第6章　第24讲　常见气体的实验室制法

第24讲常见气体的实验室制法[复习目标]1.了解常见气体的制备原理、装置及改进。2.能根据气体的性质及制备原理设计实验流程。1.常见气体制备发生装置依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将发生装置分为三类：(1)固体+固体气体(2)固体+液体(或液体+液体)气体(3)固体+液体(不加热)→气体制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。[应用举例]根据试剂和反应条件选择合适的装置制取中学化学中常见的气体。制取气体选用试剂选用上述装置(填字母)NH3①氯化铵与消石灰a②浓氨水与碱石灰eCO2①碳酸钠与稀硫酸e②石灰石与稀盐酸e或f或gCl2①二氧化锰与浓盐酸c或d②KMnO4与浓盐酸eO2①KMnO4a②过氧化氢和二氧化锰e乙烯乙醇和浓硫酸b乙炔电石和饱和食盐水e2.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)气体净化装置[应用举例]选择合适的试剂和装置除去下列气体中的杂质。气体(括号内为杂质)除杂试剂选择上述装置(填编号)H2(HCl)水ⅠN2(NH3)水ⅠNO(NO2)水ⅠCO(CO2)NaOH溶液Ⅰ碱石灰Ⅱ或ⅢCO2(CO)灼热的CuOⅣO2(H2S)硫酸铜溶液Ⅰ3.气体的收集方法收集方法收集原理收集装置可收集气体排水法难溶于水或微溶于水，且不与水反应O2、H2、NO、CO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Cl2、SO2、NO2、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H2、NH3等4.尾气处理装置(1)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。(2)制取CO时，尾气的处理可采用a、d装置。(3)制取H2时，尾气的处理可采用a、d装置。(4)制取NH3、HCl气体时，尾气的处理可采用c装置。1.判断下列装置或操作能否达到实验目的，能达到目的的打“√”，不能的打“×”。2.判断下列气体的吸收或收集方法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。1.(2025·河北，7)如图所示装置(加热、除杂和尾气处理装置任选)不能完成相应气体的制备和检验的是()A.电石与饱和NaCl溶液B.Na2SO3固体与70%的浓H2SO4C.大理石与稀HClD.Al2S3固体与水答案C解析电石与饱和NaCl溶液反应制备乙炔，乙炔可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应而使酸性KMnO4溶液褪色，A不符合题意；Na2SO3固体与70%的浓H2SO4反应制备SO2，SO2可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应而使酸性KMnO4溶液褪色，B不符合题意；大理石与稀HCl反应制备CO2，CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色，C符合题意；Al2S3固体遇水发生水解反应生成Al(OH)3和H2S，H2S可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应而使酸性KMnO4溶液褪色，D不符合题意。2.(2024·重庆，6)某小组用下图中甲作为气体发生装置，其他装置根据实验需求选用(加热及夹持装置略)。下列说法错误的是()A.若制取NH3，则a为浓氨水，b可为氧化钙B.若制取Cl2，则乙可盛饱和食盐水以除去HClC.若制取Cl2，则丙可作气体收集装置D.若制取NH3，则丁可盛水用作尾气处理装置答案D解析氧化钙和水反应放出大量热，促使氨水中一水合氨分解释放出氨气，A正确；饱和食盐水能抑制氯气溶解，且能吸收HCl，B正确；氯气密度大于空气，丙中气体长进短出，可作氯气气体收集装置，C正确；氨气极易溶于水，尾气处理时丁中没有防倒吸装置，D错误。3.实验室制备下列气体，所选试剂、制备装置及收集装置均正确的是()选项气体试剂制备装置收集装置ANH3NH4ClaeBCl2MnO2+浓盐酸cdCSO2Cu+浓硫酸bdDNO2Cu+浓硝酸bf答案B解析NH4Cl受热分解生成NH3和HCl气体，二者在试管口遇冷又重新生成NH4Cl，A不合题意；实验室采用MnO2和浓盐酸共热的方法来制备Cl2，故可选用装置c，氯气密度比空气的大，采用向上排空气法收集，选用装置d，B符合题意；Cu与浓硫酸需在加热条件下才能反应制得SO2，应选用装置c，SO2的密度比空气的大，采用向上排空气法收集，选用装置d，C不合题意；Cu和浓硝酸反应不需要加热，故可选择装置b，但NO2与水会反应，不能采用排水法收集，D不合题意。