高中化学专题讲座气体的实验室制备、净化和收集全解

中学化学专题讲座

气体的试验室制备、净化和收集

1.气体制备试验的基本过程

(1)气体制备试验装置一般包含以下几部分

(2)气体制备的一般试验操作步骤

①组装(从下到上，从左到右)；②检验装置的气密性；③加入药品；④排尽

装置内的空气；⑤验纯；⑥反应；⑦拆除装置。

2.气体发生装置

依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为

三类:

(1)固体+固体气体

发生装置：

制备气体：。2、3、」等

留意事项：①试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在试管

口冷凝后倒流，而使试管炸裂。

②铁夹应夹在距试管口1/3处。

③固体药品应平铺在试管底部。

④胶塞上的导管伸入试管内不能过长，否则会影响气体导出。

⑤如用排水集气法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，然

后再撤走酒精灯，防止水倒吸。

(2)固体+液体或液体+液体气体

发生装置：

(a)(b)(c)

制备气体：2、C此等

留意事项：①烧瓶应固定在铁架台上。

②先把固体药品放入烧瓶中，再缓缓加入液体。

③分液漏斗应盖上盖，留意盖上的凹槽对准分液漏斗颈部的小孔。

④对烧瓶加热时要垫上石棉网。

⑤液体+液体气体时要加沸石，防止暴沸，如用（b）装置制取乙烯时需加碎

瓷片。

⑥（C）装置中导管的作用是平衡气压，便于分液漏斗中的液体顺当滴下。

（3）固体+液体（不加热）--＞气体

发生装置：

制备气体：乩、2、2、2、等

留意事项：①块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体，可用启普发

生器制备，当制取气体的量不多时，也可采纳简易装置。

②简易装置中长颈漏斗的下口应伸入液面以下，否则起不到液封作用而无法

运用。

③加入块状固体药品的大小要相宜。

④加入液体的量要适当。

⑤最初运用时应待容器内原有的空气排净后，再收集气体。

⑥在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时，必需先检验纯度。

【例1】（1）如图是试验室制取某些气体的装置。DA

①该制气装置在加入反应物前，应事先进行的操作是。贪

②若用该装置制取反应物除了可选择二氧化锦和（填试剂M,

名称），还能选择（填物质的化学式）和水。

③利用该装置还可制取（选填下列字母序号）等气体。

a.H2b.2c.3d.2

（2）此装置中加入漂白粉和浓盐酸也可以制取2。

①写出该反应的离子方程式:。

②若运用在空气中放置的漂白粉和浓盐酸发生反应，则制取的2中可能含有

的杂质为。

解析（1）制备气体的装置在加入反应物之前均应先检查装置的气密性。该

装置所制气体应满意固体和液体不需加热制备气体。符合此条件的制备氧气

的反应可为H。在2作催化剂时分解，或与40反应。该装置可制备的气

体有几、2、。2、3等。（2）在酸性条件下可发生归中反应生成2。漂白粉在

空气中放置会部分变为3,浓盐酸有很强的挥发性，因而制取的2中常含有、

2和H20O

答案(1)①检查装置气密性②双氧水(或过氧化氢)◎③

(2)①-+-+2已2+压0

②、2、H20

3.气体的除杂方法

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、可燃性。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)先除易除的气体。

一般可从以下几个方面考虑：①易溶于水的杂质可用水汲取；②酸性杂质可

用碱性物质汲取；③碱性杂质可用酸性物质汲取；④水分可用干燥剂汲取；

⑤能与杂质反应生成沉淀或可溶性的物质，也可用作汲取剂。

[例2]为下列各组气体选择合适的除杂试剂(括号内为杂质气体)

