201208气体的制取.doc

探秘常见气体的制备安徽省全椒县襄河中学 周忠德安徽省全椒县南屏初级中学 吴章平化学是以实验为基础的学科，化学实验是中考命题的重中之重。特别是氧气、二氧化碳、氢气三种常见气体的制备一直是中考命题中的焦点和热点，化学中考考查率达到了100%，所占的分值一般占到8%14%左右。气体的制取主要考查的知识点是气体的发生和收集装置、反应原理、实验操作步骤、气体检验(或验满、验纯)、实验注意事项等基础知识，再拓展应用到其他气体制备，继续升华为装置改进，突出对学生知识迁移应用能力的考查。一.厚实基础，强化理解气体制取实验是学习化学的入门实验，中考侧重气体制取实验的基础知识考查。同学们要牢牢掌握气体制取的反应原理、发生装置、收集装置、气体的检验、实验操作注意事项等实验过程的基础知识，强化对实验的理解，尤其在实验部分的考查中，能熟练选择气体的发生装置、气体收集方法（装置）。1.气体制取的原理制取气体化学反应方程式药品反应物状态和条件氧气（O2）2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2高锰酸钾固固加热过氧化氢+二氧化锰固液不加热，二氧化锰催化剂2KClO3 2KCl + 3O2 氯酸钾+二氧化锰固固加热，二氧化锰催化剂二氧化碳（CO2）CaCO 3+ 2HCl = CaCl2 + H2 O + CO2大理石（或石灰石）+稀盐酸固液不加热氢气（H2）Zn + H2 SO4 = ZnSO 4 + H2 锌粒+稀硫酸固液不加热例（福州）根据图9所示装置回答下列问题。A B图9（1）仪器、的名称： 。（2）实验室可用装置A制取氧气。反应的化学方程式为 。如装置A试管口放一小团棉花，反应的化学方程式为 。（3）实验室可用装置B制取多种气体。若制取氧气，反应的化学方程式为 。若制取二氧化碳，反应的化学方程式为 若制取氢气，反应的化学方程式为 。【答案】 试管 长颈漏斗 2KClO3 2KCl + 3O2 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 2H2O2 2H2O + O2 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2 Zn + H2 SO4 = ZnSO 4 + H2 【解析】根据反应物的状态、反应条件和反应装置的仪器选择来确定化学反应原理，装置A试管口放一小团棉花，则选择反应KMnO4制取氧气，若没有一小团棉花，则选择KClO3和MnO2制取氧气。装置B制取多种气体，不需要加热，若制取氧气，选择H2O2和MnO2制取氧气；若制取二氧化碳，选择大理石或石灰石和稀HCl制取氧气；若制取氢气，选择Zn和稀H2 SO4制取氢气。同学们要细心审题，多做多思，方能运用自如。2.气体制取的装置（1）发生装置根据反应物的状态和反应条件不同，氧气、二氧化碳、氢气三种气体制备的常见发生装置分为固固加热和固液不加热两种情况，如下图所示：固固加热 固液不加热 固液不加热例（烟台）化学是一门以实验为基础的学科，化学所取得的丰硕成果，是与实验的重要作用分不开的。结合下列实验装置图回答问题： A B C D E图1 图2 (1)若实验室对你开放，请从图1中选择合适的装置，制取一种你熟悉的气体。你想制取的气体是，选择的发生装置是 (填序号，下同)，选择此收集装置的理由是。(2)装置B虽然操作简便，但无法控制反应速率。请从图2中选取(填序号)取代B中的单孔塞，以达到控制反应速率的目的。【答案】(1) O2 ； B C(或D)；氧气密度比空气大(或氧气不易溶于水)(其他合理答案也可) (2)【解析】根据反应物质的状态和反应条件不同选择发生装置，如制取氧气，若用药品KMnO4或KClO3、MnO2制取氧气，需要加热，选择装置A；若用药品MnO2和H2O2制取氧气、Zn和稀H2 SO4制取氢气、CaCO 3和稀HCl制取CO2，不需要加热，选择装置B。装置不能控制反应的发生和停止；装置能控制反应的发生和停止，但不能控制反应速率；装置既能控制反应速率，又能控制反应的发生和停止。（2）收集装置根据氧气、二氧化碳、氢气等气体的密度大小、是否溶于水和性质等因素选择收集装置，气体的常见收集装置可分为排水法收集和排空气法收集，具体情况如下表所示：收集方法收集原理赏用气体收集装置排水法不易溶于水，且与水不发生化学反应（O2、H2）cd排空气法气体密度比空气密度大（O2、CO2）气体密度比空气密度小（H2）2（贵港）下图是实验室中用于制取和收集气体的装置图。