【步步高】2014届高三化学一轮总复习 第四章 专题讲座三 气体的实验室制备、净化和收集 新人教版

1 专题讲座三专题讲座三 气体的实验室制备 净化和收集气体的实验室制备 净化和收集 1 气体制备实验的基本过程 1 气体制备实验装置一般包含以下几部分 2 气体制备的一般实验操作步骤 组装 从下到上 从左到右 检验装置的气密性 加入药品 排尽装置内 的空气 验纯 反应 拆除装置 2 气体发生装置 依据制备气体所需的反应物状态和反应条件 可将制备气体的发生装置分为三类 1 固体 固体气体 发生装置 制备气体 O2 NH3 CH4等 注意事项 试管口应稍向下倾斜 以防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流 而 使试管破裂 铁夹应夹在距试管口 1 3 处 固体药品应平铺在试管底部 胶塞上的导管伸入试管内不能过长 否则会影响气体导出 如用排水集气法收集气体 当停止制气时 应先从水槽中把导管撤出 然后再撤 走酒精灯 防止水倒吸 2 固体 液体或液体 液体气体 发生装置 制备气体 Cl2 C2H4等 注意事项 烧瓶应固定在铁架台上 2 先把固体药品放入烧瓶中 再缓缓加入液体 分液漏斗应盖上盖 注意盖上的凹槽对准分液漏斗颈部的小孔 对烧瓶加热时要垫上石棉网 3 固体 液体 不加热 气体 发生装置 制备气体 H2 CO2 NO2 SO2 NO 等 注意事项 块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体 可用启普发生器制 备 当制取气体的量不多时 也可采用简易装置 简易装置中长颈漏斗的下口应伸入液面以下 否则起不到液封作用而无法使用 加入块状固体药品的大小要适宜 加入液体的量要适当 最初使用时应待容器内原有的空气排净后 再收集气体 在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时 必须先检验纯度 3 气体的除杂方法 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 可燃性 除杂原则 1 不损失主体气体 2 不引入新的杂质气 体 3 在密闭装置内进行 4 先除易除的气体 一般可从以下几个方面考虑 易溶于水的杂质可用水吸收 酸性杂质可用碱性 物质吸收 碱性杂质可用酸性物质吸收 水分可用干燥剂吸收 能与杂质反 应生成沉淀或可溶性的物质 也可用作吸收剂 例 1 为下列各组气体选择合适的除杂试剂 括号内为杂质气体 1 含有 HCl 杂质的气体 CO2 HCl SO2 HCl Cl2 HCl 2 中性气体中含有酸性杂质气体 O2 Cl2 CO CO2 NO NO2 3 酸性气体中含有其他酸性杂质气体 CO2 SO2 4 含有 O2杂质的气体 3 CO2 O2 N2 O2 5 HCl Cl2 答案 1 饱和 NaHCO3溶液 饱和 NaHSO3溶液 饱和食盐水 2 NaOH 溶液 NaOH 溶液 H2O 3 饱和 NaHCO3溶液或酸性高锰酸钾溶液 4 灼热 Cu 灼热 Cu 5 CCl4 4 气体净化与干燥的先后顺序 1 若采用溶液除杂 应该是除杂在前 干燥在后 其原因是 气体除杂过程中会 从溶液中带入水蒸气 干燥剂可除去水蒸气 如实验室中利用大理石与稀盐酸反应 制备 CO2 欲制得干燥 纯净的 CO2 可先将产生的气体通过饱和 NaHCO3溶液 除 去混入其中的 HCl 气体 再通过浓硫酸除去水蒸气 2 若采用加热除杂 则一般是干燥在前 如 N2中混有 O2 CO2 H2O g 可先将 混合气体通过碱石灰 除去 CO2和 H2O g 再将从干燥管中导出的气体通过装有灼 热铜网的硬质玻璃管 除去 O2 即可得到干燥 纯净的 N2 若将混合气体先通过 灼热的铜网 因气体中混有水蒸气 易使硬质玻璃管破裂 例 2 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 饱和 NaHCO3溶液 无水 CaCl2固体 饱和 NaHCO3溶液 浓硫酸 浓硫酸 饱和 NaHCO3溶液 饱和 Na2CO3溶液 稀硫酸 A B C D 解析 用大理石和盐酸反应制得的 CO2中 含有少量 HCl 可用饱和 NaHCO3溶液除 去 干燥 CO2可用浓硫酸或无水 CaCl2固体作干燥剂 注意 应先净化 后干燥 答案 A 5 气体的干燥 1 选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定 其原则是干燥剂只能吸收 气体中的水分 而不能与气体发生反应 酸性干燥剂 如浓 H2SO4 P2O5 硅胶等 一般用来干燥酸性或中性气体 而不 能用来干燥碱性气体 思考 下列气体中不能被浓 