2026版高三化学一轮复习第五章 第25讲　常见气体的制备、净化和收集讲义教学课件+课时练

第五章非金属及其化合物第25讲常见气体的制备、净化和收集化学内容索引考点一常见气体的制备、净化和收集考点二制备过程中反应条件的控制第一部分第二部分必备知识整合01对点题组突破02课时作业第四部分必备知识整合01对点题组突破02高考真题演练第三部分1．了解常见气体的制备原理、装置。2.能根据气体的性质及制备原理设计实验流程。3.能根据制备气体的要求，对净化及收集装置进行评价和改进。考点一常见气体的制备、净化和收集第分部一1．常见气体的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：必备知识整合2．气体的除杂方法(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体加热装置图常见干燥剂浓硫酸（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等当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉。3．气体的收集方法收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体（举例）排水法难溶于水或微溶于水，且不与水反应的气体O2、H2、NO、CO等收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体（举例）排空气法向上排空气法密度大于空气且不与空气中的成分反应Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH34．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。(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）①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。②制取CO时，尾气处理可采用a、c装置。③制取H2时，尾气处理可采用a、c装置。5．常见气体的制备套装(1)Cl2的实验室制备(2)SO2的实验室制备(3)NH3的实验室制备1．（2024·辽宁辽西联合校期中）实验室采用如图装置制备并收集气体，下列选项合理的是(

)对点题组突破C题组一气体制备、净化和收集选项化学试剂制备的气体ACu＋HNO3（浓）NO2BCaO＋NH3·H2ONH3CH2O2＋MnO2O2DFeS＋HNO3（稀）H2S解析：二氧化氮能与水反应生成硝酸和一氧化氮，不能用排水法收集，A不符合题意；氨气极易溶于水，不能用排水法收集，B不符合题意；过氧化氢在二氧化锰催化条件下发生分解反应生成氧气，氧气不易溶于水，可用排水法收集，C符合题意；稀硝酸具有强氧化性，与硫化亚铁反应生成一氧化氮，不能生成硫化氢，D不符合题意。2．（2024·北京昌平区统考）实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是(

)D选项气体试剂制备装置收集方法ANO2Cu＋HNO3（浓）①⑤BO2MnO2＋H2O2②⑤CNH3NH4Cl②④DCH2===CH2C2H5OH＋H2SO4（浓）③⑥解析：二氧化氮的密度比空气大，不能选⑤收集二氧化氮，A项错误；过氧化氢和二氧化锰反应制取氧气，为固液反应，且不需要加热，不能选②制备氧气，B项错误；加热氯化铵分解生成氨气和氯化氢，在试管口氨气与氯化氢又重新化合生成氯化铵，不能制备氨气，且收集方法应采用向下排空气法，C项错误；乙醇在170℃时发生消去反应生成乙烯，可选③装置，乙烯不溶于水，可选⑥装置收集，D项正确。题组二以气体制备为载体的微型实验设计3．（2025·辽宁六校协作体高三联考）亚氯酸钠(NaClO2)受热易分解，是一种高效的杀菌消毒剂，也常用来漂白织物等。用如图所示的装置探究NaClO2的制备。下列说法错误的是(

