高三化学气体的制备

1、第二课气体的制备复习目标:掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法能识别化学品安全使用标识,了解实验室一般事故的预防和处理方法。知识要点:气体的制备是高中实验中的基本操作和基本知识,又是高中化学综合实验中的一个重要组成部分。着重考查学生一下的知识和能力要求用正确的化学实验基本操作,完成规定的“学生实验气体装置的设计”的能力。初步处理实验过程中的有关安全问题的能力能识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力。观察记录实验现象,分析实验结果和处理实验数据,得出正确结论的能力.(一设计原则: 3、气体的净化原则(不掺杂不减料:、要分析杂质气体的性质、要分析被净化气的性质。(二装置基

2、本类型: 几种气体制备的反应原理要点1:气密性的检查 要点2:气体的收集装置比空气轻比空气重 3.气体的净化包括干燥(除H 2O 和除杂 一般固体干燥剂或吸收剂填入干燥管中; 一般液体干燥剂或吸收剂装入洗气瓶中管;一些具有氧化(O 2或还原(H 2、CO 性杂质气体可在硬质试管中加入适宜物质并加热除去。(2常用的净化干燥仪器有干燥管、洗气瓶和硬质玻璃。(3一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,则是先除杂后干燥;若采用加热除去杂质,则是先干燥后加热。4.尾气吸收装置需要根据气体与吸收剂反应情况及溶解性、可燃性确定。常用的有下列情况: (1实验室操作首当注意以下五防:防爆炸:点燃可燃气体(如H2、CO

3、、CH4、C2H2、C2H4或用H2、CO还原Fe2O3、CuO之前,要检验气体纯度;防暴沸:配置硫酸的水溶液或硫酸的酒精溶液时,要将密度大的浓硫酸缓慢到入水或酒精中;加热液液混合物时要加沸石;防堵塞安全装置防倒吸:加热法制取并用排水法收集气体或吸收溶解度较大气体时,要注意熄灯顺序或加装安全瓶。防倒吸吸收防污染安全装置:制取有毒气体(如:Cl2、CO、SO2、H2S、NO2、NO应在通风厨中进行;防中毒 、防失火:实验室中的可燃物质一定要远离火源; 6、气体实验装置的设计(1装置顺序:制气装置净化装置反应或收集装置除尾气装置(2安装顺序:由下向上,由左向右(3操作顺序:装配仪器检验气密性加入药

4、品7、气体性质实验装置 8、排水量气装置9、启普发生器原理及类似反应器 例题讲演【例1】、下图是一套实验室制气装置,用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是(填正确选项的标号A.铜屑和浓硝酸B.二氧化锰和浓盐酸C.电石和水D.碳酸钙和稀盐酸【思路点拨】:为正确判断制取、干燥气体的装置和干燥剂是否正确,应该牢记有关物质间反应的条件和所生成气体的物理性质(密度、溶解性等与化学性质(酸碱性、对氧化剂的稳定性等。解答时,可考虑用淘汰法,即:依次以制气装置的适用范围(本题为固液反应、不需加热,干燥剂的适用范围(本题浓硫酸可干燥中性、酸性且常温下不被它氧化的气体,以及收集装置的适

5、用范围(本题为密度大于空气,跟空气常温下不反应这三重标准,逐级对各选项进行判断,凡有一条不符合题意即予淘汰,从而较快地确定正确答案。【解】:本题考查常见气体实验室的制取与干燥基础知识的掌握情况。能利用这套装置制得的气体需符合三个条件:固体与液体反应,反应不用加热;气体不与浓硫酸反应,可使用浓硫酸进行干燥;密度大于空气,可用向上排空气集气法收集。此外注意尾气的吸收,而铜屑与浓硝酸反应制取NO2没有;用碳酸钙与稀盐酸制CO2反应不需加热,CO2跟浓硫酸不反应且密度大于空气,可用这套装置。用MnO2跟浓盐酸反应需加热,电石跟水反应产生的乙炔密度比空气略小,均不符合题意。 答案:D【点评】:为什么A

