人教版初三化学第二部分重点专题突破2专题二常见气体的制备

第二部分重点专题突破专题二常见气体的制备专题突破提示：湖南中考中常见气体的制备常结合仪器的识别进行考查。一、制取气体的方案选择原则1.可行性：所选原料能够制得需要的气体；2.经济性：原料一般要廉价易得；3.反应条件适宜且易于控制；4.反应速率适中，不能太快或太慢，便于实验和收集；5.生成的气体要尽量纯净；6.操作简单易行，安全可靠，节能环保。二、常见气体的制备1.常见气体的发生装置选择依据：根据反应物的状态和反应条件选择合适的装置。反应物的状态固体固体和液体反应条件加热不加热装置反应物的状态固体固体和液体反应原理①高锰酸钾制氧气：_____________________________________②氯酸钾制氧气：___________________________③双氧水制氧气：________________________④碳酸钙和稀盐酸制二氧化碳：______________________________________⑤锌和稀硫酸制氢气：_________________________2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑△2KClO32KCl＋3O2↑MnO2△2H2O22H2O＋O2↑MnO2CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑＋H2OZn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑反应物的状态固体固体和液体注意事项a.试管口要略向下倾斜，以防止冷凝水倒流，造成试管炸裂；b.用KMnO4制取氧气时，试管口要塞一团棉花，防止高锰酸钾粉末进入导气管堵塞导气管；c.实验结束后先取出导管再熄灭酒精灯，防止水倒吸造成试管炸裂若使用长颈漏斗，则长颈漏斗的下端应伸入液面以下形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗逸出【装置拓展】制取气体最佳装置的选择装置图装置特点安装简便便于添加液体可控制溶液滴加速度可随时控制反应的发生和停止适用范围用于制取少量气体用于平稳反应并制取较多气体用于剧烈反应并制取较多气体用于平稳反应且制取持续时间较长的气体2.常见气体的收集装置选择依据：根据气体的密度和溶解性。收集方法排水法排空气法装置图收集方法排水法排空气法适用范围不易溶于水或难溶于水的物质，如O2、H2所收集的气体不与空气中的任何成分反应，且密度与空气相差较大密度比空气大的气体，如O2、CO2密度比空气小的气体，如H2、NH3优点收集的气体纯度较高，但不干燥收集的气体较干燥，但纯度不高收集方法排水法排空气法注意事项a.最佳收集时间：当导管口气泡__________冒出时；b．导管不能伸入集气瓶口过长，过长不利于气体排出；c．集满O2的集气瓶应_____(填“倒”或“正”)放在桌面上导管应伸到集气瓶的底部，防止_______________连续、均匀正收集的气体不纯正3.气体的检验和验满实验视频氧气与二氧化碳的检验气体方法氧气验满将带火星的木条接近集气瓶瓶口，木条复燃，检验将带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，则说明气体为氧气气体方法二氧化碳验满将燃着的木条靠近集气瓶瓶口，木条火焰立即熄灭，则说明已收集满检验将气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊,则说明气体为二氧化碳氢气检验点燃，罩干冷小烧杯，产生淡蓝色火焰，烧杯内壁有水珠，则说明气体为氢气4.多功能瓶(万能瓶)的使用方法图示操作目的气体进出方向举例与原理收集密度大于空气的气体a进b出(长进短出)收集CO2、O2，进入的气体聚集在集气瓶下方收集密度小于空气的气体b进a出(短进长出)收集H2，进入的气体聚集在集气瓶上方图示操作目的气体进出方向举例与原理排水法收集气体b进a出(短进长出)收集H2、O2(进入的气体聚集在集气瓶上方，水从下方导管被压出)洗气或干燥a进b出(长进短出)浓硫酸干燥O2或NaOH溶液吸收CO2图示操作目的气体进出方向举例与原理测量气体的体积a进b出(短进长出)连接多功能瓶与量筒，采用排水法测量收集气体的体积(CO2等能溶于水的气体需在液面加一层植物油)三、气体的净化与干燥1.