专题讲座（四） 常见气体的实验室制备、净化和收集（精讲）-2022年一轮复习讲练测（原卷版）.docx

专题讲座（四） 常见气体的实验室制备、净化和收集(精讲)【考情分析】在近几年的高考气体制备及性质验证实验命题中,尤其是全国I卷、北京卷、江苏卷、浙江卷、海南卷等都出现过三颈瓶、双耳球、恒压滴液漏斗等陌生仪器的使用，这些仪器属于不常用仪器，同时在试题中还常出现一些仪器的创新使用这类题通过装置重新组合扩充的方式，考查考生全面的系统的知识，培养了考生的实验创新精神如将传统实验中涉及的实验仪器和用品进行有效替换，以提高化学实验的效果，但考生往往因为装置新颖，药品在平时的学习中没有见过，在解题时形成了心理压力，导致不能静心分析，去伪存真，从而失分较多预计今后高考命题仍将会以仪器装置和制备方法等的创新为命题热点核心素养分析】宏观辨识与微观探析：能根据气体的性质，辨识发生装置、净化装置、收集装置、尾气处理的选择，能解释这样选择和连接规律科学探究与创新意识：将化学实验仪器及装置运用组合法、扩充法或替代法等，进行重新组合或者拆分，来进行实验研究，解决实际问题科学态度与社会责任：具有安全意识，严谨求实的科学态度，具有探索未知、崇尚真理的意识和保护环境的可持续发展的意识知识梳理】智能点一 常见气体的制备1．气体制备实验的基本思路（1）根据反应物的状态及反应条件选择气体发生装置;（2）根据制备气体及气体杂质的性质选择气体净化装置;（3）根据制备气体的性质选择干燥剂及干燥装置;（4）根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置;（5）根据制备气体的毒性选择尾气吸收剂及吸收装置。

2．气体制备实验的操作顺序(1)仪器安装①由下到上(如制氯气的发生装置安装顺序是：放铁架台→摆酒精灯→固定铁圈→放置石棉网→固定圆底烧瓶)②从左到右(如制氯气：发生装置→除杂装置→干燥装置→性质探究或收集装置→尾气处理装置(注意防倒吸)③先塞后定(把带导管的胶塞在烧瓶固定前塞好，以免烧瓶固定后因不宜用力而塞不紧或因用力过猛而损坏仪器)2)加试剂顺序固体先放入，液体后滴加(即先固后液)3)其他操作顺序及连接顺序⑩①先检验气密性，后装入药品(便于在装置漏气时进行调整或更换仪器)，最后点燃酒精灯(所有准备工作完毕后)；②洗气瓶：在连接导管时，应长进短出；③量气装置的导管应短进长出；④干燥管应大口进小口出；⑤U形管：无前后；⑥加热玻璃管：无前后⑦有些实验为防倒吸，往往最后停止加热或最后停止通气；有些实验为防氧化往往最后停止通气⑧仪器拆卸的一般过程：从右到左，自上而下，先拆主体，后拆部件⑨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、无气味的气体，最后除去水蒸气⑩制备易潮解的物质时，装置最后要连干燥装置3.常见气体的发生装置根据反应物状态和反应条件我们主要掌握以下三类气体发生装置：（1）固体＋固体气体：可选择 等装置，能制备O2、NH3、CH4等;操作注意事项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。

2）固(或液)体＋液体气体：可选择等装置，能制备Cl2、C2H4、NH3等;（3）固体＋液体―→气体：可选择、、等装置，能制备H2、NH3、CO2、O2等4.气体的干燥、净化装置(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2)除杂原则：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3)气体净化与干燥的先后顺序1)若采用溶液除杂：应该是除杂在前，干燥在后其原因是：气体除杂过程中会从溶液中带入水蒸气，干燥剂可除去水蒸气如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2，欲制得干燥、纯净的CO2，可先将产生的气体通过饱和NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过浓硫酸除去水蒸气2)若采用加热除杂：则一般是干燥在前如N2中混有O2、CO2、H2O(g)，可先将混合气体通过碱石灰，除去CO2和H2O(g)，再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管，除去O2，即可得到干燥、纯净的N2若将混合气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，易使硬质玻璃管炸裂4)根据制备气体及气体杂质的性质选择如下气体净化装置及干燥装置：1）液态干燥剂或除杂试剂如浓H2SO4(酸性、强氧化性)、NaOH溶液(碱性)等，可选用洗气吸收装置。

