高考化学一轮复习 讲义大单元二　第六章　第24讲　常见气体的实验室制法（广东版）

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](1~10题，每小题3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·揭阳阶段练习)用下图装置能实现对应气体的制备、干燥、收集的是()选项目标气体试剂A固体B固体CACl2浓盐酸MnO2无水CaCl2BNH3浓氨水生石灰碱石灰CSO270%硫酸Na2SO3P2O5DNO稀硝酸Cu碱石灰答案C解析制备Cl2需MnO2与浓盐酸在加热条件下反应，题中无加热装置，无法制备Cl2，A错误；NH3密度比空气小，应采用向下排空气法收集(短进长出)，收集装置错误，B错误；常温下用Na2SO3固体与70%硫酸反应制备SO2气体，经酸性干燥剂P2O5干燥，SO2密度比空气大，采用向上排空气法收集，C正确；NO易与空气中的O2反应生成NO2，不能用排空气法收集，需用排水法，收集方法错误，D错误。4.(2025·广东二模)大约4000年前，埃及人采用硫燃烧的产物来漂白布匹。兴趣小组利用以下装置进行实验。其中能达到相应目的的是()A.用甲制取SO2B.用乙验证SO2的还原性C.用丙收集SO2D.用丁处理实验室SO2尾气答案B解析浓HNO3具有强氧化性，能将Na2SO3、SO2氧化，不能用浓HNO3与Na2SO3固体反应制取SO2，A不正确；SO2与KMnO4发生反应：5SO2+2KMnO4+2H2O=K2SO4+2MnSO4+2H2SO4，SO2为还原剂被KMnO4氧化，则用乙可验证SO2的还原性，B正确；SO2的密度比空气大，采用排空气法收集SO2时，SO2气体应长进短出，则用丙不能收集SO2，C不正确；SO2易溶于水，但难溶于饱和NaHSO3溶液，则用丁不能处理SO2尾气，D不正确。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.用如图所示装置制备氨并验证氨的还原性，其中不能达到实验目的的是()A.用装置甲生成氨B.用装置乙干燥氨C.用装置丙验证氨的还原性D.用装置丁和戊分别收集氨和氮气答案D解析反应2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O可用于制备氨，A正确；NH3是碱性气体，可用碱石灰进行干燥，B正确；装置丙发生反应：3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O，可验证氨的还原性，C正确；氨的密度比空气小，收集时应从短管进长管出，D错误。7.(2025·茂名二模)按下图连接好实验装置，三通阀接通氨气发生器与烧瓶，滴入浓氨水，待烧杯中酚酞完全变红后，再拧动三通阀使多余氨气通入尾气吸收装置，可见a管液面迅速上升形成喷泉。下列有关说法不正确的是()A.该喷泉颜色为红色B.该装置的优点为能处理多余氨气，减少污染C.浓氨水与CaO反应有NH3生成，产氨过程熵减D.若烧瓶内先集满HCl气体，则产生氨气后可见“喷烟”现象答案C解析氨气溶于水反应生成一水合氨，一水合氨为弱碱，遇酚酞变红，因此该喷泉颜色为红色，A正确；该装置形成喷泉后，装置中产生的多余氨气可通过三通阀进入烧杯被水吸收，减少污染，B正确；浓氨水与CaO反应有NH3生成，产氨过程气体分子数增加，为熵增过程，C不正确；若烧瓶内先集满HCl气体，则产生氨气后二者相遇能反应生成氯化铵固体小颗粒，故可见“喷烟”现象，D正确。8.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.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Na2SO3反应生成硫酸盐和NO2气体，因此无法检验SO2的氧化性，故B不符合题意；由于氨气极易溶于水，因此氨气溶于饱和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。10.(2025·河源一模)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答案D解析因移开酒精灯后反应仍能进行，说明该反应是放热反应，B项正确；根据A项中的化学方程式可知，产物中有水蒸气，为便于干燥，可用装置Ⅱ冷凝大部分水蒸气，再用装置Ⅲ进行干燥，C项正确。11.(20分)(2024·揭阳阶段练习)ClO2将逐渐用来取代Cl2成为自来水的消毒剂。已知ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的气体，实验室用氯气氧化NaClO2固体制备ClO2，如图是实验室用于制备和收集一定量较纯净的ClO2的装置(某些夹持装置和垫持用品省略)。其中F中盛有CCl4液体(用于除去ClO2中的未反应的Cl2)。(1)装置A中导管a的作用是。NaClO2的名称是(填字母)。

A.高氯酸钠 B.氯酸钠C.亚氯酸钠 D.次氯酸钠(2)装置B可用于暂时储存多余的氯气，实验完毕后，关闭活塞K，装置B中观察到的现象是。

(3)装置C的作用有(填字母)。

A.除去Cl2中混有的HCl气体B.观察产生Cl2的速率C.平衡气压，防止气压过大(4)E中发生反应的化学方程式是。

(5)G为ClO2收集装置，应选用的装置是(填序号)，其中与F装置导管相连的导管口是(填接口字母)。

(6)装置H的作用是。

答案(1)平衡气压，便于液体顺利滴下C(2)集气瓶中液面下