高中化学：专题6.3 常见气体的制备与气体体积测定2

专题6.3常见气体的制备与气体体积测定

一、气体体积的测定

气体体积的测定既可通过测量气体排出的液体体积来确定（二者体积值相等），也可直接测量收集的气体体积。

测量气体体积的常用方法：

（1）直接测量法。如图A、B、C、D、E均是直接测量气体体积的装置。

测量前，A装置可先通过调整左右两管的高度使左管（有刻度）充满液体，且两管液面相平。

C装置则是直接将一种反应物置于倒置的量筒中，另一反应物置于水槽中，二者反应产生的气体可以直接

测量。

D装置：用于测量混合气体中被吸收（或不被吸收）的气体的体积。读数时，球形容器和量气管液面相平，量

气管内增加的水的体积等于被反应管吸收后剩余气体的体积。

解答该量气装置读数时的答题模板：

①将XXXX恢复至室温。②调节XXX与XXX两端液面相平。③视线与XXX在同一水平线上。

E装置：直接测量固液反应产生气体的体积，注意应恢复至室温后，读取注射器中气体的体积（一般适合滴

加液体量比较少的气体体积测量）。

（2）间接测量法。如F装置是通过测量气体排出的液体体积来确定气体体积。

练习1：欲测定金属镁的相对原子质量，请利用下图给定的仪器组成一套实验装置（每个仪器只能使用-一次,

假设气体的体积可看作标准状况下的体积）。

填写下列各项（气流从左到右）：

（1）各种仪器连接的先后顺序是接、接、接、

接（用小写字母表示）。

（2）连接好仪器后，要进行的操作有以下几步，其先后顺序是_____________________（填序号）。

①待仪器B中的温度恢复至室温时，测得量筒C中水的体积为VamL；

②擦掉镁条表面的氧化膜，将其置于天平上称量，得质量为根g,并将其投入试管B中的带孔隔板上；

③检查装置的气密性；

④旋开装置A上分液漏斗的活塞，使其中的水顺利流下，当镁完全溶解时再关闭这个活塞，这时A中共放

入水VbmLo

(3)根据实验数据可算出金属镁的相对原子质量，其数学表达式为。

(4)若试管B的温度未冷却至室温，就读出量筒C中水的体积，这将会使所测定镁的相对原子质量数据

(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。

(5)仔细分析上述实验装置后，经讨论认为结果会有误差，于是又设计了如下图所示的实验装置。

①装置中导管a的作用是

②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V.mL、V2mL。则产生氢气的体积为

_________________________mL»

练习2：氢化铝锂(LiAlHQ是有机合成中的重要还原剂。某课题组设计实验制备氢化铝锂并测定其纯度。已

知：氢化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应并产生同一种气体。

I.制备氢化锂

选择图1中的装置制备氢化锂(有些装置可重复使用)：

，局气管

浓

硫

酸

(1)装置的连接顺序(从左至右)为A-o

(2)检查好装置的气密性，点燃酒精灯前需进行的实验操作是.

(3)写出制备氢化锂的化学方程式：o

I【.制备氢化铝锂

1947年，Schlesinger、Bond和Finholt首次制得氢化铝锂，其方法是使氢化锂与无水三氯化铝按一定比例在

乙醛中混合，搅拌，充分反应后，经一系列操作得到LiAlL晶体。

(4)写出氢化锂与无水三氯化铝反应的化学方程式：o

III.测定氢化铝锂产品(不含氢化锂)的纯度(5)按图2装配仪器、检查装置气密性并装好试剂(Y形管中的蒸储

水足量，为了避免氧化铝锂遇水发生爆炸，蒸懦水中需掺入四氢吠喃作稀释剂)，启动反应的操作是：

。读数之前，上下移动量气管右侧的容器，使量气管左、右两侧的液

面在同一水平面上，其目的是。

(6)在标准状况下，反应前量气管读数为弘mL,反应完毕并冷却之后，量气管读数为©mL。该样品的纯

度为(用含“、-、V2的代数式表示)。如果起始读数时俯

视刻度线，测得的结果将(填“偏高”“偏低”或"无影响”)。

二、氯气的制备

1.反应原理

实验室常用强氧化剂(如MnCh、KM11O4等)氧化浓盐酸等来制取氯气:

MnO2+4HC1(浓)=^=MnCh+C12T+2H2O

2KMnO4+l6HCl(浓)=2KCl+2MnC12+5Cbf+8H2O

2.仪器装置

(2)发生装置所用仪器的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。

(3)装置C的作用是除去Cl2中少量的HC1气体。

(4)装置D的作用是干燥氯气(或除去氯气中的水蒸气)。

3.收集方法

(1)向上排空气法(氯气密度大于空气)。

(2)排饱和食盐水法(氯气在饱和氯化钠溶液中的溶解度很小，用此法可除去实验中挥发产生的氯化氢气体)。

4.验满方法

(1)将湿润的淀粉碘化钾试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即变蓝，则证明已集满。

(2)将湿润的蓝色石蕊试纸靠近盛氯气的瓶口，观察到试纸立即发生先变红后褪色的变化，则证明已集满。

5.尾气处理

(1)仪器装置图中烧杯F中盛放的液体是NaOH溶液。

(2)该液体的作用是吸收过量的氯气，防止污染环境。

(3)导气管要伸入液面以下。

练习1：如图所示装置可用于二氧化镒与浓盐酸在加热条件下制取氯气，并利用产物进行后续实验，请填写

下列空白：

(1)写出二氧化镭与浓盐酸反应的化学方程式：。

(2)在该反应中，HC1充当的是(填“氧化剂”或“还原剂”)。

(3)洗气瓶B中盛有饱和食盐水，洗气瓶C中盛有品红溶液，在洗气瓶D中放有石灰乳，则C瓶中观察到的

现象是:

D瓶中发生反应的化学方程式是。

(4)若反应产生了标况下11.2L的氯气，则参与氧化还原反应的HC1的物质的量是mol,

练习2：在实验室中用二氧化锦跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。进行此实验，所用仪器如图所示。

(1)连接上述仪器的正确顺序(填各接口处的字母)：接;接;

接;接。

(2)装置中，饱和食盐水的作用是；

NaOH溶液的作用是。

(3)化学实验中常用湿润的KI-淀粉试纸检验是否有CL产生。如果有CL产生，可观察到，反应的

化学方程式为。

(4)写出下列反应的化学方程式：

①气体发生装置中进行的反应：o

②NaOH溶液中发生的反应：。

三、二氧化硫的制备

1.反应原理：Na2so3+H2sC)4=Na2sO4+H2O+SO2T利用强酸制弱酸的原理制备SO2

2.实验装置：(1)气体发生装置类型：固+液一气［固液常温制取气体］

(2)发生装置所用仪器的名称为分液漏斗、圆底烧瓶。

22++

3.在还原性探究实验中，发生反应：5SO2+2MnO4+2H2O==5SO4+2Mn+4H

2+

4.在氧化性探究实验中，发生反应：SO2+2S+4H=3Sj+2H2O

5.在漂白性探究实验中，品红溶液褪色，加热后又恢复红色;

6.尾气处理：S02+2NaOH=Na2SO3+H2O

7.SO2密度比空气大，在水中溶解度较大，选择向上排空气法收集

8.思考探究：除去酸性气体中HC1的方法？通入其酸式盐的饱和溶液。

如：CO2(HCl)-NaHCO3(aq)-CO2H2s(HC1)-NaHS(aq)-H2s

练习1：如图是实验室制取SO2并验证SO2某些性质的装置图。若观察到装置④中有淡黄色沉淀生成，⑤中

的滨水褪色(己知因含有Br2而使滨水呈红棕色)，下列说法错误的是.

50%HfO,

Na2SO:(石蕊溶液品红溶液H2s溶液滨水NaOH溶液

①中发生反应的离子方程式是SO1+2H+==H2O+SO2T②中溶液变为红色

③的品红溶液褪色，证明SO2有漂白性④中SO2作还原剂

练习2：如图是实验室制取SO2并验证SO2某些性度的装置图。若观察到装置④中有淡黄色沉淀生成，⑤中

的滨水褪色，请回答:

(1)①中发生反应的离子方程式为«

(2)②中的实验现象是«

(3)③中的实验现象是.证明SO2有性。

(4)④中SO?作剂。

(5)⑤中反应生成两种强酸，该反应的离子方程式是,

当1molSO2参与反应时，转移电子的物质的量是o

(6)@的作用是。

四、氨气的制备

A

1.反应原理：2NH4Cl+Ca(OH)2：€aCl2+2NH3T+2H20o

2.气体制备流程：原理——发生装置——除杂干燥——收集——验满——尾气处理。

3.注意事项

(1)制备装置中试管口要略低于试管底、收集装置中导管应插入试管底部。

(2)浓氨水(或浓镀盐溶液)滴到生石灰或烧碱中制氨气，或浓氨水直接加热也可制氨气。

(3)试剂的选择

①NH4cl可用(NH4)2SC)4等代替，但不能用NH4HCO3或NH4NO3代替，因为NH4HCO3、NH4NO3受热分解

产生杂质气体。

②消石灰不能用KOH或NaOH代替，因为KOH和NaOH易吸水、易结块，不利于产生NH-r且碱性太强

高温下腐蚀试管。

(4)净化干燥

用碱石灰(CaO和NaOH)干燥氨，不能用浓硫酸、CaCb(因为可生成CaCbBNE)干燥氨。

―►-A

1f

S］一碱石灰

(5)尾气处理

多余的氨要吸收掉(可在导管口放一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球)以避免污染空气。在尾气吸收时要防止倒

吸，常采用的装置有：

(4)快速制备氨的方法

方法化学方程式(或原理)气体发生§装置

加热浓氨水NHH2O^=HO+NH3T

32i

NaOH溶于水放热，促使氨水分解，且OK浓度的增大有利

浓氨水+固体NaOH¥

于NHa的放出

NH3H2O+CaO=NH3t+Ca(OH)2=<

浓氨水+固体CaOCaO的作用：①吸水后放热促进N%的放出；②增加溶液中

的浓度，减小的溶解度c

OHNH3

练习1：甲、乙、丙三位同学分别用如下实验装置及化学药品(碱石灰：氢氧化钠和生石灰的混合物)制取氨

气。请你参与探究，并回答问题:

N4C1和口NH4ClfilNHQ和

Ca(OH)z|棉褐

Ca(OH)2棉花Ca(OH)2棉花

一封■浓硫酸碱石灰

甲乙丙

(1)三位同学制取氨气的化学方程式为:

(2)三位同学都用向下排空气法收集氨气，其原因是o

(3)三位同学用上述装置制取氨气时，其中有一位同学没有收集到氨(实验操作都正确)，你认为没有收集到氯

气的同学是(填“甲”“乙”或"丙”)。

(4)检验氨气是否收集满的方法是(简述操作方法、现象和结

论)。

(5)三位同学都认为他们的实验装置还可用于加热碳酸氢镂固体来制取纯净的氨气，你判断能够达到实验目

的的是(填“甲”“乙”或"丙”)，该装置中的NH4HCO3固体能否用NH4C1固体代替？(填“能”

