第4章專題講座三

1、專題講座三氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集1氣體制備實(shí)驗(yàn)的基本過程(1)氣體制備實(shí)驗(yàn)裝置一般包含以下幾部分發(fā)生裝置凈化裝置干燥裝置收集裝置尾氣處理裝置(2)氣體制備的一般實(shí)驗(yàn)操作步驟組裝(從下到上，從左到右)；檢驗(yàn)裝置的氣密性；加入藥品；排盡裝置內(nèi)的空氣；驗(yàn)純；反應(yīng)；拆除裝置。2氣體發(fā)生裝置依據(jù)制備氣體所需的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)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：如右圖制備氣體：O2、NH3、CH4等注意事項(xiàng)：試管口應(yīng)稍向下傾斜，以防止產(chǎn)生的水蒸氣在試管口冷凝后倒流，而使試管炸裂。鐵夾應(yīng)夾在距試管口1/3處。固體藥品應(yīng)平鋪在試管底部。膠塞上的導(dǎo)管伸入試管內(nèi)不能過長，否則會(huì)

2、影響氣體導(dǎo)出。如用排水集氣法收集氣體，當(dāng)停止制氣時(shí)，應(yīng)先從水槽中把導(dǎo)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：(a) (b)(c)制備氣體：Cl2、C2H4等注意事項(xiàng)：燒瓶應(yīng)固定在鐵架臺(tái)上。先把固體藥品放入燒瓶中，再緩緩加入液體。分液漏斗應(yīng)蓋上蓋，注意蓋上的凹槽對(duì)準(zhǔn)分液漏斗頸部的小孔。對(duì)燒瓶加熱時(shí)要墊上石棉網(wǎng)。液體液體氣體時(shí)要加沸石，防止暴沸，如用(b)裝置制取乙烯時(shí)需加碎瓷片。(c)裝置中導(dǎo)管的作用是平衡氣壓，便于分液漏斗中的液體順利滴下。(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(xiàng)：塊狀固體與液體的混合物在常

3、溫下反應(yīng)制備氣體，可用啟普發(fā)生器制備，當(dāng)制取氣體的量不多時(shí)，也可采用簡易裝置。簡易裝置中長頸漏斗的下口應(yīng)伸入液面以下，否則起不到液封作用而無法使用。加入塊狀固體藥品的大小要適宜。加入液體的量要適當(dāng)。最初使用時(shí)應(yīng)待容器內(nèi)原有的空氣排凈后，再收集氣體。在導(dǎo)管口點(diǎn)燃?xì)錃饣蚱渌扇夹詺怏w時(shí)，必須先檢驗(yàn)純度。例1(1)如圖是實(shí)驗(yàn)室制取某些氣體的裝置。該制氣裝置在加入反應(yīng)物前，應(yīng)事先進(jìn)行的操作是_。若用該裝置制取O2，反應(yīng)物除了可選擇二氧化錳和_(填試劑名稱)，還能選擇_(填物質(zhì)的化學(xué)式)和水。利用該裝置還可制取_(填字母)等氣體。aH2 bCO2 cNH3 dSO2(2)此裝置中加入漂白粉和濃鹽酸也可以

4、制取Cl2。寫出該反應(yīng)的離子方程式：_。若使用在空氣中放置的漂白粉和濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)，則制取的Cl2中可能含有的雜質(zhì)為_。解析(1)制備氣體的裝置在加入反應(yīng)物之前均應(yīng)先檢查裝置的氣密性。該裝置所制氣體應(yīng)滿足固體和液體不需加熱制備氣體。符合此條件的制備氧氣的反應(yīng)可為H2O2在MnO2作催化劑時(shí)分解，或Na2O2與H2O反應(yīng)。該裝置可制備的氣體有H2、CO2、O2、NH3等。(2)ClO、Cl在酸性條件下可發(fā)生歸中反應(yīng)生成Cl2。漂白粉在空氣中放置會(huì)部分變?yōu)镃aCO3，濃鹽酸有很強(qiáng)的揮發(fā)性，因而制取的Cl2中常含有HCl、CO2和H2O(g)。答案(1)檢查裝置氣密性雙氧水(或過氧化氫)Na2O2a

