《实验室制取气体的思维方法及装置的选择》教案

《实验室制取气体的思维方法及装置的选择》教案[知识基础]一、实验室制取气体的方法1．设计气体制取的思维方法2．气体制备装置的连接顺序二、气体制取装置的选择1．常见气体的发生装置类型固＋固△气体固＋液→气体固(或液)＋液△气体发生装置适用气体O2等H2、CO2等Cl2等注意事项①试管口略低于试管底；②加热时先均匀加热再固定加强热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不加热的反应，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①烧瓶加热时要垫石棉网；②反应物均为液体时，烧瓶内加碎瓷片(或沸石)2.常见气体的净化和干燥装置(1)净化原则：不减少被净化气体的量；不引入新杂质；操作简便，易于分离。(2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂装置适用状态盛液体净化试剂盛固体净化试剂常见干燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性)3.常见气体的收集装置收集方法收集气体的类型收集装置可收集气体排水法难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体O2、H2等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的气体Cl2、CO2等向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应的气体H2等4.尾气处理装置(1)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处理。(2)常见装置(如图a、b、c)①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或c装置。③制取H2时，尾气处理可采用a或c装置。[素养专练]1.如图是制备气体的实验装置，该装置不可用于()A．H2O2溶液与MnO2制取O2B．MnO2与浓盐酸制取Cl2C．石灰石与稀盐酸制取CO2D．锌粒与稀硫酸制取H22．漂白粉与硫酸也可以用来制取氯气，反应原理为Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2SO42CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O。该实验的发生装置应选择()3.可用如图装置收集的气体是()A．H2B．COC．CO2D．CH44．在实验室里可按如图所示的装置来干燥、收集气体R，干燥管中盛放碱石灰(CaO、NaOH混合物)，则R是()A．HClB．Cl2C．H2D．CO25．氯水不稳定，要现用现配。下列吸收氯气制备氯水的装置最合理的是()6．如图所示装置可以用来制备、净化、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装置可用于()A．二氧化锰和浓盐酸反应生成氯气B．锌和盐酸反应生成氢气C．碳酸钙和盐酸反应生成二氧化碳D．KClO3和MnO2反应生成氧气7．要组装一套实验室利用液体和液体反应制备气体的装置，现设计了如下的五步操作，正确的顺序是()①将蒸馏烧瓶固定在铁架台上②将酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯确定铁圈高度，固定铁圈，放好石棉网③用漏斗向蒸馏烧瓶中加入一种液体反应物，再向分液漏斗中加入另一种液体反应物，并将导气管放入气体收集装置中④检查装置的气密性(利用固定装置微热的方法检查气密性)⑤在蒸馏烧瓶中安装好分液漏斗，连接好导气管A．②①⑤④③B．④①②⑤③C．①②⑤④③D．①⑤④②③8．氯气和漂白粉是现代工业和生活中常用的消毒杀菌剂。