高考化學(xué)復(fù)習(xí)專題：常見氣體的制備與收集

1、常見氣體的制備與收集一、幾種氣體制備的反應(yīng)原理二氣體發(fā)生裝置的類型1設(shè)計原則：根據(jù)反應(yīng)原理、反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)所需條件等因素來選擇反應(yīng)裝置。2裝置基本類型：裝置類型固體反應(yīng)物（加熱）固液反應(yīng)物（不加熱）固液反應(yīng)物（加熱）裝置示意圖主要儀器酒精燈、試管啟普發(fā)生器酒精燈、燒瓶、分液漏斗典型氣體O2、NH3等H2、CO2、H2S等。Cl2操作要點(diǎn)試管口應(yīng)稍向下傾斜，以防止產(chǎn)生的水蒸氣在管口冷凝后倒流而引起試管破裂；鐵夾應(yīng)夾在距試管口 l/3處；膠塞上的導(dǎo)管伸入試管里面不能太長，否則會妨礙氣體的導(dǎo)出。在用簡易裝置時，如用長頸漏斗，長頸漏斗的下口應(yīng)伸入液面以下，否則起不到液封的作用； 加入的液體反應(yīng)物（如

2、酸）要適當(dāng)； 塊狀固體與液體的混合物在常溫下反應(yīng)制備氣體可用啟普發(fā)生器制備。制C2H2：先把固體藥品加入燒瓶，然后加入液體藥品；要正確使用分液漏斗。制C2H4：三、氣體的收集方法和裝置根據(jù)氣體的密度、溶解性、穩(wěn)定性可將氣體的收集方法分為三種。1、收集方法：A、排水集氣法凡難溶于水或微溶于水，又不與水反應(yīng)的氣體都可用排水法收集，如圖甲。B、排空氣法一種是向上排空氣法，凡是氣體的相對分子質(zhì)量大于空氣的平均相對分子質(zhì)量的可用此法，如圖乙；若氣體的相對分子質(zhì)量小于空氣的平均相對分子質(zhì)量，則用向下排空氣法，如圖丙。2、收集裝置：(1 圖甲可收集O2、H2、N2、Cl2(飽和NaCl溶液、NO、CO2(飽

3、和NaHCO3溶液、CO等。(2 圖乙可收集Cl2 、NO2、CO2、SO2等。(3 圖丙可收集H2、NH3、CH4等。(4 圖丁從A進(jìn)氣相當(dāng)于圖乙，從B進(jìn)氣相當(dāng)于圖丙。四、氣體的干燥凈化裝置1、氣體干燥凈化裝置:氣體的凈化、干燥裝置一般常用的有洗氣瓶、干燥管、U形管和雙通加熱管幾種。液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固體，加熱裝置常見干燥劑濃硫酸(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等可干燥的氣體H2、Cl2、O2、SO2、N2、CO2、CO、CH4H2、Cl2、O2、SO2、N2、CO2、CO、CH4H2、O2、N2、CO、CH4、NH3可除去H2、O2、N2、CO不可干

4、燥的氣體HBr、NH3、HINH3Cl2、SO2、CO2、NO2等(1洗氣瓶中一般裝入液體除雜試劑。除雜試劑應(yīng)通過化學(xué)反應(yīng)將雜質(zhì)吸收或?qū)㈦s質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化為所制取的氣體。常見除雜試劑有：強(qiáng)堿溶液：如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2等呈酸性的氣體。飽和的酸式鹽溶液，可將雜質(zhì)氣體吸收轉(zhuǎn)化，如：飽和NaHCO3溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等強(qiáng)酸性氣體。飽和NaHSO3溶液能除去SO2中混有的HCl、SO3等氣體。飽和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCl氣體。濃H2SO4：利用它的吸水性，可除去H2、SO2、HCl、CO、NO2、CH4等氣體中混有的水蒸氣。但由于濃H2S

5、O4有強(qiáng)氧化性，不能用來干燥具有強(qiáng)還原性氣體，如H2S、HBr、HI等。酸性KMnO4溶液：利用它的強(qiáng)氧化性，可以除去具有還原性的氣體，如除去混在CO2氣體中的SO2、H2S等。(2干燥管、U形管一般裝入固體的干燥劑。常見的固體干燥劑有：酸性干燥劑，用來干燥酸性氣體。如P2O5、硅膠等。堿性干燥劑，用來干燥堿性氣體。如CaO、堿石灰、固體NaOH等。中性干燥劑，既能干燥堿性氣體又能干燥酸性氣體。如CaCl2(但CaCl2不能干燥NH3，因易形成CaCl2·8NH3氨合物。(3雙通加熱管一般裝入固體除雜劑，除雜試劑和混合氣體中的某一組分反應(yīng)。例如：Cu和混合氣體中O2反應(yīng)而將O2除去。

