常見氣體的實驗室制法

常見氣體的實驗室制法常見氣體的實驗室制法[基礎(chǔ)全掃描]實驗室需要制備的氣體有：①O2、②H2、③NH3、④CO2、⑤Cl2、⑥SO2、⑦NO。(1)用化學(xué)方程式表示制取下列氣體的反應(yīng)原理：①O2：

；②H2：

；Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑③NH3：

；④CO2：

；⑤Cl2：

；⑥SO2：

；⑦NO：

。CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(2)有下列三套制取氣體的發(fā)生裝置：依據(jù)氣體的制備原理，上述七種氣體中能用A裝置制取的氣體有

(填序號，下同)。能用B裝置制取的氣體有

。能用C裝置制取的氣體有

。①、③①、②、③、④、⑥、⑦⑤(3)上述氣體中，能用排水法收集的是

。能用向下排空氣法收集的是

。(4)上述氣體中，能用濃H2SO4干燥的是___________

。能用堿石灰干燥的是

。能用無水氯化鈣干燥的是

。①、②、⑦②、③①、②、④、⑤、⑥、⑦①、②、③、⑦①、②、④、⑤、⑥、⑦[認知無盲區(qū)](1)制取O2，除用MnO2與KClO3混合共熱外，還可以用加熱分解KMnO4，或用Na2O2與水反應(yīng)，或MnO2催化分解H2O2的方法制取。(2)棉花團在氣體制取裝置中的作用：①加熱KMnO4制備O2時，應(yīng)在加熱的試管管口放一團棉花，以防止KMnO4粉末隨氣流進入導(dǎo)管。②制取NH3時，藥品要干燥，收集時試管管口常堵一團蘸有稀硫酸的棉花，可以減少對流，增大氨氣的濃度，稀硫酸可以吸收氨氣，防止污染環(huán)境。(3)氣體的收集方法：常用收集氣體的方法，如右圖裝置：A裝置從a管進氣是向上排空氣法，從b管進氣是向下排空氣法。B裝置從b管進氣是排液法集氣。①如果液體為水，可以收集H2、NO、O2等氣體；②如果液體為飽和食鹽水，可以收集Cl2；③如果液體為飽和NaHCO3溶液，可以收集CO2；④如果液體為CCl4，可以收集NH3。[練習(xí)點點清]1．如圖所示裝置可以用來制取、洗滌、收集(不考慮尾氣處理)氣體。該裝置可用于 ()A．鋅和鹽酸生成氫氣B．二氧化錳和濃鹽酸加熱生成氯氣C．碳酸鈣和鹽酸生成二氧化碳D．氯化鈉和濃硫酸加熱生成氯化氫解析：由題中制備氣體的裝置圖可知，與該裝置相適應(yīng)的氣體的特點是常溫反應(yīng)制取，難溶于水，可用濃H2SO4干燥，可用向下排空氣法收集。綜上可知，答案為A。答案：A解析：根據(jù)題給反應(yīng)可知，制備氫氣采用的是固體和液體不加熱的方法，可以采用簡易啟普發(fā)生器，收集氫氣可以采用向下排空氣法或排水法，結(jié)合題給裝置，在e、f中可以確定e制備氫氣；用二氧化錳和濃鹽酸制氯氣需要加熱，所以在a、b、c、d中排除a，裝置b、c不能除雜、干燥，故選d，其集氣瓶瓶中盛放的藥品是(按先后順序)飽和NaCl溶液、濃硫酸、空瓶(收集)、NaOH溶液。答案：ed1．牢記常見氣體實驗室制法的5個反應(yīng)原理：(3)CO2：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O。(2)3類干燥劑：酸性干燥劑(濃H2SO4)、堿性干燥劑(堿石灰)、中性干燥劑(無水CaCl2)。(3)3類氣體收集方法：排水法、向上排氣法、向下排氣法。2.掌握氣體制備的3類發(fā)生裝置、干燥方法、收集方法:[考點一常見氣體的制備與收集][動態(tài)課件＋flash演示見光盤]1．實驗室里能否用大理石和稀硫酸反應(yīng)制取二氧化碳氣體？