(1)实验室拟用如图装置制备干燥纯净的氯气[已知：NaCl＋H2SO4(浓)NaHSO4＋HCl↑]，请按照气体从左向右流动的方向连接仪器：H→________、________→________、________→________；其中乙中盛装的试剂为________。(2)写出工业上用氯气和石灰乳制取漂白粉的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)实验室有一瓶密封不严的漂白粉样品，其中肯定存在CaCl2，请设计实验，探究该样品中可能存在的其他固体物质。①对该样品中除CaCl2外其他固体，提出合理假设。假设1：该漂白粉未变质，只含________。假设2：该漂白粉全部变质，只含________。假设3：该漂白粉部分变质，既含Ca(ClO)2又含CaCO3。②设计实验方案，进行实验。请在表中写出实验步骤、预期现象和结论。限选用的仪器和药品：试管、滴管、带导管的单孔塞、蒸馏水、自来水、盐酸、有色布条、澄清石灰水(提示：不必检验Ca2＋和Cl－)。实验步骤预期现象和结论Ⅰ取少量上述漂白粉于试管中，________________________________________Ⅱ________________________________________微专题·大素养⑤实验室制取气体的思维方法及装置的选择[素养专练]1．解析：用二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，所以不能用该装置制取Cl2，B项符合题意。答案：B2．解析：根据反应物状态和反应是否需要加热选择气体发生装置，由Ca(ClO)2＋CaCl2＋2H2SO4≜2CaSO4＋2Cl2↑＋2H2O可知，应选择“固＋液△气”型发生装置。答案：B3．解析：H2和CH4的密度比空气小，需要采用向下排空气法收集，故A、D错误；CO的密度与空气相近，应用排水法收集，故B错误；CO2的密度比空气大，可以用向上排空气法收集，且多余的CO2可以直接排放到大气中，故C正确。答案：C4．解析：干燥剂不能与气体反应，而A、B、D都是酸性气体，都可以与碱性物质反应。答案：C5．解析：由于氯气有毒，所以需要对尾气进行处理，可用氢氧化钠溶液吸收。答案：D6．答案：B7．解析：实验仪器的安装原则：从下向上，从左向右。首先放置酒精灯，根据酒精灯确定铁圈高度，固定铁圈，放好石棉网；把烧瓶固定在铁架台上，在烧瓶上安装好分液漏斗，连好导气管，检查气密性；装置不漏气后，再加液体药品开始反应，制取气体。答案：A8．解析：(1)根据信息可知，浓硫酸与氯化钠的饱和溶液反应生成氯化氢气体，大量氯化氢气体溶于水即为浓盐酸，二氧化锰与浓盐酸共热反应生成氯气，氯气中混有氯化氢和水蒸气，气体通过导管B进入乙装置中除去氯化氢气体(乙装置盛装饱和食盐水)，然后进入甲装置中除去水蒸气(甲装置盛装浓硫酸)，氯气的密度大于空气，采用向上排空气法进行收集，干燥纯净的氯气由导管C进入集气瓶中，多余的氯气用氢氧化钠溶液进行吸收，据此分析可知，按照气体从左向右流动的方向连接仪器的顺序：H→B、A→C、D→E；其中乙中盛装的试剂为饱和食盐水。(2)工业上用氯气和石灰乳制取漂白粉的化学方程式为2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O。(3)漂白粉的主要成分为氯化钙和次氯酸钙，实验室有一瓶密封不严的漂白粉样品，次氯酸钙会与空气中的水和二氧化碳反应生成碳酸钙和次氯酸，导致其部分或全部变质；①提出合理假设：假设1：该漂白粉未变质，固体除CaCl2外，只含Ca(ClO)2；假设2：该漂白粉全部变质，固体除CaCl2外，只含CaCO3；假设3：该漂白粉部分变质，固体除CaCl2外，既含Ca(ClO)2又含CaCO3。②二氧化碳没有漂白性，潮湿的氯气具有漂白性；碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，次氯酸钙与盐酸发生氧化还原反应生成氯气、氯化钙和水，据此设计实验。Ⅰ.取少量上述漂白粉于试管中，加入适量盐酸溶解后，再将产生的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水未见浑浊，则假设1成立；反之，则假设2或3成立。