课时精练[分值：50分](1~6题，每小题3分，7~11题，每小题4分)1.(2024·河北，10)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)()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+稀盐酸答案C解析如图所示的气体发生装置为固液加热型或固液、液液不加热型；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。饱和Na2SO3溶液和浓硫酸反应制SO2，采用固液不加热发生装置，SO2密度比空气大，采用向上排空气法收集，A不符合题意；MnO2和浓盐酸加热反应制Cl2，采用固液加热发生装置，Cl2密度比空气大，采用向上排空气法收集，B不符合题意；固体NH4Cl与熟石灰加热制NH3，采用固固加热发生装置，NH3密度比空气小，采用向下排空气法收集，C符合题意；石灰石(主要成分为CaCO3)和稀盐酸反应制CO2，采用固液不加热发生装置，CO2密度比空气大，采用向上排空气法收集，D不符合题意。2.(2021·海南，3)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()选项气体abAH2S稀H2SO4FeSBO2H2O2溶液MnO2CNO2浓HNO3铁片DNH3浓氨水CaO答案B解析H2S与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥H2S，故A错误；发生反应：2H2O22H2O+O2↑，浓硫酸可以干燥氧气，故B正确；常温下，铁片遇浓硝酸发生钝化，不能制取二氧化氮气体，故C错误；氨气与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥氨气，故D错误。3.(2025·广州模拟)实验室用乙醇和浓硫酸反应制乙烯，某小组利用以下装置进行该实验。其中难以达到实验目的的是()A.制备乙烯B.净化乙烯C.验证乙烯可发生加成反应D.收集乙烯答案D解析乙醇在170℃发生消去反应制备乙烯，图中装置可以达到实验目的，A不符合题意；由于浓硫酸具有脱水性，可使部分乙醇脱水炭化，然后发生反应：C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O，即制得的乙烯中混有CO2、SO2气体，氢氧化钠可与CO2、SO2反应，不与C2H4反应，因此可用NaOH溶液净化乙烯，B不符合题意；将纯净的乙烯气体通入溴的四氯化碳溶液中，溶液褪色，可证明乙烯可发生加成反应，C不符合题意；乙烯密度与空气接近，其难溶于水，应用排水法收集乙烯，图中装置难以达到目的，D符合题意。4.下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是()A.用装置甲制取SO2B.用装置乙验证SO2的漂白性C.用装置丙收集SO2D.用装置丁处理实验中的尾气答案C解析铜与浓硫酸需要加热才能反应制得SO2，A不合题意；SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色体现其还原性而不是漂白性，B不合题意；SO2的密度大于空气，不与空气反应，需要用向上排空气法收集，即能够用装置丙收集SO2，C符合题意；SO2与饱和亚硫酸氢钠溶液不反应，故不能用装置丁处理实验中的尾气，D不合题意。5.实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集装置均正确的是()气体试剂制备装置收集装置AO2KMnO4adBH2Zn+稀H2SO4beCNOCu+稀HNO3bcDCO2CaCO3+稀H2SO4bc答案B解析KMnO4受热分解产生O2，O2难溶于水，因此可以用排水法或向上排空气法收集，A错误；Zn与稀H2SO4发生置换反应产生H2，产生的H2难溶于水，因此可以用排水法收集，故可以使用装置b、e制取和收集H2，B正确；Cu与稀HNO3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；CaCO3与稀硫酸反应产生CaSO4、CO2气体，CaSO4微溶于水，附着在CaCO3表面，使制取CO2气体的反应不能持续发生，D错误。6.