A B C D E（1）用C装置收集氧气的依据是_。（2）实验室制取二氧化碳，应选用的固体药品是_，收集装置选择_（填“B”或“C”）。【答案】答案：（1）气体的的密度大于空气的密度且与空气不反应；（2）大理石（或石灰石） ； C 【解析】根据气体的密度、溶解性、化学性质等来判断收集装置的选择。二氧化碳能溶于水且与水反应，不能用排水收集，密度比空气大，故用向上排空气法收集。3.气体的检验中考侧重对O2和CO2两种气体检验的考查，如：气体氧气（O2）二氧化碳（CO2）检验方法用带火星的木条伸入瓶中，若木条复燃，则是氧气。将气体通入澄清石灰水中,澄清石灰水变浑浊,则是二氧化碳。验满方法用带火星的木条放在瓶口，若木条复燃，则集满。用燃着的木条放在瓶口，若火焰熄灭，则集满。氢气（H2）是可燃烧的气体， 在点燃前一定要验纯，用大拇指堵住集满氢气的试管口，移到酒精灯火焰上方，如发出尖锐的爆鸣声则不纯，声音很小表示氢气较纯。检验：点燃火焰为淡蓝色，火焰上方罩一干冷烧杯，烧杯内有小水珠出现，迅速倒转烧杯，滴几滴澄清石灰水，无现象。24. （潍坊）下图是二氧化碳的制取和性质实验的微型一体化装置图，该装置的气密性良好。请回答：（1）挤压胶头，滴入稀盐酸。过一会儿，用燃着的木条放在微型集气瓶口，如果 ，则说明二氧化碳已收集满。（2）生成的二氧化碳在装置内与1、2处的溶液反应，1处的反应现象是 ，2处反应现象是 ，发生反应的化学方程式为 ，（3）用橡胶塞塞紧微型集气瓶口，再反复挤压几次胶头。一段时间，氢氧化钠溶液被吸进了微型气体实验器和微型集气瓶中。这是由于 （用化学方程式表示）的缘故。（4）如用此装置制取氧气，用带火星的木条检验氧气时，可观察到的现象是 。如何知道微型集气瓶已集满氧气 。（5）如在此装置微型集气瓶口处添加带橡皮塞玻璃尖嘴，如何检验该气体是氢气 。【答案】（1）木条火焰熄灭（2）紫色石蕊溶液变红；澄清石灰水变浑浊；Ca（OH）2 + CO2 =Ca2CO3 + H2O（3）2NaOH + CO2 =Na2CO3 + H2O（4）带火星的木条复燃（5）点燃火焰为淡蓝色，火焰上方罩一干冷烧杯，烧杯内有小水珠出现，迅速倒转烧杯，滴几滴澄清石灰水，无现象。【解析】二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，故燃着的木条熄灭时集满。二氧化碳在1处与溶液中的水发生反应生成碳酸，碳酸使石蕊溶液变红；2处二氧化碳与石灰水中的氢氧化钙反应，生成碳酸钙沉淀，澄清石灰水变浑浊。二氧化碳与氢氧化钠反应，压强变小，大气压将氢氧化钠溶液压进了微型气体实验器和微型集气瓶中。氧气支持燃烧，集满时带火星的木条复燃。4. 气体制备的注意事项（1）制取气体的操作步骤简记为：查（检查气密性）、装（装药品）、定（连接固定装置）、点（点燃酒精灯加热）、收（收集气体）、离（导管撤离水面）、熄（熄灭酒精灯，停止实验）。可谐音记为：茶庄定点收利息！（2）气体制备操作注意事项：注入液体的长颈漏斗管口，应插入反应的液体中；固体与固体进行加热反应时，试管口要略向下倾斜（防止产生的水倒流使试管炸裂）；药品应平铺于试管底部（使固体药品受热均匀）；加热时，先预热且应用外焰加热（防止局部温度过高造成试管炸裂）；排水法收集气体气泡连续均匀冒出时才能开始收集（防止混有空气）；加热并用排水法收集气体结束后，应先撤导管，后停止加热，以防止因装置冷却致使水倒流，引起仪器炸裂；用高锰酸钾制取氧气时，试管口放一团棉花（防止高锰酸钾粉末随气流进入导管）等。装置气密性的检查，主要有以下几种方法： 微热法(基本法) 液封法 液差法6（兰州）（14分）实验室常用下列装置制取气体，请你根据所学知识回答下列问题。带小孔的隔板A B C D E F G H（1）写出编号所指仪器的名称： ； 。（2）以上装置图中共有两处明显的错误，请你找出错误的地方并把改正的结果填在下列横线上： ； 。上述装置改进后，请继续回答下列问题。（3）小李在实验室中用氯酸钾和另一种固体制取氧气，他选择上述装置中的A和 （填字母）进行组装。A装置加热前先 ；加热时先 。小红在实验室中选用C装置作为氧气的发生装置。在他们的实验中都用到了一种相同的固体药品是 （填化学式），在两个反应中它起 作用。请你写出小红制取氧气的化学反应方程式： 。用F装置 时收集。