第四章 第25讲 常见气体的实验室制备、净化和收集PPT课件(2022版 步步高 大一轮 化学复习 人教版全国Ⅲ(桂贵云川藏)).pptx
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1、大一轮复习讲义 常见气体的实验室制备、净化和收集 第四章第25讲 1.了解常见气体制备原理、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。 真题演练明确考向 常见气体的实验室制备、净化和收集 课时精练巩固提高 常见气体的实验室制备、净化和收集 知识梳理夯基础 1.气体制备实验的基本思路 2.重要气体的发生装置 (1)依据制备气体所需的反应物状态和反应条件,可将制备气体的发生装 置分为三类: 固体固体 气体 发生装置如图: 制备气体:_、_、CH4等。 O2NH3 固体液体(或液体液体) 气体 发生装置: 制备气体:Cl2、C2H4等。 固体液体(不加热) 气体 发生装置: 制备气体
2、:选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。 (2)常见气体典型制备系统举例: Cl2的实验室制备 SO2的实验室制备 NH3的实验室制备 3.气体制备装置的改进 (1) 改进的目的:用于加热易熔化的固体物质,这样可有效地防止固体熔化 时造成液体的倒流,如草酸晶体受热分解制取CO2气体。 (2)“固体液体 气体”装置的创新 (3)“固(液)液 气体”装置的创新 图A的改进优点是能控制反应液的温度。 图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,便于液体 顺利流下。 4.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。
3、除杂原则:不损失主体气体;不引入新的杂质气体;在密闭装置 内进行;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 装置图 常见 干燥剂 浓H2SO4(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 当CO2中混有O2杂质时,应选用上述中的装置除O2,除杂试剂 是Cu粉。 5.气体的收集方法 收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例) 排水法 难溶于水或微溶于水, 且不与水反应的气体 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
4、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 6.集气装置的创新排液集气装置 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,还可以收集以下气体。 饱和食盐水收集Cl2。 饱和NaHCO3溶液收集CO2。 饱和NaHS溶液收集H2S。 四氯化碳收集HCl或NH3。 装置()储气式集气。气体从橡胶管进入,可将水由A瓶排入B瓶,在瓶 A中收集到气体。 7.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:一般根据气体的相关性质,使其转化为非气态物质
5、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。 (3)尾气处理装置(见下图a、b、c) 实验室制取Cl2时,尾气的处理可采用b装置。 制取CO时,尾气处理可采用a、c装置。 制取H2时,尾气处理可采用a、c装置。 8.防倒吸装置 肚容式分液式 题组一气体的制备与性质探究题组一气体的制备与性质探究 1.下列实验方案最合理的是 递进题组练能力 解析A项,Cl2的密度比空气大,收集时应用向上排空气法; B项,浓氨水滴入CaO中,CaO与水反应放热,NH3H2O受热分解并挥发 出NH3,可以制取NH3; C项,NO2能与水反应,不能用排水法收集; D项,Na2O2为粉末状固体,不能