Ⅱ.向步骤Ⅰ反应后的试管中加入有色布条，若有色布条不褪色，则假设2成立；反之，则假设3成立。答案：(1)BACDE饱和食盐水(2)2Cl2＋2Ca(OH)2=CaCl2＋Ca(ClO)2＋2H2O(3)①Ca(ClO)2CaCO3②加入适量盐酸溶解后，再将产生的气体通入澄清石灰水中若澄清石灰水未见浑浊，则假设1成立；反之，则假设2或3成立向步骤Ⅰ反应后的试管中加入有色布条若有色布条不褪色，则假设2成立；反之，则假设3成立课后篇素养形成合格考达标练1.欲除去Cl2中的少量HCl气体,可选用()A.NaOH溶液 B.饱和食盐水C.浓硫酸 D.石灰水答案B解析利用了HCl极易溶于水而Cl2在饱和食盐水中溶解度很小的原理。2.(2021山东聊城高一检测)某化学兴趣小组利用MnO2和浓盐酸及如图装置制备Cl2。下列分析中不正确的是()A.①中可用分液漏斗代替长颈漏斗B.①中缺少加热装置C.②中盛放的NaOH溶液可以净化氯气D.④中盛放的NaOH溶液可以吸收尾气答案C解析①中可用分液漏斗代替长颈漏斗,避免盐酸挥发,气体逸出,同时便于控制反应速率,A正确;二氧化锰和浓盐酸需要加热才能反应生成氯气,需要添加加热装置,B正确;NaOH溶液吸收氯气,不能净化氯气,可以用饱和食盐水净化氯气,C错误;氢氧化钠溶液与氯气反应,可以吸收氯气,防止污染空气,D正确。3.(2021辽宁阜新高一检测)下列装置应用于实验室制取氯气并回收氯化锰溶液,不能达到实验目的的是()A.用装置甲制取氯气B.用装置乙除去氯气中的少量氯化氢C.用装置丙收集氯气并防止污染空气D.用装置丁分离二氧化锰和氯化锰溶液答案B解析实验室用MnO2、浓盐酸共热制取Cl2,A能达到实验目的;实验室除去氯气中的氯化氢是通过饱和氯化钠溶液,B不能达到实验目的;氯气的密度大于空气的密度,收集时用向上排空气法收集,且氯气有毒,需对尾气进行处理,一般用碱液吸收,C能达到实验目的;二氧化锰不溶于水,氯化锰溶于水,采用过滤法分离,D能达到实验目的。4.实验室用下列两种方法制氯气:①用含HCl146g的浓盐酸与足量的MnO2反应;②用87gMnO2与足量浓盐酸反应。所得的氯气()A.①比②多 B.②比①多C.一样多 D.无法比较答案B解析由化学方程式MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O知,参加反应的MnO2与HCl的质量比为87∶146,但是由于稀盐酸与MnO2不反应,所以含有146gHCl的浓盐酸不能与MnO2完全反应,但87gMnO2可与足量的浓盐酸完全反应,所以方法②产生的氯气多。5.向盛有氯气的集气瓶中,注入约五分之一容器体积的下列液体并轻轻振荡,观察到的现象记录如图所示。判断瓶中注入的液体是()A.AgNO3溶液 B.NaOH溶液C.水 D.FeCl2溶液答案C解析A项,Cl2与AgNO3溶液反应会产生AgCl白色沉淀;B项,Cl2与NaOH溶液反应会产生NaCl、H2O和NaClO,溶液呈无色;C项,Cl2溶于水,所得氯水呈浅黄绿色;D项,Cl2氧化FeCl2生成FeCl3,溶液呈棕黄色。6.检验某溶液中是否含有Cl-,正确的操作是()A.取样,滴加AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成B.取样,先加盐酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成C.取样,先加稀硫酸酸化,再加入AgNO3溶液,看是否有白色沉淀生成D.取样,加少量AgNO3溶液,有白色沉淀;再加稀硝酸,看白色沉淀是否消失答案D解析A项,没有排除CO32-等离子的干扰;B项,加入盐酸,引入了Cl-;C项,先加稀硫酸酸化,再加入AgNO3溶液,会产生Ag27.有一包白色固体,它可能是KCl、K2CO3、KNO3中的一种或几种,进行下列实验:①溶于水,得无色溶液;②在所得溶液中滴入AgNO3溶液,生成白色沉淀;③再滴加稀硝酸,沉淀量减少但不完全消失,同时有气泡生成。根据上述现象判断:(1)白色固体一定含有的成分是,可能含有的成分是。

