（江苏专用）2020版高考化学 专题八 第3讲 常见气体的实验室制备课件

第3讲常见气体的实验室制备【2020·备考】最新考纲：1.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法)。2.能识别或绘制简单的实验仪器装置图。新课标要求：能依据化学问题解决的需要，选择常见的实验仪器、装置和试剂，完成简单的物质性质、物质制备、物质检验等实验。最新考情：气体的制备一般以选择题形式呈现，结合基本实验操作、实验装置的选择等角度考查气体的制备、收集、提纯以及尾气处理等问题，如2017年T4、2014年T5等。预计2020年高考会延续这一考查方向。考点一气体的制备与收集1.常见气体制备的反应原理[知识梳理](1)O2：2KClO3=====MnO2△2KCl＋3O2↑或2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑；(2)H2：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；(3)NH3：___________________________________________；2NH4Cl＋Ca(OH)2=====△CaCl2＋2H2O＋2NH3↑(4)CO2：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑；(5)Cl2：________________________________________________；(6)SO2：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑；(7)NO：________________________________________________。MnO2＋4HCl(浓)=====△MnCl2＋Cl2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O2.常见气体制备的发生装置选择反应装置一般需从反应物的状态、溶解性和反应条件确定制气装置类型，具体如表中所示：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加热时先预热再固定加热④用KMnO4制取O2时，需在管口处塞一小团棉花固、液加热型或液、液加热型Cl2等①加热烧瓶时要垫石棉网②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片无需加热型O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2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，又可控制液体流速和用量3.气体的收集方法收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不与水反应且___________收集的气体密度比空气_____，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应收集的气体密度比空气_____，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应收集装置适用的气体H2、O2、NO、CH4Cl2、CO2、NO2、SO2H2、NH3难溶于水大小名师助学：(1)NO不能用排空气法收集，主要因为NO易与空气中的氧气反应生成NO2，NO2不能排水收集，主要因为NO2易与水反应。(2)密度与空气接近，且不与水反应或不溶于水的气体最好用排水法收集，如N2、CO、乙烯等。1.可用如图所示装置制取、净化、收集的气体是()[题组诊断]气体的制备与收集A.锌和稀硝酸反应制一氧化氮B.亚硫酸钠与浓硫酸反应制二氧化硫C.固体NaCl与浓H2SO4反应制取HClD.浓氨水和生石灰反应制取氨气解析NO不能用排气法收集，A项错误；亚硫酸钠与浓硫酸反应不需加热即可制取二氧化硫，可以用浓硫酸除去水蒸气，并且二氧化硫的密度大于空气的密度，可以用该装置制取、净化、收集，B项正确；HCl气体极易溶于水，用NaOH溶液吸收会发生倒吸，C项错误；氨气是碱性气体，不能用浓硫酸净化，D项错误。答案B2．下列有关实验装置进行的相应实验，能达到实验目的的是()A．用图①所示装置制取少量纯净的CO2气体B．用图②所示装置验证镁和稀盐酸反应的热效应C．用图③所示装置制取并收集干燥纯净的NH3D．用图④所示装置制备Fe(OH)2并能保证较长时间观察到白色解析用图①所示装置制取少量CO2气体时，应用稀盐酸和CaCO3，A项错误；可以通过图②装置U形管左右两端的液面差验证镁和稀盐酸反应的热效应，B项正确；氨气的密度比空气小，应用向下排空气法收集，C项错误；图④装置中酒精与水互溶，不能将FeSO4溶液与空气隔绝，D项错误。答案B3.实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如下图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，合理的选项是()选项a中的物质b中的物质c中收集的气体d中的物质A浓氨水CaONH3H2OB浓硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD浓盐酸KMnO4Cl2NaOH溶液解析NH3的密度小于空气，收集时需用向下排空气法，即c中导管应是“短进长出”，A项错误，B项正确；制取NO2需选用Cu与浓硝酸反应，C项错误；采用浓盐酸与KMnO4制取氯气时不需要加热，D项正确。答案BD【解题流程】1.物质制备流程气体发生装置－反应物状态及反应条件⇩气体净化装置－气体及杂质的性质⇩气体干燥装置－由气体的性质选择干燥剂⇩物质制备装置－气体的性质及制取物质的性质⇩尾气吸收装置－由气体的性质选择吸收剂2.