為什么？答案：不能；因為CaCO3與稀H2SO4反應(yīng)生成的CaSO4微溶于水，會覆蓋在石灰石的表面，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進行。2．實驗室里除用NH4Cl和熟石灰混合共熱制取氨氣外，還有哪些方法能制取氨氣？答案：加熱濃氨水，濃氨水與生石灰混合。超鏈接超鏈接3．實驗室里能否用圖1裝置制取氯氣？若能，試寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式。答案：能；2KMnO4＋16HCl===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O4．選擇合適的試劑，能否用圖2所示的裝置分別制取少量CO2、NO和O2？為什么？答案：不能制取NO；原因是NO不能用排空氣法收集。圖1圖2[考點師說]1．常見氣體制備的發(fā)生裝置選擇反應(yīng)裝置一般需從反應(yīng)物的狀態(tài)、溶解性和反應(yīng)條件確定制氣裝置類型，具體如下：反應(yīng)裝置類型反應(yīng)裝置圖適用氣體操作注意事項固、固加熱型O2、NH3等①試管要干燥②試管口略低于試管底③加熱時先預(yù)熱再固定加熱④用KMnO4制取O2時，需在管口處塞一小團棉花反應(yīng)裝置類型反應(yīng)裝置圖適用氣體操作注意事項固、液加熱型或液、液加熱型Cl2等①加熱燒瓶時要隔石棉網(wǎng)②反應(yīng)物均為液體時，燒瓶內(nèi)要加碎瓷片固、液不加熱型O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2等①使用長頸漏斗時，要使漏斗下端插入液面以下②啟普發(fā)生器只適用于塊狀固體和液體反應(yīng)，且氣體不溶于水③使用分液漏斗既可以增強氣密性，又可控制液體流速2．氣體的收集方法收集方法排水法向上排空氣法向下排空氣法收集原理收集的氣體不與水反應(yīng)且難溶于水收集的氣體密度比空氣大，且與空氣密度相差較大，不與空氣中成分反應(yīng)收集的氣體密度比空氣小，且與空氣密度相差較大，不與空氣中成分反應(yīng)收集裝置適用的氣體H2、O2、NO、CH4Cl2、CO2、NO2、SO2H2、NH3[例1](2011·大綱全國卷)請回答下列實驗室中制取氣體的有關(guān)問題。(1)如圖是用KMnO4與濃鹽酸反應(yīng)制取適量氯氣的簡易裝置。裝置B、C、D的作用分別是：B_________________________________________；C_________________________________________；D_________________________________________。(2)在實驗室欲制取適量NO氣體。①下圖中最適合完成該實驗的簡易裝置是________(填序號)；②根據(jù)所選的裝置完成下表(不需要的可不填)：應(yīng)加入的物質(zhì)所起的作用ABC③簡單描述應(yīng)觀察到的實驗現(xiàn)象__________________________________________________________________。[解析]本題主要考查常見氣體的制備，意在考查考生根據(jù)反應(yīng)原理和氣體的性質(zhì)進行化學(xué)實驗的能力。高錳酸鉀具有強氧化性，能將濃鹽酸中的氯離子氧化為氯氣，裝置B用來收集比空氣重的氯氣，裝置D吸收尾氣，裝置C起到了防倒吸的作用。