)CA．装置①中制备ClO2的反应：2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4（浓）===2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2OB．装置②的作用是防止装置③中溶液倒吸至装置①中C．装置③中的H2O2可用NaClO4代替D．装置④中仪器a用于吸收尾气，同时防止倒吸解析：装置①用NaClO3、Na2SO3在浓硫酸存在的环境中发生氧化还原反应，用于制备ClO2，反应的化学方程式为2NaClO3＋Na2SO3＋H2SO4（浓）===2ClO2↑＋2Na2SO4＋H2O，A正确；装置②中两个导管都短，用作安全瓶，防止装置③中溶液倒吸至装置①中，B正确；装置③中的H2O2是还原剂，NaClO4中氯元素达到最高价，不能用作还原剂，则H2O2不可用NaClO4代替，C错误；装置④用于吸收尾气，仪器a的作用是吸收尾气，同时防止倒吸，D正确。BA．实验装置的连接顺序为c→a→d→b，b中产生淡黄色沉淀，证明苯与液溴发生的是取代反应B．装置c中还原剂与氧化剂物质的量之比为2∶1C．装置d中仪器G的名称为直形冷凝管D．反应后装置d中混合液经碱洗、分液后，蒸馏上层液体得到溴苯气体制备实验的基本思路考点二制备过程中反应条件的控制第分部二必备知识整合1．排气方法防止空气中的成分O2、CO2、水蒸气干扰实验，常用其他稳定的气体（如N2）排尽装置中的空气；有时也可充分利用反应产物气体（如NH3、Cl2、SO2）等排尽装置中的空气。2．控制气体的流速及用量(1)用分液漏斗控制液体滴加的速度和用量。(2)观察气泡，控制气流流速，如图1，可观察气泡得到N2、H2的体积比约为1∶2的混合气。(3)平衡气压如图2所示，用长玻璃管平衡气压，防堵塞。3．压送液体根据装置的密封性，让反应生成气体或消耗气体来产生压强差，将液体压入或倒流入另一反应容器。4．温度控制(1)控制低温的目的：减少某些反应物或产品分解，如H2O2；减少某些反应物或产品挥发，如盐酸、氨水等；防止某物质水解，避免副反应发生等。(2)采取加热的目的：增大反应速率或使平衡移动，加速溶解等。(3)常考温度控制方式①水浴加热：均匀加热，反应温度在100℃以下。②油浴加热：均匀加热，反应温度为100～260℃。③冰水冷却：使某物质液化、降低产物的溶解度；减少其他副反应，提高产品纯度等。对点题组突破1．（2024·安徽蒙城五校高三期中）Cl2O能与水反应生成次氯酸，可杀死多种病毒。一种制备Cl2O的原理为HgO＋2Cl2===HgCl2＋Cl2O，装置如图所示。已知：Ⅰ.Cl2O的熔点为－116℃、沸点为3.8℃，具有强烈刺激性气味，易溶于水；Ⅱ.Cl2O与有机物、还原剂接触或加热时会发生燃烧并爆炸。下列说法正确的是(

)A．装置③中盛装的试剂是饱和食盐水B．装置④与⑤之间可用橡胶管连接C．从装置⑤中逸出的气体的主要成分是Cl2OD．通入干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释，减小爆炸危险D解析：装置②③中盛装的试剂依次是饱和食盐水、浓硫酸，保证进入④中的试剂无水，A错误；因Cl2O与有机物或还原剂接触会发生燃烧并爆炸，则④⑤之间不能用橡胶管连接，B错误；由沸点可知⑤中冷却分离，最后出来的气体为空气及过量的Cl2，Cl2O在⑤中转化为液态，C错误；通干燥空气的目的是将生成的Cl2O稀释，减少爆炸危险，减少实验危险程度，D正确。2．氯化锌易潮解、易升华。从市售的氯化锌[含Zn(OH)Cl]中制备无水氯化锌，装置如图所示，管式炉有升温和降温的调节功能。下列说法错误的是(

)DA．恒压滴液漏斗、倒置漏斗的作用分别是平衡气压、防止倒吸B．通入装置中的N2必须是干燥的C．在尾气吸收装置前应增加一个盛有浓硫酸的洗气瓶D．管式炉Ⅰ采取阶段式升温，实验结束时先撤去管式炉Ⅰ，再撤去管式炉Ⅱ解析：氯化锌易吸水，所以需要通入干燥的N2，B项正确；尾气吸收装置中含水会使ZnCl2潮解，所以尾气吸收装置前应增加一个盛有浓硫酸的洗气瓶，C项正确；ZnCl2升华进入管式炉Ⅱ，凝华得到高纯度无水ZnCl2，所以实验时应先撤去管式炉Ⅱ，再撤去管式炉Ⅰ，D项错误。3．（2024·四川成都蓉城联盟期末）亚硝酰氯(NOCl)是一种黄绿色气体，沸点为－5.5℃，其液体呈红褐色，遇水生成氯化氢和氮的氧化物，某化学兴趣小组设计如图装置用Cl2和NO制备NOCl。回答下列问题：(1)装置甲利用Cu与稀硝酸反应制取NO，其离子方程式为__________________________________________________；该反应中稀硝酸表现出的化学性质有____________；导管a的作用为________________________。3Cu＋8H＋＋酸性和氧化性平衡气压，使液体顺利流下(2)实验开始时，先关闭K2，打开K1，通一段时间N2，此操作的目的是________________________________。解析：NO易被空气中的氧气氧化为NO2，先通入氮气，把装置中空气排尽，防止NO被氧化。(3)装置丁的作用为__________________________。解析：根据题给信息可知，亚硝酰氯(NOCl)的沸点为－5.5℃，遇冷易转化为液态，则装置丁中冰盐水的作用是液化亚硝酰氯，便于收集产品。排尽装置中的空气，防止NO被氧化液化亚硝酰氯，便于收集产品(4)装置丙中为浓硫酸，该装置有三个作用，除通过观察气泡调节气流速率控制两种气体的比例外，还有两个作用是__________________________。解析：装置丙中为浓硫酸，具有干燥气体的作用和使气体混合更充分，同时通过观察气泡调节气流速率控制两种气体的比例。(5)经分析，该套装置在设计上存在一处明显缺陷，改进的方法是____________________________________（用文字描述）。解析：由于亚硝酰氯遇水发生反应，所以应在装置丁和戊之间增加一个干燥装置，防止戊中的水进入丁中使亚硝酰氯发生水解反应。干燥气体和使气体混合更充分在装置丁和戊之间增加一个气体干燥装置高考真题演练第分部三1．（2024·河北卷）图示装置不能完成相应气体的发生和收集实验的是（加热、除杂和尾气处理装置任选）(

