高考化学一轮总复习 第八章 第四节常见气体的制备课件.pptVIP

第四节常见气体的制备 第八章化学实验基础 考纲 网络 掌控全局 梳理 判断 突破点面 梳理基础 一 常见气体的实验室制法1 实验室制取氧气的方法 1 反应原理及发生装置 2 收集方法 用 3 验满方法 用带火星的木条放在集气瓶瓶口 向上排空气法或排水法 2 实验室制取二氧化碳的方法 反应原理 收集方法 净化方法 用除去hcl 验满方法 将燃烧的木条放在瓶口 3 实验室制取氢气的方法 反应原理 收集方法 向下排空气法或排水法 caco3 2hcl cacl2 co2 h2o 向上排空气法 饱和nahco3溶液 zn h2so4 znso4 h2 4 实验室制取氯气的方法 反应原理 收集方法 验满方法 将湿润的淀粉 ki试纸放在集气瓶口 尾气处理 多余的cl2用吸收除去 强碱溶液 向上排空气法或排饱和食盐水法 反应原理 干燥方法 用除去混有的水蒸气 收集方法 只能用 验满方法 1 用置于试管口 2 将置于试管口 尾气吸收 用蘸有浓硫酸的棉花团放在集气瓶口吸收多余的nh3 5 实验室制取氨气的方法 湿润的红色石蕊试纸 碱石灰 向下排空气法 蘸有浓盐酸的玻璃棒 二 气体的净化 短 naoh cuso4 饱和nahco3 饱和nahco3 饱和nacl 饱和nahso3 溴水 长 cuo 碱石灰 粗 细 灼热的铜 1 如图 所示的实验中 烧杯中出现的实验现象为 先出现白色沉淀 后溶解 2 选择合适的试剂 用图 所示装置可分别制取少量co2 no和o2 3 用naoh溶液可吸收多余的so2 4 除去氯气中氯化氢的方法见图 5 将so2通入已酸化的ba no3 2溶液中无明显现象发生 正确的打 错误的打 热点一 热点 典例 融会贯通 常见气体的制备装置和收集方法 1 常见气体制备的发生装置 2 收集装置 根据气体的水溶性以及对空气的相对密度 典型的收集装置有三种 cl2 h2s co2等能溶于水的气体虽不能用排水法收集 但能用排溶液法收集 nh3 hx等极易溶于水的气体 能用排有机溶剂法收集 与空气密度接近的气体 或能与空气中的成分反应的气体 均不能用排空气法收集 乙烯 no等气体虽不能用排空气法收集 但能用排其他气体法收集 硬纸板或一团棉花的作用 防止生成的气体与空气对流 这样收集的气体比较纯 收集气体快 例1 2012 四川高考 甲 乙两个研究性学习小组为测定氨分子中氮 氢原子个数比 设计了如下实验流程 装有足量干燥剂的干燥管 抽取氨气 装有氧化铜的硬质玻璃管 盛有足量浓硫酸的洗气瓶 测定生成氮气的体积 实验中 先用制得的氨气排尽洗气瓶前所有装置中的空气 再连接洗气瓶和气体收集装置 立即加热氧化铜 反应完成后 黑色的氧化铜转化为红色的铜 图中a b c为甲 乙两小组制取氨气时可能用到的装置 d为盛有浓硫酸的洗气瓶 甲小组测得 反应前氧化铜的质量为m1g 氧化铜反应后剩余固体的质量为m2g 生成氮气在标准状况下的体积v1l 乙小组测得 洗气前装置d的质量为m3g 洗气后装置d的质量为m4g 生成氮气在标准状况下的体积为v2l 请回答下列问题 1 写出仪器a的名称 2 检查a装置气密性的操作是 3 甲 乙两小组选择了不同的方法制取氨气 请将实验装置的字母编号和制备原理填写在下表的空格中 4 甲小组用所测数据计算出氨分子中氮 氢的原子个数之比为 5 乙小组用所测数据计算出氨分子中氮 氢的原子个数比明显小于理论值 其原因是 为此 乙小组在原有实验的基础上增加了一个装有某药品的实验仪器 重新实验 根据实验前后该药品的质量变化及生成氮气的体积 得出了合理的实验结果 该药品的名称是 思维点拨 化学是一门实验学科 对实验的考查是高考必考内容 认真分析近几年高考试题 可知定量实验是考查的重点 考查方式主要有以下几种 考查常见仪器 计量仪器的特点和正确使用 考查定量实验方案的设计与评价 考查实验数据和实验结果的分析 考查定量实验的基本操作和误差分析 