2023版高三一轮总复习化学鲁科版教案：第3章 第19讲 常见气体制备装置的研究(能力课)

1、PAGE PAGE 15 第19讲常见气体制备装置的研究(能力课)1.掌握常见气体的制备原理、发生装置、净化装置、收集装置和尾气处理装置。2根据实验目的，灵活掌握仪器的组装和连接。常见气体的制备、净化、收集和尾气处理1常见气体的发生装置 反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固、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等烧瓶加热时要隔石棉网；反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石)固、液不加热型或液、液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2、C2H2等使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；启普发生

2、器只适用于块状固体和液体反应，且固体不溶于水；使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速“固液eq o(,sup9()气”装置的改进(1)控制温度(图1)(2)平衡气压、便于液体滴下(图2) 图1图22常见气体的净化(1)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。除杂原则：不损失主体气体；不引入新的杂质气体；在密闭装置内进行；先除易除的杂质气体。(2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置 (洗气瓶)(干燥管)(U形管)(硬质玻璃管)常见干燥剂浓硫酸(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等酸性

3、干燥剂(浓硫酸、P2O5)：不能干燥NH3等碱性气体；碱性干燥剂(碱石灰、NaOH、CaO)：不能干燥SO2、Cl2等酸性干燥剂；中性干燥剂(CaCl2)：不能干燥NH3。3常见气体的收集方法(1)排水法：收集难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2、N2、NO、CO、C2H4等。(2)排液法：收集难溶于所选溶液的气体，如Cl2用排饱和食盐水法收集。(3)向上排空气法：收集气体密度比空气大且相差较大又不与空气中成分反应的气体，如Cl2、CO2、NO2等。(4)向下排空气法：收集气体密度比空气小且不与空气中成分反应的气体，如CH4、H2、NH3等。(1)“万能收集瓶”的使用(2)排液集气收集装置

4、的创新4尾气处理的原因、方法及装置(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。(2)处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。(3)尾气处理装置(见下图a、b、c)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。实验室制取CO时，尾气处理可采用a、c装置。实验室制取H2时，尾气处理可采用a、c装置。(4)尾气吸收防倒吸装置1(2021青岛模拟)过氧化钙(CaO2)在室温下稳定，加热至350 左右迅速分解。实验室制备反应：Ca2H2O22NH38H2O=CaO28H2O2NHeq

5、 oal(,4)，装置如图所示。下列说法错误的是() 甲 乙A长颈漏斗可以起到防倒吸的作用B甲装置可以用浓氨水和碱石灰来制备氨气C冰水混合物的主要作用是防止生成的过氧化钙受热分解D反应过程中NH3不断中和Ca2和过氧化氢生成的H，促进反应进行C由于氨气极易溶于水，故可用长颈漏斗防倒吸，A项正确；甲装置为固加液不加热制备气体的反应装置，根据反应原理，可以用浓氨水和碱石灰来制备氨气，B项正确；乙装置中通入氨气，温度过高会导致气体溶解度降低而从溶液中逸出来，且H2O2受热易分解，所以冰水混合物的主要作用是防止氨气挥发和H2O2分解，C项错误；由反应的离子方程式Ca2H2O22NH38H2O=CaO2

6、8H2O2NHeq oal(,4)可知，反应过程中NH3不断中和Ca2和过氧化氢生成的H，促进反应进行，D项正确。2用如图所示的装置进行实验，仪器a、b、c中分别盛有试剂1、2、3，其中能达到实验目的的是()选项试剂1试剂2试剂3实验目的A浓盐酸MnO2饱和食盐水制备Cl2B浓硫酸乙醇溴水验证乙烯能使溴水褪色C盐酸Na2SO3品红溶液证明SO2具有漂白性D稀硫酸溶液X澄清石灰水验证X溶液中是否有COeq oal(2,3)C用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2需要加热，A项错误；用乙醇和浓硫酸反应制备乙烯需要加热，B项错误；盐酸与Na2SO3反应生成SO2，SO2使品红溶液褪色证明其具有漂白性，C项