6、项不宜呢?问题在于装置没有尾气吸收装置,而NO 2是会严重污染环境的有毒气体。有关集气装置问题,要弄懂使用装置的原理。难、微溶于水的用排水集气法。密度大于空气的用向上排空气法;密度小于空气的用向下排空气法;要注意密度与空气接近的(如C 2H 4等或易与空气中O 2反应的(如NO 不宜用排空气法。有毒气体一定要注意带尾气处理装置。必要时,如NO 、N 2、CO 等用气袋、球胆之类密封收集。【举一反三】1、(2006江苏卷实验室可用右下图所示装置干燥、收集某气体R ,则R 可能是( A .SO 2B .NH 3C .HClD .Cl 2【思路点拨】着重考查考生正确运用实验原理和正确认识实验装置的能

7、力,要求考生根据实验图中赋予的信息,特别弄清某些仪器的作用,结合高中学习气体的性质进行选择。【解】本题的关键在于实验的干燥装置和收集装置的特点,可以得知气体为碱性或中性气体而且密度比空气小,A 、C 、D 密度都比空气大(都是酸性气体不能用碱石灰干燥,答案只能选B【点评】重点考查气体制备中净化除杂和气体收集方法,往年也有似曾相识的题,但这并不意味着这些题都是一些陈题,而恰恰说明这些题的典型性和承载相关知识与能力的独特性,继续重视化学主干知识考查,进一步强调了化学学科实验的基础性地位2.(05上海,19以下各种尾气吸收装置中,适合于吸收易溶性气体,而且能防止倒吸的是 【思路点拨】对于有毒、有害的

8、气体尾气必须用适当的溶液加以吸收(或点燃,使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如尾气Cl 2、SO 2、Br 2(蒸气等可用NaOH 溶液吸收;尾气H 2S 可用CuSO 4或NaOH 溶液吸收;尾气CO 可用点燃法,将它转化为CO 2气体。吸收的时候要要注意防止倒吸。答案是B 和D【例2】 下列反应适用于实验室制备氧气的是高锰酸钾热分解 2KMnO 4 K 2MnO 4+MnO 2+O 2 硝酸铵热分解 2NH 4NO 3 4H 2O+N 2+O 2 过氧化催化分解 2H 2O 2 2H 2O+O 2 二氧化氮热分解 2NO 2 2NO+O 2A.只有B.和C.和D.【思路点拨】:回答本题,

9、首先需要考生通过几年的化学学习,体会到物质的实验室制法所必须具备的基本要求和条件。一般来说,物质的实验室制法(尤其是中学所要求的条件大致为:反应尽可能快一些,反应条件尽可能简单,操作比较易行,尽量使制备的产物单一.易于分离;而对反应物的成本、能耗,可以较少考虑,尽可能使用常用的仪器设备,如试管、烧瓶、烧杯等等。反应较为安全或安全性可控。 MnO 2【解】在本题所给的4个反应中,除了KMnO4热分解反应是众所周知实验室里O2的制法之外,H2O2分解也可以方便地用于实验室制备O2。为此,可将MnO2置于一只烧瓶内,从分液漏斗中滴入H2O2立即有O2发生,并可用控制滴速的方法来调节产生O2的气流量。

10、NH4NO3不行,一是其受热温度不同分解产物不同,二是即使发生题中指定的反应,生成的N2和O2也难以分离,三是NH4NO3受热易发生爆炸。NO2显然不行(两气体在常温下又化合成NO2。答案:C【点评】,这类试题通常是给出限定的实验课题,要求考生根据实验目的及试题中所给予的信息,结合元素化合物知识(实验原理,恪守实验设计的四大基本原则(简称好省多快选用正确实验方法,主要考查考生的观察能力与分析综合及评价的能力。【举一反三】 1、(06上海题18.右图是气体制取装置,下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是A.大理石和稀硫酸制取二氧化碳B.锌粒和稀硫酸制氢气C.浓盐酸和二氧化锰制取氯气

11、D.电石和水制取乙炔【思路点拨】题目主要是考虑实验的发生装置,关键在于体现启普发生器的特点:不需加热排除C;A原理错误;D反应十分激烈不能达到“随开随用、随关随停”(电石极其容易于水反应甚至可以跟水蒸气反应【例3】进行化学实验必须注意安全,下列说法正确的是(填写标号。A.不慎将酸溅到眼中,应立即用水冲洗,边洗边眨眼睛B.不慎将浓碱溶液沾到皮肤上,要立即用大量水冲洗,然后涂上硼酸溶液C.如果苯酚浓溶液沾到皮肤上,应立即用酒精洗D.配制硫酸溶液时,可先在量筒中加入一定体积的水,再在搅拌下慢慢加入浓硫酸【思路点拨】本题既考查了化学实验基本操作,又重点考查处理实验过程中有关安全问题的能力。【解】在实验