解析 本题考查化学实验 意在考查学生对化学实验设计和评价的综合应用 1 仪器a是圆底烧瓶 2 连接导管 将导管的末端插入水中 加热试管 若导管口有气泡冒出 停止加热后 在导管中形成一段稳定的水柱 说明装置气密性良好 3 仿照nh4cl与碱石灰混合加热制取氨气 即可写出相应的化学方程式为 nh4 2so4 ca oh 2caso4 2h2o 2nh3 浓氨水与固体naoh混合即可制得氨气 且两种物质混合就无法控制反应随关随停 不需要选用c装置 选用b装置即可 固体naoh溶于浓氨水后 放出大量的热 促使nh3的挥发 溶液中oh 浓度的增加 这两个因素都使nh3 h2o nh3 h2o oh 向逆反应方向即生成nh3的方向移动 4 由反应前后氧化铜减少的质量即可求得氨气被氧化生成水的质量为 m1 m2 g 其中氢原子的物质的量为 m1 m2 mol 氮原子的物质的量为mol 则氨分子中氮 氢原子个数比为mol m1 m2 mol 5v1 7 m1 m2 5 未参加反应的氨气与水蒸气一起被浓硫酸吸收了 导致计算中水的质量增大 求得氢原子的物质的量增大 最终求得氨分子中氮 氢原子个数比明显比理论值偏大 可以选用只吸收水分而不吸收氨气的药品 如碱石灰等 及相应的装置 答案 1 圆底烧瓶 2 连接导管 将导管插入水中 加热试管 导管口有气泡产生 停止加热 导管内有水回流并形成一段稳定的水柱 3 nh4 2so4 ca oh 22nh3 2h2o caso4 b 氢氧化钠溶于氨水后放热 增加氢氧根浓度 使nh3 h2o nh3 h2o oh 向逆方向移动 加快氨气逸出 4 5v1 7 m1 m2 5 浓硫酸吸收了未反应的氨气 从而使计算的氢的量偏高碱石灰 氢氧化钠 氧化钙等 1 某研究性学习小组为合成1 丁醇 查阅资料得知一条合成路线 ch3ch ch2 co h2ch3ch2ch2choch3ch2ch2ch2oh co的制备原理 hcoohco h2o 并设计出原料气的制备装置 如图 请填写下列空白 1 实验室现有锌粒 稀硝酸 稀盐酸 浓硫酸 2 丙醇 从中选择合适的试剂制备氢气 丙烯 写出化学反应方程式 2 若用以上装置制备干燥纯净的co 装置中a和b的作用分别是 c和d中盛装的试剂分别是 若用以上装置制备h2 气体发生装置中必需的玻璃仪器名称是 在虚线框内画出收集干燥h2的装置图 3 制丙烯时 还产生少量so2 co2及水蒸气 该小组用以下试剂检验这四种气体 混合气体通过试剂的顺序是 填序号 饱和na2so3溶液 酸性kmno4溶液 石灰水 无水cuso4 品红溶液 解析 本题主要通过有机反应考查化学实验的基本方法和技能 2 考虑到co逸出时带有hcooh和h2o等杂质 因此需先除去hcooh等蒸气 c中装naoh溶液 再除去水蒸气 d中装浓h2so4 a的作用是利于分液漏斗中液体的顺利滴下 使压强恒定 b应起到安全瓶的作用 防倒吸 3 设计实验检验混合气体的各种成分时 要注意其他气体的存在对此的干扰 先检验能干扰其他气体检验的气体并除去 检验气体过程中不能产生未检验的气体 分析问题 3 中提供的试剂的作用 可先检验水 用 再用 检验so2并用 除去so2 因so2干扰丙烯的检验 然后用 检验丙烯 最后用 检验co2 其中 顺序可调换 答案 1 zn 2hcl zncl2 h2 ch3ch ch2 h2o 2 平恒压强防倒吸naoh溶液浓h2so4分液漏斗 蒸馏烧瓶 3 或 热点二 气体的干燥 净化 吸收及尾气处理 1 常见干燥剂的选择及装置归纳 选择气体干燥剂的主要依据是被干燥气体不能与干燥剂反应 如氯气和氯化氢都能与碱反应 所以它们都不能用碱石灰进行干燥 常用浓硫酸 五氧化二磷进行干燥 2 净化装置 根据净化剂状态以及净化剂与杂质气体反应的条件 典型的发生装置有三种 固体干燥剂可放入干燥管 干燥塔或u型管中 液体干燥剂可放入洗气瓶中 多孔球泡的作用 