7、正确；使澄清石灰水变浑浊的气体可能是CO2或SO2，则X溶液中可能含有COeq oal(2,3)、SOeq oal(2,3)、HCOeq oal(,3)或HSOeq oal(,3)等，D项错误。3(双选)(2021威海模拟)实验室用如图装置通过NO与Cl2反应制备亚硝酰氯(NOCl)。已知亚硝酰氯：沸点5.5 ，遇水生成一种氢化物和两种氧化物。下列说法错误的是()XYZA装置X的突出优点是随开随用，随关随停且排除了空气干扰B实验时应先关闭K3，打开K1和K2，一段时间后再打开K3C1 mol亚硝酰氯遇水完全反应转移电子数目为NAD试剂a可以是碱石灰，作用是干燥、除杂BC选项A，反应时关闭K1，

8、装置X中生成的NO使压强增大，稀硝酸与铜丝分离，反应停止，打开K1反应继续进行，且装置X制取的NO被液封不和空气接触，正确；选项B，实验开始时应先排除装置中空气，但不应该用NO，因为NO会与O2反应生成NO2，干扰实验，错误；选项C，由题意可得2NOClH2O=2HClNONO2，分析反应方程式可知1 mol亚硝酰氯参与反应转移电子数目为0.5NA，错误；选项D，碱石灰不与NO反应，由于亚硝酰氯易水解，因此需要除去水蒸气防止其水解，正确。气体制备及性质探究的仪器连接“仪器连接顺序”考查思维流程1接口连接三个细节(1)净化装置应“长”进“短”出：(2)量气装置应“短”进“长”出：(3)干燥管应“

9、粗”进“细”出：2防堵塞安全装置【典例】POCl3是重要的化工原料，某兴趣小组准备用三氯化磷、氯气、二氧化硫制备POCl3，产物中还有一种遇水强烈水解的物质SOCl2，用下列装置完成实验。AB CDE F已知：PCl3熔点93.6 、沸点76.1 ，遇水强烈水解，易与氧气反应；POCl3遇水强烈水解，能溶于PCl3。(1)仪器甲的名称是_。(2)已知装置B制备POCl3，以上仪器接口连接的顺序为a_bcghd，装置F中所装试剂为_，装置B中发生反应的化学方程式为_。(3)B中反应温度控制在6065 ，其原因是_。(4)该制备实验还缺少的装置为_。思路点拨明确实验目的：PCl3Cl2SO2POC

10、l3明确各装置的可能作用：A：制取Cl2，B：反应制取POCl3，C：制取SO2，D：干燥，E：干燥，F：可能是除杂装置。明确注意的问题：a)PCl3及部分产物遇水强烈水解，制备时要注意干燥问题。b)Cl2、SO2均为有毒气体，要注意尾气处理。c)注意接口要求：洗气瓶为长进短出，干燥管为粗口进细口出等。解析用三氯化磷、氯气、二氧化硫制备POCl3，从图中可以看出，应在B装置中进行。因为POCl3遇水强烈水解，所以制取的Cl2、SO2气体都必须干燥。装置A是制取Cl2的装置，此时Cl2中混有HCl和水蒸气，应使用F装置除去HCl气体，用D装置干燥，从而制得干燥、纯净的Cl2。C装置用于制取SO2

11、，用E装置干燥。在B装置中发生制取POCl3的反应，由于PCl3熔点93.6 、沸点76.1 ，遇水强烈水解，所以球形冷凝管的上口还应接一个能吸收Cl2、SO2，并能防止空气中水蒸气进入的装置。答案(1)球形冷凝管(2)jief饱和食盐水PCl3Cl2SO2eq o(=,sup9(6065 )POCl3SOCl2(3)温度太高，PCl3、SO2会大量挥发，导致产量下降；温度太低，反应速率会变慢(4)吸收Cl2、SO2，防止空气中水蒸气进入的装置根据实验目的，进行仪器连接1四氯化锡常温下呈液态，熔点33 ，沸点144 ，在潮湿的空气中能强烈水解生成金属氧化物并产生有刺激性的白色雾滴，可用作媒染剂