一氧化氮的密度與空氣接近，不能用排空氣法收集，一氧化氮不與水反應(yīng)，可以用排水法收集，選用裝置Ⅰ，A裝置中盛放銅片和稀硝酸，B裝置中盛放水，C裝置接收排出的水。[答案](1)向上排氣收集氯氣安全作用，防止D中的液體倒吸進入集氣管B中吸收尾氣，防止氯氣擴散到空氣中污染環(huán)境(2)①Ⅰ②應(yīng)加入的物質(zhì)所起的作用A銅屑和稀硝酸產(chǎn)生NO氣體B水排水收集NO氣體C主要是接收B中排出的水③反應(yīng)開始時，A中銅表面出現(xiàn)無色小氣泡，反應(yīng)速率逐漸加快；A管上部空間由無色逐漸變?yōu)闇\棕紅色，隨反應(yīng)的進行又逐漸變?yōu)闊o色；A中的液體由無色變?yōu)闇\藍色；B中的水面逐漸下降，B管中的水逐漸流入燒杯C中[演練沖關(guān)]1．(2011·上海高考)草酸晶體(H2C2O4·2H2O)100℃開始失水，101.5℃熔化，150℃左右分解產(chǎn)生H2O、CO和CO2。用加熱草酸晶體的方法獲取某些氣體，應(yīng)該選擇的氣體發(fā)生裝置是(圖中加熱裝置已略去) ()因為CaCO3與稀H2SO4反應(yīng)生成的CaSO4微溶于水，會覆蓋在石灰石的表面，阻止反應(yīng)的繼續(xù)進行。(6)NO：Cu——稀HNO3能用堿石灰干燥的是。解析：根據(jù)題給反應(yīng)可知，制備氫氣采用的是固體和液體不加熱的方法，可以采用簡易啟普發(fā)生器，收集氫氣可以采用向下排空氣法或排水法，結(jié)合題給裝置，在e、f中可以確定e制備氫氣；固、液加熱型或液、液加熱型依據(jù)氣體的制備原理，上述七種氣體中能用A裝置制取的氣體有(填序號，下同)。若要收集NO，簡述用裝置B收集NO的方法________________________________。答案：通入O2(或空氣)，再將混合氣體通入足量NaOH溶液中吸收。1．二氧化硫具有還原性，濃硫酸具有強氧化性，能否用濃③NH3： ；④如果液體為CCl4，可以收集NH3。(2)固體形狀必須為塊狀；[考點二氣體的凈化與尾氣的吸收][動態(tài)課件更形象，見配套光盤]3．實驗室里能否用圖1裝置制取氯氣？若能，試寫出反應(yīng)④用KMnO4制取O2時，需在管口處塞一小團棉花答案:D解析：草酸晶體加熱過程中有水生成，不能利用A、B，否則生成的水冷凝后令儀器炸裂；因草酸晶體在101.5℃熔化，在試管中流到管口，而發(fā)生堵塞，C錯誤。[考點二氣體的凈化與尾氣的吸收][動態(tài)課件更形象，見配套光盤]1．二氧化硫具有還原性，濃硫酸具有強氧化性，能否用濃H2SO4干燥二氧化硫氣體？答案：能。2．如何除去CO2中混有的少量HCl氣體？答案：將混合氣體通過盛有飽和NaHCO3溶液的洗氣瓶。3．不能用濃H2SO4干燥的氣體有哪些？答案：堿性氣體(如NH3)，還原性氣體(如H2S、HI等)。4．NO有毒，能產(chǎn)生環(huán)境污染，如何除去尾氣中的NO氣體？答案：通入O2(或空氣)，再將混合氣體通入足量NaOH溶液中吸收。超鏈接[考點師說]1．常見氣體的凈化方法和凈化裝置(1)常見氣體的凈化方法：氣體的凈化可分為物理方法和化學(xué)方法。遵循的原則：不損失主體氣體，不引入新雜質(zhì)。①物理方法：a．液化法：利用沸點不同從空氣中分離出N2和O2。b．水洗法：利用溶解度不同從N2和NH3的混合氣體中除去NH3；利用與H2O的反應(yīng)從NO和NO2的混合氣體中除去NO2。②化學(xué)方法：a．氧化還原法：通過灼熱的銅絲網(wǎng)除去混合氣體中的O2；通過灼熱的CuO除去H2、CO等。b．酸堿法：將NH3和CO2的混合氣體通過堿石灰除去CO2。c．