(1)含有杂质的气体

①2()：；

②2()：；

③2()：。

(2)中性气体中含有酸性杂质气体

①(U)：；

②(2)：；

③(2)：。

(3)酸性气体中含有其他酸性杂质气体

2(2)：o

(4)含有杂质的气体

①2(。2)：；

(2)N2(02)：O

(5)(2)：。

答案(1)①饱和3溶液②饱和3溶液③饱和食盐水

(2)①溶液②溶液③乩0

(3)饱和3溶液或酸性高锦酸钾溶液

(4)①灼热②灼热

⑸4

4.气体净化与干燥的先后依次

(1)若采纳溶液除杂，应当是除杂在前，干燥在后。其缘由是：气体除杂过

程中会从溶液中带入水蒸气，干燥剂可除去水蒸气。

照试验室中利用大理石与稀盐酸反应制备2,欲制得干燥、纯净的2,可先将

产生的气体通过饱和3溶液，除去混入其中的气体，再通过浓硫酸除去水蒸

气。

(2)若采纳加热除杂，则一般是干燥在前。如仁中混有。2、2、H20(g),可先

将混合气体通过碱石灰，除去2和HQ(g),再将从干燥管中导出的气体通过

装有灼热铜网的硬质玻璃管，除去0”即可得到干燥、纯净的岫。若将混合

气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，易使硬质玻璃管炸裂。

[例3]为制备干燥、纯净的〃将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装

有下列物质的两个汲取装置，两个装置中应依次装入

()

①饱和3溶液；无水2固体

②饱和3溶液；浓硫酸

③浓硫酸；饱和3溶液

④饱和23溶液；稀硫酸

A.①②B.③④C.①③D.②④

解析用大理石和盐酸反应制得的2中，含有少量，可用饱和3溶液除去；干

燥2可用浓硫酸或无水2固体作干燥剂。留意：应先净化，后干燥。

答案A

5.气体的干燥

(1)选用干燥剂应依据气体的性质和干燥剂的性质而定，其原则是干燥剂只

能汲取气体中的水分，而不能与气体发生反应。

①酸性干燥剂，如浓b、巳。5、硅胶等。一般用来干燥酸性或中性气体，而

不能用来干燥碱性气体。

思索：下列气体中不能被浓电干燥的是哪些？为什么？

3、H?、、IbS、2、2、2

答案3因为显碱性而不能被浓儿干燥，H2s因为有强还原性而不能被浓Hw

干燥。

②碱性干燥剂，如生石灰、固体、碱石灰等。碱性干燥剂不能干燥酸性气体,

如碱石灰不能干燥2、2、等。

③中性干燥剂，如无水2。无水2呈中性，对各类气体一般均可干燥，但3能

与其发生络合反应而不能运用，其反应方程式为2+832•83。

（2）气体干燥净扮装置

固态干燥固态干燥

类型液态干燥剂固体，加热

剂剂

装置I

II

IIIIIV

常见干浓也（酸性、无水氯化碱石灰除杂试剂、

燥剂强氧化性）钙（中性）（碱性）、

当2中混有杂质时，应选用上述I〜IV中的IV装置除除杂试剂是粉或

粉。

6.气体的收集

7.尾气的汲取

(1)用水汲取的是、3(留意防倒吸)。

(2)用烧碱溶液汲取的是2、2、2、H2s等。

(3)用燃烧的酒精灯点燃可除去的是。

题组一气体制备装置的选择

1.如图是试验室常见的气体制取、干燥和收集装置。若用过氧化氢和催化剂二

氧化锅制取干燥的氧气，则合理的装置组合为

()

A.①⑤⑧B.③④⑦C.②⑤⑥D.②④⑧

答案C

解析用HA$iJO2的反应原理为2H2022H2O+O23由反应物的状态和反应条

件可选②作为制取装置。干燥0,可选用④和⑤装置，要收集干燥的只能用

⑥装置，故合理的装置组合为②⑤⑥或②④⑥。

2.下表是试验室制备气体的有关内容：

气体名气体发生装

编号试验原理

称置

①氧气乩。2-*。2

②氨气4f3

③氯气-2

(1)上述气体中，从制备过程看，必需选择合适的氧化剂才能实现的是(填气

体的化学式，下同)。

(2)依据表中所列试验原理，从下列装置中选择合适的气体发生装置，将其

编号填入上表中的空格内。

(3)若用上述制备的装置制备3,则选择的试剂为。

答案(1)2(2)①D②B③A或D

(3)浓氨水、生石灰(或碱石灰，固体)