12、、催化剂等。实验室利用如图所示装置制备四氯化锡(夹持装置略)。 甲乙丙 丁 戊 己回答下列问题：(1)甲装置中发生反应的离子方程式为_，仪器B的名称是_。(2)按照气流方向连接装置，接口顺序为_。(3)实验开始时需向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，此时应打开仪器A的活塞_(填“K1”“K2”或“K1和K2”)。排尽装置中的空气后才能点燃乙处的酒精灯，判断装置中空气已排尽的现象是_。实验结束时，应先停止加热的装置是_(填“甲”或“乙”)。(4)丙装置的作用是_，若没有丙装置，可能发生的化学反应方程式为_。解析(1)分析实验目的及题给实验装置可知，甲装置为Cl2的制备装置，其反应的离子方程式为MnO24

13、H2Cleq o(=,sup9()Mn22H2OCl2，仪器B是蒸馏烧瓶。(2)实验利用Cl2和Sn在加热的条件下制备SnCl4，甲装置为Cl2的制备装置，此装置制取的氯气在进入乙装置前，需要除去挥发的HCl气体和水蒸气，丁装置可吸收挥发的HCl，戊装置可吸收水蒸气，己装置为冷凝并收集SnCl4的装置，丙装置中装有碱石灰可吸收氯气和空气中的水蒸气，由上述分析知，装置顺序为甲丁戊乙己丙，接口顺序为afgihbcjkd(e)。(3)仪器A为恒压滴液漏斗，向圆底烧瓶中缓慢滴加浓盐酸，只需打开仪器A的活塞K2。点燃乙处酒精灯前，需要通入一段时间Cl2排除装置内空气，当装置中充满了黄绿色的Cl2后，可证

14、明装置中空气已经排尽。反应结束时，为防止发生倒吸，应先停止加热乙装置，再停止加热甲装置。(4)丙装置的作用是吸收多余的氯气，并防止空气中的水蒸气进入锥形瓶，若没有丙装置，SnCl4会水解生成金属氧化物SnO2并产生有刺激性的白色雾滴(HCl液滴)，反应的方程式为SnCl42H2O=SnO24HCl。答案(1)MnO24H2Cleq o(=,sup9()Mn22H2OCl2蒸馏烧瓶(2)afgihbcjkd(e)(3)K2装置中充满黄绿色气体乙(4)吸收多余的氯气，并防止空气中的水蒸气进入锥形瓶SnCl42H2O=SnO24HCl以气体制备和性质探究为主线的综合实验2某实验小组欲利用如下装置以焦

15、炭、氯气与TiO2为原料在高温下制备TiCl4，反应原理为TiO2(s)2C(s)2Cl2(g)eq o(=,sup9(高温)TiCl4(g)2CO(g)。已知TiCl4是一种易水解生成TiO2H2O的无色液体，沸点为136.41 。回答下列问题：(1)A装置中所用试剂不合理，原因是_，反应开始前持续通入A装置中产生的CO2气体，目的是_；干燥剂X可选用_(填标号)。A碱石灰BP2O5C无水CaCl2DNa2CO3(2)C处弯管的作用是_；干燥管F中盛放碱石灰，结合实验原理和反应过程，分析G装置中Cu(NH3)2Ac溶液的作用是_。(3)若将干燥管F去掉，写出E装置中发生反应的化学方程式：_。

16、解析(2)C处弯管的作用是平衡分液漏斗内外压强，便于浓盐酸顺利滴下。干燥管F中盛放碱石灰，可以吸收HCl、Cl2等，但不能吸收产物CO，故G装置中Cu(NH3)2Ac溶液的作用是吸收有毒的CO。(3)若将干燥管F去掉，G装置中有水蒸气回流进入E装置中，水蒸气和TiCl4发生反应TiCl43H2O=TiO2H2O4HCl。答案(1)生成的微溶物质CaSO4会覆盖在CaCO3表面，阻止反应继续进行排出硬质玻璃管中的氧气和水蒸气BC(2)平衡分液漏斗内外压强，便于浓盐酸顺利滴下吸收有毒的CO(3)TiCl43H2O=TiO2H2O4HCl气体制备或性质探究应注意的安全问题(1)爆炸：可燃性气体的点燃