6、用启普发生器的简易装置制取氧气。 2.(2020大连高三上学期期中)用如图所示装置进行 实验,下列实验现象描述错误的是 选项试剂甲试剂乙试剂丙丙中的现象 A稀盐酸CaCO3Na2SiO3溶液有白色沉淀生成 B浓硫酸Na2SO3BaCl2溶液有白色沉淀生成 C过氧化氢MnO2酸性KI-淀粉溶液溶液变为蓝色 D浓盐酸KMnO4Na2S溶液有淡黄色沉淀生成 解析A项,盐酸和碳酸钙反应生成CO2,CO2与硅 酸钠溶液反应生成硅酸白色沉淀,正确; B项,浓硫酸与亚硫酸钠反应生成SO2,但SO2与氯 化钡不反应,错误; C项,过氧化氢在二氧化锰的作用下分解生成氧气,氧气把I氧化为单 质碘,淀粉遇碘显蓝色,
7、正确; D项,浓盐酸与高锰酸钾混合生成氯气,氯气把硫化钠氧化为单质S,生 成淡黄色沉淀,正确。 3.(2020沈阳高三检测)用如图所示装置和相应试剂 能达到实验目的的是 选项实验目的a中试剂b中试剂c中试剂 A验证非金属性:SCSi稀硫酸Na2CO3Na2SiO3溶液 B制备纯净的氯气浓盐酸MnO2饱和食盐水 C 检验溶液X中含有盐酸溶液X澄清石灰水 D除去Na2SO3中的Na2SO4氯水混合物NaOH溶液 解析A项,装置b中出现气体,说明硫酸的酸性强 于碳酸,装置c中出现沉淀,说明碳酸的酸性强于硅 酸,最高价氧化物对应水化物的酸性越强,非金属 性越强,即SCSi,正确; B项,MnO2和浓盐
8、酸反应,需要加热,此装置中没有加热装置,饱和食 盐水除去氯气中的HCl,从装置c中出来的氯气中混有水蒸气,不是纯净 的,错误; C项,向装置b中加入盐酸,出现能使澄清石灰水变浑浊的气体,不能说 明X中含有 , ,错误; D项,氯水具有强氧化性,能把 ,不能达到实验目的,错误。 题组二仪器连接分析与应用 4.根据实验目的设计如下装置的连接中,正确的是 A.制备收集C2H4:连接acg B.制备收集NO:连接bced C.制备收集NH3:连接bdec D.制备收集Cl2:连接afced 解析制备C2H4没有控制温度的温度计,A错误; NO与O2反应,不能用排空气法收集,B错误; 浓硫酸吸收多余的N
9、H3,易产生倒吸,C错误; 饱和食盐水除去HCl气体,浓硫酸吸收水蒸气,碱石灰吸收多余的Cl2, D正确。 5.实验室合成硫酰氯要先制取干燥氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器 如下图: 上述仪器的连接顺序:e接_,_接_,_接_,_接 _(按气流方向,用小写字母表示)。 dcabih g 6.亚硝酸钠是一种工业盐,在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装 置(夹持装置已省略)及药品,探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。 已知: NONO22OH= H2O 气体液化的温度:NO2(21 )、NO(152 )。 为了检验装置A中生成的气体产物,仪器的连接顺序(从左向右连接): A_;组装好仪器后,接
10、下来进行的操作是_ _。 CEDB检查装置的 气密性 解析为了检验装置A中生成的气体产物,仪器的连接顺序(从左向右连 接):A是发生装置,C是干燥装置除去水。因为NO2更易液化,先分离 NO2,所以接E冷却二氧化氮,NO2分离后再检验NO,再接D通氧气,观 察到气体从无色变成红棕色,说明是NO,B是尾气处理装置,吸收反应 后剩余的NO和NO2的混合气体,防止污染空气。装置的连接为AC EDB;有气体参与或生成的实验必须检查装置的气密性,故组装好 仪器后,接下来进行的操作是检查装置的气密性。 7.根据NH3与金属氧化物MxOy反应生成M、N2、H2O,利用如图装置通 过测量生成水的质量来测定M的
11、相对原子质量。a中试剂是浓氨水。 (1)仪器a的名称为_,仪器b中装入的试剂可以是_ _。 (2)按气流方向正确的装置连接顺序为_(填字母,装置可重复使用)。 分液漏斗NaOH固体(或 生石灰或碱石灰) BDADC 解析该实验在B装置产生氨,通过D干燥氨,在A中NH3与MxOy反应, 生成的水在D中被吸收,残留氨被C吸收,所以按气流方向正确的装置连 接顺序为BDADC。 题组三仪器作用与实验评价题组三仪器作用与实验评价 8.(2020信阳高三月考)用下图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比, 其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差,实验 测得m(H)m(O)18。下列对导致这一