12、过程中如果不慎将酸沾到皮肤或衣物上,应立即用较多的水冲洗(如果是浓硫酸,要迅速用抹布擦试,然后用水冲洗,再用3%-5%的碳酸氢钠溶液来冲洗。如果将碱溶液沾到皮肤上,要用较多的水冲洗,再涂上硼酸溶液。万一眼睛里溅进了酸或碱溶液,要立即用水冲洗(切不可用手揉眼睛,要边洗边眨眼睛,必要时要请医生治疗。所以A、B 说法是正确的。苯酚有毒,在冷水中的溶解度不大,易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。如果不慎将苯酚沾到皮肤上,应立即用酒精洗涤。C的说法是正确的。浓硫酸溶于水时要放出大量的热,在稀释浓硫酸时,要把浓硫酸沿着烧杯内壁缓慢地注入盛有水的烧杯里,并用玻璃棒不断搅拌,使产生的热量迅速扩散。量简是量取溶液的量具

13、,不能溶解溶液,则D的说法是错误的。本题的答案是A、B、C【点评】实验的基本操作;初步处理实验过程中的有关安全问题;能识别和绘制典型仪器;评价实验、设计实验解决问题是考试的热点也是实验学习中的五种能力【例4】(06广东21某研究小组进行与NH3有关的系列实验。从下图中挑选所需仪器,画出制取干燥NH3的装置简图(添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管。固定装置和尾气处理装置不用画.,并标明所用试剂。 将NH 3通入溴水中,有N 2生成,反应的化学方程式为 。 为验证“同温同压下,相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”,该小组同学设计了如第6页右上图所示的装置,图中B 管的容积是A 管的2倍,活塞K

14、1、K 2、K 3、K 4、K 5均关闭(固定装置和尾气处理装置略;HCl 和NH 3均不溶于石蜡油,也不与之反应;装置气密性好。 在A 管中充满与大气压强相等的干燥HCl 气体。操作是。 控制活塞K 4、K 5,调节C ,使B 管充满与A 管同压的干燥NH 3。缓缓开启K 3,A 管中的现象是 。要达到实验目的,当反应完成并恢复到室温时,B 管中预 期的现象是 ;若观察不到预期现象,主要原因是 。【思路点拨】通过画图考查基本实验设计。考查排气法收集气体的操作细节,以及排气与排水法的优缺点对比。定量实验,考查数据处理和误差分析或实验异常分析。【解】试题的关键在于发生装置中没有酒精灯,就是说不能

15、用加热的方法。实验室制氨除可用铵盐和碱加热反应外,还可用下述方法:浓NH 3.H 2O 与NaOH ,利用NaOH 溶于水放热(主要因素和OH -离子浓度的增加使氨水的电离平衡左移;浓NH 3.H 2O 与CaO 反应:NH 3.H 2O+CaO=NH 3+Ca(OH2 答案: 答案:2NH 3+3Br 2=6HBr+N 2或8NH 3 + 3Br 2 = N 2+6NH 4Br 打开K 1、K 2,从K 2处通入干燥的HCl 气体,直到K 1处有白雾出现,关闭K 1、K 2。 生成大量的白烟。 B 管中充满石蜡油。实验时A 管中未全部充满干燥HCl 气体K K K【点评】这类试题通常是给出限

16、定的实验装置、反应条件、实验现象和有关数据,要求考生根据实验原理及试题中所给予的信息,结合元素化合物知识,选用仪器药品,正确认识、选择装置,说明装置中某些仪器的作用,描述实验现象,写有关化方程式,进行数据分析.指出实验中必须注意的某些问题等等,主要考查考生的观察能力与分析综合及评价的能力。考试失分点【例5】(2006年全国卷I题28. 在呼吸面具和潜水艇中可用过氧化钠作为供氧剂。请选用适当的学化试剂和实验用品。用上图中的实验装置进行实验,证明过氧化钠可作供氧剂。A是制取CO2的装置。写出A中发生反应的化学方程式填写表中空格 .写出过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式.试管F中收集满气体后,下一步