)C选项气体试剂ASO2饱和Na2SO3溶液＋浓硫酸BCl2MnO2＋浓盐酸CNH3固体NH4Cl＋熟石灰DCO2石灰石＋稀盐酸解析：题图所示的气体发生装置可以为固液（或液液）加热型，也可以是固液（或液液）不加热型；题图右侧气体收集装置，长进短出为向上排空气法，短进长出为向下排空气法，装满水后短进长出为排水法。A项，饱和Na2SO3溶液和浓硫酸反应可以制SO2，使用液液不加热制气装置，SO2的密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验；B项，MnO2和浓盐酸在加热条件下可以制Cl2，使用固液加热制气装置，Cl2的密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验；C项，固体NH4Cl与熟石灰加热可以制NH3，需要使用固固加热制气装置，题图装置不合理，不能完成相应气体的发生实验；D项，石灰石（主要成分为CaCO3）和稀盐酸反应可以制CO2，使用固液不加热制气装置，CO2的密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验。2．（2021·海南卷）用如图装置制取干燥的气体（a、b表示加入的试剂），能实现的是(

)B选项气体abAH2S稀硫酸FeSBO2H2O2溶液MnO2CNO2浓硝酸铁片DNH3浓氨水CaO3．（2021·北京卷）实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是(

)B选项气体试剂制备装置收集方法AO2KMnO4adBH2Zn＋稀硫酸beCNOCu＋稀硝酸bcDCO2石灰石＋稀硫酸bc解析：KMnO4是粉末状固体物质，加热分解产生O2，由于O2不易溶于水且密度比空气大，因此可以用排水的方法或向上排空气的方法收集，故不可以使用d装置收集O2，A错误；Zn与H2SO4（稀）发生置换反应产生H2，块状固体与液体反应制取气体，产生的H2难溶于水，因此可以用排水的方法收集，故可以使用装置b、e制取和收集H2，B正确；Cu与稀硝酸反应生成NO气体，NO能够与O2发生反应生成NO2气体，因此不能使用排空气的方法收集，C错误；石灰石的主要成分CaCO3与稀硫酸反应生成CaSO4、CO2和水，CaSO4微溶于水，使制取CO2气体不能持续发生，因此不能使用该试剂制取CO2气体，D错误。4．（2021·天津卷节选）某化学小组同学利用一定浓度的H2O2溶液制备O2。该小组同学设计了如下气体发生装置（夹持装置省略）(1)甲装置中主要仪器的名称为________________。分液漏斗、锥形瓶(2)乙装置中，用黏合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，气密性良好后打开活塞K1，经长颈漏斗向试管中缓慢加入3%H2O2溶液至__________________。欲使反应停止，关闭活塞K1即可，此时装置中的现象是______________________________________________。解析：乙装置是启普发生器的简易装置，向试管中缓慢加入3%H2O2溶液至刚好没过MnO2固体方可发生反应。欲使反应停止，关闭活塞K1，反应产生的O2使试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离。刚好没过MnO2固体试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离(3)丙装置可用于制备较多O2，催化剂铂丝可上下移动。制备过程中如果体系内压强过大，安全管中的现象是________，此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，还可以采取的安全措施是____________。解析：丙装置制备O2的过程中，如果体系内压强过大，安全管中的液面上升，此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，还可以打开弹簧夹K2，排出部分O2以使装置内压强减小。液面上升打开弹簧夹K2(4)丙装置的特点是____（填字母）。a．可以控制制备反应的开始和结束b．可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率c．与乙装置相比，产物中的O2含量高、杂质种类少解析：丙装置可以利用铂丝插入、抽离H2O2溶液来控制制备反应的开始和结束，a项符合题意；可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率，b项符合题意；丙与乙装置都是H2O2在催化剂作用下分解制备O2，c项不符合题意。ab课时作业25第分部四一、选择题（每小题3分，共27分。每小题只有1个选项符合题意）1．（2024·广东肇庆二模）某化学兴趣小组利用如图所示装置获取纯净的Cl2，其中不能达到实验目的的是(