气体的净化将不纯气体中的杂质气体除去从而得到较纯净的气体的过程即气体的净化。若选用的试剂是液体，这个过程叫做气体的洗涤。常见气体的吸收剂如下表：除杂剂气体杂质除杂装置水易溶性气体，如HCl、NH3等除杂剂气体杂质除杂装置强碱(如NaOH)溶液酸性气体，如CO2、SO2、HCl、H2S等饱和NaHCO3溶液除去CO2中的HCl碱石灰(NaOH和CaO)水蒸气，酸性气体如CO2、SO2、HCl、H2S等除杂剂气体杂质除杂装置灼热的CuO还原性气体，如H2、CO等灼热的铜网O22.气体的干燥用干燥剂除去气体中混有的水蒸气的过程称为气体的干燥。选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质确定，其原则是干燥剂只能吸收气体的水分，而不能与气体发生反应。常见气体的干燥剂的选择见下表：干燥剂可干燥的气体不可干燥的气体干燥装置酸性浓硫酸H2、O2、O2、CO、CH4、N2、SO2、HClNH3等碱性气体干燥剂可干燥的气体不可干燥的气体干燥装置碱性固体氢氧化钠、生石灰、碱石灰H2、O2、CO、CH4、N2、NH3CO2、SO2、HCl等酸性气体中性无水氯化钙除NH3以外的所有气体NH3注：碱石灰的主要成分是氧化钙和氢氧化钠。四、尾气处理1.常见装置2.常用方法（1）点燃尾气：对可燃性污染气体，点燃转化成物污染气体（如CO)（2）溶液吸收：酸性气体通入碱性溶液中，碱性气体通入酸性溶液中，使气体与溶液反应生成不具有挥发性的盐类（如CO2、SO2通入NaOH溶液）（3）尾气回收：装置末端接一个气球或其他容器，用以集中处理污染气体或再利用。例1(2016重庆A)甲、乙两同学在实验室制取CO2和O2时，无论选择什么药品，他们都能选用的装置是()【解析】实验室制取二氧化碳应选择固液常温型发生装置A，二氧化碳密度比空气大，可选择向上排空气法收集，收集装置为C；实验室用氯酸钾和二氧化锰的混合物(或高锰酸钾)制取氧气应选择固固加热型发生装置B，用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气应选择固液常温型发生装置A，氧气密度比空气略大，可选择向上排空气法收集，收集装置为C；根据以上内容分析题干信息，可知都能选用的装置是C。【答案】C例2(2013娄底)通过一年的化学学习，相信你已掌握了实验室制取气体的有关知识。请结合图示回答下列问题。(1)请写出图中标号a、b仪器的名称：a________；b________。集气瓶试管(2)实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，发生反应的化学方程式为____________________，选用的发生装置是__(填装置序号，下同)，收集装置是________。(3)F装置可用来测量生成的CO2气体的体积，在水面上放一层植物油的目的是_______________________________，植物油上方原有的空气对实验的结果_____(填“有”或“没有”)明显影响。BH2O22H2O＋O2↑MnO2D(或E)防止CO2溶于水，与水反应，减少误差没有【解析】(1)仪器a、b的名称分别是试管、集气瓶。(2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰的混合物制取氧气的化学方程式为2H2O22H2O＋O2↑，应选用“固液不加热型”装置作为气体发生装置，即B装置，因为氧气不易溶于水，且其密度比空气大，因此可以采用排水法或向上排空气法收集，即选取D(或E)作为气体收集装置。(3)因为二氧化碳能溶于水，又能与水发生化学反应，因此，为了减少实验误差，在水面上放一层植物油；因为二氧化碳通入F装置内使其内的压强增大，水被压入量筒内，就可以测出水的体积，即二氧化碳的体积，所以原有的空气对实验结果无明显影响。MnO2例3(2015郴州)如图是实验室制取和收集气体的部分装置图。