17、实验操作是【易错点分析】本题的关键在于实验的目的是验证过氧化钠作为供氧剂表现出来的性质,由于过氧化钠与二氧化碳和水都能反应产生氧气故水不必除去(呼出的气体两者就有。考生因为将水蒸气用U型管除去,使得整个答题一错再错。因理解“下一步”不到位,如没有考虑防止水倒吸(没有移出导管,关闭分液漏斗活塞步骤,只有检验氧气的步骤和结论而失分。另外,分子式书写错误、氧气的检验和氢气相互混淆等等【解】命题意图是验证Na2O2的性质(所谓供养剂是因其与水或二氧化碳反应能提供氧气。考查常见气体(CO2的实验室制法、除杂(饱和NaHCO3溶液、性质(与Na2O2的反应综合应用能力。本题涉及CO2实验室制法,实验室用碳

18、酸钙和盐酸反应指取CO2所得气体中,由于盐酸具有挥发性,所制备气体中含有氯化氢气体和水蒸汽,氯化氢气体也会与过氧化钠反应,因此需要用饱和碳酸氢钠溶液进行洗气,以除去HCl气体,水蒸汽和CO2气体都会与过氧化钠反应生成氧气,所以不必除去水蒸汽,紧接着,让含有少量水蒸汽的CO2气体通到过氧化钠(除了净化除杂外气相固相反应时往往气体会过量进行反应,然后用氢氧化钠除去未反应的CO2,最后用排水法收集氧气,进行检验。不难看出题目涉及知识点都来自课本中的主干知识,要求学生在备考时一定要重视课本。并规范答题。答案:(1CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2(2B 饱和NaHCO3除CO2中的HCl

19、C Na2O2粉末反应物D NaOH溶液除去未反应的CO2(32Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2(4把E中的导管移出水面,关闭分液漏斗活塞,用姆指堵住试管口,取出试管,立即把带火星的木条伸入试管口内,木条复燃,证明试管中收集的气体是氧气。课堂反馈1.实验室气体制备方法的延伸:某课外活动小组欲利用右图装置和下列试剂制取少量氧气、氯气和氨气;A.浓H2SO4B.浓盐酸C.食盐D.MnO2E.KClO3F.H2O2G.浓氨水H.KMnO4 I.CaO。试用各试剂序号回答:若要快速制备少量氧气,应选择;若要快速制备少量氯气,应选择;若要快速制备少量氨气,应选择。2.按下列实验方法制备气体,合

20、理而又实用的是(1998年全国高考题A.锌粒与稀硝酸反应制备H2B.向饱和氯化钠溶液中滴加稀硫酸制备HClC.亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2D.大理石与浓硫酸反应制备CO23.已知NH3难溶于CCl4,如图所示,下列装置中,不宜于NH3气体尾气吸收的是( 4.(05上海,21碳跟浓硫酸共热产生的气体X和铜跟浓硝酸反应产生的气体Y同时通入盛有足量氯化钡溶液的洗气瓶中(如图装置,下列有关说法正确的是A.洗气瓶中产生的沉淀是碳酸钡B.在Z导管出来的气体中无二氧化碳C.洗气瓶中产生的沉淀是硫酸钡D.在Z导管口有红棕色气体出现5、如果只有烧碱、盐酸、大理石、硝酸钠、铜片、蒸馏水,从欠缺试剂的角度看,无法

21、进行的实验项目是A.制纯碱B.制氯化铜C.制氢气D.制发烟硝酸6、1,2 - 二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,常温下它是无色液体,密度2.18 g·cm-3,沸点131.4,熔点9.79,不溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂.在实验室中可以用下图所示装置制备1,2- 二溴乙烷.其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液,试管d中装有液溴(表面覆盖少量水 填写下列空白:(1写出本题中制备1,2-二溴乙烷的两个化学反应方程式._(2安全瓶b可以防止倒吸,并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞.请写出发生堵塞时瓶b中的现象._.(3容器c中NaOH溶液的作用是:_.(4某学生在做此实

22、验时,使用一定量的液溴,当溴全部褪色时,所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量,比正常情况下超过许多.如果装置的气密性没有问题,试分析其可能的原因.7、今有下列气体:H2、Cl2、CH4、HCl、NH3、NO、H2S、SO2,用右图装置进行实验,填写下列空白:当烧瓶干燥时,从A口进气可收集的气体是_ 当烧瓶中充满水时.可用来测量等气体的体积。当烧瓶中装入洗液,用于洗气时,气体应从口进入烧瓶。8、某学生利用氯酸钾分解制氧气的反应,测定氧气的摩尔质量.实验步骤如下(2001年全国高考题把适量的氯酸钾粉末和少量二氧化锰粉末混合均匀,放入干燥试管中,准确称量,质量为ag. 装好实验装置检查装置气密性加热,开始反

