问题:若装置F中溶液无明显变化,装置D中生成两种固体物质,取少量固体生成物与盐酸反应后,有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出,则钠与二氧化碳反应的化学方程式是_若装置F中有黑色沉淀生成,装置D中只生成一种固体物质,取少量该固体与盐酸反应后,也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出,则钠与二氧化碳反应的化学方程式是_,(4)请判断中D装置生成固体的成分是钠的正盐还是酸式盐?请用文字简要说明理由_,生成正盐因为反应物共有三种元素,没有氢元素,因此不能生成酸式盐,解析(1)通常实验室制取CO2气体是用CaCO3与盐酸反应装置可“随开随用,随关随停”,装置B用于除去CO2气体中混有的HCl,装置C用于干燥CO2(2)由装置图可知Na与CO2反应的条件是高温或强热为防止Na与空气中的氧气反应,点燃酒精喷灯前,必须进行的操作是先通入CO2,排出空气(3)由“装置F中溶液无明显变化,装置D中生成两种固体物质,取少量固体生成物与盐酸反应后,有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出”,说明没有CO,生成,生成的固体物质为Na2CO3和C;由“若装置F中有黑色沉淀生成,装置D中只生成一种固体物质,取少量该固体与盐酸反应后,也有能使澄清石灰水变浑浊的气体放出”可知,有CO生成,固体物质为Na2CO3(4)反应物共有三种元素,没有氢元素,因此不能生成酸式盐,课堂练习,1.(2009杭州模拟)按下述实验方法制备气体,合理而又实用的是()A.锌粒与稀硝酸反应制备H2B.二氧化锰与稀盐酸反应制备Cl2C.亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2D.大理石与浓硫酸反应制备CO2,解析:A选项明显不合理,因硝酸具有强氧化性,与Zn反应不产生H2;B选项用稀盐酸也不合理;C选项正确;D选项用大理石制CO2,用硫酸也不合理,应当用稀盐酸,答案:C,2.(2009济宁模拟)下图是一套实验室制气装置,用于发生干燥收集和吸收有毒气体下列各组物质能利用这套装置进行实验的是()A.MnO2和浓盐酸B.Na2SO3(s)和浓H2SO4C.铜片和浓HNO3D.电石和水,答案:BC,3.(2008浙江台州第二次调考)下列各图所示装置的气密性检查中,漏气的是(),A.对装置,双手移去后,导管中水面高于烧杯内水面B.对装置,长颈漏斗内液面高度保持不变C.对装置,长导管内水柱高度保持不变D.对装置,上下移动a管后,a,b两端液面仍相平,解析:装置双手移去后导管中水面高于烧杯内水面,说明试管内压因手移去(温度降低)后造成了负压,故气密性良好;装置长颈漏斗内液面高度保持不变说明装置气密性良好;装置长导管内水柱高度保持不变说明装置气密性良好;装置上下移动a管后a和b两端液面仍相平,说明该装置漏气,答案:D,4.(2008重庆高考题)下列实验装置图正确的是(),解析:制乙烯温度计须插入液面以下;制氯气需加热;制乙酸乙酯导气管的末端不能插入液面以下,以防发生倒吸,答案:B,5.如图是实验室制取某些气体的装置(1)该制气装置在加入反应物前,应事先进行的操作是_(2)若用该装置制取O2,反应物除了可选择二氧化锰和_(填试剂名称),还能选择_(填物质的化学式)和水,检验装置气密性,双氧水(或过氧化氢),Na2O2,(3)利用该装置还可制取_(选填下列字母序号)等气体A.H2B.CO2C.C2H2D.NH3,ABCD,解析:(3)该装置适于液体与固体(或液体与液体)在不加热的条件下制取气体其中A可选用稀盐酸与锌反应制取氢气;B可选用稀盐酸与碳酸钙反应制取二氧化碳;C可选用饱和食盐水与电石反应制取乙炔;D浓氨水与生石灰(CaO)反应制取氨气,故ABCD均合理,6.(2008山东青岛期末)某兴趣小组同学共同设计了如图所示的多功能实验装置该装置既可用于制取气体,又可用于验证物质的性质,(1)现有以下药品:锌粒铜片浓硫酸浓硝酸蒸馏水NaOH溶液打开K1关闭K2,可制取_气体(2)某同学用石灰石醋酸硅酸钠溶液等药品设计了另一实验他的实验目的是_;将A中液体加入B中后,观察到的实验现象为_,NO2,比较碳酸醋酸硅酸的酸性强弱,B中固体溶解,产生无色气体,C试管中产生白色沉淀,解析:(1)打开K1关闭K2时,装置为气体发生装置,装置为气体收集装置,装置为尾气吸收装置结合各装置的特点分析:装置用于液体与固体不加热制气体,装置用于收集密度比空气大且不与空气成分反应的气体再结合题给药品分析可制取NO2(2)该同学的实验思路是:将石灰石置于装置的锥形瓶中,将醋酸盛在分液漏斗中,二者反应可产生二氧化碳,二氧化碳进入装置中盛有硅酸钠溶液的试管中,反应生成白色的硅酸沉淀,以此证明酸性:醋酸碳酸硅酸,第35讲气体的制备,1.(2008广东广州调研)为制备干燥纯净的CO2,将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置,两个装置中应依次装入()A.水;无水CaCl2固体B.饱和NaHCO3溶液;浓硫酸C.碱石灰;浓硫酸D.