实验操作流程仪器连接⇨检查气密性⇨填装药品⇨防倒吸防氧化措施⇨实验过程⇨仪器拆卸3.操作先后流程(1)装配仪器时：先下后上，先左后右。(2)加入试剂时：先固后液。(3)实验开始时：先检查装置气密性，再加药品，后点酒精灯。(4)净化气体时：一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无味的气体，最后除水蒸气。(5)防倒吸实验：往往是最后停止加热或停止通气。(6)防氧化实验：往往是最后停止通气。【拓展升华】改进创新装置(1)排液集气装置从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换为：①饱和食盐水——收集Cl2②饱和NaHCO3溶液——收集CO2③饱和NaHS溶液——收集H2S④四氯化碳——HCl或NH3(2)排水量气装置用以上装置可测量难溶于水的气体的体积，并将少量的该气体贮存在容器中。读数时，要求每套装置中的两容器中液面相平，且读数时要求视线与凹液面的最低点相平。考点二气体的净化和尾气处理1.常见气体的净化方法和净化装置(1)常见气体的净化方法：气体的净化可分为物理方法和化学方法。遵循的原则：不损失__________，不引入__________。①物理方法a.液化法：利用沸点不同从空气中分离出N2和O2。b.水洗法：利用溶解度不同从N2和NH3的混合气体中除去NH3。[知识梳理]原来气体新杂质②化学方法a.氧化还原法：通过灼热的铜丝网除去混合气体中的______；通过灼热的CuO除去H2、CO等。b.酸碱法：将NH3和CO2的混合气体通过碱石灰除去______。c.沉淀法：除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液，H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4。O2CO2(2)常见净化装置a装置为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。b装置一般盛液体试剂，用于洗液。c装置一般盛固体试剂，用于气体除杂和定量计算。(3)常见干燥剂液态干燥剂固态干燥剂装置常见干燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)不可干燥的气体NH3、H2S、HBr、HI等NH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2等2.尾气的处理(1)转化处理对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。实验室中常见有毒气体的处理方法如表所示：Cl2SO2NO2H2SHClNH3CONONaOH溶液CuSO4溶液或NaOH溶液水水或H2SO4溶液点燃与O2混合后通入NaOH溶液(2)直接排入空气中：主要是针对无毒、无害气体的处理。如N2、O2、CO2等。(3)尾气处理装置①吸收型：②燃烧型：③贮存型：名师助学：选择气体干燥剂应注意的事项(1)酸性干燥剂(如浓硫酸、P2O5等)不能用来干燥碱性气体。(2)碱性干燥剂(如碱石灰、生石灰、固体NaOH等)不能用来干燥酸性气体(如CO2)。(3)有氧化性的干燥剂(如浓硫酸)不能干燥有还原性的气体(如H2S、HI等)。1.(2017·江苏南京盐城期末)某课外小组的同学设计了以下装置(部分夹持仪器已略)制取无水AlCl3(易升华)，其中不能达到相应实验目的的是()[题组诊断]气体的净化和尾气处理解析由于碱石灰的成分是氧化钙和氢氧化钠，能与氯气反应，不能用作氯气的干燥剂，B项错误。答案BA.用装置甲制取氯气B.用装置乙干燥氯气C.用装置丙制取并收集AlCl3D.用装置丁处理丙中排出的尾气2.(2018·苏州期中)下列装置适用于实验室制氨气并验证氨气的某种化学性质，其中能达到实验目的的是()A．用装置甲制取氨气B．用装置乙除去氨气中的水蒸气C．用装置丙验证氨气具有还原性D．用装置丁吸收尾气答案C解析A项，无加热，两者反应生成NH3·H2O，无法制得NH3，错误；B项，NH3能被浓硫酸吸收：2NH3＋H2SO4===(NH4)2SO4，错误；C项，发生反应：2NH3＋3CuON2↑＋3Cu＋3H2O，NH3作还原剂，正确；D项，NH3直接通入水中，会倒吸，错误。3.(2017·江苏苏北三市三模)用下列装置在实验室中进行二氧化硫的制取、检验、收集和尾气处理，不能达到相应实验目的的是()A.用装置甲制取二氧化硫B.用装置乙检验二氧化硫的漂白性C.用装置丙收集二氧化硫D.用装置丁进行尾气处理解析A项，75%的硫酸为浓H2SO4，与Na2SO3不需要加热可以生成SO2，正确；B项，SO2可以使品红褪色，正确；C项，SO2的密度比空气大，应从长管进气，错误；D项，两个较大的球泡，可以防止倒吸，正确。答案C【思维建模】(1)气体除杂的一般思路气体的除杂，首先要判断气体中的杂质。判断气体中的杂质的方法：①看反应物的性质，如用盐酸制取的气体中应含有HCl气体杂质；②看气体是否完全反应，如用CO2与Na2O2反应制取的氧气中应含有CO2杂质；③看反应实质，如C和浓硫酸加热制取的SO2中一定含有CO2；④看是否有副反应发生等。最后再根据杂质的性质选择合适的试剂及装置。(2)干燥气体时选择干燥剂的原则①不减原则：即通过干燥操作之后，目标气体的量不能减少；②不反应原则：干燥剂不能与目标气体反应。(3)气体除杂原则①先除杂质后干燥；用加热法除去杂质时，应先干燥后加热。②用洗气瓶吸收气体杂质时，气流方向是长管进，短管出。用干燥管吸收气体杂质时，气流方向是大口进，小口出。③若气体中含有多种酸性气体杂质时，应先将酸性较强的杂质气体除去，再除酸性较弱的杂质气体。【知识网络回顾】