高考化学考点23 常见气体的实验室制法

1常见气体制备的反应原理气体名称反应原理收集方法氧气2KClO32KCl+3O22KMnO4K2MnO4+MnO2+O2排水法、向上排空气法氨气2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3+2H2O向下排空气法来源:+网Z+X+X+K氢气Zn+H2SO4ZnSO4+H2排水法、向下排空气法硫化氢FeS+H2SO4FeSO4+H2S向上排空气法二氧化碳CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2向上排空气法二氧化硫Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+H2O+SO2向上排空气法二氧化氮Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2H2O+2NO2向上排空气法乙炔CaC2+2H2OCa(OH)2+排水法氯气MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2向上排空气法氯化氢NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl向上排空气法一氧化氮3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+4H2O+2NO排水法乙烯C2H5OH+H2O排水法2实验室制取气体的装置 实验室制备气体发生装置选择的依据是反应物的状态及反应条件。装置类型装置图适用气体注意事项固固加热型O2、NH3等试管要干燥；试管口略低于试管底；加热时先均匀加热再固定加强热固液加热型或液液加热型Cl2、HCl等加热烧瓶时要垫石棉网；反应物均为液体时，烧瓶内要加沸石或碎瓷片固液不加热型或液液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2等使用长颈漏斗时，漏斗下端管口要插入液面以下；启普发生器只适用于块状固体与液体的反应，反应不需要加热且气体不溶于水；使用分液漏斗既可增强装置的气密性，又可控制加入液体的速度气体制备口诀气体制备首至尾，操作步骤各有位，发生装置位于头，洗涤装置紧随后，除杂装置分干湿，干燥装置把水留；集气要分气和水，性质实验分先后，有毒气体必除尽，吸气试剂选对头；有时装置少几个，基本顺序不可丢，偶尔出现小变化，相对位置仔细求。3常见气体的除杂与干燥（1）气体的除杂气体的除杂一般是指除去水蒸气以外的杂质。关于气体的除杂应掌握以下两点：除杂原则。a.不损失主体气体，即被净化的气体不能与除杂试剂发生化学反应；b.不引入新的杂质气体；c.在密闭装置内进行；d.常先除去易除的气体。选择除杂试剂的依据。利用主体气体和杂质气体性质的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性等。液体除杂试剂用洗气瓶，固体除杂试剂用干燥管。（2）常见气体的净化气体所含杂质净化剂净化装置O2Cl2氢氧化钠溶液洗气瓶H2H2S硫酸铜溶液CO2HCl饱和碳酸氢钠溶液CO2SO2饱和碳酸氢钠溶液Cl2HCl饱和食盐水SO2HCl饱和亚硫酸氢钠溶液CH4乙烯溴水COCO2或H2O碱石灰干燥管N2O2灼热的铜网硬质玻璃管CO2CO灼热的氧化铜（3）气体的干燥气体的干燥是指除去气体中所含的水蒸气，实质上也属于除杂范畴(是一种特定的除杂过程)；气体干燥的关键是选择干燥剂，并根据干燥剂的状态选择干燥装置，常用的装置有洗气瓶、干燥管等。（4）常用的气体干燥剂类型酸性干燥剂碱性干燥剂(固体)中性干燥剂(固体)常用试剂浓硫酸(具有强氧化性)、P2O5(固体)碱石灰、CaO无水CaCl2（5）气体干燥与除杂的顺序问题一般情况下，若采用溶液作除杂试剂，则先除杂后干燥；若采用加热法除去杂质，则先干燥后除杂。