沉淀法：除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液，H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4。(2)常見凈化裝置：a裝置為加熱固態(tài)試劑以除去氣體中雜質(zhì)的裝置，為防止固體“流動”，兩端用石棉或玻璃棉堵住，但要使氣流通暢。b裝置一般盛液體試劑，用于洗液。c裝置一般盛固體試劑，用于氣體除雜和定量計算。(3)常見干燥劑：液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑裝置液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑常見干燥劑濃硫酸(酸性、強氧化性)無水氯化鈣(中性)堿石灰(堿性)不可干燥的氣體NH3、H2S、HBr、HI等NH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2等2．尾氣的處理(1)轉(zhuǎn)化處理：對有毒、有害的氣體必須用適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ枰晕栈螯c燃變?yōu)闊o毒、無害的氣體，再排放到空氣中。實驗室中常見有毒氣體的處理方法如下表：Cl2SO2NO2H2SHClNH3CONONaOH溶液CuSO4溶液或NaOH溶液水水或濃硫酸點燃與O2混合后通入NaOH溶液(2)直接排空處理：主要是針對無毒、無害氣體的處理。如N2、O2、CO2等。(3)尾氣處理裝置：①在水中溶解度較小的有毒氣體，多數(shù)可通入燒杯中的溶液中，用某些試劑吸收除去(如圖甲)。如Cl2、NO2均可通入NaOH溶液中除去。②某些可燃性氣體可用點燃或轉(zhuǎn)化的方法，如圖丙，如CO、H2可點燃或通過灼熱的CuO除去。③收集法，如圖丁，尾氣也可以采用收集的方法，如CH4、C2H4、H2、CO等。④對于溶解度很大吸收速率很快的氣體，吸收時應(yīng)防止倒吸，典型裝置如圖乙。常見的防倒吸裝置還有如下改進圖(以NH3的吸收為例，未注明的液體為水)。A．裝置①可用于吸收實驗中多余的SO2B．裝置②可用于收集H2、NH3、Cl2、NO2等C．裝置③中X為苯，可用于吸收NH3或HCL氣體D．裝置④可用于收集NH3，并吸收多余的NH3[解析]SO2和NaOH溶液會發(fā)生反應(yīng)，故用NaOH溶液吸收SO2可以防止污染，A選項正確。裝置②中如果氣體從長導(dǎo)管通入，只能收集密度比空氣大且不能與空氣中的成分發(fā)生反應(yīng)的氣體，此時可以收集Cl2、NO2等；如果氣體從短導(dǎo)管通入，只能收集密度比空氣小且不能與空氣中的成分發(fā)生反應(yīng)的氣體，此時可以收集H2、NH3等，B選項正確。裝置③中如果X為苯，因為苯的密度比水的小，故苯應(yīng)該在上層，C選項錯誤。裝置④中先用盛有堿石灰的干燥管除去氨氣中的水蒸氣，然后用排空氣法收集NH3，最后用防倒吸的裝置吸收多余的NH3，故D選項正確。[答案]C[演練沖關(guān)]物質(zhì)制備實驗系列——氣體的制備(2012·四川高考)下圖A、B、C為甲、乙兩小組制取氨氣時可能用到的裝置，D為盛有濃硫酸的洗氣瓶。甲、乙兩小組選擇了不同的方法制取氨氣，請將實驗裝置的字母編號和制備原理填寫在下表的空格中。超鏈接實驗裝置實驗藥品制備原理甲小組A氫氧化鈣、硫酸銨反應(yīng)的化學(xué)方程式為：①_______________乙小組②_____濃氨水、氫氧化鈉用化學(xué)平衡原理分析氫氧化鈉的作用：③________________教材中制備氣體的三類發(fā)生裝置：[高考源于教材]氣體的實驗室制法，包括反應(yīng)原理、實驗裝置是考綱明確要求的重要考點，特別是H2、NH3、CO2、O2、Cl2的實驗室制備原理和裝置更是每年高考命題的熱點。