题组二气体制备中药品的选择与评价

3.(2013•安徽理综，8)试验室中某些气体的制取、收集与尾气处理装置如图

所示(省略夹持和净扮装置)。仅用此装置和表中供应的物质完成相关试验，

最合理的选项是()

a中的物b中的物C中收集d中的物

选项

质质的气体质

A浓氨水3H20

B浓硫酸232溶液

C稀硝酸2H20

D浓盐酸22溶液

答案B

解析由题给装置可知，本装置可以用于固体和液体不加热型、收集方法为

向上排空气法、防倒吸型尾气处理方式的气体的制取。A项，3的密度比空气

的小，收集用向下排空气法，不符合；C项，铜和稀硝酸反应不能产生2,且

2的汲取不能用水，可以用溶液；D项，用浓盐酸与2反应制2须要加热，本装

置不能满意。

4.（2011•大纲全国卷，29）请回答下列试验室中制取气体的有关问题。

（1）下图是用।与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。

装置B、C、D的作用分别是：

（2）在试验室欲制取适量气体。

①下图中最适合完成该试验的简易装置是（填序号）；

②依据所选的装置完成下表（不须要的可不填）：

应加入的物所起的作

质用

A

B

C

D

③简洁描述应视察到的试验现象。

答案（1）向上排空气收集氯气平安瓶作用，防止D中的液体倒吸进入集

气管B中汲取尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境

⑵①I②

应加入的物

所起的作用

质

铜屑和稀硝

A制取气体

酸

B水排水收集气体

主要是接收B中排出

C

的水

D

③反应起先时，A中铜屑表面出现无色小气泡，反应速率渐渐加快；A管上

部空间由无色渐渐变为浅红棕色，随着反应的进行又渐渐变为无色；A中的

液体由无色变为浅蓝色；B中的水面渐渐下降，B管中的水渐渐流入烧杯C

中

解析⑴,与浓盐酸发生反应：2,+16（浓）2+22+52t+81以）。装置B采纳向

上排空气法收集2,装置C起平安瓶作用，防止D中的液体倒吸进入B中。2

具有毒性，装置D中溶液用于汲取多余的2,防止污染环境。

（2）试验室制取气体通常用铜与稀硝酸反应：3+83（稀）3（3）2+21+4乩0。由

于易与空气中的6反应生成订不宜用排空气法收集气体，应用排水法收集,

故装置H和IV错误。装置I和III比较，I更简洁，A中与稀硝酸反应生成气

体，B中盛满水，用排水法收集。

题组三气体制备装置的连接

5.某课外活动小组用图中的仪器和药品组装一套试验装置制取干燥的，用还原

2。；粉末制取还原铁粉。（制取的原理为H2co2t+t+H20）

1

E

NaOH

淹液

(1)假如所制气体流向为从左向右时，上述组装的试验装置从左向右的连接

依次(填仪器序号)是ffff。

(2)正确的操作第一步应是；最终一步应是熄灭处的酒精灯。

(3)装置B的作用是；装置E的作用是。

答案(1)AECDB

(2)连接好装置并检查装置的气密性A

(3)检验D中生成的2除去中的2

解析(1)先通过装置A制备，但其中含有2杂质，可用装置E中的溶液除去,

然后用浓硫酸除去中的水蒸气，干燥纯净的在装置D中还原氧化铁，最终用

装置B中的澄清石灰水检验D中生成的2。

(2)气体制备和性质试验中必需检查装置的气密性。对于A、D两处的酒精灯,

应最终撤掉A处的酒精灯，防止还原出的再被氧化，并防止出现倒吸现象。

(3)装置B中盛装澄清石灰水，用来检验D中生成的2气体；装置E中盛装的

溶液用来除去中的2。

6.(2011•重庆理综，27)固态化合物A由两种短周期元素组成，可与水发生复

分解