6、另外還常用固體的無水CuSO4裝入干燥管中，通過顏色變化檢驗(yàn)水蒸氣的存在(但不能用CuSO4作干燥劑，因CuSO4吸水率低。用Na2O2固體也可將CO2、H2O(氣轉(zhuǎn)化為O2。2、尾氣處理裝置:尾氣處理與凈化、干燥的原理和裝置是一樣的。(1 圖甲裝置中若裝NaOH可吸收Cl2、SO2、NO2、CO2等酸性氣體。若裝Na2SO3可吸收Cl2、SO2、NO2等。(2 圖乙和圖丙裝置中若裝堿石灰可吸收Cl2、SO2、NO2、CO2等酸性氣體，同時他們還是一個雙吸收裝置，應(yīng)用于制取易潮解的物質(zhì)，如，制無水AlCl3時，正好可吸收多余的Cl2，反應(yīng)結(jié)束后冷卻過程中又可吸收回流的空氣以防止潮解。(3 尾氣

7、處理還可以用下列裝置： 甲 乙 丙A. 甲裝置吸收極易溶于水的氣體如HCl、NH3等。B. 乙裝置吸收溶解度較小的氣體如Cl2等。C. 丙裝置除去可燃的有毒氣體如CO等。D. 無需要吸收直接排放的氣體有O2、N2、H2、CO2、CXHY，其中H2和CXHY必須排放到室外。3、防倒吸完全裝置:4測量氣體的體積:利用氣體的不溶于某些液體的性質(zhì)(如H2難溶于水，Cl2難溶于飽和食鹽水可用排液法粗略測量氣體的體積。其多種量氣裝置見下圖。實(shí)驗(yàn)操作水平的高低決定了測量誤差的大小。為減少量氣誤差，應(yīng)注意：裝置(A，反應(yīng)后應(yīng)恢復(fù)到室溫再讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)前集氣瓶應(yīng)充滿水。氣體體積即量筒中水的體積，裝置(B：讀數(shù)時應(yīng)上

8、下移動乙管，使甲、乙兩管液面相平。讀取反應(yīng)前后甲管中液面體積讀數(shù)的差值即為氣體體積裝置(C：測量收集到氣體體積，應(yīng)先使氣體冷卻至室溫，再慢慢將量筒下移，使量筒內(nèi)外液面高度相同，再讀取讀數(shù)裝置(D：實(shí)驗(yàn)中水面要沒過漏斗頸，量筒中裝滿水，反應(yīng)在漏斗中進(jìn)行，生成氣體的體積即為量筒內(nèi)氣體的體積。裝置(E：用于測量混合氣體中被吸收(或不被吸收的體積分?jǐn)?shù)讀數(shù)時球形容器和量氣管液面相平，量氣管內(nèi)增加的水的體積等于不被反應(yīng)管吸收的氣體的體積五、氣體制備實(shí)驗(yàn)的基本過程1、氣體制備實(shí)驗(yàn)一般分為以下六個環(huán)節(jié):制氣 安全裝置 除雜 干燥 反應(yīng) 尾氣處理2、氣體制備實(shí)驗(yàn)操作的一般步驟：(1 組裝(從上到下、從左到右(2

9、 檢驗(yàn)氣密性(3 加入藥品(4 排盡裝置內(nèi)的空氣(5 驗(yàn)純(6 性質(zhì)實(shí)驗(yàn)或反應(yīng)(7 拆除裝置【典型例題】1下列實(shí)驗(yàn)裝置圖正確的是B2.下列各組氣體在常溫下能共存且能用向上排空氣法收集的是DANO和O2 BHCI和NH3CH2和CO DSO2和CO23.實(shí)驗(yàn)室模擬合成氨和氨催化氧化的流程如下：已知實(shí)驗(yàn)室可用飽和亞硝酸鈉（NaNO2）溶液與飽和氯化銨溶液經(jīng)加熱后反應(yīng)制取氮?dú)狻＃?）從上圖中選擇制取氣體的合適裝置：氮?dú)鈅、氫氣_。（2）氮?dú)夂蜌錃馔ㄟ^甲裝置，甲裝置的作用除了將氣體混合外，還有_、_。（3）氨合成器出來經(jīng)冷卻的氣體連續(xù)通入乙裝置的水中吸收氨，_（填“會”或“不會”）發(fā)生倒吸，原因是：_