12、结果的原因分析中,一定错误 的是 A.、装置之间缺少干燥装置 B.装置之后缺少干燥装置 C.装置中玻璃管内有水冷凝 D.CuO没有全部被还原 解析用H2还原CuO时,装置中CaCl2吸收的是生成的水,而装置中 玻璃管通H2前后的质量差为反应时消耗CuO中氧的质量,即生成水中氧 元素的质量,而m(水)m(氧)m(氢)。当Zn和稀硫酸反应产生的H2不干 燥m(水)偏大,装置后不加干燥装置,使中CaCl2吸收空气中的水 分m(水)偏大,中玻璃管内有水冷凝m(氧)偏小,都会造成测得 m(H)m(O)18。H2O的组成与CuO是否完全反应无关,只与通H2前 后玻璃管的质量差和生成的水有关。 9.硫酰氯(
13、SO2Cl2)是重要的化学试剂, 其熔点为54.1 ,沸点为69.1 , 遇冷水逐渐分解,其制备原理为 SO2(g)Cl2(g)=SO2Cl2(l)H 97.3 kJmol1,现用如图所示装 置(夹持仪器已略去)进行实验。 下列说法正确的是 A.A的作用是冷凝回流,冷凝水应从b口进a口出 B.乙和丙中分别盛装饱和食盐水和浓硫酸 C.活性炭可加快反应速率 D.B中最好盛装碱石灰,其作用只是为了除去多余的SO2和Cl2 解析由于反应放热会使SO2Cl2挥发损失,所以冷凝管的作用为冷凝回 流,冷凝水应从a口进b口出,A项错误; 由于SO2Cl2遇冷水逐渐分解,所以制得的氯气应先用饱和食盐水除去挥 发
14、出来的HCl,再用浓硫酸除去水蒸气,B项错误; 从反应原理看,活性炭不参与反应,而活性炭的特点是表面积大,具有 吸附作用,所以其可增大两种反应物的接触面积,使反应速率加快,C 项正确; B中盛装碱石灰,既要防止多余的SO2和Cl2逸出污染环境,也要防止空 气中的水蒸气进入装置使SO2Cl2水解,D项错误。 10.ClO2的制备,二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的 黄绿色气体,沸点为11 ,可用于处理含硫废水。回答下列问题: 已知:SO22NaClO3H2SO4=2ClO22NaHSO4。 (1)装置A中反应的化学方程式为_ _。 Cu2H2SO4(浓) CuSO4SO2 2
15、H2O 解析装置A中Cu与浓硫酸反应制备二氧化硫,化学方程式为Cu 2H2SO4(浓) CuSO4SO22H2O。 (2)欲收集ClO2,选择图中的装置,其连接顺序为a_ (按气流方向,用小写字母表示)。 (3)装置D的作用是_。 ghbcefd 冷凝并收集ClO2 解析装置D的作用为冷凝并收集ClO2。 题组四一种装置、多种用途题组四一种装置、多种用途 11.广口瓶被称为气体实验的“万能瓶”,是因为它可以配合玻璃管和其 他简单仪器组成各种功能的装置。下列各图中能用作防倒吸安全瓶的是 解析A项,该装置是排液量气装置,错误; B项,该装置可作为安全瓶防倒吸,因为进气管较短(刚漏出瓶塞)若发生 倒
16、吸,倒吸液会被盛装在B瓶中,不会再倒流到前一装置,从而防止倒 吸,正确; C项,该装置是混气装置,进入瓶中两气体在瓶中充分混合,错误; D项,该装置是洗气装置,错误。 12.下图为常用玻璃仪器组成的六种实验装置,均可根据不同的实验需要 在其中加入不同的液体或固体试剂。请用适宜装置的序号完成下列填空: (1)能用于干燥CO2气流的装置是_。 (2)用于除去Cl2中HCl杂质的最佳装置是_。 (3)用于尾气吸收并能防止液体倒吸到反应装置中的是_。 AEF A CE (4)接在气体制备的连续实验装置中间,用于控制气流平稳的装置是_。 (5)利用装置A收集CO2气体,应从_口进气。A中装满水,用排水法
17、测 量生成H2的体积,应从_口进气。 D a b 13.一套装置可以用于制备多种气体,根据如图“套装”回答下列问题。 (1)若使用如图所示装置制备干燥的SO2气体: A中盛液体的玻璃仪器名称是_,实验开始后A中反应的化学 方程式为_。 分液漏斗 Na2SO3H2SO4(浓)=Na2SO4SO2H2O B装置的作用是_;C装置的作用是_。 E装置中固体试剂为_。 防倒吸 干燥SO2气体 碱石灰 (2)若使用如图所示装置制备干燥的Cl2: A中反应的化学方程式为_ _。 B装置的作用为除去Cl2中混有的HCl,则B装置中盛装的试剂为 _,如何改进装置?_;C装置的作用是 _。 2KMnO416HC