饱和Na2CO3溶液;无水CaCl2固体,解析:用大理石和盐酸反应生成的气体中混有HClH2O等杂质,净化时应先除去HCl(用饱和NaHCO3溶液吸收并转化成CO2,再除去水蒸气用无水CaCl2固体或浓硫酸等),B选项符合题意,答案:B,2.(2009北京石景山一摸)下图为实验室制氢气的简单装置若在加稀硫酸时,发现锌粒与稀硫酸没有接触而稀硫酸又不够了,为使该反应顺利进行,则可以从长颈漏斗中加入的试剂是(),食盐水KNO3溶液适量稀硫酸铜溶液Na2CO3溶液CCl4浓氨水A.B.C.D.,解析:加入KNO3溶液后不再产生H2,会产生NO气体,Na2CO3溶液会与H2SO4反应,生成的CO2即消耗H2SO4又会使H2不纯净,CCl4在下层,使稀H2SO4与锌粒接触浓氨水会与H2SO4反应,答案:A,3.(2009广东中山模拟)用下列三种装置制备和收集CO2:将收集到的三瓶CO2置于天平上称量,若三个集气瓶体积相同质量相等,则称量结果正确的是()A.(2)最轻,(3)最重B.(1)(2)(3)一样重C.(1)最重,(3)最轻D.(2)最重,(3)最轻,解析:(1)中收集的CO2气体中有水蒸气;(2)中收集的是纯净干燥的CO2气体;(3)中收集的是CO2气体中有水蒸气和氯化氢气体CO2HCl水蒸气三种气体式量依次为4436.5,18,因为CO2的密度比其他两种气体都大,(3)所含杂质气体多,所以密度大小为(2)(1)(3)三瓶气体的质量依次为(2)(1)(3),三个集气瓶体积相同质量相等,所以总质量依次为:(2)(1)(3),答案:D,4.(2008天津滨海五校联考)利用下列各组中的物质制备并收集少量相应的气体,能采用下图的是()浓氨水和固体CaO制NH3大理石和稀硝酸制CO2过氧化氢溶液和二氧化锰制O2稀硝酸和铜片制NO,浓盐酸和高锰酸钾制Cl2电石与水制C2H2锌粒和稀硫酸制H2乙醇和浓硫酸制C2H4A.B.C.D.,解析:题图装置适于用液体与固体不加热反应制备气体,由于采用了向上排空气法收集气体,说明气体的密度比空气大,且气体不与空气中的氧气水蒸气等成分发生化学反应综合分析各选项得知,涉及的制备反应不需要加热,其中的(CO2)(O2)(Cl2)制得的气体密度比空气大,且气体不与空气中的成分反应,答案:B,5.(2010湖北襄樊)实验是化学研究的基础,关于下列各实验装置图的叙述中,正确的是()A.装置常用于分离沸点不同的液体混合物B.装置可用于吸收HCl气体,并防止倒吸C.以NH4Cl为原料,装置可用于实验室制备少量NH3D.装置由b口进气可收集CO2NO等气体,解析:装置中苯的密度比水小,应改用四氯化碳,B错;实验室利用NH4Cl和Ca(OH)2的反应制备少量NH3,装置中加热NH4Cl时生成的NH3和HCl会在试管口重新化合为NH4Cl,C错;装置为向下排空气法,不能用于收集CO2(选择向上排空气法)NO(选择排水法),D错,答案:A,6.(2008上海高考题)设计学生实验要注意安全无污染现象明显根据启普发生器原理,可用底部有小孔的试管制简易的气体发生器(如图)若关闭K,不能使反应停止,可将试管从烧杯中取出(会有部分气体逸散)下列气体的制取宜使用该装置的是()A.用二氧化锰(粉末)与双氧水制氧气B.用锌粒与稀硫酸制氢气C.用硫化亚铁(块状)与盐酸制硫化氢D.用碳酸钙(块状)与稀硫酸制二氧化碳,解析:由图可知,此装置适合于“块状固体+液体气体”并且不需要加热C中产生的气体有污染,D中制CO2不能用稀H2SO4,答案:B,7.(2009上海普陀调研,21)下列气体实验中,正确的是(),解析:A中3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,故可制得NO,但不用酒精灯加热便可反应;B中2Cu(NO3)22CuO+4NO2+O2,产生NO2O2的混合气体,B项错;C中利用浓硫酸溶于水放出大量的热和吸水性以及HCl的易挥发性可制得HCl,C项正确;H2S具有还原性,不能用浓硫酸干燥,D项错,答案:C,8.(2008广东茂名二模)实验室中吸收尾气的方法很多下列装置中可以用来吸收氨气的是(填序号,多填倒扣分)_,解析:氨气极易溶于水,吸收氨的尾气是必须考虑如何有效防止倒吸ACE符合该条件,答案:ACE,9.(2008江苏苏北五市调研)检查装置气密性是化学实验中的重要操作之一试按要求回答下列问题:(1)下列仪器或装置在使用前一定要检查气密性的是_(填序号,不同)A.容量瓶B.洗气瓶C.分液漏斗D.酸(碱)式滴定管,B,(2)下列关于不进行气密性检查可能导致后果的叙述中,正确的是_A.收集不到气体B.造成环境污染C.观察到的实验现象有误D.引发爆炸事故,ABCD,(3)为检查图所示简易气体发生装置的气密性,甲乙两位同学进行了以下操作和方案设计,甲同学认为,只要往漏斗中加水,便可检验其气密性是否良好经检验他的方案可行则甲同学的操作方法现象和结论是_乙同学设计的方案是:往漏斗中注入一定量的水至浸没长颈漏斗下端关闭活塞,用手捂住试管中上部,待漏斗中液面上升一定高度,打开活塞让液面回落后,迅速关闭活塞,松开手,见漏斗中液面低于试管中液面且不再升降,说明气密性良好乙同学设计方案的原理是_,答案：(3)关闭活塞,通过长颈漏斗向试管中加水至一定量后,发现漏斗长颈中液面高于试管中的液面,停止加水,液面差保持不变,说明气密性良好乙同学操作在装置不漏气情况下,试管上部空间中