初中教材詳細介紹H2、CO2、O2的制備，高中教材詳細介紹NH3、Cl2的制備。而高考命題卻將這些知識拓展到依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)、反應(yīng)條件來選擇氣體的發(fā)生裝置，以及利用實驗裝置尋找實驗室制取氨氣的其他方法，從而開闊了考生的視野，提高了考生的創(chuàng)新意識及創(chuàng)新思維。②依據(jù)實驗藥品的狀態(tài)及常溫下就能反應(yīng)可選擇B裝置。[遷移·發(fā)散·整合]一、高考還可能這樣考1．用實驗室制NH3的氣體發(fā)生裝置還可以制備哪些氣體？其反應(yīng)原理是什么？2．能否用加熱分解NH4Cl制備NH3？解釋原因。3．用濃鹽酸和濃硫酸可以制備HCl，應(yīng)選用哪個裝置？提示：液＋液―→氣體，不需加熱。4．制備Cl2時，連接好裝置并檢查氣密性，后續(xù)操作是什么？提示：加入固體藥品―→加入液體藥品―→加熱。5．如圖為一種“隨開隨用，隨關(guān)隨?！钡臍怏w發(fā)生裝置，利用該裝置制備氣體時，所制氣體需要滿足什么條件？提示：(1)原理：固＋液―→氣體，不需要加熱；(2)固體形狀必須為塊狀；(3)產(chǎn)生的氣體不溶于水。二、相關(guān)實驗知識歸納(1)H2：Zn——稀H2SO4(2)CO2：CaCO3——稀鹽酸(3)O2：H2O2——MnO2或Na2O2——H2O(4)Cl2：KMnO4——濃鹽酸(5)SO2：Na2SO3——H2SO4(6)NO：Cu——稀HNO3(7)NO2：Cu——濃HNO3。(1)H2：Zn——稀H2SO44．(2013·孝感模擬)如圖為中學(xué)化學(xué)實驗中的常見實驗①在水中溶解度較小的有毒氣體，多數(shù)可通入燒杯中的溶液中，用某些試劑吸收除去(如圖甲)。用加熱草酸晶體的方法獲取某些氣體，應(yīng)該選擇的氣體發(fā)生裝置是(圖中加熱裝置已略去) ()B．裝置②可用于收集H2、NH3、Cl2、NO2等(1)常見氣體的凈化方法：氣體的凈化可分為物理方法和化學(xué)方法。[解析]本題主要考查常見氣體的制備，意在考查考生根據(jù)反應(yīng)原理和氣體的性質(zhì)進行化學(xué)實驗的能力。常見的防倒吸裝置還有如下改進圖(以NH3的吸收為例，未注明的液體為水)。解析：根據(jù)題給反應(yīng)可知，制備氫氣采用的是固體和液體不加熱的方法，可以采用簡易啟普發(fā)生器，收集氫氣可以采用向下排空氣法或排水法，結(jié)合題給裝置，在e、f中可以確定e制備氫氣；D_________________________________________。(2)直接排空處理：主要是針對無毒、無害氣體的處理。①下圖中最適合完成該實驗的簡易裝置是________(填序號)；物質(zhì)制備實驗系列——氣體的制備H2、O2、NO、CH4解析：A項，濃鹽酸和二氧化錳反應(yīng)制取Cl2需要加熱；1．(2012·重慶聯(lián)考)在實驗室可用氧化還原反應(yīng)制取的氣體是 ()①NO2②O2③CO2④Cl2⑤NO⑥H2A．①②④⑤⑥B．僅①②④⑥C．僅①③ D．僅③④⑤解析：③中CO2制?。?HCl＋CaCO3===CaCl2＋CO2↑＋H2O，無元素化合價變化，不是氧化還原反應(yīng)。答案：A2.如圖是制取和收集某氣體的實驗裝置，該裝