H2SO4干燥的是哪些 为什么 4 NH3 H2 CO H2S SO2 Cl2 CO2 答案 NH3因为显碱性而不能被浓 H2SO4干燥 H2S 因为有强还原性而不能被浓 H2SO4干燥 碱性干燥剂 如生石灰 固体 NaOH 碱石灰等 碱性干燥剂不能干燥酸性气体 如碱石灰不能干燥 Cl2 CO2 HCl 等 中性干燥剂 如无水 CaCl2 无水 CaCl2呈中性 对各类气体一般均可干燥 但 NH3能与其发生络合反应而不能使用 其反应方程式为 CaCl2 8NH3 CaCl2 8NH3 2 气体干燥净化装置 类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体 加热 装置 常见干 燥剂 浓 H2SO4 酸性 强氧化性 无水氯化钙 中性 碱石灰 碱性 除杂试剂 Cu CuO Mg 当 CO2中混有 O2杂质时 应选用上述 中的 装置除 O2 除杂试剂是 Cu 粉或 Mg 粉 6 气体的收集 收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体 举例 排水法 难溶于水或微溶 于水 又不与水 反应的气体 O2 H2 Cl2 饱和 NaCl 溶液 NO CO2 饱和 NaHCO3溶液 CO 向上排 空气法 密度大于空气Cl2 SO2 NO2 CO2 排空 气法 向下排 空气法 密度小于空气H2 NH3 7 尾气的吸收 1 用水吸收的是 HCl NH3 注意防倒吸 2 用烧碱溶液吸收的是 Cl2 SO2 NO2 H2S 等 3 用燃烧的酒精灯点燃可除去的是 CO 5 1 下列制备和收集气体的实验装置合理的是 答案 D 2 如图装置 将溶液 A 逐滴加入固体 B 中 下列叙述正确的是 A 若 A 为浓盐酸 B 为 MnO2 C 中盛品红溶液 则 C 中溶液褪色 B 若 A 为醋酸 B 为贝壳 C 中盛过量澄清石灰水 则 C 中溶液变浑浊 C 若 A 为浓氨水 B 为生石灰 C 中盛 AlCl3溶液 则 C 中先产生白色沉淀后沉淀 又溶解 D 若 A 为浓硫酸 B 为 Na2SO3固体 C 中盛石蕊试液 则 C 中溶液先变红后褪色 答案 B 解析 浓盐酸和 MnO2在加热时才能反应 A 错 Al OH 3不能溶于弱碱 氨水 C 错 SO2只能使紫色石蕊试液变红 D 错 3 有关图示装置的叙述不正确的是 A 装置 可用于吸收实验中多余的 SO2 6 B 装置 可用于收集 H2 NH3 Cl2 NO2等 C 装置 中 X 为苯 可用于吸收氨气或氯化氢 D 装置 可用于收集 NH3 并吸收多余的 NH3 答案 C 解析 SO2和 NaOH 溶液会发生反应 故用 NaOH 溶液吸收 SO2可以防止污染 A 选项 正确 装置 中如果气体从长导管通入 只能收集密度比空气大且不能与空气中的 成分发生反应的气体 此时可以收集 Cl2 NO2等 如果从短导管通入 只能收集 密度比空气小且不能与空气中的成分发生反应的气体 此时可以收集 H2 NH3等 B 选项正确 装置 中如果 X 为苯 因为苯的密度比水的小 故苯应该在上层 C 选项错误 装置 中先用盛有碱石灰的干燥管除去氨气中的水蒸气 然后用排空气 法收集 NH3 最后用防倒吸的装置吸收多余的 NH3 故 D 选项正确 4 表中 a b c 表示相应仪器中加入的试剂 可用如图所示装置制取 净化 收集的 气体是 编号气体 abc ANH3 浓氨水生石灰碱石灰 BSO2 70 浓 H2SO4Na2SO3固体98 浓 H2SO4 CNO 稀 HNO3铜屑 H2O DNO2 浓 HNO3铜屑NaOH 溶液 答案 B 解析 选项 A 因 NH3的密度比空气的小 不能用图示装置收集 选项 B Na2SO3 与浓硫酸反应生成 SO2 SO2中所含的 H2O 杂质用 98 浓 H2SO4除去 收集装置合理 选项 C 不能用图示装置收集 NO 选项 D NO2被 NaOH 溶液吸收 收集不到 NO2 5 某课外活动小组用图中的仪器和药品组装一套实验装置制取干燥的 CO 用 CO 还原 Fe2O3粉末制取还原铁粉 制取 CO 的原理为 H2C2O4CO2 CO H2O 浓硫酸 序号仪器及药品序号仪器及药品 AB 7 CD E 1 如果所制气体流向为从左向右时 上述组装的实验装置从左向右的连接顺序 填 仪器序号 是 2 正确的操作第一步应是 最后一步应是熄灭 处的酒精灯 3 装置 B 的作用是 装置 E 的作用是 答案 1 A E C D B 2 连接好装置并检查装置的气密性 A 3 检验 D 中生成的 CO2 除去 CO 中的 CO2 解析 1 先通过装置 A 制备 CO 但其中含有 CO2杂质 可用装置 E 中的 NaOH 溶液 除去 然后用浓硫酸除去 CO