17、、不纯气体受热、气体导管堵塞导致。(2)炸裂：玻璃仪器的骤冷骤热、受热不均等导致。(3)倒吸：气体在用液体吸收或与液态试剂反应时，由于极易溶解或反应导致。(4)堵塞：生成的蒸气易凝结、生成气体的同时产生粉尘等导致。(5)空气污染：生成的气体有毒、缺少尾气处理措施或措施不当导致。(6)若制备物质易水解，要注意防止外界空气进入。(7)实验开始时先检查装置气密性，再加药品，后点燃酒精灯。1(2021全国乙卷，T8)在实验室采用如图装置制备气体，合理的是()化学试剂制备的气体ACa(OH)2NH4ClNH3BMnO2HCl(浓)Cl2CMnO2KClO3O2DNaClH2SO4(浓)HClC氨气的密度

18、小于空气，收集氨气需要用向下排空气法收集，A不合理；由题给装置图可知，该实验装置可用于固固加热型反应，而浓盐酸是液体，所以不能用该装置制备Cl2，B不合理；KClO3受热分解制备氧气属于固固加热型，且氧气密度大于空气，可用向上排空气法收集，C合理；浓硫酸是液体，所以不能用该装置制备HCl，D不合理。2(2020全国卷，T26节选)氯可形成多种含氧酸盐，广泛应用于杀菌、消毒及化工领域。实验室中利用如图装置(部分装置省略)制备KClO3和NaClO，探究其氧化还原性质。回答下列问题：(1)盛放MnO2粉末的仪器名称是_，a中的试剂为_。(2)b中采用的加热方式是_。c中化学反应的离子方程式是_，采

19、用冰水浴冷却的目的是_。(3)d的作用是_，可选用试剂_(填标号)。ANa2SBNaClCCa(OH)2 DH2SO4(4)反应结束后，取出b中试管，经冷却结晶，_，_，干燥，得到KClO3晶体。解析(1)由装置图可知，盛放MnO2粉末的仪器是圆底烧瓶；浓盐酸与二氧化锰在加热条件下反应制取氯气，制取的氯气中会混有杂质氯化氢和水蒸气，a中的试剂是饱和食盐水，可以除去杂质氯化氢。(2)b中采用的加热方式是水浴加热。c中氯气与冷的氢氧化钠溶液反应生成氯化钠、次氯酸钠和水，离子方程式为Cl22OH=ClClOH2O；因为氯气与热的氢氧化钠溶液反应会生成氯酸钠，为防止生成氯酸钠，该反应需在冰水浴冷却的条

20、件下进行。(3)氯气有毒，能污染空气，反应完剩余的氯气要进行尾气吸收，d的作用是吸收尾气(Cl2)，因为Cl2可和Na2S发生反应Cl2Na2S=2NaClS，故可用Na2S溶液吸收Cl2，A项正确；氯气与氯化钠不反应，不能用氯化钠溶液吸收，B项错误；因Cl2可和Ca(OH)2发生反应2Cl22Ca(OH)2=CaCl2Ca(ClO)22H2O，故可用Ca(OH)2溶液吸收Cl2，C项正确；氯气与H2SO4不反应，不能用H2SO4吸收，D项错误。(4)冷却结晶后要进行过滤，使晶体和液体分离，过滤得到的晶体要用少量冷水洗涤，防止氯酸钾溶解损失，洗涤后干燥就得到氯酸钾晶体。答案(1)圆底烧瓶饱和食

21、盐水(2)水浴加热Cl22OH=ClOClH2O避免生成NaClO3(3)吸收尾气(Cl2)AC(4)过滤少量(冷)水洗涤氯化钪(ScCl3)是一种可溶性、易潮解的固体，是工业制备钪及其合金的重要原料。某小组用实验室现有的五水合草酸钪Sc2(C2O4)35H2O来制备氯化钪，基本过程如下。回答下列问题：(1)五水合草酸钪灼烧时除生成Sc2O3，还生成了CO和CO2，反应的化学方程式为_。(2)该小组用下列装置检验五水合草酸钪灼烧产物中的CO，各装置连接顺序为c_f(填装置标号，可重复使用)。 a bc d e f(3)把Sc2O3固体与焦炭混合，将干燥纯净的Cl2通入赤热的混合物反应制备ScCl3，反应为Sc2O33C3Cl2eq o(=,sup9(灼烧)2ScCl33CO。装置如下：试剂a与浓盐酸反应的离子方程式为_。盛装碱石