或“不能”)。

练习2：已知氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用示意图中的装置可以实现该反应。

i

s

(1)A中加入的物质是,发生反应的化学方程式是。

(2)B中加入的物质是,其作用是o

(3)实验时在C中观察到的现象是,

发生反应的化学方程式是__________________________________________________________________

(4)实验时在D中观察到的现象是,D中收集到的物质是

,检验该物质的方法和现象是_______________________________________

［课后练习］

1.拟用如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均已略去；必

要时可以加热；a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。

b

下列可以得到干燥纯净的气体的选项是（）

选项气体abcd

盐酸饱和溶液浓硫酸

Aco2CaCO3Na2cCh

饱和溶液消石灰固体

BNH3NH4C1H2ONaOH

CCh浓盐酸MnO2饱和NaCl溶液浓硫酸

浓铜屑固体

DNO2HNO3H2ONaOH

2.下图装置用于气体的干燥、收集和尾气吸收，其中X、Y、Z对应都正确的是（）

选项XYZ

A无水硫酸铜氯气饱和食盐水

B氢氧化钠固体氨气水

C氯化钙二氧化硫氢氧化钠溶液

D碱石灰一氧化氮氢氧化钠溶液

3.如图装置可用于收集气体并验证其某些化学性质，下列相关的选项正确的是（）

试剂

选项气体试剂现象结论

溶液变红色

ANH3酚酿溶液N%的水溶液显碱性

酸性溶液溶液褪色SO2具有漂白性

Bso2KMnO4

CHC1硅酸钠溶液生成白色沉淀C1的非金属性比Si强

DXKI-淀粉溶液溶液变蓝X可能是Cb

4.二氯化二硫（S2c12,沸点137.1°C）是一种黄红色液体，溶于CCL、二硫化碳等，遇水分解为硫、二氧化硫、

氯化氢，超过100℃开始分解，300℃分解完全。可用作橡胶的低温硫化剂和粘结剂。可由二硫化碳（沸点

46.5℃）与Cb在95〜100"C制备，同时有CCk（沸点76.8C）生成，实验装置如下：

①

下列说法正确的是（）

A.③⑥中依次盛放浓硫酸、无水CaCLB.实验中需用酒精灯对④进行直接加热

C.实验过程中⑤冷凝回流的主要物质是S2c12D.用减压分储法从④中所得液体分离出S2c12

5.（2018•河北沧州质量监测）FeCb易潮解、易升华，实验室制备FeCl3的装置如图所示（加热和夹持仪器略去）。

下列说法正确的是（）

A.导管g的作用是增强装置的气密性

B.试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水

C.直接用E接收产物比用导管连接的优点是可防止堵塞

D.F中浓硫酸的作用是防止空气中的水蒸气进入E

6.下列装置用于实验室制备氨气并配制银氨溶液，不能达到实验目的的是（）

7.C1O2是一种优良的消毒剂，其溶解度约是Cb的5倍，但温度过高、浓度过大时均易发生分解，因此常

将其制成固体，以便运输和贮存。制备KC1O2固体的实验装置如图所示，其中A装置制备C1O2,B装置制

备KC1O2。请回答下列问题：

（1）仪器a的名称是。

（2）滴液漏斗与普通分液漏斗相比，其优点是.

（3）加入的硫酸需要用冰盐水冷却的原因是。

（4）实验过程中通入空气的目的是,空气流速过快或过慢，均降低

KC1O2产率,试解释其原因。

(5)用图示装置制备的KC102中含有较多杂质，其原因是。

(6)A中制备C102的化学方程式为。

⑺有人认为用图示装置吸收C102易引起倒吸，但经过多次实验均未发现有倒吸现象，其原因是

8.某同学设计如图装置，用过量浓硫酸与铜反应制取S02,并探究SCh与NazCh反应的产物。

附有NaQ?粉末

的玻璃棉

KMnO,

溶液

I.制取so2

(I)写出烧瓶中生成SO2的化学方程式:

(2)写出实验现象：

①细铜丝表面：。

②实验过程中，烧瓶内液体始终保持澄清，并»

(3)欲使反应停止，应进行的操作是；烧瓶中液体冷却后，可

观察到的现象是_______________________________________________

II.探究SO?与NazCh反应后的固体产物

(4)实验方案如下：取洗涤玻璃棉所得溶液，

⑸把Na2O2粉末散附在玻璃棉上的目的是。若Na2O2未完全反应，对实

验结果的影响是(用必要的文字和化学方程式表

示)。

in.装置改进

(6)老师指出该实验装置需做如下改进(只答出一种即可)：

答案与部分试题解析

一、气体体积的测定

1、答案：⑴ahgbced⑵③②④①(3产(4)偏小

VaVb

(5)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下；可以消除

由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差②-一匕

2、答案：(1)D->BTC-B—E

(2)打开装置A中分液漏斗的活塞，一段时间后，用小试管在装置E的水槽中收集气体并验纯

(3)2Li+H2=^=2LiH(4)4LiH+AlCl3=LiAlH4+3LiCI

(5)倾斜Y形管，将蒸储水(掺入四氢吠喃)全部注入ag产品中确保量气管内气体的压强与大气压强相等

⑹448a%偏向

解析：(1)氢化锂遇水能够剧烈反应，因此生成的氢气需要干燥，并除去其中混有的H2S,因此需要先通过

NaOH溶液除去硫化氢气体，再通过浓硫酸干燥，然后在C装置中发生反应生成氢化锂，为防止外界水蒸

气进入装置，后面需要接干燥装置B,最后用排水集气法收集未反应的氢气，装置的连接顺序(从左至右)

为ATD-BTC-BTE。(2)检查好装置的气密性，点燃酒精灯前需要首先制备氢气，并检验氢气的纯度，

因此进行的实验操作为打开装置A中分液漏斗的活塞，一段时间后，用小试管在装置E的水槽中收集气体

并验纯。(3)氢气与锂反应制备氢化锂的化学方程式为2Li+H2=_2LiH。(4)氢化锂与无水三氯化铝按一定

比例在乙醛中混合，充分反应得到LiAlE,反应的化学方程式为4LiH+AlCb=LiAlH4+3LiCl。(5)启动反

应时只需要倾斜Y形管，将蒸储水(掺入四氢吠喃)全部注入ag产品中即可。读数之前，上下移动量气管右

侧的容器，使量气管左、右两侧的液面在同一水平面上，可以确保量气管内气体的压强与大气压强相等，

减少实验误差。(6)氨化铝锂、氢化锂遇水都剧烈反应并产生同一种气体为氢气，LiAlH4+4H2O=LiOH+

A1(OH)3+4H2T，在标准状况下，反应前量气管读数为HmL,反应完毕并冷却之后，量气管读数为LmL,

则生成的氢气为(％—H)mL,根据方程式，LiAlE的物质的量为:x喙答唱■匕则样品的纯度=

1(V2-VI)X10-3L

了22.4L-m。尸X38g-mol⑼匕―％)