4气体的收集方法确定气体的收集方法时要考虑气体的密度、溶解性、稳定性。（1）常见的收集方法收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不与水反应或难溶于水与空气不反应且密度比空气的大与空气不反应且密度比空气的小收集装置适用的气体H2、O2、NO、CH4Cl2、CO2、NO2、SO2H2、NH3（2）创新的收集装置气体的收集分析思路1易溶于水或与水反应的气体，如NH3、HCl、NO2等，只能用排空气法收集。2常温下与O2反应的气体(如NO)、密度跟空气相近的气体(如N2、CO、C2H4、C2H6等)，都不能用排空气法收集。3能溶于水但溶解度不大的气体，可以用排某些饱和溶液的方法收集，如：CO2排饱和NaHCO3溶液；SO2排饱和NaHSO3溶液；H2S排饱和NaHS溶液；Cl2排饱和NaCl溶液。4注意集气装置中两根导气管的长短，应根据气体的密度来分析其进气和出气端。5气体体积的测量对难溶于水且不与水反应的气体，往往通过测量其排出水的体积来确定气体的体积(NH3常用排CCl4的方法来测体积)。读数时，要使两边的液面保持水平，以消除水位差造成的误差。常用装置如图所示：6尾气处理方法对于有毒、有害、可燃、污染空气的气体尾气必须进行处理，用溶液吸收或点燃使它们变为无毒、无害、无污染的物质。对于无毒、无害气体可直接排放，如N2、O2、CO2等。（1）吸收原则：能充分吸收气体；不能倒吸。（2）常见装置吸收溶解度较小的尾气(如Cl2等)用图D装置；吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图B、C装置；CO、H2等气体可用点燃或收集的方法除去，用图A、E装置。（3）有些反应物需要防潮处理(如FeCl3、AlCl3等)，这时尾气处理前必须有干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入，如图所示。7几种常见气体的检验（1）可燃性气体的检验考向一 气体的制备、收集与检验典例1 下列实验方案最合理的是A制备并收集Cl2B制备氨气C制备并收集NO2气体D制备氧气【答案】B1某同学用如图所示装置制取和探究气体(H2、O2、NH3、Cl2、SO2、NO2)的性质。（1）装药品前，应先进行的操作是。（2）如果用该装置制取H2、O2、NH3，可选用的试剂组合是(填序号)。H2O2NH3Zn、稀盐酸KClO3、MnO2氯化铵固体、氢氧化钙固体Zn、稀硫酸H2O2溶液、MnO2浓氨水、NaOH固体Zn、稀硝酸KMnO4浓氨水、生石灰（3）题给六种气体中，可同时采用如图所示两种收集装置收集的是。（4）甲、乙两同学分别利用题给装置制取并探究气体的性质。甲同学利用Na2SO3固体与稀硫酸反应制取SO2，乙同学利用KMnO4和稀盐酸反应制取氯气。请回答下列问题：写出Na2SO3固体与稀硫酸反应制取SO2的化学方程式：。若溶液A为溴水，通入SO2后可观察到的现象是；若溶液A为NaBr溶液，通入氯气时发生反应的离子方程式为。实验证明Br2、SO2和Cl2的氧化性由强到弱的顺序为。甲、乙两同学想比较Cl2和SO2漂白速率的快慢，溶液A分别选取的是相同量的品红溶液。同时制取Cl2和SO2气体，观察品红溶液褪色的时间，比较褪色的快慢，该方法存在的缺陷为 。两同学还想比较Cl2和SO2漂白性的差异，还需要的操作和可能观察到的现象为。有关气体制备实验的分析思路考向二 气体的净化和尾气处理典例1 向盛有H2O2溶液的试管中滴入少量浓盐酸，经检验生成的混合气体中只含有O2、Cl2、HCl和水蒸气。