)B解析：A项，浓盐酸和漂白粉中次氯酸钙反应生成氯气，能达到实验目的；B项，气体通过浓硫酸干燥后再进入饱和食盐水又带出水，不能达到实验目的；C项，氯气的密度比空气大，用向上排空气法收集，能达到实验目的；D项，氯气有毒，用氢氧化钠溶液吸收尾气中的氯气防止污染空气，能达到实验目的。2．某学生想利用如图装置（烧瓶不能移动）收集下列气体：①H2；②Cl2；③SO2；④HCl；⑤NH3；⑥NO；⑦NO2。下列说法正确的是(

)A．若烧瓶是干燥的，由b口进气，可收集②③④⑥⑦B．若烧瓶是干燥的，由a口进气，可收集①⑤C．若烧瓶中充满水，由a口进气，可收集①⑤⑦D．若烧瓶中充满水，由b口进气，可收集⑥B解析：NO不能用排空气法收集，A错误；由a口进气可以收集比空气密度小且与空气中的成分不反应的气体，B正确；NH3、NO2不能用排水法收集，C错误；用排水法集气不能由b口进气，D错误。3．（2024·江西南昌一模）能用如图所示装置完成气体制备、尾气处理（加热和夹持等装置略去）的是(

)D选项气体制备试剂烧杯中试剂ANH3碱石灰与浓氨水H2SO4溶液BCO2大理石和硫酸石灰水CC2H2电石与水水DCl2MnO2与浓盐酸NaOH溶液解析：浓氨水滴到固体碱石灰上，生成NH3，尾气吸收时不能将导管直接伸入H2SO4溶液中，会引起倒吸，A不符合题意；硫酸与大理石反应生成的硫酸钙会附着在大理石上，阻碍反应进行，B不符合题意；电石与水反应生成C2H2，尾气应用酸性高锰酸钾溶液吸收或点燃，C不符合题意；MnO2与浓盐酸在加热条件下反应可以制取Cl2，为了防止污染空气，过量的Cl2用NaOH溶液吸收，D符合题意。4．（2024·北京模拟）下图为除去气体中少量杂质并收集相应气体的装置，能达到相应目的的是(

)C选项气体（杂质）QASO2(CO2)碳酸钠溶液BC2H4(H2S)氢氧化钠溶液CC3H8(SO2)酸性高锰酸钾溶液DNO(NO2)氢氧化钠溶液解析：二氧化硫、二氧化碳均能与碳酸钠溶液反应，不能达到除杂目的；乙烯的密度和空气接近，不能用排空气法收集；酸性高锰酸钾溶液能够氧化二氧化硫，而丙烷的性质稳定，其密度大于空气的密度，可用向上排气法收集；一氧化氮的密度与空气接近，且能与氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集。故选C。5．（2024·河北保定高三12月联考）某兴趣小组采用如图所示实验装置探究在1000℃下利用金属钒和氯化氢反应制取二氯化钒(VCl2)。下列有关说法错误的是(

)已知：二氯化钒(VCl2)有较强的吸湿性。A．乙中盛装的试剂X为浓硫酸B．实验开始时，先点燃丙处酒精喷灯，再点燃甲处酒精灯C．丁的作用之一为防止空气中的水蒸气进入丙中D．在丁的末端收集到的气体具有还原性B6．（2025·河南周口高三期末）碘化钾在医疗上有广泛的应用。某实验小组设计实验制备一定量的碘化钾溶液，实验装置如图所示（加热及夹持装置已略），先制得H2S，通入B中充分反应，然后逐滴滴入KOH溶液继续反应。下列说法错误的是(

