【步步高】2014屆高三化學一輪總復習 第四章 專題講座三 氣體的實驗室制備、凈化和收集 新人教版

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1、 專題講座三　氣體的實驗室制備、凈化和收集 1．氣體制備實驗的基本過程 (1)氣體制備實驗裝置一般包含以下幾部分 (2)氣體制備的一般實驗操作步驟 ①組裝(從下到上，從左到右)；②檢驗裝置的氣密性；③加入藥品；④排盡裝置內的空氣；⑤驗純；⑥反應；⑦拆除裝置。 2．氣體發(fā)生裝置 依據(jù)制備氣體所需的反應物狀態(tài)和反應條件，可將制備氣體的發(fā)生裝置分為三類： (1)固體＋固體氣體 發(fā)生裝置： 制備氣體：O2、NH3、CH4等 注意事項：①試管口應稍向下傾斜，以防止產生的水蒸氣在試管口冷凝后倒流，而使試管破裂。 ②鐵夾應夾在距試管口1/3處。 ③固體藥品應平鋪在試管底部。

2、 ④膠塞上的導管伸入試管內不能過長，否則會影響氣體導出。 ⑤如用排水集氣法收集氣體，當停止制氣時，應先從水槽中把導管撤出，然后再撤走酒精燈，防止水倒吸。 (2)固體＋液體或液體＋液體氣體 發(fā)生裝置： 制備氣體：Cl2、C2H4等 注意事項：①燒瓶應固定在鐵架臺上。 ②先把固體藥品放入燒瓶中，再緩緩加入液體。 ③分液漏斗應蓋上蓋，注意蓋上的凹槽對準分液漏斗頸部的小孔。 ④對燒瓶加熱時要墊上石棉網。 (3)固體＋液體(不加熱)―→氣體 發(fā)生裝置： 制備氣體：H2、CO2、NO2、SO2、NO等 注意事項：①塊狀固體與液體的混合物在常溫下反應制備氣體，可用啟普發(fā)生器

3、制備，當制取氣體的量不多時，也可采用簡易裝置。 ②簡易裝置中長頸漏斗的下口應伸入液面以下，否則起不到液封作用而無法使用。 ③加入塊狀固體藥品的大小要適宜。 ④加入液體的量要適當。 ⑤最初使用時應待容器內原有的空氣排凈后，再收集氣體。 ⑥在導管口點燃氫氣或其他可燃性氣體時，必須先檢驗純度。 3．氣體的除雜方法 除雜試劑選擇的依據(jù)：主體氣體和雜質氣體性質上的差異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性、可燃性。除雜原則：(1)不損失主體氣體，(2)不引入新的雜質氣體，(3)在密閉裝置內進行，(4)先除易除的氣體。 一般可從以下幾個方面考慮：①易溶于水的雜質可用水吸收；②酸性雜質可用堿性物

4、質吸收；③堿性雜質可用酸性物質吸收；④水分可用干燥劑吸收；⑤能與雜質反應生成沉淀或可溶性的物質，也可用作吸收劑。 【例1】　為下列各組氣體選擇合適的除雜試劑(括號內為雜質氣體) (1)含有HCl雜質的氣體 ①CO2(HCl)：_____________________________________________________； ②SO2(HCl)：_____________________________________________________； ③Cl2(HCl)：____________________________________________________

5、__。 (2)中性氣體中含有酸性雜質氣體 ①O2(Cl2)：_______________________________________________________； ②CO(CO2)：_____________________________________________________； ③NO(NO2)：____________________________________________________。 (3)酸性氣體中含有其他酸性雜質氣體 CO2(SO2)：____________________________________________________

6、__。 (4)含有O2雜質的氣體 ①CO2(O2)：______________________________________________________； ②N2(O2)：_______________________________________________________。 (5)HCl(Cl2)：______________________________________________________。 答案　(1)①飽和NaHCO3溶液?、陲柡蚇aHSO3溶液 ③飽和食鹽水 (2)①NaOH溶液　②NaOH溶液?、跦2O (3)飽和NaHCO3溶液或酸性

