高三化学一轮复习讲义 72　第一篇　第六部分　专题10　第55讲　常见气体制备方法及装置的研究(能力课)

第55讲常见气体制备方法及装置的研究(能力课)1．掌握常见气体的制备原理、发生装置、净化装置、收集装置和尾气处理装置。2．根据实验目的，灵活掌握仪器的组装和连接。3．气体制备与性质探究实验装置分析与评价。常见气体的制备、净化、收集和尾气处理1．气体制备实验的基本思路2．常见气体的发生装置反应装置类型反应装置图适用气体操作注意事项固固加热型O2、NH3等①试管要干燥；②试管口略低于试管底；③加热时先均匀加热再固定加强热固液加热型或液、液加热型Cl2、HCl等①烧瓶加热时要垫陶土网；②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石)固液不加热型或液液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2、C2H2等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反应，且固体不溶于水；③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速“固＋液△气”装置的改进①控制温度(图1)②平衡气压、便于液体滴下(图2)图1图23．常见气体的净化(包含气体的干燥)(1)除杂(净化)试剂选择：被净化气体和除杂试剂不发生溶解、氧化、还原或其他反应。即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(洗气瓶)Ⅰ(干燥管)Ⅱ(U形管)Ⅲ(硬质玻璃管)Ⅳ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等处理气体干燥Cl2、CO2、CH4等；不宜干燥NH3、H2S等还原性气体干燥H2、O2、Cl2、CO2等，不能干燥NH3干燥NH3、CH4、H2、O2等；不能干燥CO2、Cl2、HCl等除杂O2或转化H2、CO等酸性干燥剂(浓硫酸、P2O5)：不能干燥NH3等碱性气体；碱性干燥剂(碱石灰、NaOH、CaO)：不能干燥SO2、Cl2等酸性气体；中性干燥剂(CaCl2)：不能干燥NH3。4．常见气体的收集方法(1)排水法：收集难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2、N2、NO、CO、C2H4等。(2)排液法：收集难溶于所选溶液的气体，如Cl2用排饱和食盐水法收集。(3)向上排空气法：收集气体密度比空气大且相差较大又不与空气中成分反应的气体，如Cl2、CO2、NO2等。(4)向下排空气法：收集气体密度比空气小且不与空气中成分反应的气体，如CH4、H2、NH3等。①“万能收集瓶”的使用②排液集气收集装置的创新5．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、爆炸等灾害。(2)处理方法：一般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。(3)尾气处理装置(Cl2尾气—b，CO、H2尾气—ac)尾气吸收防倒吸装置1．(2024·江苏南京盐城期末)实验室以CaCO3为原料，制备CO2并获得CaCl2·6H2O晶体。图示装置和原理能达到实验目的的是()A．用装置甲制取CO2B．用装置乙除去CO2中的HClC．用装置丙干燥并收集CO2D．用装置丁蒸干溶液获得CaCl2·6H2O2．(2024·江苏南京学情调研)实验室制取NH3的实验原理及装置均正确的是()A．生成NH3B．干燥NH3C．收集NH3D．吸收NH3气体制备、性质探究综合实验的仪器连接1．“仪器连接顺序”正确思维流程2．接口连接三个细节(1)净化装置应“长”进“短”出，如图1。(2)量气装置应“短”进“长”出，如图2。(3)干燥管应“粗”进“细”出，如图3。图1图2图33．防堵塞安全装置实验室制取次磷酸钠。将黄磷(P4)和过量烧碱溶液混合加热，生成NaH2PO2和PH3，PH3与NaClO溶液反应也可生成次磷酸钠。(1)利用以下装置制取次磷酸钠，正确的连接顺序是________(用小写字母表示)。ABCD(2)装置C的作用为________________________________________________________________________________________________________________________；装置D的作用为__________________________________________________________________________________________________________________________。(3)装置B中发生反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________。①明确实验原理与目的P②明确各装置的可能作用A．利用PH3与NaClO反应制NaH2PO2B．利用P4与NaOH反应制PH3和NaH2PO2C．防止倒吸且作安全瓶D．吸收尾气且防止倒吸——根据实验原理和目的，进行仪器连接1．学习小组根据下述各装置制备NaN3。查阅资料：Ⅰ．氨基钠(NaNH2)熔点为208℃，易潮解和氧化；N2O有强氧化性，不与酸、碱反应；叠氮酸(HN3)不稳定，易分解爆炸。Ⅱ．2HNO3＋8HCl＋4SnCl2=4SnCl4＋5H2O＋N2O↑，2NaNH2＋N2O△NaN3＋NaOH＋NH3回答下列问题：(1)按气流方向，题述装置合理的连接顺序为____________(填仪器接口字母)。(2)实验时E中生成SnO2·xH2O沉淀，反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________。(3)C处充分反应后，停止加热，需继续进行的操作为___________________________________________________________________________________________，其目的为_________________________________________________________________________________________________________________________________。——对实验综合连接装置的分析与评价2．氯化磷酸三钠(简称氯钠)是一种能提供有效氯的固体杀菌消毒剂。其成分通常表示为aNa3PO4·bNa2HPO4·NaClO·NaCl·nH2O。可通过漂白液与Na3PO4－Na2HPO4混合液反应制得。Ⅰ．制备漂白液漂白液的有效成分为NaClO，可通过Cl2与冷的NaOH溶液反应制得。制备装置如图所示。(1)该实验用KClO3而不使用MnO2制取Cl2的原因是__________________________________________________________________________________________。(2)必须将气体通过饱和食盐水的原因是______________________________________________________________________________________________________。Ⅱ．制取Na3PO4－Na2HPO4混合液已知：Ka1(H2CO3)＝4.2×10-7，Ka2(H2CO3)＝5.6×10-11；Ka1(H3PO4)＝7.6×10-3，Ka2(H3PO4)＝6.3×10-8，Ka3(H3PO4)＝4.4×10-13。实验证明，当混合液中n(Na)∶n(P)≈8∶3时，最终制得的产品质量较好。(3)写出用NaOH与H3PO4反应制取混合液的离子方程式：____________________________________________________________________。(4)从产品角度分析，用NaOH而不用Na2CO3与H3PO4反应的原因是____________________________________________________________________。Ⅲ．氯钠晶体的制备将Ⅰ与Ⅱ制得的溶液常温下充分混合搅拌，减压蒸发，低温干燥，得氯钠晶体。(5)减压蒸发的目的是_______________________________________________。(6)与NaClO溶液相比，氯钠晶体作为杀菌消毒剂的优点是____________________________________________________________________。Ⅳ．氯钠中有效氯含量的测定(7)碘量法测量氯钠中有效氯含量的原理为ClO－＋I－→I2＋Cl－；I2+S2O32-取mg氯钠晶体样品溶于蒸馏水中，配成250mL溶液，取25.00mL待测液于锥形瓶中，______________________________________________________________________________________________________________________________(必须使用的试剂有：2mol·L-1稀硫酸、0.100mol·L-1KI溶液、0.0500mol·L-1Na2S2O31．(2024·河北卷，T10)图