将气体通入X溶液(如图)，依据观察到的现象，能判断气体中含有Cl2的是选项X溶液现象A稀硝酸酸化的AgNO3溶液有白色沉淀生成B滴有KSCN的FeSO4溶液溶液变为红色C淀粉KI酸性溶液溶液变为蓝色D紫色石蕊溶液溶液先变红后褪色【答案】D2实验室制取下列气体时，下列尾气吸收方法中不正确的是ACl2的尾气，可用NaOH溶液吸收BH2S的尾气，可用CuSO4溶液吸收CSO2的尾气，可用酸性KMnO4溶液吸收DNO2的尾气，可用H2O来吸收气体除杂原则（1）先除杂质后干燥；用加热法除去杂质时，应先干燥后加热。（2）用洗气瓶吸收气体杂质时，气流方向是长管进，短管出。用干燥管吸收气体杂质时，气流方向是大口进，小口出。（3）若气体中含有多种酸性气体杂质时，应先将酸性较强的杂质气体除去，再除酸性较弱的杂质气体。1用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是2可用如图所示装置制取、净化、收集的气体是A.锌和稀硫酸反应制氢气B.浓氨水与氢氧化钙固体反应制氨气C.亚硫酸钠固体与硫酸反应制二氧化硫D.铜与稀硝酸反应制一氧化氮3实验室中制取、洗气并收集气体的装置如下图所示。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是选项a中液体b中固体c中液体A来源:浓盐酸MnO2饱和食盐水B浓氨水生石灰浓H2SO4C浓硫酸Cu片NaOH溶液D稀HNO3Cu片H2O4用下列试剂与装置制备气体，能随用随制、随关随停的是选项试剂与所制备的气体反应装置A碳酸钠固体与稀盐酸反应制备CO2B二氧化锰与过氧化氢溶液反应制备O2来源:C浓硝酸与铜片反应制备NO2D锌粒与稀硫酸反应制备H25实验室制取少量干燥的氨气涉及下列装置，其中正确的是 A是氨气发生装置B是氨气吸收装置C是氨气发生装置D是氨气收集、检验装置6室温下用下列实验装置进行相应实验，能达到实验目的的是A图1：验证浓硫酸具有强氧化性B图2：制取干燥的NH3C图3：干燥、收集并吸收多余SO2D图4：验证乙炔的还原性7现有甲、乙、丙、丁四个装置，下列有关说法不正确的是A.选用合适的试剂，使用甲装置在实验室可以制备少量H2、O2、CO2、Cl2、NO2、NH3B.采用不同的通气方法，使用乙装置可收集H2、NH3、CO、NO、SO2、O2、Cl2C.选用丙装置处理尾气，可以吸收Cl2、SO2、H2S、NO2、HClD.选用丁装置可以净化NH3(H2O)、O2(CO2)、H2(HCl)(括号内为杂质气体)8利用下图装置可以进行实验并能达到实验目的的是选项实验目的X中试剂Y中试剂A用MnO2和浓盐酸制取并收集纯净干燥的Cl2饱和食盐水浓硫酸B用Cu与稀硝酸制取并收集纯净干燥的NO水浓硫酸C验证电石与饱和食盐水反应生成的气体的性质并收集CuSO4溶液KMnO4溶液DCaCO3和稀盐酸制取并收集纯净干燥的CO2饱和NaHCO3溶液浓硫酸9已知空气的成分有N2、O2、CO2、H2O和稀有气体(空气中的其他气体和杂质忽略不计)。某校学习小组拟用下列实验装置制取少量的稀有气体。请回答下列问题:（1）根据气体流动的方向，导管口的连接顺序为。（2）装置中玻璃丝的作用为，该装置中发生反应的化学方程式为。（3）装置的作用为，发生反应的化学方程式为。（4）装置的作用为 ；装置的作用为。10如图是实验室中乙炔的制取和性质检验实验装置的一部分。（1）写出反应生成乙炔的化学方程式: 。（2）实验中用饱和食盐水代替水(实际上还可以用乙醇水溶液代替水)，这样做的目的是。（3）CuSO4溶液可以除去乙炔中混有的H2S、PH3等杂质气体，高锰酸钾酸性溶液也可以除去这些杂质，但不能用高锰酸钾酸性溶液代替CuSO4溶液，原因是。（4）点燃不纯的乙炔气体可能会发生爆炸，点燃乙炔前应先进行的操作是。也可在点燃前连接一个安全装置以防止意外。如图所示装置中能起到此作用的是。11某兴趣小组采用如图装置制取并探究SO2气体的性质。（1）下列实验方案适用于图中所示装置制取所需SO2的是_。A.Na2SO3溶液与HNO3B.Na2SO3固体与浓硫酸C.固体硫在纯氧中燃烧D.铜与浓硫酸（2）组装完仪器后，检查装置气密性的方法是关闭活塞b，_。