18、l(浓)=2KCl2MnCl2 5Cl28H2O或KClO36HCl(浓)=KCl3Cl23H2O 饱和食盐水导管“长进短出” 干燥Cl2 返回返回 真题演练明确考向 1.(2020江苏,5)实验室以CaCO3为原料,制备CO2并获得CaCl26H2O晶 体。下列图示装置和原理不能达到实验目的的是 123 解析A对,碳酸钙与稀盐酸反应可制备CO2,且为固液常温型反应, 装置也正确; B对,CO2密度比空气大,可以用向上排空气法收集; C对,分离固体与液体,可采用过滤的方法; D错,CaCl26H2O晶体可以通过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤的方法制得, 采用蒸发结晶法易导致CaCl26H2O失去结晶
19、水。 123 A.中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液 B.管式炉加热前,用试管在处收集气体并点燃,通过声音判断气体纯度 C.结束反应时,先关闭活塞K,再停止加热 D.装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 2.(2017全国卷,10)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示 (Zn粒中往往含有硫等杂质,焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下 列说法正确的是 123 解析A项,气体从溶液中逸出易带出水蒸气,所以浓硫酸应放在中, 错误; B项,先通H2以排除空气,加热前应先检验H2的纯度,正确; C项,若先停止通H2,空气中的氧气有可能重新将W氧化,应
20、先停止加 热,再关闭活塞K,错误; D项,MnO2和浓盐酸反应制氯气需要加热,不能用启普发生器制备,错误。 123 已知:锰酸钾(K2MnO4)在浓强碱溶液中可 稳定存在,碱性减弱时易发生反应: 回答下列问题: (1)装置A中a的作用是_;装置C中的试剂 为_;装置A中制备Cl2的化学方程式为_ _。 3.2020新高考全国卷(山东),20(1)(2)(3) 某同学利用Cl2氧化K2MnO4制备KMnO4的 装置如图所示(夹持装置略): 123 平衡气压,使浓盐酸顺利滴下 NaOH溶液Ca(ClO)24HCl(浓) =CaCl22Cl22H2O 解析装置A中恒压分液漏斗a的作用是平衡气压,使浓
21、盐酸顺利滴下。 Cl2有毒,装置C用于Cl2的尾气处理,盛装的试剂为NaOH溶液。装置A 中利用浓盐酸与漂白粉反应制取Cl2,漂白粉的有效成分是Ca(ClO)2,反 应的化学方程式为Ca(ClO)24HCl(浓)=CaCl22Cl22H2O。 123 (2)上述装置存在一处缺陷,会导致KMnO4产率降低,改进的方法是 _。 123 在装置A、B之间加装盛有饱和NaCl溶液的洗气瓶 解析浓盐酸易挥发,装置A中制得的Cl2中混有挥发出的HCl,易与 KMnO4发生氧化还原反应,导致其产率降低,改进方法是在装置A、B 之间加装盛有饱和NaCl溶液的洗气瓶。 (3)KMnO4常作氧化还原滴定的氧化剂,
22、滴定时应将KMnO4溶液加入 _(填“酸式”或“碱式”)滴定管中;在规格为50.00 mL的滴定管中, 若KMnO4溶液起始读数为15.00 mL,此时滴定管中KMnO4溶液的实际体 积为_(填标号)。 A.15.00 mLB.35.00 mLC.大于35.00 mLD.小于15.00 mL 123 酸式 C 解析KMnO4溶液具有强氧化性,易腐蚀碱式滴定管下端的橡胶管,故 应选择酸式滴定管。酸式滴定管下端有一段未标注刻度,规格为50.00 mL 的滴定管,液面在“0刻度”时,溶液的体积大于50.00 mL,故KMnO4 溶液起始读数为15.00 mL时,滴定管中KMnO4溶液的实际体积大于3
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