23、应,直到产生一定量的气体停止加热(如图,导管出口高于液面 测量收集到气体的体积准确称量试管和残留物的质量为bg 测量实验室的温度把残留物倒入指定的容器中,洗净仪器,放回原处,把实验桌面收拾干净处理实验数据,求出氧气的摩尔质量回答下列问题:(1如何检查装置的气密性?(2以下是测量收集到气体体积必须包括的几个步骤;调整量筒内外液面高度,使之相同;使试管和量筒内的气体都冷却到室温;读取量筒内气体的体积.这三步操作的正确顺序是: 。(请填写步骤代号(3测量收集到气体体积时,如何使量筒内外液面的高度相同?(4如果实验中得到的氧气体积是c L(25、1.01×105Pa,水蒸气的影响忽略不计,氧

24、气的摩尔质量的计算式为(含a、b、c,不必化简:M(O2=参考答案(二、装置基本类型 几种气体制备的反应原理 要点1:气密性的检查 2 一般固体干燥剂或吸收剂填入干燥管中; 课堂反馈练习:1、【解】:本实验题考查的是非常规的实验室制备气体方法,用启普发生器装置制备氧气、氢化氢和氨气,打破了传统的气体制备方法。参考答案:(D(F(A(B(G(I2、【解】:锌粒与硝酸反应不能制备H2,只能生成氮的氧化物;HCl气体是固体氯化钠与浓硫酸共热而制取;大理石与浓硫酸反应生成微溶的CaSO4,CaSO4覆盖在大理石上,而使反应实际上停止。答案:C3、【解】氨气是种极易溶于水的气体,图B装置中直接插入水中的

25、导气管内体积小,氨气易溶于水引起倒吸;A、D装置中入水上部体积大,如果发生倒吸水和入水管就会脱离,水在管中作忽上忽下运动。题目中给出了NH3难溶于CCl4却能被上层的水吸收。答案是B4、【解】A是错误的生成碳酸钡在酸性溶液中不存在,X是SO2CO2,Y是NO2,两者通入水中时氧化还原,产生硫酸与NO,硫酸根离子与钡粒子产生沉淀,NO在试管口遇到空气变成红棕色的NO2答案:C D5、【解】:考查学生对无机物相互反应知识的掌握情况和物质制备中运用上述知识的能力。了解各物质的制备反应是解本题的关键。制纯碱,可用CO2和烧碱,而CO2可由盐酸与大理石反应制得;制氯化铜,可用铜与氯气反应,氯气可由电解盐

26、酸制得;制氢气,可用电解水的方法;但制发烟硝酸,需要浓硫酸与硝酸盐反应,而此题中未提供浓硫酸,由上述试剂也不能制出浓硫酸,故无法实现。答案:D【分析】:如果想不到可用电解法,可能会以为无法制得Cl2、H2而导致错选B或C。也有的同学不知发烟硝酸是什么而造成错选。发烟硝酸通常指85%以上的硝酸,它会因逸出N2O5而与空气中的水蒸气结合形成酸雾,故得此名。发烟硝酸可由向稀硝酸中加入浓硫酸作吸水剂,再蒸馏制得。6、【解】:本题是是一道综合性的的实验简答题,意在考查学生的观察能力、实验能力和思维能力。解题时依据试题信息,细心观察实验装置图,善于联系已经掌握的基础知识,进行知识的迁移,发散思维,用准确的化学语言来解答实际问题。本题的正确答案及评分标准为:(1CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br (每式1分,共2分(2b中水面会下降,玻璃管中的水柱会上升,甚至溢出. (2分(3除去乙烯中带出的酸性气体.或答除去CO2、SO2. (2分(4原因:乙烯发生(或通过液溴速度过快实验过程中,乙醇和浓硫酸的混合液没有迅速达到170(答"控温不当"亦可(两点各2分,共4分.答其它原因不给分也不扣分7、【解】:(1本题考查学生思维的敏捷性。用排空气法来收集气体要注意气体的密度。由于H2、CH4