（3）指导老师指出应增加一尾气吸收装置，并帮助同学们设计了如下装置，其中合理的是_。（4）该小组同学设计在试管d中加入FeCl3溶液，验证SO2的还原性，为了验证SO2与Fe3+发生了氧化还原反应，他们在通入足量SO2后，取试管d中的溶液，分成三份，并设计了如下实验:方案A:往第一份溶液中加入KMnO4溶液，紫红色褪去；方案B:往第二份溶液中加入KSCN溶液，不变红，再加入新制的氯水，溶液变红；方案C:往第三份溶液中加入用稀盐酸酸化的BaCl2，产生白色沉淀。上述方案不合理的是_；原因是_。12017新课标卷实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示（Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气），下列说法正确的是A、中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液B管式炉加热前，用试管在处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度C结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热D装置Q（启普发生器）也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气22017北京卷下述实验中均有红棕色气体产生，对比分析所得结论不正确的是来源:ZXXKA由中的红棕色气体，推断产生的气体一定是混合气体B红棕色气体不能表明中木炭与浓硝酸发生了反应C由说明浓硝酸具有挥发性，生成的红棕色气体为还原产物D的气体产物中检测出CO2，由此说明木炭一定与浓硝酸发生了反应32017江苏卷下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是 A制取SO2 B验证漂白性 C收集SO2 D尾气处理 42016上海卷下列气体的制备和性质实验中，由现象得出的结论错误的是选项试剂试纸或试液现象结论A浓氨水、生石灰红色石蕊试纸变蓝NH3为碱性气体B浓盐酸、浓硫酸pH试纸变红HCl为酸性气体C浓盐酸、二氧化锰淀粉碘化钾试液变蓝Cl2具有氧化性D亚硫酸钠、硫酸品红试液褪色SO2具有还原性1【答案】（1）检查装置气密性（2） （3）H2（4）Na2SO3+H2SO4Na2SO4+SO2+H2O溶液褪色2Br+Cl22Cl+Br2Cl2Br2SO2气体产生的速率和总量可能不同，不能用该方法比较漂白速率的快慢将褪色后的溶液分别加热，观察溶液颜色是否能恢复【思路分析】 2【答案】D【解析】Cl2能与NaOH溶液反应生成NaCl、NaClO而被吸收；H2S能与CuSO4溶液反应生成CuS而被吸收；SO2具有还原性，能被酸性KMnO4溶液氧化而被吸收；NO2与水反应生成HNO3和NO，NO仍污染环境，故NO2不能用水吸收，而是用NaOH溶液吸收。1【答案】C【解析】铜与浓硝酸反应的产物是NO2，其密度比空气的大，因此应利用向上排空气法收集NO2气体，导气管应长进短出，这样才能将装置中的空气排尽，保证收集到的气体纯净，只有C项符合。2【答案】C【解析】图中装置收集的气体密度应比空气大，氢气的密度小于空气，故A错误；NH3和硫酸发生反应，应用碱石灰干燥，B错误；利用Na2SO3和硫酸反应制取SO2不需要加热，且SO2密度大于空气，能用浓硫酸干燥，故C正确；NO与空气中的氧气发生反应，应用排水法收集，D错误。学*3【答案】D【解析】浓盐酸与MnO2在加热的条件下才能反应，A错误；NH3不能用浓硫酸干燥，且氨气极易溶于水，B错误；浓硫酸与铜常温下不反应，C错误；稀硝酸与铜反应制NO，NO难溶于水，且水能将NO2重新转化为NO，D正确。4【答案】D【解析】碳酸钠为粉末状固体，不能将其放在有孔塑料板上，不能用启普发生装置，A项不符合题意。