（4）实验室选用C和E装置还可以制取的气体是 （填化学式），写出实验室制取该气体的化学方程式 。（5）装置B、C都可以用来制取（4）中的气体，比较这两个装置的不同，指出B装置的一个突出优点 。（6）有一名同学欲用G装置收集H2，则H2应从导管口 通入。（7）若要得到干燥的CO2，用图H、G收集，还需要一个干燥装置，干燥剂为 。图H画出了该干燥装置的一部分，请你补充画出其它部分，并用箭头标明气体进出方向。【答案】（1）长颈漏斗；集气瓶（2）A图中，给试管中的固体物质加热时，试管口向上倾斜了，应该略向下倾斜；E图中，用向上排空气法收集气体时，导气管伸入过短，应伸入集气瓶的底部。（3）E或F或G；检查装置气密性；试管均匀受热；MnO2，催化作用， 2H2O2 2H2O + O2；气泡连续均匀放出时（4）CO2 ；CaCO3 + 2HCl=CaCl2 + H2O + CO2（5）可以随时控制反应的进行，随开随停等；（6）b；（7）浓硫酸；如右图【解析】装置A若试管口向上，水蒸气在试管口凝结成水流下引起试管受热不均炸裂。E图中，用向上排空气法收集气体时，导气管伸入过短，导致不能排尽集气瓶底部空气，应伸入集气瓶的底部。氧气的密度大于空气的密度，不易溶于水且与水不反应，故用排水法收集和向上排空气法收集。C装置不需加热是过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，二氧化锰是催化剂，起催化作用。F装置是排水法收集气体，因开始试管和导管内有空气，气泡连续均匀放出时，空气被排尽，开始收集气体。C装置是固液不加热发生装置，E装置收集密度大于空气且与空气不反应的气体，符合条件的是O2、CO2的制取，因前面已制取氧气，故只能制取二氧化碳。B装置能控制反应的发生和停止，C装置反应直到完成为止。浓硫酸具强吸水性，常用来干燥二氧化碳、氢气、氧气等气体，气体要通入浓硫酸溶液中，才能吸收除去水蒸气。二.拓展实验，注重应用中考实验命题重点考查三种气体制取的同时，也注重将制取装置拓展到其他气体制取的考查上来，深化学生对实验原理的理解，侧重考查学生实验应用能力。我们在学习时要注重对前面所学实验知识技能的应用。例（1）实验室中，乙炔又称电石气，是一种无色、无味、密度比空气略小，不溶于水的气体。实验室用电石（固体）与水反应制取乙炔。你认为下列装置中制取乙炔应选择的发生装置是 ；收集装置是 。 A B C D E（2）右图为某种“微型”实验装置。如果G处装稀盐酸，H处放量铁屑，则加热处的现象为 ；“微型塑料滴管”相当于题（1）实验装置中的 （填名称）；用微型仪器进行实验，除试剂用量极少以外，还可能具有的优点是 （写1点）。【答案】（1）B；E（2）暗红色粉末变为黑色；锥形瓶；产生废物少（或减少污染、或加热需要热量少、或反应时间短、或利于分组及家庭实验）【解析】（1）制取乙炔是固液不加热，故选择装置B；因乙炔密度略小于空气，难以排尽空气，不宜用向下排空气法，乙炔不溶于水且与水不反应，故选用装置E排水法收集。（2）铁与稀盐酸发生化学反应生成氯化亚铁和氢气，氢气还原红色氧化铁生成黑色铁和水，因加热，温度较高，水以水蒸气形式跟随气体走了。微型塑料滴管是固液不加热发生装置，与题（1）装置中锥形瓶相同。三.深化探究，重在能力.中考命题一直把气体制取的探究作为热点，着重考查同学们的观察、分析、推理、猜想、想象等能力，探究的热点主要是新装置改进的探究、新方法应用的探究、反应影响因素（温度、催化剂、其他物质干扰、压强等）等的探究等，此类探究题的解答要注重与所学知识对比与迁移，增强对信息的获取和处理能力，顺利解决中考实验探究题。例（福州）氢化钙（CaH2）固体是一种储氢材料，是登山运动员常用的能源提供剂。【阅读资料】碱石灰是氧化钙和氢氧化钠的混合物。钙遇水立即发生剧烈反应生成氢氧化钙和氢气。氢化钙要密封保存，遇水反应生成氢氧化钙和氢气。【氢化钙的制备】氢化钙通常用氢气与钙加热制得。某化学兴趣小组设计的制取装置如图10所示（固定装置省略）。图10回答下列问题：（1）装置A中制取氢气的化学方程式为 。（2）装置B的作用是 。（3）装置C中制取氢化钙的化学方程式为 。（4）若不改变温度，整套装置气密性的检查方法是 。【产品的定量测定】通过上述方法制得的氢化钙样品中常混有未完全反应的钙（其余可能的杂质忽略不计）。样品纯度的测定步骤如下：检查装置气密性，装入药品，按图11（固定装置省略）所示连接仪器。图11调