10、。（4）用乙裝置吸收一段時間氨后，再通入空氣，同時將經(jīng)加熱的鉑絲插入乙裝置的錐形瓶內(nèi)，能使鉑絲保持紅熱的原因是：_，錐形瓶中還可觀察到的現(xiàn)象是：_。（5）寫出乙裝置中氨氧化的化學(xué)方程式：_。（6）反應(yīng)結(jié)束后錐形瓶內(nèi)的溶液中含有H+、OH-、_、_離子。（B）某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過不同的化學(xué)反應(yīng)制取膽礬。其設(shè)計的實(shí)驗(yàn)過程為：（1）雜銅中含有大量的有機(jī)物，可采用灼燒的方法除去有機(jī)物，灼燒時將瓷坩堝置于_上（用以下所給儀器的編號填入，下同，取用坩堝應(yīng)使用_，灼燒后的坩堝應(yīng)放在_上，不能直接放在桌面上。實(shí)驗(yàn)所用儀器：A.蒸發(fā)皿 B.石棉網(wǎng) C.泥三角 D.表面皿 E.坩堝鉗 F.試

11、管夾（2）雜銅經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物，用以制取膽礬。灼燒后含有少量銅的可能原因是_。A.灼燒過程中部分氧化銅被還原 B.灼燒不充分銅未被完全氧化C.氧化銅在加熱過程中分解生成銅 D.該條件下銅無法被氧氣氧化（3）通過途徑實(shí)現(xiàn)用粗制氧化銅制取膽礬，必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)操作步驟：酸溶、加熱通氧氣、過濾、_、冷卻結(jié)晶、_、自然干燥。（4）由粗制氧化銅通過兩種途徑制取膽礬，與途徑相比，途徑有明顯的兩個優(yōu)點(diǎn)是：_、_。（5）在測定所得膽礬（CuSO4·xH2O）中結(jié)晶水x值的實(shí)驗(yàn)過程中：稱量操作至少進(jìn)行_次。（6）若測定結(jié)果x值偏高，可能的原因是_。a.加熱溫度過高 b.膽礬晶體

12、的顆粒較大c.加熱后放在空氣中冷卻 d.膽礬晶體部分風(fēng)化分析與解答：（A）（1）由題給反應(yīng)物的狀態(tài)，NaNO2和NH4Cl都是飽和溶液，可推知N2用a裝置，而H2是由鋅粒（固）和稀酸（液）來制取，則可用b制取。（2）干燥氣體和調(diào)節(jié)（或控制）H2和N2的流速。（3）不會，因合成氨的反應(yīng)是一個可逆反應(yīng)，生成的混合氣體除NH3以外還有大量的N2和H2存在。（4）從能使鉑絲保持紅熱可以推知，氨的氧化反應(yīng)是一個放熱反應(yīng)。根據(jù)氨氧化的產(chǎn)物看有NO生成，NO被O2氧化又產(chǎn)生NO2，所以錐形瓶中會看到有紅棕色氣體產(chǎn)生。（5）乙裝置中氨氧化的反應(yīng)方程式為4NH3+5O2 4NO+6H2O。（6）因氨氧化生成的N

13、O與O2、H2O反應(yīng)生成HNO3，未氧化的氨與HNO3反應(yīng)生成NH4NO3。因此，反應(yīng)結(jié)束后，錐形瓶內(nèi)的溶液中除有H+、OH-外，還應(yīng)有NH和NO。（B）（1）因坩堝加熱后溫度較高，應(yīng)放在泥三角上進(jìn)行加熱，且取用坩堝時要用坩堝鉗，并且為防止坩堝炸裂和燒壞桌面，燒后的坩堝要在石棉網(wǎng)上冷卻，不能直接放在桌面上。（2）灼燒后含有少量銅其原因可能是灼熱不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中部分氧化銅被還原。（3）利用途徑制取膽礬時，必須先加酸將氧化銅溶解，加熱通氧氣將Cu氧化，過濾除去粗制氧化銅中的不溶物雜質(zhì)后，然后再蒸發(fā)溶劑，冷卻結(jié)晶，再過濾得晶體，最后將其干燥，由此可寫出答案。（4）根據(jù)途徑的反應(yīng)方程式Cu+2H2SO4(濃） CuSO4+SO2+2H2O和途徑的反應(yīng)方程式2Cu+O2+2H2SO4(稀 2CuSO4+2H2O，可以看出途徑的優(yōu)點(diǎn)是：產(chǎn)生等量的膽礬比途徑耗硫酸少；途徑不產(chǎn)生污染大氣的氣體（SO2）。（5）稱量操作至少進(jìn)行4次，分別是：稱量坩堝；稱量加入晶體后的坩堝；稱量加熱冷卻后的坩堝；稱量再加熱、再冷卻后的坩堝至兩次稱量的值相差不超過0.1 g。（6）若測定結(jié)果x值偏高，可能是加