)A．实验中不能用稀硝酸代替稀硫酸B．将H2S通入B装置发生反应，反应中I2做还原剂C．C中溶液X可以是稀氨水，用来处理尾气D．反应结束后将B中混合物过滤可得粗碘化钾溶液B解析：稀硝酸具有强氧化性，无法制取H2S，故实验中不能用稀硝酸代替稀硫酸，A正确；将H2S通入B装置，H2S与I2发生氧化还原反应，I2做氧化剂，生成碘离子，H2S做还原剂，生成硫单质，B错误；尾气中的H2S为酸性气体，可以用稀碱液吸收，C正确；反应结束后，B中混合物主要是KI溶液和不溶的硫单质，故经过过滤可得到粗碘化钾溶液，D正确。7．（2024·九省联考安徽卷）实验是探究元素化合物性质的重要方法。利用下列实验装置和试剂能实现相应元素不同价态间转化的是(

)D选项试剂元素不同价态间的转化abcA70%硫酸亚硫酸钠新制氯水B稀硫酸硫化亚铁氯化铁溶液C浓硝酸铜片水D浓盐酸高锰酸钾溴化钾溶液解析：70%硫酸和亚硫酸钠反应生成SO2和Na2SO4，硫元素化合价没有变化，A项不符合题意；稀硫酸和硫化亚铁反应生成H2S和硫酸亚铁，铁元素化合价没有变化，B项不符合题意；浓硝酸和铜片反应生成NO2，氮元素从＋5价转化为＋4价，NO2和水反应生成HNO3和NO，氮元素化合价从＋4变为＋5和＋2，C项不符合题意；浓盐酸和高锰酸钾反应生成Cl2，氯元素化合价从－1变为0，Cl2和溴化钾溶液的反应为Cl2＋2KBr===2KCl＋Br2，氯元素化合价从0变为－1，D项符合题意。8．某实验小组拟利用如图装置制取干燥的氮气。下列说法错误的是(

)A．装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2OB．加热片刻后需要将酒精灯移开，说明该反应是放热反应C．装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气D.在装置Ⅲ末端收集纯净干燥的N2只能用向下排空气法D9．（2025·山东青岛莱西期末）H2O2号称绿色氧化剂，一般以30%或60%的水溶液形式存放，俗称双氧水，适用于医用伤口消毒、环境消毒和食品消毒。某制备方法及装置如图：②H2O、HX等杂质易使催化剂Ni中毒。下列说法正确的是(

)A．可用装置A制备氯气、乙炔、乙烯B．装置B可为装有碱石灰的干燥管C．反应结束装置C中混合物经过过滤、加水萃取、分液可获得纯净H2O2D．装置C的温控温度不能太高的主要目的是防止乙基蒽醌溶剂挥发B解析：装置A为启普发生器，可用于块状固体和液体不加热制取气体，制备氯气可用KMnO4或者KClO3与浓盐酸，均不用加热，但KMnO4或者KClO3为粉末状，不能用此装置，制备乙炔可用电石(CaC2)和饱和食盐水，不用加热，电石与水反应生成Ca(OH)2呈糊状易堵塞支管口，且反应放热易使启普发生器炸裂，不能用此装置，实验室用浓硫酸和乙醇加热制取乙烯，不能用此装置，A错误；制备的H2可以用碱石灰干燥，B正确；反应结束装置C中混合物经过过滤、加水萃取、分液、减压蒸馏后可获得较纯净H2O2，C错误；装置C的温控温度不能太高的主要目的是防止H2O2分解，D错误。二、非选择题（共33分）10．（16分）实验室常见气体制备装置及收集方法如图：(1)实验室中可用装置a制取O2或NH3，反应的化学方程式分别为__________________________________，________________________________________________。2NH3↑＋2H2O(2)实验室中可用装置b制取O2、NH3、Cl2、CO2、SO2、NO2等气体，则制取Cl2的化学方程式为_______________________________________________________，制取NO2的化学方程式为_______________________________________________________。若利用该装置用浓氨水和NaOH固体制取NH3，其原理是____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验室用过氧化氢溶液及少量MnO2制取O2，可选用____（填字母）装置收集O2。2KMnO4＋16HCl（浓）===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2OCu＋4HNO3（浓）===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O