7、高錳酸鉀溶液 (4)①灼熱Cu?、谧茻酑u (5)CCl4 4．氣體凈化與干燥的先后順序 (1)若采用溶液除雜，應該是除雜在前，干燥在后。其原因是：氣體除雜過程中會從溶液中帶入水蒸氣，干燥劑可除去水蒸氣。如實驗室中利用大理石與稀鹽酸反應制備CO2，欲制得干燥、純凈的CO2，可先將產生的氣體通過飽和NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl氣體，再通過濃硫酸除去水蒸氣。 (2)若采用加熱除雜，則一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g)，可先將混合氣體通過堿石灰，除去CO2和H2O(g)，再將從干燥管中導出的氣體通過裝有灼熱銅網的硬質玻璃管，除去O2，即可得到干燥、純凈的N2。

8、若將混合氣體先通過灼熱的銅網，因氣體中混有水蒸氣，易使硬質玻璃管破裂。 【例2】　為制備干燥、純凈的CO2，將大理石和鹽酸反應生成的氣體先后通過裝有下列物質的兩個吸收裝置，兩個裝置中應依次裝入 (　　) ①飽和NaHCO3溶液；無水CaCl2固體 ②飽和NaHCO3溶液；濃硫酸 ③濃硫酸；飽和NaHCO3溶液 ④飽和Na2CO3溶液；稀硫酸 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 解析　用大理石和鹽酸反應制得的CO2中，含有少量HCl，可用飽和NaHCO3溶液除去；干燥CO2可用濃硫酸或無水CaCl2固體作干燥劑。注意：應先凈化，后干燥。 答案　A

9、 5．氣體的干燥 (1)選用干燥劑應根據(jù)氣體的性質和干燥劑的性質而定，其原則是干燥劑只能吸收氣體中的水分，而不能與氣體發(fā)生反應。 ①酸性干燥劑，如濃H2SO4、P2O5、硅膠等。一般用來干燥酸性或中性氣體，而不能用來干燥堿性氣體。 思考：下列氣體中不能被濃H2SO4干燥的是哪些？為什么？ NH3、H2、CO、H2S、SO2、Cl2、CO2 答案　NH3因為顯堿性而不能被濃H2SO4干燥，H2S因為有強還原性而不能被濃H2SO4干燥。 ②堿性干燥劑，如生石灰、固體NaOH、堿石灰等。堿性干燥劑不能干燥酸性氣體，如堿石灰不能干燥Cl2、CO2、HCl等。 ③中性干燥劑，如無水CaCl

10、2。無水CaCl2呈中性，對各類氣體一般均可干燥，但NH3能與其發(fā)生絡合反應而不能使用，其反應方程式為CaCl2＋8NH3 ===CaCl2·8NH3。 (2)氣體干燥凈化裝置 類型 液態(tài)干燥劑 固態(tài)干燥劑 固態(tài)干燥劑 固體，加熱 裝置 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 常見干燥劑 濃H2SO4(酸性、強氧化性) 無水氯化鈣(中性) 堿石灰(堿性) 除雜試劑Cu、CuO、Mg 當CO2中混有O2雜質時，應選用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ裝置除O2，除雜試劑是Cu粉或Mg粉。 6．氣體的收集 收集方法 收集氣體的類型 收集裝置 可收集的氣體(舉例) 排水法 難

11、溶于水或微溶于水，又不與水反應的氣體 O2、H2、Cl2(飽和NaCl溶液)、NO、CO2(飽和NaHCO3溶液)、CO 排空氣法 向上排空氣法 密度大于空氣 Cl2、SO2、NO2、CO2 向下排空氣法 密度小于空氣 H2、NH3 7．尾氣的吸收 (1)用水吸收的是HCl、NH3(注意防倒吸)。 (2)用燒堿溶液吸收的是Cl2、SO2、NO2、H2S等。 (3)用燃燒的酒精燈點燃可除去的是CO。 1．下列制備和收集氣體的實驗裝置合理的是 (　　) 答案　D 2．如圖裝置，將溶液A逐滴加入固體B中，下列敘述正確的是 (　