2）固态干燥剂如无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性)等，可选用干燥管或U形管吸收装置3）固态除杂试剂如Cu、CuO、Mg等，需加热，可选用加热的硬质玻璃管吸收装置注意】净化气体遵循的原则:不损失要净化的气体,不引入新的杂质气体5.气体的收集方法及收集装置根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置：（1）排液法：难溶于水(或某溶液)或微溶于水(或某溶液)，又不与其反应的气体可用排液法收集，选用、等收集装置收集用该装置可收集O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO、C2H2、C2H4等气体2）向上排空气法：密度大于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集，选用等收集装置收集用该装置可收集Cl2、SO2、NO2、CO2等气体2）向下排空气法：密度小于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向下排空气法收集，选用等收集装置收集用该装置可收集H2、NH3、CH4等气体6．气体的量取装置对难溶于水且不与水反应的气体,往往利用量筒或滴定管组装如图所示的装置量取其体积7.尾气的处理(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实验室中常见有毒气体的处理方法如下表：Cl2SO2NO2H2SHClNH3CONONaOH溶液CuSO4溶液或NaOH溶液水水或浓硫酸点燃与O2混合后通入NaOH溶液(3)直接排空处理：主要是针对无毒、无害气体的处理，如N2、O2、CO2等4)尾气处理装置①在水中溶解度较小的有毒气体，多数可通入盛有某种试剂的烧杯中被吸收除去(如图甲)，如Cl2、NO2均可通入NaOH溶液中除去②某些可燃性气体可用点燃(如图丙)或转化的方法除去，如CO、H2可点燃或通过灼热的CuO除去③某些可燃性气体可以采用收集的方法除去(如图丁)，如CH4、C2H4、H2、CO等④对于溶解度很大、吸收速率很快的气体，吸收时应防止倒吸，典型装置如图乙常见的防倒吸装置还有如下改进装置(以NH3的吸收为例，未注明的液体为水)智能点二 装置的改进或创新1.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的分解，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2.洗气装置的创新——双耳球吸收法如图中，由于双耳球上端球形容器的容积较大，能有效地防止倒吸故该装置既能除去气体中的气态杂质，又能防止倒吸3.集气装置的创新——排液集气装置（1）装置(Ⅰ)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——收集HCl或NH32）装置(Ⅱ)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中收集到气体典例剖析】高频考点1 考查常见气体的制备例1．（2021江苏高三二模）燃煤和工业生产中产生的过量排放会形成酸雨是重要的化工原料，可作漂白剂在接触法制硫酸的工业中，发生的反应为： 用下列装置进行制取、性质验证和尾气处理，其中不能实现相应实验目的的是A．图甲：制取 B．图乙：验证其还原性C．图丙：验证其漂白性 D．图丁：尾气处理【变式训练】（2021湖北高三其他模拟）根据装置和下表内的物质(省略夹持、净化以及尾气处理装置，图1中虚线框内的装置是图2) ，能完成相应实验目的的是选项a中的物质b中的物质实验目的、试剂和操作实验目的c中的物质进气方向A浓氨水碱石灰收集氨气饱和NH4Cl溶液N→MB浓硝酸Na2SO3检验SO2的氧化性品红溶液M→NC稀硝酸Cu收集NO水N→MD浓盐酸MnO2检验Cl2的氧化性Na2S溶液M→NA．A B．B C．C D．D高频考点2 考查气体制备装置的创新应用例2.实验的探究和创新是化学学科核心素养之一。

某校化学实验小组为了探究SO2和Cl2(水溶液)的漂白性实验，设计了如下图所示的实验装置：(1)仪器a的名称是_______________________2)他们制备SO2的反应原理为 ，根据反应特点，制备SO2应选用上图中的_________装置填A或E)(3)在制备Cl2时他们使用了浓盐酸，结合另一发生装置的特点，请你写出制备Cl2的反应方程式__________________________，该反应在含4mol浓盐酸的反应体系中充分反应，生成的Cl2在标准状况下的体积为___________22.4L填“>”或“＜”或“=”)(4)反应开始后，发现B、D两支试管中的品红溶液都褪色，停止通气后，分别加热两支试管中的液体，B试管中的现象是_______________5)C烧杯中NaOH溶液的作用是_________________6)该小组同学将两种气体混合后通入品红溶液，一段时间后，品红溶液几乎不褪色查阅资料得知：两种气体按体积比1:1混合，再与水反应可生成两种常见的酸，因而失去漂白作用，写出反应的化学方程式__________________变式训练】化学实验有助于理解化学知识，形成化学观念，提高探究与创新能力。

1）查阅资料可知：2KMnO4+16HCl（浓）═ 2MnCl2 + 2KCl + 5Cl2↑ + 2H2O某同学设计图1所示装置来制备纯净、干燥的氯气，其中实验装置或试剂有错误的是（_____）A．①② B．② C．②③ D．①③ （2）将图1装置修改正确后，虚框④是收集Cl2的装置，请从图2中选用合适的装置__ （3）将制得的Cl2进行性质实验，装置如图3所示（加热装置省略），请回答以下问题①装置E中可观察到________________；反应的化学方程式_____________________②装置F在反应中的作用是_____________A．收集Cl2 B．防止倒吸 C．混合气体 ③装置G所得的溶液中具有漂白性的分子是____，将G所得饱和溶液置于光照下一段时间，溶液中大量减少的粒子有（除H2O分子外）______至少写2种）④装置H的作用_______________4）工业漂白粉常用Cl2与石灰乳反应制得，反应方程式为_________________。