(2)请写出上述实验中有关反应的离子方程式:。

答案(1)KCl和K2CO3KNO3(2)Ag++Cl-AgCl↓,2Ag++CO32-Ag2CO3↓,Ag2CO3+2H+2Ag++H2O+CO2↑解析由②中产生白色沉淀知,原白色固体可能含有K2CO3和KCl中的一种或两种;由③中沉淀量减少且有气泡生成知,一定含有K2CO3;根据沉淀不完全消失可知,一定含有KCl。等级考提升练8.(2020云南曲靖高一检测)四种黑色粉末氧化铜、氧化亚铁、二氧化锰、石墨粉,只需加入一种试剂即可将它们区别开来(可以加热),这种试剂是()A.氢氧化钠溶液 B.稀硫酸C.浓盐酸 D.蒸馏水答案C解析氢氧化钠溶液与四种物质均不反应,不能鉴别,A错误;稀硫酸与二氧化锰、石墨粉均不反应,不能鉴别二者,B错误;浓盐酸与氧化铜反应生成氯化铜,溶液显蓝色,与氧化亚铁反应生成氯化亚铁,溶液显浅绿色,与二氧化锰加热条件下反应生成黄绿色气体氯气,与石墨粉不反应,实验现象均不相同,可以鉴别,C正确;四种物质均不溶于水,不能鉴别,D错误。9.(2020天津高一检测)18世纪70年代,瑞典化学家舍勒将软锰矿与浓盐酸混合加热,发现了氯气的制备方法,至今还是实验室制备氯气的主要方法。下列关于实验室制氯气的说法中正确的是()A.浓盐酸在反应中起到酸和氧化剂的作用B.将87gMnO2和足量浓盐酸反应,与将含有146gHCl的浓盐酸与足量MnO2反应制得的氯气一样多C.为防止氯气污染环境,必须进行尾气处理,可选用澄清石灰水D.收集氯气时,可采用湿润的KI淀粉试纸进行验满答案D解析软锰矿与浓盐酸混合加热,发生反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O,在该反应中,浓盐酸中的一部分Cl由-1价变为Cl2中的0价,失去电子,表现还原性,一部分化合价没有变化,与Mn2+结合形成盐,所以浓盐酸在反应中起到酸和还原剂的作用,A错误;由于有足量浓盐酸,所以根据方程式可知87gMnO2会完全反应,产生71gCl2;146gHCl与足量MnO2反应,随着反应的进行,盐酸浓度降低,当变为稀盐酸时反应停止,所以生成氯气的质量小于71g,故两种情况反应产生Cl2的质量不等,B错误;Cl2在尾气排放前要进行处理,可根据Cl2能够与碱反应的性质,用溶解度大的NaOH溶液进行吸收,由于Ca(OH)2微溶于水,因此不使用澄清石灰水吸收,C错误;氯气具有强氧化性,会发生反应:Cl2+2KI2KCl+I2,I2使淀粉溶液变为蓝色,因此可用湿润的KI淀粉试纸进行验满,D正确。10.现有盐酸、NaCl溶液、NaOH溶液和新制氯水,可用来区别它们的一种试剂是()A.AgNO3溶液 B.酚酞溶液C.紫色石蕊溶液 D.饱和食盐水答案C解析紫色石蕊溶液遇盐酸变红,遇NaCl溶液无明显现象,遇NaOH溶液变蓝,遇新制氯水先变红后褪色。11.(双选)下列关于实验室制取Cl2的说法正确的是()A.将混有HCl杂质的Cl2通过盛有饱和NaHCO3溶液的洗气瓶除去杂质B.实验室制取Cl2的反应中,浓盐酸起到酸性和还原剂作用C.实验室用右图装置除去Cl2中少量的HClD.实验室制备Cl2,可用排饱和食盐水集气法收集答案BD解析Cl2可与饱和NaHCO3溶液反应生成CO2,引入新的杂质,并且消耗Cl2,A项不正确;实验室制取Cl2的反应中,浓盐酸起到酸性和还原剂的作用,B项正确;用饱和食盐水除去Cl2中少量的HCl时,气体应长进短出,C项不正确;因为Cl2能溶于水,而难溶于饱和食盐水,故实验室可用排饱和食盐水法收集Cl2,D项正确。12.为了证明氯酸钾晶体中含有氯元素,选用下面给出的试剂和操作进行验证。其操作顺序正确的是()①滴加AgNO3溶液②加水溶解③过滤、取滤液④与二氧化锰混合加热⑤加稀硝酸⑥与浓盐酸反应⑦与NaOH溶液混合加热A.⑥⑦①⑤ B.⑥⑦C.④②③①⑤ D.②①⑤答案C解析氯酸钾晶体中无Cl-,要证明氯酸钾晶体中含有氯元素,就必须使之产生Cl-。故可通过与MnO2混合加热使之分解产生KCl,然后再通过检验Cl-的存在,证明其含有氯元素。由于MnO2不溶于水,故可通过加水溶解、过滤的方法分离出MnO2,然后向滤液中加AgNO3溶液和稀硝酸进行验证。13.(双选)(2020山东潍坊期末)三氯化碘(ICl3)在药物合成中用途非常广泛,其熔点为33℃,沸点为73℃,遇水易反应。实验室可用下图装置(部分夹持装置已略去)制取ICl3,制备的反应原理:I2+3Cl22ICl3。下列说法正确的是()A.利用装置甲制备氯气选用的药品为二氧化锰和浓盐酸B.装置乙中长颈漏斗液面上升说明丙装置可能发生堵塞C.装置丙中氯化钙的作用是干燥Cl2D.装置丁中生成ICl3,其中碘元素的化合价为-3价答案BC解析装置甲无加热装置,而二氧化锰和浓盐酸反应制氯气需要加热,A项错误;若丙中U形管堵塞,则气体会滞留在装置乙中,导致乙中长颈漏斗液面上升,B项正确;氯化钙是干燥剂,因此丙的作用是干燥制得的氯气,C项正确;氯气的氧化性强于碘,因此氯气做氧化剂得电子,氯元素化合价降低,故ICl3中,Cl显-1价,I显+3价,D项错误。14.Cl2是一种重要的化工原料,下图是一些含氯产品。(1)①中钢瓶上应贴的标签为。