增大杂质气体与净化剂的接触面积 使吸收充分 含三孔塞的洗气瓶的作用 a 干燥气体 b 使气体充分混和 c 观察气泡 调节气体流速 硬质玻璃管中不易燃烧的玻璃纤维的作用 将固体固定 防止粉末状固体被生成的气流带入导管中 3 尾气处理装置 有毒气体必须处理后才能排空 基本的处理方法有三种 吸收法有水洗法 酸洗法 碱洗法 固体吸收法等 收集法就是用气囊将有毒气体暂时收集起来 实验结束后到室外放空 有毒气体被大气稀释 4 量气装置 对难溶于水且不与水反应的气体 往往借助其排出的水的体积 用量筒或滴定管测定 从而测定气体的体积 根据构成仪器 典型的量气装置有四种 被量气体不需干燥 因为水蒸气溶于水 量气是在常温常压下进行的 因此读数时 首先要使量气装置冷却至室温 然后上下移动量筒 玻璃管 滴定管或倒置量筒 使构成量气装置的两种仪器中的液面高度相同 最后读取排出的水的体积 与后面的三种装置相比 第一种装置的缺点是排出的水并没有全部到达量筒内 第一种装置和第四种装置 导管应尽量伸到量筒底部 5 冷却反应装置 例2 2012 福建高考 实验室常用mno2与浓盐酸反应制备cl2 发生装置如右图所示 1 制备实验开始时 先检查装置气密性 接下来的操作依次是 填字母序号 a 往烧瓶中加入mno2粉末b 加热c 往烧瓶中加入浓盐酸 2 制备反应会因盐酸浓度下降而停止 为测定反应残余液中盐酸的浓度 探究小组同学提出下列实验方案 甲方案 与足量agno3溶液反应 称量生成的agcl质量 乙方案 采用酸碱中和滴定法测定 丙方案 与已知量caco3 过量 反应 称量剩余的caco3质量 丁方案 与足量zn反应 测量生成的h2体积 继而进行下列判断和实验 判定甲方案不可行 理由是 进行乙方案实验 准确量取残余清液稀释一定倍数后作为试样 a 量取试样20 00ml 用0 1000mol l 1naoh标准溶液滴定 消耗22 00ml 该次滴定测得试样中盐酸浓度为 mol l 1 b 平行滴定后获得实验结果 判断丙方案的实验结果 填 偏大 偏小 或 准确 已知 ksp caco3 2 8 10 9 ksp mnco3 2 3 10 11 进行丁方案实验 装置如图所示 夹持器具已略去 使y型管中的残余清液与锌粒反应的正确操作是将 转移到 中 反应完毕 每间隔1分钟读取气体体积 气体体积逐次减小 直至不变 气体体积逐次减小的原因是 排除仪器和实验操作的影响因素 思维点拨 本题主要涉及物质的制备 中和滴定 实验基本操作 气体的测量 实验方案的设计与评价和溶度积等知识 本题涉及的知识面比较多 也比较散 解题时一定要注意每个知识点之间的联系 尤其是做实验时的一些注意事项和细节问题 解析 本题考查制备cl2的实验以及实验方案的评价 1 加药品时先加入固体mno2 再加入液体浓盐酸 最后加热 2 生成物氯化锰也可以与硝酸银形成沉淀 所以agcl沉淀中的cl 不全来自于剩余的盐酸 c hcl v hcl c naoh v naoh 得 盐酸的浓度为0 1100mol l 1 由于ksp mnco3 ksp caco3 过量的caco3有一部分会转化成mnco3 由于m mnco3 m caco3 故最终剩余的固体质量增加 导致测得的c h 偏小 盐酸的浓度偏低 若将残余清液转移到锌粒中 则会在y型管右管中残留部分清液 使所得气体体积偏小 故应将锌粒转移到残余清液中 zn与盐酸反应放热 因此冷却后气体的体积将缩小 答案 1 acb 2 残余清液中 n cl n h 或其他合理答案 0 1100 偏小 zn粒残余清液 装置内气体尚未冷至室温 2 某课外活动小组将下图所示装置按一定顺序连接 在实验室里制取一定量的fecl3 所通气体过量并充分反应 请回答下列问题 1 a中发生反应的化学方程式为 2 各装置的正确连接顺序为 填写装置代号 a d 3 装置c的作用是 写出装置d中反应的离子方程式 4 反应开始后 b中硬质玻璃管内的现象为 