5、bcd(2)ClOCl2H=Cl2H2OHCl、CO2、H2O(g)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(zhì)氣體性質(zhì)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(zhì)氣體；(3)在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行；(4)先除易除的氣體。一般可從以下幾個(gè)方面考慮：易溶于水的雜質(zhì)可用水吸收；酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收；水分可用干燥劑吸收；能與雜質(zhì)反應(yīng)生成沉淀或可溶性的物質(zhì)，也可用作吸收劑。例2為下列各組氣體選擇合適的除雜試劑(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)氣體)(1)含有HCl雜質(zhì)的氣體CO2(HCl)：_；SO2(HCl)：_；Cl2(HCl)

6、：_。(2)中性氣體中含有酸性雜質(zhì)氣體O2(Cl2)：_；CO(CO2)：_；NO(NO2)：_。(3)酸性氣體中含有其他酸性雜質(zhì)氣體CO2(SO2)：_。(4)含有O2雜質(zhì)的氣體CO2(O2)：_；N2(O2)：_。(5)HCl(Cl2)：_。答案(1)飽和NaHCO3溶液飽和NaHSO3溶液飽和食鹽水(2)NaOH溶液NaOH溶液H2O(3)飽和NaHCO3溶液或酸性高錳酸鉀溶液(4)灼熱Cu灼熱Cu(5)CCl44氣體凈化與干燥的先后順序(1)若采用溶液除雜，應(yīng)該是除雜在前，干燥在后。其原因是：氣體除雜過程中會(huì)從溶液中帶入水蒸氣，干燥劑可除去水蒸氣。如實(shí)驗(yàn)室中利用大理石與稀鹽酸反應(yīng)制備C

7、O2，欲制得干燥、純凈的CO2，可先將產(chǎn)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(dǎo)出的氣體通過裝有灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管，除去O2，即可得到干燥、純凈的N2。若將混合氣體先通過灼熱的銅網(wǎng)，因氣體中混有水蒸氣，易使硬質(zhì)玻璃管炸裂。例3為制備干燥、純凈的CO2，將大理石和鹽酸反應(yīng)生成的氣體先后通過裝有下列物質(zhì)的兩個(gè)吸收裝置，兩個(gè)裝置中應(yīng)依次裝入()飽和NaHCO3溶液；無水CaCl2固體飽和NaHCO3溶液；濃硫

8、酸濃硫酸；飽和NaHCO3溶液飽和Na2CO3溶液；稀硫酸A B C D解析用大理石和鹽酸反應(yīng)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(yīng)先凈化，后干燥。答案A5氣體的干燥(1)選用干燥劑應(yīng)根據(jù)氣體的性質(zhì)和干燥劑的性質(zhì)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(yīng)。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干燥的有哪些？為什么？NH3、H2、CO、H2S、SO2、Cl2、CO2答案NH3因?yàn)轱@堿性而不能被濃H2SO

9、4干燥，H2S因?yàn)橛袕?qiáng)還原性而不能被濃H2SO4干燥。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。中性干燥劑，如無水CaCl2。無水CaCl2呈中性，對(duì)各類氣體一般均可干燥，但NH3能與其發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能使用，其反應(yīng)方程式為CaCl28NH3=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，加熱裝置常見干燥劑濃H2SO4(酸性、強(qiáng)氧化性)無水氯化鈣(中性)堿石灰(堿性)除雜試劑Cu、CuO、Mg等當(dāng)CO2中混有O2雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用上述中的裝置除O2，除雜試劑是Cu粉。6氣體的收

10、集收集方法收集氣體的類型收集裝置可收集的氣體(舉例)排水法難溶于水或微溶于水，又不與水反應(yīng)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、NH37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)用燃燒的酒精燈可除去的是CO。題組一常見氣體制備原理及裝置的選擇1有下列幾種氣體：O2、NH3、H2、CO2、SO2、NO2、Cl2、HCl、NO、H2S、HBr、HI.給上述的氣體選擇適當(dāng)?shù)闹苽溲b置

