大单元二　第六章　第23讲　常见气体的实验室制备、净化和收集

第23讲常见气体的实验室制备、净化和收集

[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)

①氯化铵与消石灰a

NH3

②浓氨水与碱石灰e

①碳酸钠与稀硫酸e

CO2

②石灰石与稀盐酸e或f或g

①二氧化锰与浓盐酸c或d

Cl2

②KMnO4与浓盐酸e

①KMnO4a

O2

②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e

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Ⅰ

N2(NH3)水Ⅰ

NO(NO2)水Ⅰ

NaOH溶液Ⅰ

CO(CO2)

碱石灰Ⅱ或Ⅲ

CO2(CO)灼热的CuOⅣ

O2(H2S)硫酸铜溶液Ⅰ

3.气体的收集方法

收集方法收集原理收集装置可收集气体

难溶于水或微溶于水，O2、H2、NO、

排水法

且不与水反应CO等

密度大于空气且不与空Cl2、SO2、NO2、

向上排空气法

排空气中的成分反应CO2等

气法密度小于空气且不与空

向下排空气法H2、NH3等

气中的成分反应

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H2SO4

C.大理石与稀HCl

D.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HCl

C.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

ANH3NH4Clae

BCl2MnO2+浓盐酸cd

CSO2Cu+浓硫酸bd

DNO2Cu+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：100分]

(1~11题，每小题8分)

1.(2023·天津，9)实验室制备和收集相应气体可使用下图装置的是()

A.Fe与稀硝酸反应制NO

B.MnO2与浓盐酸共热制备Cl2

C.NaOH与浓氨水制备NH3

D.Na2SO3与浓硫酸制备SO2

答案D

解析NO与O2反应生成NO2，不能用排空气法收集NO，故不选A；二氧化锰与浓盐酸共热制备Cl2，缺

少加热装置，故不选B；氨气的密度比空气小，需要用向下排空气法收集NH3，导管应短进长出，故不选

C；Na2SO3与浓硫酸反应生成SO2，SO2密度比空气大，用向上排空气法收集SO2，故选D。

2.(2023·北京，8)完成下述实验，装置或试剂不正确的是()

A.实验室制Cl2

B.实验室收集C2H4

C.验证NH3易溶于水且溶液呈碱性

D.除去CO2中混有的少量HCl

答案D

解析Na2CO3与HCl、CO2均发生反应，不能达到除杂的目的，应该选用饱和NaHCO3溶液，D项错误。

3.(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ab

AH2S稀H2SO4FeS

BO2H2O2溶液MnO2

CNO2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。

4.(2021·全国乙卷，8)在实验室采用如图装置制备气体，合理的是()

选项化学试剂制备气体

ACa(OH)2+NH4ClNH3

BMnO2+HCl(浓)Cl2

CMnO2+KClO3O2

DNaCl+H2SO4(浓)HCl

答案C

解析氨气的密度比空气小，不能用向上排空气法收集，故A错误；二氧化锰与浓盐酸共热制备氯气为固

液加热反应，不能选用固固加热装置，故B错误；二氧化锰和氯酸钾共热制备氧气为固固加热的反应，氧

气的密度大于空气，可选用向上排空气法收集，故C正确；氯化钠与浓硫酸共热制备HCl为固液加热反应，

不能选用固固加热装置，故D错误。

5.(2022·山东，11)某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物

质组合不符合要求的是()

选项气体液体固体粉末

ACO2饱和Na2CO3溶液CaCO3

BCl2FeCl2溶液Fe

CHClCu(NO3)2溶液Cu

DNH3H2OAgCl

答案A

解析通入CO2气体依次发生反应：CO2+Na2CO3+H2O===2NaHCO3、CaCO3+H2O+CO2===Ca(HCO3)2，由

于在相同温度下NaHCO3的溶解度小于Na2CO3，最终瓶中仍有白色晶体析出，不会得到澄清溶液，A项选；

通入Cl2，发生反应：Cl2+2FeCl2===2FeCl3、2FeCl3+Fe===3FeCl2，最终Fe消失得到澄清溶液，B项不选；

+2+

通入HCl，在酸性条件下会表现强氧化性，发生离子反应：3Cu+8H+2N===3Cu+2NO↑+4H2O，

−−

+-

最终Cu消失NO得3到澄清溶液，C项不选；AgCl在水中存在溶解平衡：AgCl(s)O3Ag(aq)+Cl(aq)，通入NH3

++

后，Ag与NH3结合生成[Ag(NH3)2]，促使溶解平衡正向移动，最终AgCl消失⥫⥬得到澄清溶液，D项不选。

6.NaH是有机合成中用途很广泛的物质。已知NaH遇水蒸气剧烈反应，某小组设计如图实验装置制备NaH。

下列说法不正确的是()

A.安全漏斗的作用是液封

B.装置A中的试剂是稀硝酸和粗锌

C.装置B中的试剂是浓硫酸

D.实验开始后先启动A中反应，再点燃C处酒精灯

答案B

解析加入液体后，部分液体存于安全漏斗上部弯管中起液封作用，避免氢气从漏斗中逸出，A正确；硝

酸具有强氧化性，与Zn反应不生成氢气，B错误；B是干燥氢气的装置，B中试剂为浓硫酸，C正确；先

启动A中反应，利用生成的氢气将装置中的空气排出，防止钠与氧气反应，后点燃C处酒精灯，D正确。

7.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()

实验目的、试剂和操作

选项a中的物质b中的物质

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→M

B浓硝酸Na2SO3检验SO2的氧化性品红溶液M→N

C浓氨水碱石灰收集贮存氨气饱和NH4Cl溶液N→M

D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Na2SO3反应生成硫酸盐和NO2气体，无SO2产生，因此无法检验

SO2的氧化性，故B不符合题意；氨气溶于饱和NH4Cl溶液，不能用排饱和NH4Cl溶液的方法来收集氨气，

故C不符合题意；二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应，而该实验没有加热装置，因此不能制备氯气，故

D不符合题意。

8.根据实验目的设计装置，连接正确的是()

A.制备收集C2H4：连接a→c→g

B.制备收集NO：连接b→c→e→d

C.制备收集NH3：连接b→d→e→c

D.制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d

答案D

9.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，而不与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，可证明乙烯可与Br2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。

10.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，多孔隔板适用于块状难溶固体与液体发生

的反应，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。

11.实验是探究元素化合物性质的重要方法。利用如图实验装置和下列试剂能实现相应元素不同价态间转化

的是()

试剂

选项元素不同价态间的转化

abc

A70%硫酸亚硫酸钠新制氯水→→

+6+4+6

B稀硫酸硫化亚铁氯化铁溶液S→S→S

+2+3+2

C浓硝酸铜片水Fe→Fe→Fe

+5+40

D浓盐酸高锰酸钾溴化钾溶液N→N→N

−10−1

ClClCl

答案D

解析70%硫酸和亚硫酸钠反应生成SO2，S元素的化合价没有变化，故