可以检验生成物中含有fe3 的试剂是 填写试剂名称 5 该小组欲用下图所示装置收集尾气 并测量多余气体的体积 若上图所示量气装置由干燥管 乳胶管和50ml滴定管改造后组装而成 此处所用滴定管是 填 酸式 或 碱式 滴定管 为提高测量的准确性 上图装置中的液体可用 收集完气体冷却后至室温后 读数前应进行的操作是 如果开始读数时操作正确 最后读数时俯视右边滴定管液面 会导致所测气体的体积 填 偏大 偏小 或 无影响 解析 根据实验目的 则a为制cl2装置 mno2 4hcl 浓 mncl2 cl2 2h2o 制气中存在的hcl h2o杂质应先通入e中除去hcl 再通入c中除去h2o 干燥cl2进入b中与fe反应 多余cl2用d吸收 则仪器连接顺序为a e c b d fe在cl2中燃烧出现红棕色烟 fe3 的检验试剂为kscn溶液 出现血红色溶液 由于cl2在饱和nacl溶液中的溶解能力小 因此须用排饱和nacl溶液来收集cl2 且读数前必须使左右两仪器中液面相平 由于滴定管刻度由上而下变大 则俯视时引起读数偏小 即液面上升量偏大 相当于所收集气体体积偏大 答案 1 4hcl 浓 mno2mncl2 cl2 2h2o 2 e c b 3 干燥cl2 防止fecl3水解cl2 2oh cl clo h2o 4 红棕色的烟硫氰酸钾 5 碱式 饱和nacl溶液上下移动滴定管 使左右两边液面相平 偏大 巩固 演练 基础达标 1 2013 安徽理综 实验室中某些气体的制取 收集及尾气处理装置如图所示 省略夹持和净化装置 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 a中氨气的收集应使用向下排空气法 而图中为向上排空气法 故错误 b正确 c中铜与稀硝酸反应生成no 而题目要求收集no2 错误 d中缺少加热装置 错误 答案 b 2 2013 北京模拟 利用下列各组物质制备和收集少量相应气体 能采用下图实验装置的是 浓氨水与cao固体 稀盐酸与石灰石 稀硝酸和铜片 过氧化氢溶液与mno2 锌粒与稀硫酸 电石与水 a b c d 全部 解析 该装置适用于固液不加热产生气体的反应 且气体密度比空气大 不与空气中成分反应 答案 b 3 2013 潞河中学质检 下图是制取 洗涤并测量生成气体体积的装置示意图 利用该装置进行下表所列实验 能达到实验目的的是 解析 生成的h2排水法收集不用浓h2so4干燥 浓氨水与生石灰反应生成的氨气会与浓h2so4反应 cu与浓h2so4的反应须加热 且反应生成的so2能与naoh溶液反应 答案 d 4 2013 牛山一中月考 某课外实验小组设计的下列实验合理的是 a 配制一定浓度硫酸溶液b 制备少量氨气c 制备并收集少量no2气体d 制备少量氧气 解析 a项 配制稀稀h2so4不能在容量瓶中稀释 b项 浓氨水与氧化钙混合产生氨气 正确 c项 二氧化氮与水反应 排水法收集到一氧化氮 错误 d项 过氧化钠是粉末状固体 不能放在多孔板上实现随制随停操作 d项不正确 答案 b 5 2012 北京西城区二模 某小组同学欲探究nh3催化氧化反应 按下图装置进行实验 a b装置可选药品 浓氨水 h2o2 蒸馏水 naoh固体 mno2 1 nh3催化氧化的化学方程式是 2 装置b中产生气体的原因有 结合化学用语解释 3 甲 乙两同学分别按上述装置进行实验 一段时间后 装置g中溶液都变成蓝色 甲观察到装置f中有红棕色气体 生成红棕色气体的化学方程式是 乙观察到装置f中只有白烟生成 白烟的成分是 写化学式 用离子方程式解释装置g中溶液变成蓝色的原因 4 为帮助乙实现在装置f中也观察到红棕色气体 可在原实验的基础上进行改进 甲认为可调节k1和k2控制a b装置中的产气量 应 填 增加 或 减少 装置a中的产气量 或 填 增加 或 减少 装置b中的产气量 乙认为可在装置e f间增加一个装置 该装置可以是 填序号 5 为实现该反应 也可用