11、(1)此裝置適用于制備。(2)此裝置適用于制備。(3)此裝置適用于制備。(4)此裝置適用于制備。.對(duì)上述全部氣體選擇常用的干燥劑：(1)能用濃硫酸干燥的是。(2)能用堿石灰干燥的是。2以下氣體發(fā)生裝置中，不易控制反應(yīng)產(chǎn)生氣體的量的是()答案B解析A項(xiàng)可通過控制加入液體的量來控制產(chǎn)生氣體的量；C、D兩項(xiàng)中裝置類似于啟普發(fā)生器，可通過活塞的開關(guān)調(diào)節(jié)反應(yīng)器的壓強(qiáng)，控制反應(yīng)與否，來控制產(chǎn)生氣體的量。3(2013·安徽理綜，8)實(shí)驗(yàn)室中某些氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略夾持和凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)，最合理的選項(xiàng)是()選項(xiàng)a中的物質(zhì)b中的物質(zhì)c中收集的氣

12、體d中的物質(zhì)A濃氨水CaONH3H2OB濃硫酸Na2SO3SO2NaOH溶液C稀硝酸CuNO2H2OD濃鹽酸MnO2Cl2NaOH溶液答案B解析由題給裝置可知，本裝置可以用于固體和液體不加熱型、收集方法為向上排空氣法、防倒吸型尾氣處理方式的氣體的制取。A項(xiàng)，NH3的密度比空氣的小，收集應(yīng)用向下排空氣法，不符合；C項(xiàng)，銅和稀硝酸反應(yīng)不能產(chǎn)生NO2，且NO2的吸收不能用水，可以用NaOH溶液；D項(xiàng)，用濃鹽酸與MnO2反應(yīng)制Cl2需要加熱，本裝置不能滿足。4實(shí)驗(yàn)室常用的幾種氣體發(fā)生裝置如圖A、B、C所示：(1)實(shí)驗(yàn)室可以用B或C裝置制取氨氣，如果用C裝置，通常使用的試劑是_。(2)氣體的性質(zhì)是氣體收

13、集方法選擇的主要依據(jù)。下列性質(zhì)與收集方法無關(guān)的是_(填序號(hào)，下同)。密度顏色溶解性熱穩(wěn)定性與氧氣反應(yīng)(3)若用A裝置與D裝置相連制取并收集X氣體，則X可能是下列氣體中的_。CO2NOCl2H2答案(1)濃氨水、CaO固體(或NaOH固體)(2)(3)題組二裝置的組合與連接5(2013·海南，6)下圖所示儀器可用于實(shí)驗(yàn)室制備少量無水FeCl3，儀器連接順序正確的是()AabcdeefghBaedcbhigCadecbhigDacbdehif答案B解析裝置順序?yàn)橹坡葰狻⒊s(HCl、水蒸氣)、反應(yīng)制備、尾氣處理，注意洗氣瓶中導(dǎo)管為“長進(jìn)短出”。6N2在諸多領(lǐng)域用途廣泛。某化學(xué)興趣小組為探

14、究在實(shí)驗(yàn)室制備較為純凈N2的方法，進(jìn)行了認(rèn)真的準(zhǔn)備。請(qǐng)你參與交流與討論。查閱資料N2的制法有下列三種方案：方案1：加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2。方案2：加熱條件下，以NH3還原CuO可制得N2，同時(shí)獲得活性銅粉。方案3：將空氣緩緩?fù)ㄟ^灼熱的銅粉獲得較純的N2。實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備以實(shí)驗(yàn)室常見儀器(藥品)等設(shè)計(jì)的部分裝置如下圖(有的夾持和加熱儀器未畫出)。分析交流(1)若以方案1制得N2，應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是_。(2)若按方案2制得干燥、純凈的N2，且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料，整套制氣裝置按氣流從左到右的連接順序是_(填序號(hào))。獲得N2的反應(yīng)原理是_(寫反應(yīng)方程式)。(3)若以排水法收