12、　) A．若A為濃鹽酸，B為MnO2，C中盛品紅溶液，則C中溶液褪色 B．若A為醋酸，B為貝殼，C中盛過量澄清石灰水，則C中溶液變渾濁 C．若A為濃氨水，B為生石灰，C中盛AlCl3溶液，則C中先產生白色沉淀后沉淀又溶解 D．若A為濃硫酸，B為Na2SO3固體，C中盛石蕊試液，則C中溶液先變紅后褪色 答案　B 解析　濃鹽酸和MnO2在加熱時才能反應，A錯；Al(OH)3不能溶于弱堿(氨水)，C錯；SO2只能使紫色石蕊試液變紅，D錯。 3．有關圖示裝置的敘述不正確的是 (　　) A．裝置①可用于吸收實驗中多余的SO2 B．裝置②可用于收集H2、NH3、

13、Cl2、NO2等 C．裝置③中X為苯，可用于吸收氨氣或氯化氫 D．裝置④可用于收集NH3，并吸收多余的NH3 答案　C 解析　SO2和NaOH溶液會發(fā)生反應，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)生反應的氣體，此時可以收集Cl2、NO2等；如果從短導管通入，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

14、防倒吸的裝置吸收多余的NH3，故D選項正確。 4．表中a、b、c表示相應儀器中加入的試劑，可用如圖所示裝置制取、凈化、收集的氣體是 (　　) 編號 氣體 a b c A NH3 濃氨水 生石灰 堿石灰 B SO2 70%濃H2SO4 Na2SO3固體 98%濃H2SO4 C NO 稀HNO3 銅屑 H2O D NO2 濃HNO3 銅屑 NaOH溶液 答案　B 解析　選項A，因NH3的密度比空氣的小，不能用圖示裝置收集；選項B，Na2SO3與濃硫酸反應生成SO2，SO2中所含的H2O雜質用98%濃H2SO4除

15、去，收集裝置合理；選項C，不能用圖示裝置收集NO；選項D，NO2被NaOH溶液吸收，收集不到NO2。 5．某課外活動小組用圖中的儀器和藥品組裝一套實驗裝置制取干燥的CO，用CO還原Fe2O3粉末制取還原鐵粉。(制取CO的原理為H2C2O4CO2↑＋CO↑＋H2O) 序號 儀器及藥品 序號 儀器及藥品 A B C D E (1)如果所制氣體流向為從左向右時，上述組裝的實驗裝置從左向右的連接順序(填儀器序號)是______→______→______→______→______。 (2)正確的操作第一步應是__________；最后一步應是熄滅_

16、_______處的酒精燈。 (3)裝置B的作用是________________________；裝置E的作用是________________。 答案　(1)A　E　C　D　B (2)連接好裝置并檢查裝置的氣密性　A (3)檢驗D中生成的CO2　除去CO中的CO2 解析　(1)先通過裝置A制備CO，但其中含有CO2雜質，可用裝置E中的NaOH溶液除去，然后用濃硫酸除去CO中的水蒸氣，干燥純凈的CO在裝置D中還原氧化鐵，最后用裝置B中的澄清石灰水檢驗D中生成的CO2。 (2)氣體制備和性質實驗中必須檢查裝置的氣密性。對于A、D兩處的酒精燈，應最后撤掉A處的酒精燈，防止還原出的Fe再被氧化，并防止出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象。 (3)裝置B中盛裝澄清石灰水，檢驗D中生成的二氧化碳氣體；裝置E中盛裝的NaOH溶液用來除去CO中的二氧化碳。 7