------------二------------xl00%=4％。如果起始读数时俯视刻度线，导致Vi偏小，结果偏高。

Clg上p4〃5。

二、氯气的制备

1,答案：(1)4HC1(浓)+MnO2—=MnCb+C12T+2H2。(2)还原剂

(3)品红溶液褪色2cl2+2Ca(0H)2-CaCb+Ca(C10)2+2H20(4)1

2,答案：(1)ECDABHGF(2)除去氯气中的HC1杂质吸收过量的氯气

(3)试纸变蓝2Kl+Cb=2KCl+l2

(4)①MnCh+4HC1(浓)=^==MnCL+Cl2f+2H2O®2NaOH+Cl2=NaCl+NaC10+H2O

解析：(1)制备干燥纯净的氯气应按照气流方向连接各部分装置：制气装置一净化装置一干燥装置一收集装

置t尾气处理装置。(3)CL氧化KI生成碘，碘单质遇淀粉变蓝，故观察到的现象为试纸变蓝，反应方程式

为2KI+C12=2KCl+l2。

三、二氧化硫的制备

1、答案：④

2、答案：(1)SOR+2H+=SO2T+H2。(2)石蕊溶液变红色(3)品红溶液褪色漂白(4)氧化

(5)S02+Br2+2H2O=4H"+2Br+SOf2mol(6)吸收过量的二氧化硫，防止污染环境

四、氨气的制备

1、答案：(1)2NH4CI+Ca(OH)2=^=CaCl2+2NH3f+2H2O

(2)NH3的密度小于空气(3)乙

(4)将湿润的红色石蕊试纸置于管口，若试纸变蓝，则说明已收集满(或用蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，

若有白烟产生，则证明已收集满)(5)丙不能

解析：(2)氨气的密度小于空气密度，因此采用向下排空气法。(3)由于乙同学将产生的气体通入浓H2SO4中，

发生反应2N%+H2so4==(NH02SO4,因而收集不到N%。(4)检验氨气是否收集满可以用湿润的红色石蕊

试纸或用蘸有浓盐酸的玻璃棒两种方法。(5)利用加热NH4HCO3固体来制取纯净的氨气,必须分离除去H2(D(g)

和CO2,所以只有丙装置能达到实验目的。若用NH4cl代替NH4HCO3,不能制取纯净的氨气，因为分解产

生的N%和HCI极易在试管口化合生成NH4cl固体。

2、答案：(1)固体NH4cl和Ca(OH/2NH4C1+Ca(OH)2=^=CaCl2+2NH3f+2H2O

⑵碱石灰(或CaO)除去NH3气流中的水汽

(3)黑色粉末部分逐渐变为红色2NH3+3CUO=^=N2+3H2O+3CU

(4)出现无色液体氨水用红色石蕊试纸检验、试纸变蓝，用无水硫酸铜检验、无水硫酸铜变蓝

1.C|根据反应装置知，反应物必须是固液混合物(可加热)，根据洗气装置知，气体不能与洗液反应，否

则收集不到气体，根据干燥装置知，干燥剂只能吸收水且不能与收集的气体反应。二氧化碳与饱和Na2cCh

溶液反应，应用饱和碳酸氢钠溶液吸收HC1气体，故A错误；氨气易溶于水，所以不能用水洗气，故B错

误；氯气在饱和NaCl溶液中溶解度较小，可以除去其中的氯化氢杂质，故C正确；二氧化氮能够与水反应，

收集不到二氧化氮气体，故D错误。］

2.C［A项，尾气(C12)吸收应该用氢氧化钠溶液，而不是饱和食盐水；B项，氨气的收集方法是向下排空

气法，不是向上排空气法；C项，用氯化钙干燥二氧化硫气体，用向上排空气法收集，用氢氧化钠溶液吸

收尾气，正确；D项，一氧化氮气体与氧气反应，不能用排空气法收集。］

3.D［由图可知氨气应