A.腐蚀品 B.爆炸品C.有毒品 D.易燃品(2)工业上利用Cl2制盐酸,其化学方程式为。Cl2溶于水可制得氯水,检验一瓶氯水是否已经完全变质,可选用的试剂是。

A.硝酸银溶液 B.酚酞溶液C.碳酸钠溶液 D.紫色石蕊溶液(3)将8.7gMnO2与足量浓盐酸混合加热,被氧化的HCl的质量是g。

答案(1)C(2)H2+Cl22HClD(3)7.3解析(1)Cl2有毒,贮存Cl2的钢瓶应贴的标签为有毒品。(2)久置氯水的成分为稀盐酸,新制氯水中含有Cl2、H2O、HClO、H+、Cl-、ClO-、OH-,新制氯水和稀盐酸均与AgNO3溶液反应生成白色沉淀,均与Na2CO3溶液反应放出CO2气体,遇酚酞溶液均无明显现象。新制氯水中加入紫色石蕊溶液先变红后褪色,而稀盐酸中加入紫色石蕊溶液只变红色。(3)利用化学方程式进行计算。MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O87 1468.7 m(HCl)87146=8.7gm被氧化的HCl的质量为参加反应HCl的质量的一半,即7.3g。15.在实验室中用二氧化锰与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:(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Cl2产生。如果有Cl2产生,可观察到,反应的化学方程式为。

(4)写出下列化学反应的化学方程式:①气体发生装置中进行的反应:

。

②NaOH溶液中发生的反应:

。

答案(1)ECDABHGF(2)除去氯气中的HCl杂质吸收多余的氯气(3)试纸变蓝2KI+Cl22KCl+I2(4)①MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O②2NaOH+Cl2NaCl+NaClO+H2O解析(1)按照制备气体的“反应装置→除杂装置→收集装置→尾气处理装置”的顺序可确定仪器连接的正确顺序。(2)题述装置中饱和食盐水的作用是除去Cl2中的HCl杂质,浓硫酸的作用是干燥Cl2,NaOH溶液的作用是吸收多余的Cl2。(3)湿润的KI淀粉试纸遇C