气体的实验室制备、净化和收集

专题讲座二气体的实验室制备、净化和收集第四章非金属及其化合物知识梳理1.气体制备实验的基本思路2.重要气体的发生装置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：(1)固体＋固体气体发生装置：制备气体：O2、NH3、CH4等。―→△(2)固体＋液体或液体＋液体气体发生装置：―→△制备气体：Cl2、C2H4等。(3)固体＋液体(不加热)―→气体发生装置：制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的所有气体。3.气体制备装置的改进(1)改进的目的：用于加热易溶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，如用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。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。(2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置ⅠⅡⅢⅣ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Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂是Cu粉。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，又不与水反应的气体O2、H2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO等5.气体的收集方法排空气法向上排空气法密度大于空气且不与空气中成分反应Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH36.集气装置的创新——排液集气装置装置(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Cl2。②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。③饱和NaHS溶液——收集H2S。④四氯化碳——收集HCl或NH3。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。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)①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用装置。②制取CO时，尾气处理可采用装置。③制取H2时，尾气处理可采用装置。acbac解题探究题组一气体的制备与收集1.下列制备和收集气体的实验装置合理的是答案解析2.用下列装置制取并收集NO2气体，其中最合理的是答案解析3.(1)如图是实验室制取某些气体的装置。①该制气装置在加入反应物前，应事先进行的操作是。②若用该装置制取O2，反应物除了可选择二氧化锰和___________________(填试剂名称)外，还能选择(填试剂化学式)和水。③利用该装置还可制取(填字母)等气体。a.H2b.CO2c.NH3d.SO2检查装置气密性双氧水(或过Na2O2abcd制备气体的装置在加入反应物之前均应先检查装置的气密性。该装置所制气体应满足固体(液体)和液体不需加热制备气体。符合此条件的制备氧气的反应可为H2O2在MnO2作催化剂时分解，或Na2O2与H2O反应。该装置可制备的气体有H2、CO2、O2、NH3等。氧化氢)答案解析(2)此装置中加入漂白粉和浓盐酸也可以制取Cl2。①写出该反应的离子方程式：。②若使用在空气中放置的漂白粉和浓盐酸发生反应，则制取的Cl2中可能含有的杂质为。ClO－＋Cl－＋2H＋===Cl2↑＋H2OHCl、CO2、H2O(g)ClO－、Cl－在酸性条件下可发生归中反应生成Cl2。漂白粉在空气中放置会部分变为CaCO3，浓盐酸有很强的挥发性，因而制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O(g)。答案解析题组二仪器的组装4.(2013·海南，6)下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是答案解析A.a－b－c－d－e－f－g－hB.a－e－d－c－b－h－i－gC.a－d－e－c－b－h－i－gD.a－c－b－d－e－h－i－f5.N2在诸多领域中用途广泛。某化学兴趣小组为探究在实验室制备较为纯净N2的方法，进行了认真的准备。请你参与交流与讨论。[查阅资料]N2的制法有下列三种方案：方案1：加热NaNO2和NH4Cl的浓溶液制得N2。方案2：加热条件下，以NH3还原CuO可制得N2，同时获得活性铜粉。方案3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的N2。[实验准备]以实验室常见仪器(药品)等设计的部分装置如下图(部分夹持和加热仪器未画出)。[分析交流](1)若以方案1制得N2，应选择的发生装置是。方案1为加热两种液态物质，符合此条件的只有A装置。A答案解析(2)若按方案2制得干燥、纯净的N2，且需要的NH3以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到右的连接顺序是(填字母)。获得N2的反应原理是(写反应方程式)。E→D→B→C答案解析2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O====△(3)若以排水法收集N2，其中会混入水蒸气。但也不宜用排空气法，其原因是。你提出的收集方法是。排气法收集气体主要是利用气体密度的差别。因此可以利用直接排空内部空气的装置来收集氮气。N2与空气密度大小接近，收集的氮气中易混入氧气等成分答案解析用真空气囊收集(其他合理答案也可)题组三气体的干燥、除杂及尾气吸收6.实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(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，最合理的选项是选项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MnO2Cl2NaOH溶液答案解析7.双球洗气管是一种多用途仪器，常用于除杂质、气体干燥、气体吸收等实验操作。右图是一个以双球洗气管为尾气处理装置，用吸收剂X吸收气体Y的情形，其中符合事实的组合是选项ABCD吸收气体YCl2HClSO2NO吸收剂X饱和NaCl溶液水浓硫酸NaOH溶液答案解析8.(2016·辽宁六校期末)如图为常用玻璃仪器组成的七种实验装置，根据需要可在其中加入液体或固体试剂。下列说法错误的是A.A、B装置既能用于收集Cl2，又能用于收集NOB.装有浓硫酸的F装置可用于干燥CO2气体C.C、E装置可用于尾气吸收，能防止液体倒吸到气体发生装置中D.G装置可用于合成氨实验中，可干燥、混合并能大致观察H2和N2的体积比答案解析9.(2017·西安调研)用下列装置进行对应的实验(部分仪器已省略)，能达到实验目的的是答案解析A项，气体应“长进短出”；B项，HCl易溶于水会倒吸；C项，测馏分的温度，温度计水银球应在支管口附近。