(1)写出装置图中标号仪器的名称：①_______；②_______。(2)用高锰酸钾制取氧气的发生装置为____(填装置字母)，该反应的化学方程式为_________________________________。(3)实验室制取二氧化碳，若要收集到纯净干燥的二氧化碳气体，可通过F、G装置除去杂质，则接口顺序为a连(____)(____)连(____)(____)连b(填小写字母)。集气瓶锥形瓶A2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑△defc【解析】(1)由题中仪器图可知，①是锥形瓶，②是集气瓶。(2)实验室利用高锰酸钾制取氧气的反应物是固体，反应条件是加热，所以发生装置为A，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑。(3)实验室制取的二氧化碳中混有氯化氢气体和水蒸气，浓硫酸有吸水性可以除去水蒸气，饱和碳酸氢钠溶液可以吸收氯化氢并放出二氧化碳，洗气时应是长进短出，由此可知接口顺序：a连e，f连c，d连b。△1.(2016来宾)以下均为实验室制取二氧化碳的发生装置图，其中能控制反应随时发生或停止的装置是()【变式练习】【解析】A中夹住弹簧夹，反应产生的气体不能顺利排出，试管内的压强增大，将液体压入长颈漏斗中，液面低于多孔塑料片，反应停止；打开弹簧夹，试管内的气体逸出，试管内的压强变小，长颈漏斗中的液体进入试管，液面高于多孔塑料片，反应又开始，该装置可控制反应的发生与停止，符合题意；B中反应一旦开始就无法停止，直至药品被消耗完，不符合题意；C中分液漏斗可以控制液体的滴加速度，从而控制产生气体的速率，但无法控制反应的发生与停止，不符合题意；D与B类似，加入药品后，一旦发生反应就无法停止，直到药品被消耗完，不符合题意。【答案】A2.(2016湘潭)如图1是实验室常用的气体发生装置和收集装置，请回答下列问题：(1)写出图中有标号仪器的名称：a______；b________。(2)用加热高锰酸钾的方法制取氧气时，可选用的发生装置是__(填字母序号)，若选用D装置收集氧气，验满的方长颈漏斗酒精灯A图1法是：将____________伸到集气瓶口，观察现象。用该方法制取氧气的化学方程式为__________________________________。(3)若用C装置收集氧气，操作的正确顺序为___(用字母序号填)。a.将导管伸入集气瓶口，气体进入瓶中b.将装满水的集气瓶倒置在水槽中c.当气体收集满时，用毛玻璃片盖住瓶口，将集气瓶移出水面正放在桌面上带火星的木条2KMnO4K2MnO4＋MnO2△＋O2↑bac(4)某同学设计的实验装置(如图2)，既可用于制取气体，又可用于探究物质的性质。①当打开K1、关闭K2时，利用Ⅰ、Ⅱ装置可进行的实验是____(填字母序号)。A.过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取并收集氧气B.锌与稀硫酸反应制取并收集氢气②当打开K2、关闭K1，利用Ⅰ、Ⅲ装置可以制得并检验二氧化碳，装置Ⅲ中应加入的试剂为__________。澄清石灰水B图2【解析】(2)用高锰酸钾制氧气的原理是高锰酸钾受热分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应物是固体，反应需加热，所以发生装置应该选择A；氧气是无色无味的气体，用D装置收集时，验满的方法是将带火星的木条置于集气瓶瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气已收集满。(3)用排水法收集氧气时，应该先把集气瓶充满水，盖好玻璃片倒置在盛水的水槽中，等气泡连续均匀冒出时，将导管伸入集气瓶口收集气体，当瓶口有较大气泡冒出时，将导管移出，在水中盖好玻璃片，将集气瓶和玻璃片一起取出，正放在桌面上。(4)①打开K1、关闭K2时，发生装置适用于固体与液体不加热的反应，收集装置适合于收集密度比空气小的气体，所以可进行的实验是用锌和稀硫酸反应制取并收集氢气；②二氧化碳能与氢氧化钙反应生成难溶于水的碳酸钙，所以常用澄清石灰水检验二氧化碳。