二氧化锰是粉末状固体，不能将其放在有孔塑料板上，不能用启普发生装置，B项不符合题意。浓硝酸具有挥发性，不能使用长颈漏斗，应该用分液漏斗滴加液体，C项不符合题意。锌粒与稀硫酸用该装置制备H2时，若关闭导气管弹簧夹，试管内压强增大，可把稀硫酸压回长颈漏斗而使稀硫酸与锌粒脱离，从而使反应停止，D项符合题意。学*5【答案】C【解析】NH4Cl固体受热分解生成NH3和HCl，而当温度降低时，NH3和HCl又重新化合成固体NH4Cl，气体进入干燥管的机会不多，错误；氨气极易溶于水按照装置图会发生倒吸，错误；向CaO中滴加浓氨水，CaO遇水生成Ca(OH)2，同时放出大量热量，使浓氨水中的氨气逸出，正确；装置中试管口处应塞一团棉花，氨气易溶于水防止与空气对流，得不到纯净的氨气，错误。6【答案】B 7【答案】B【解析】甲装置为固+液不加热制气装置，A选项中用稀H2SO4与Zn粒反应可制H2，用H2O2和MnO2反应可制O2，用稀盐酸和碳酸钙反应可制CO2，用浓盐酸和KMnO4反应可制Cl2，用浓硝酸和Cu片反应可制NO2，用CaO与浓氨水反应可制NH3；B选项说法错误，因为乙装置从长管进气，可以收集密度比空气密度大(不与空气中的成分反应)的气体，从短管进气可以收集密度比空气密度小的气体，但不能收集与空气密度相近的气体(如CO)及与空气中的成分反应的气体(如NO)；C选项中的气体均不溶于CCl4，且均能与NaOH溶液反应，所以不会产生倒吸现象；D选项中的碱石灰可以吸收H2O、酸性气体，故说法正确。8【答案】D【解析】MnO2和浓盐酸常温下不反应，缺少加热装置，A错误；一氧化氮能与氧气反应，不能用排空气法收集，B错误；乙炔的分子量为26，密度与空气接近，应用排水法收集，C错误；二氧化碳的密度比空气大，可用向上排空气法收集，D正确。9【答案】（1）e、h、i、f、g、a、b、c或e、h、i、f、g、b、a、c（2）装置中玻璃丝起载体的作用，镁粉附着在玻璃丝上，可增大镁与氮气的接触面积，使空气中的N2被充分除去3Mg+N2Mg3N2（3）除去空气中的O22Cu+O22CuO（4）除去空气中的CO2检验CO2是否除尽【解析】根据空气中的成分及题给装置特点，可先除去CO2，然后干燥，再依次除去N2、O2，余气为稀有气体。学*10【答案】（1）CaC2+2H2OCa(OH)2+C2H2（2）减缓反应速率（3）高锰酸钾酸性溶液也能氧化乙炔（4）验纯 b 11【答案】（1）B（2）试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c(或用手焐热c)，试管d中有气泡冒出，停止加热后，试管d中有一段水柱上升，说明装置气密性良好（3）A、D（4）ASO2和Fe2+都可以使KMnO4溶液褪色，所以无法确定一定有Fe2+生成【解析】（1）硝酸具有强氧化性，能将亚硫酸钠氧化成硫酸钠，不能制得二氧化硫，故A项错；其他三项都可以生成二氧化硫，分析题中装置知，B中为固液不加热型装置，B项正确；C项错；铜与浓硫酸反应需要加热，D项错。（2）检查装置气密性的方法:试管d中加水至浸没长导管管口，塞紧试管c和d的胶塞，加热c(或用手焐热c)，试管d中有气泡冒出，停止加热后，试管d中有一段水柱上升，说明装置气密性良好。（3）二氧化硫用NaOH溶液吸收时要注意防止倒吸，A项装置可以起到防倒吸的作用，故A项正确；B装置中，虽然装了安全瓶，但由于左侧导管伸入广口瓶过深，不能完全防止液体倒吸进入反应装置，且会使得一部分尾气留在安全瓶内不能被碱液完全吸收，故B项错；C项错；D项装置中CCl4起缓冲的作用，也能防止倒吸，故D项正确。学*（4）方案A不合理，因为SO2和Fe2+都可以使KMnO4溶液褪色，所以无法确定一定有Fe2+生成；方案B可以证明生成了Fe2+，发生了氧化还原反应；方案C溶液中有，说明SO2被Fe3+氧化了。1【答案】B 2【答案】D