化学一轮复习 第4章 非金属及其化合物 专题讲座2 气体的制法及其性质探究学案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精PAGE1学必求其心得，业必贵于专精PAGE（二）气体的制法及其性质探究1．气体制备及其性质探究的基本思路2．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①试管要干燥;②试管口略低于试管底；③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①烧瓶加热时要隔石棉网；②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等①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下；②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水；③使用分液漏斗既可以增强气密性,又可控制液体流速3.常见气体的除杂装置 （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：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态干燥剂固体，加热装置ⅠⅡⅢⅣ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等4.常见气体的收集方法 (1）排水法：收集难溶于水的气体,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的大且相差较大，即相对分子质量大于29的气体，如Cl2、CO2、NO2等。 (4）向下排空气法：收集气体密度比空气的小且相差较大，即相对分子质量小于29的气体,如CH4、H2、NH3等。5．尾气处理分析 对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体,再排放到空气中。 （1)用水吸收的是：NH3、HCl（注意防倒吸）。 （2)用烧碱溶液吸收的是：Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2. (3)用硫酸铜溶液或醋酸铅溶液吸收的是：H2S。 （4）用点燃法除去的是：CO、H2、CH4. (5)用收集法除去的是：NO.气体的发生、净化、收集和尾气处理分析1．(2018·聊城模拟）下列有关实验装置的说法中正确的是________(填序号).【导学号:97500084】图1图2图3图4图5 (1）用图1装置可制取干燥纯净的NH3 （2)用图2装置可制备SO2 (3)用图3装置可制备NO (4)用图4装置进行H2、NH3、CO2、Cl2、HCl、NO2等气体的收集,但不能用于NO气体收集 (5)用图5装置当X选用苯时可进行NH3和HCl的吸收，并防止倒吸 （6）用图6装置可用于SO2气体的干燥、收集并吸收多余SO2气体，防止SO2逸出污染空气并防止倒吸图6 （7）用图7装置进行H2、O2、Cl2、SO2、NH3、CO2等气体的干燥图7图8 (8)用图8装置进行Cl2、NO、SO2、N2的收集 【解析】(1）NH3应用向下排空气法收集； （3)NO不能用排空气法收集； （5）不能防止倒吸,因为苯比水的密度小,在上层； （6）SO2为酸性气体不能用碱石灰干燥； (7）Cl2、SO2、CO2为酸性气体，不能用碱石灰干燥; （8)Cl2、SO2可溶于水，不能用排水法收集. 【答案】(2）（4）2．用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是() C［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，且能防止倒吸，只有C项符合。］3．完成表格。序号原物质所含杂质除杂质试剂①N2O2②COCO2③CO2CO④CO2HCl⑤Cl2HCl、H2O⑥SO2HCl⑦CH4乙烯⑧NH3CO2、H2O 【答案】①灼热的Cu网②NaOH溶液③灼热的CuO④饱和NaHCO3溶液⑤饱和食盐水、浓H2SO4⑥饱和NaHSO3溶液⑦溴水⑧碱石灰eq\a\vs4\al（［题后反思］)（1)气体除杂的注意事项①需净化的气体中含有多种杂质时，除杂顺序：一般先除去酸性气体，如氯化氢气体、CO2、SO2等，水蒸气要在最后除去。②除杂选用方法时要保证杂质完全除掉，如除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液。有时候为了保证气体除尽，还要验证一步，如验证混合气体中既有CO2,又有SO2，通常用品红溶液检验SO2，然后用溴水或酸性KMnO4溶液除去SO2，再用品红溶液检验是否除尽，最后用澄清石灰水检验CO2。（2)集气装置的创新——排液集气装置装置（Ⅰ）从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。①饱和食盐水-—收集Cl2。②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。③饱和NaHS溶液—-收集H2S.④四氯化碳——收集HCl或NH3。装置（Ⅱ)储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶,在A瓶中收集到气体。常见仪器的连接1．为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体，从图中选择合适的装置并连接。 其中连接顺序合理的是(） A．a-a′→d′-d→e B．c—c′→d—d′→g C．b—b′→d-d′→g D．d—d′→c—c′→f B[CO2气体中含HCl气体，可用饱和NaHCO3溶液除去。]2．NH4NO3热分解十分复杂.在一定条件下：3NH4NO3eq\o（=，\s\up8(一定条件)）2NH3↑＋2NO↑＋2NO2↑＋3H2O(不考虑2NO2N2O4)，现要选用下列装置(部分夹持装置省略）,通过实验验证反应产物： 已知：①液化温度：NO2(21℃）、NO(－152℃)； ②NH3与灼热的氧化铜反应得到N2和Cu； ③在无催化剂的条件下NOx不能与灼热的铜反应； ④NO2能使湿润的淀粉.碘化钾试纸变蓝. （1)所选择装置的连接顺序（按左→右连接，填各装置数字）为_____________. （2）实验开始应先向装置⑧中通入____________________________________, 再________. （3）为验证NO，可在③中通入_________________________________________ ________________________________________________________________。 （4）装置⑤的作用是________________________________________________ ________________________________________________________________。 （5)填表：验证产物装置代号相应装置中的现象NH3NONO2H2O 【解析】⑧为加热装置,由题意3NH4NO3eq\o（=，\s\up8（一定条件）)2NH3↑＋2NO↑＋2NO2↑＋3H2O，为了更好地检验产物中是否含有NO,在加热前先通入一定量的N2,排净装置中的空气（或O2）。加热得到NH3、NO、NO2和H2O,利用装置⑦中无水硫酸铜检验生成的水,装置⑥吸收水蒸气，装置①检验NO2，装置④使二氧化氮液化，二氧化氮气体变成液态，装置③中通入一定量的氧气，无色气体变成红棕色，说明含有NO气体，装置②中NH3与CuO在加热的条件下反应得到N2、Cu和H2O，装置⑤尾气处理，防止污染空气，所以装置的连接顺序为⑧→⑦→⑥→①→④→③→②→⑤. 【答案】(1)⑧→⑦→⑥→①→④→③→②→⑤ （2）一定量的N2点燃酒精灯（或加热） （3）一定量的氧气 （4)尾气处理,防止污染空气 （5）验证产物装置代号相应装置中的现象NH3②黑色粉末变成红色NO③无色气体变成红棕色NO2①④①中淀粉.碘化钾试纸变蓝，④中红棕色气体变成无色且管内有液体H2O⑦无水硫酸铜变蓝eq\a\vs4\al([题后反思]仪器连接的一般顺序及说明)eq\x（气体的发生）→eq\x（气体的除杂）→eq\x(气体的干燥)→eq\x(气体性质验证或收集）→eq\x（尾气处理)说明:（1）注意两处的防倒吸问题，一是气体发生和气体的除杂之间，二是气体收集或性质验证与尾气处理之间,为了防倒吸，常加一安全瓶。（2）H2O(g)一般在最前检验，防止后续引入产生影响。(3)防倒吸装置.（4)防堵塞安全装置。(5）防污染安全装置。以气体性质验证和物质制备为目的的综合实验探究(2016·全国Ⅰ卷,T26) 【答案】（1）①A2NH4Cl＋Ca（OH）2eq\o（=，\s\up8(△))2NH3↑＋CaCl2＋2H2O(或BNH3·H2Oeq\o（=，\s\up8(△))NH3↑＋H2O)②dcfei(2)①红棕色气体慢慢变浅②8NH3＋6NO2eq\o(=，\s\up8（催化剂))7N2＋12H2O③Z中NaOH溶液产生倒吸现象④反应后气体分子数减少,Y管中压强小于外压 （1）氨气通入水中易产生倒吸的原因是________________________________ ________________________________________________________________。 （2）氨气能否用浓H2SO4干燥？________。 (3)NO与NH3在催化剂条件下反应的化学方程式为_____________________ ________________________________________________________________. (4）装置中NaOH溶液的作用是______________________________________ ________________________________________________________________. （5)浓氨水与CaO作用的方程式为____________________________________ _______________________________________________________________。 【答案】（1)NH3极易溶于水(2)否 (3）6NO＋4NH3eq\o(=,\s\up8(催化剂))5N2＋6H2O (4)吸收NO2，防污染 （5)NH3·H2O＋CaO=NH3↑＋Ca（OH)2[对点训练］1．（2017·全国Ⅰ卷,T10）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．①、②、③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④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 B[A项，若③中为焦性没食子酸溶液,则进入④中的气体还会有水蒸气，错误；B项，若在④处收集气体点燃，发出“噗”声，则证明制取的氢气较纯，可以加热管式炉,正确；C项，为了防止生成的W被氧化，反应结束时应先停止加热，待管式炉冷却后再关闭活塞K，错误；D项，二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，而启普发生器不能加热，错误.]2．（2018·潍坊模拟)兴趣小组同学利用如图所示装置（夹持装置已略去）探究SO2的性质，并制取一种常用食品抗氧化剂焦亚硫酸钠（Na2S2O5)。 请回答下列问题：（实验前已除去装置中的空气） (1)打开分液漏斗活塞，发现其中的液体不能流下，应采取的操作是_________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 （2）关闭K2、K3，打开K1，观察到装置C中发生的现象是 ________________________________________________________________。 （3）装置D和F的作用是_____________________________________________。 (4)关闭K1、K3，打开K2。一段时间后E中有Na2S2O5晶体析出，装置E中发生反应的化学方程式为___________________________________________ _______________________________________________________________。 （5）设计实验验证Na2S2O5晶体在空气中已被氧化_______________________ ________________________________________________________________。 【解析】(1）使用分液漏斗时应取下分液漏斗上口的玻璃塞，使分液漏斗内的压强等于大气压强，保证液体顺利流下。(2)装置A中生成SO2，装置C中发生反应:H2O＋SO2＋Na2S=H2S＋Na2SO3、SO2＋2H2S=3S↓＋2H2O,现象是有淡黄色沉淀生成。（3)装置D和F的作用是吸收SO2，防止污染空气。(4)装置E中Na2SO3与SO2反应生成Na2S2O5。(5)若Na2S2O5晶体在空气中已被氧化，则生成Na2SO4，可以利用稀盐酸和BaCl2溶液检验SOeq\o\al(2－,4). 【答案】