15、集N2，其中會(huì)混入水蒸氣。但也不宜用排空氣法，其原因是_。你提出的收集方法是_。答案(1)A(2)EDBC2NH33CuO3CuN23H2O(3)N2與空氣密度大小接近，收集的氮?dú)庵幸谆烊胙鯕獾瘸煞钟谜婵諝饽沂占?其他合理答案也可)解析(1)方案1為加熱兩種液態(tài)物質(zhì)，符合此條件的只有A裝置。(2)方案2為固體和氣體的反應(yīng)，反應(yīng)器應(yīng)選擇B，但要求通入的氨氣干燥且純凈，利用濃氨水和生石灰反應(yīng)制取氨氣為固液不加熱的裝置，選擇E，但同時(shí)有水蒸氣生成，因此利用堿石灰來干燥，反應(yīng)完畢后產(chǎn)生的水蒸氣與沒有參與反應(yīng)的氨氣與氮?dú)庖煌瑢?dǎo)出，利用濃硫酸既可以除去水，又可以除去氨氣。(3)排氣法收集氣體主要是利用氣體

16、密度的差別。因此利用可以直接排空內(nèi)部空氣的裝置來收集氮?dú)?。題組三氣體制備與性質(zhì)實(shí)驗(yàn)組合7如圖所示的裝置常用于制取氣體并檢驗(yàn)氣體的性質(zhì)。下列有關(guān)說法正確的是()A關(guān)閉分液漏斗的活塞，將干燥管末端放入水中，微熱燒瓶，有氣泡從水中冒出，停止加熱后，干燥管內(nèi)有水柱形成，表明裝置不漏氣B若裝置用于制取氯氣并驗(yàn)證其具有漂白性，則A中所用試劑為稀鹽酸，B中所用藥品為KMnO4固體，C中為品紅溶液C若裝置用于制取SO2并驗(yàn)證其具有漂白性，則A中所用試劑為濃硫酸，B中所用藥品為Na2SO3固體，C中為酸性KMnO4溶液D若實(shí)驗(yàn)時(shí)B中盛放固體NaOH，A中為濃氨水，C中為稀AgNO3溶液，則實(shí)驗(yàn)過程中，C試管中看

17、不到明顯的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象答案A解析A項(xiàng)，由于裝置的體積較大，可用酒精燈微熱燒瓶，加熱時(shí)干燥管口有氣泡冒出，冷卻后干燥管口有水柱形成，說明裝置的氣密性良好，正確；B項(xiàng)，制氯氣時(shí)應(yīng)用濃鹽酸，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，SO2使酸性KMnO4溶液褪色的原因是SO2能將KMnO4還原，表現(xiàn)還原性，不表現(xiàn)漂白性，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)過程中C試管中有沉淀出現(xiàn)，若NH3過量，則可觀察到沉淀溶解，錯(cuò)誤。8“84”消毒液與硫酸溶液反應(yīng)可以制取氯氣(NaClONaClH2SO4Na2SO4Cl2H2O)，為探究氯氣的性質(zhì)，某同學(xué)利用此原理制氯氣并設(shè)計(jì)了如下所示的實(shí)驗(yàn)裝置。請(qǐng)回答下列問題：(1)從裝置中選擇合適的制氣裝置(A處)_(填序號(hào))。(2)裝置B、C中依次放的是干燥的紅色布條和濕潤的紅色布條，實(shí)驗(yàn)過程中該同學(xué)發(fā)現(xiàn)裝置B中的布條也褪色，其原因可能是_，說明該裝置存在明顯的缺陷，請(qǐng)?zhí)岢龊侠淼母倪M(jìn)方法：_。(3)為了驗(yàn)證氯氣的氧化性，將氯氣通入Na2SO3溶液中，寫出氯氣與Na2SO3溶液反應(yīng)的離子方程式：_。(4)將氯氣通入飽和NaHCO3溶液中能產(chǎn)生無色氣體，已知酸性：鹽酸>碳酸>次氯酸，該實(shí)驗(yàn)證明氯氣與水反應(yīng)的生成物中含有_。答案(1)(2)產(chǎn)生的氯氣中含有水蒸氣，兩者反應(yīng)生成次氯酸在裝置A、B之間增加盛有濃硫酸的洗氣瓶(或干燥裝置)(3)Cl2SOH2O=SO2Cl2