(2025·河北模拟)利用下列装置可以制取并收集纯净气体(尾气处理装置省略，乙中装浓硫酸)的是()选项制备气体药品ANOCu、稀硝酸BSO2饱和NaHSO3溶液、75%浓硫酸CH2粗锌、稀硫酸DCl2KMnO4、浓盐酸答案C解析NO不能用排空气法收集，A项不符合题意；据图可知，“控制反应”要求有块状难溶固体与液体反应，饱和NaHSO3溶液和75%浓硫酸都是液体，不能控制反应，B项不符合题意；粗锌是颗粒，与稀硫酸反应产生氢气，氢气可以用浓硫酸干燥，可用向下排空气法收集氢气，C项符合题意；浓盐酸会挥发出HCl，不能得到纯净氯气，D项不符合题意。7.实验室用MnO2和浓盐酸反应生成Cl2后，按照净化、收集、性质检验及尾气处理的顺序进行实验。下列装置(“→”表示气流方向)不能达到实验目的的是()答案D解析浓盐酸易挥发，制备的氯气中含有HCl，可用饱和食盐水除去HCl，再用浓硫酸干燥，故A不符合题意；氯气的密度大于空气，用向上排空气法收集，故B不符合题意；湿润的红布条褪色，干燥的红色布条不褪色，可验证干燥的氯气不具有漂白性，故C不符合题意；氯气在水中的溶解度较小，应用NaOH溶液吸收尾气，故D符合题意。8.(2025·海南模拟)某小组在实验室做HCl红色喷泉实验，下列原理、装置或操作错误的是()A.制备HCl气体B.干燥HClC.收集干燥的HClD.启动红色喷泉答案C解析将浓硫酸滴入NaCl固体中，发生反应：2NaCl+H2SO4(浓)=Na2SO4+2HCl↑，反应原理为利用难挥发性酸制易挥发性酸，A正确；浓硫酸具有吸水性，且不与HCl反应，所以可使用浓硫酸干燥HCl气体，B正确；HCl的密度比空气大，则气体应短进长出，C错误；HCl溶于水后溶液显酸性，甲基橙溶液在酸性条件下变红，烧瓶内气体的压强小于大气压强，从而产生红色喷泉，D正确。9.(2025·山西模拟)利用下列装置和原理能达到相应实验目的的是(夹持仪器已略去)()A.图1：利用NH4Cl和Ca(OH)2固体混合物制取氨气B.图2：利用电石(含CaS杂质)制备并检验乙炔C.图3：利用CuSO4溶液和氨水可以实现在铁上镀铜D.图4：制取少量SO2气体并验证溶液中的Fe3+具有氧化性答案C解析利用NH4Cl和CaOH2固体混合物加热制取氨气，试管口应该略向下倾斜，故A错误；利用电石(含CaS杂质)制备并检验乙炔，生成的乙炔中含有H2S、PH3等还原性气体，故B错误；铜作阳极失去电子进入电解质溶液中，在氨水中铜离子会与氨分子形成稳定的铜氨络离子，会在阴极生成更光亮的铜镀层，故C正确；铜和浓硫酸在常温下无法反应制取SO2气体，故D10.(2025·重庆一中月考)下列根据实验目的设计的装置连接中，正确的是()A.制备收集NH3：连接b→d→e→gB.制备收集Cl2：连接a→f→c→e→dC.制备收集SO2：连接b→c→gD.制备收集H2S：连接b→c→e→d答案B解析实验室制备NH3，可用浓氨水和CaO固体反应：NH3·H2O+CaO=Ca(OH)2+NH3↑，浓氨水易挥发，CaO固体与水反应放出大量的热，导致温度升高，使得氨气在水中的溶解度进一步减少，以气体的形式逸出，制得氨气，不需要额外加热，可选择b装置，制得的氨气中含有水蒸气，可用碱石灰干燥，选择d装置，氨气密度比空气小，需用向下排空气法收集，所以需短管进，长管出，可选择e装置，但由于NH3极易溶于水，因此处理NH3需要防倒吸，综合可知，连接b→d→e可制备收集氨气，A错误；实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下制取氯气，应该用a装置制备氯气，浓盐酸具有挥发性导致生成的氯气中含有HCl，HCl极易溶于水，NaCl溶液抑制氯气溶解，所以可以用饱和食盐水除去氯气中的HCl，应该用酸性干燥剂干燥，所以可以用浓硫酸干燥；Cl2密度大于空气，应该用向上排空气法收集，用碱性物质处理尾气，所以连接顺序是a→f→c→e→d，B正确；实验室利用亚硫酸钠固体和70%浓硫酸反应制备SO2，反应不需加热，选择b装置，SO2和H2O反应生成亚硫酸，不能用排水法收集SO2，所以g装置不合适，C错误；实验室制备H2S，利用硫化亚铁(FeS)固体和稀盐酸反应生成FeCl2和H2S，制取H2S的反应物为固体和液体，反应不需要加热，可选择b装置，但H2S具有还原性，浓硫酸具有强氧化性，两者发生氧化还原反应，所以c装置不合适，D错误。11.根据装置和下表内的物质(省略夹持、净化以及尾气处理装置，图1中虚线框内的装置是图2)，其中能完成相应实验目的的是()选项a中的物质b中的物质实验目的、试剂和操作实验目的c中的物质进气方向A稀硝酸Cu收集贮存NO水N→MB浓硝酸Na2SO3检验SO2的氧化性品红溶液M→NC浓氨水碱石灰收集贮存氨气饱和NH4Cl溶液N→MD浓盐酸MnO2检验Cl2的氧化性Na2S溶液M→N答案A解析稀硝酸和Cu反应生成NO，NO不溶于水，不与水反应，用排水法收集NO，进气方向是N→M，故A符合题意；浓硝酸具有强氧化性，与N