2013步步高化学大一轮复习练习 专题讲座五 气体的实验室制备、净化和收集

1 尾气处 理装置 专题讲座五专题讲座五 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 发生装置净化装置干燥装置 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里面不能过长 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 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 2 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 CO2 O2 N2 O2 5 HCl Cl2 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 3 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 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 NH3 H2 CO H2S SO2 Cl2 CO2 提示 NH3因为显碱性而不能被浓 H2SO4干燥 H2S 因为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 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 4 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 密度比空气大 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 用燃烧的酒精灯可点燃除去的是 CO 1 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 5 2 拟用下图装置制取表中的四种干燥纯净的气体 图中铁架台 铁夹 加热及气体收集装置 已略去 必要时可以加热 a b c d 表示相应仪器中加入的试剂 气体 abcd C2H4 乙醇浓 H2SO4NaOH 溶液浓 H2SO Cl2 浓盐酸 MnO2 NaOH 溶液浓 H2SO4 NH3 饱和 NH4Cl 溶 液 消石灰 H2O 固体 NaOH NO 稀 HNO3铜屑 H2OP2O5 1 上述方法中可以得到干燥 纯净的气体是 2 指出不能用上述方法制取的气体 并说明理由 可以不填满 气体 理由是 气体 理由是 气体 理由是 气体 理由是 3 某学生利用以下装置探究氯气与氨气之间的反应 其中 A F 分别为氨气和氯气的发生装 置 C 为纯净干燥的氯气与氨气反应的装置 请回答下列问题 1 装置 F 中发生反应的离子方程式 2 装置 A 中的烧瓶内固体可选用 选填以下选项的代号 A 碱石灰 B 生石灰 C 二氧化硅 D 五氧化二磷 E 烧碱 3 虚线框内应添加必要的除杂装置 请从上图的备选装置中选择 并将编号填入下列空 格 B D E 均填编号 6 4 氯气和氨气在常温下相混就会反应生成氯化铵和氮气 装置 C 内出现浓厚的白烟并在 容器内壁凝结 请设计实验方案鉴定该固体就是氯化铵 5 从装置 C 的出气管口处逸出的尾气可能含有污染环境的气体 如何处理 答案 例 1 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 例 2 A 专题集训 能力提升 1 B 2 1 NO 2 C2H4 装置中没有温度计 无法控制反应温度 Cl2 反应生成的 Cl2被 c 中的 NaOH 溶液吸收了 NH3 反应生成的 NH3被 c 中的 H2O 吸收了 3 1 MnO2 4H 2Cl Mn2