第十章第三講常見氣體的實驗室制法

全局性掌控常見氣體的實驗室制法是歷年高考的熱點，重點考查判斷氣密性檢驗、凈化、收集、尾氣吸收裝置或操作的正誤；儀器的連接順序、誤差分析、有關(guān)的化學(xué)計算等．預(yù)測常見氣體的實驗室制法知識與化學(xué)實驗基本知識、化學(xué)實驗基本操作、氣體的性質(zhì)、化學(xué)計算、誤差分析以及實驗評價相結(jié)合，考查綜合應(yīng)用知識的能力，是今后高考命題的趨勢.一、實驗室制取氧氣1．反應(yīng)原理：

.2．裝置類型：

.3．收集方法：

法或

法固體＋液體→氣體2H2O22H2O＋O2↑排水向上排空氣二、實驗室制取二氧化碳的方法1．反應(yīng)原理：

.2．裝置類型：

.3．收集方法：

法CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O固體(塊狀)＋液體→氣體向上排空氣三、實驗室制取氫氣的方法1．反應(yīng)原理：

.2．裝置類型：

.3．收集方法：

法或

法Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑固體(塊狀)＋液體→氣體向下排空氣排水四、實驗室制取氯氣的方法1．反應(yīng)原理：

.2．裝置類型：

.3．收集方法：

法或

法向上排空氣排飽和食鹽水五、實驗室制取氨氣的方法1．反應(yīng)原理：

.2．裝置類型：

.3．收集方法：

法＋2H2O向下排空氣實驗室制取氨氣還可用哪些方法？提示：實驗室制取氨氣，除用氯化銨和消石灰加熱外，還可用濃氨水制取，①可以加熱濃氨水使NH3揮發(fā)出來，②可用濃氨水和生石灰混合，生石灰與水反應(yīng)放熱，使NH3揮發(fā)出來．1．既能用濃H2SO4干燥，又可用CaO干燥的氣體有(

)①H2

②O2

③N2

④SO2

⑤H2S

⑥CH4

⑦NH3

⑧CO2A．①②③⑥

B．①②③⑧C．④⑤⑥ D．④⑤解析：濃H2SO4能干燥：①②③④⑥⑧；CaO可干燥：①②③⑥⑦.答案：

A2．制備下列氣體過程中，凈化除雜的有關(guān)操作(括號內(nèi)是雜質(zhì))正確的是 (

)A．CO2(CO)——氣體通過灼熱的CuOB．C2H4(SO2)——氣體通過盛有溴水的洗氣瓶C．NO(NO2)——通過水洗干燥后，用向下排空氣法收集D．NH3(H2O)——濃H2SO4解析：溴水會吸收C2H4，B不正確；NO會與O2反應(yīng)，不能用排空氣法收集C不正確；濃H2SO4吸收NH3，D不正確．答案：

A3．如圖所示裝置應(yīng)用廣泛，用該套

裝置從B口進氣可收集的氣體是(

集氣瓶是干燥的，且位置不得移

動)(

)A．NO

B．SO2C．CH4 D．N2解析：該套裝置適用于收集與空氣不反應(yīng)且密度比空氣小的氣體，密度相近的氣體不適用，故C正確．(注：用該套裝置收集氣體時，密度比空氣大的氣體是“長進短出”，密度比空氣小的氣體是“短進長出”)答案：

C4.如圖是氣體制取裝置，下列能用此

裝置制取氣體并能“隨開隨用、隨

關(guān)隨?！钡氖?

)A．用大理石和稀硫酸制取二氧化碳

B．用鋅粒和稀硫酸制取氫氣

C．用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣

D．亞硫酸鈉和硫酸制SO2解析：大理石(CaCO3)與稀硫酸反應(yīng)生成的CaSO4是微溶物質(zhì)，覆蓋在CaCO3的表面，使反應(yīng)難以進一步進行；用鋅粒與稀硫酸制氫氣符合；用濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣需要加熱；Na2SO3為粉末狀固體，不能放在多孔塑料板上．答案：B5．實驗室制取下列氣體時，尾氣處理裝置正確的是(

)解析：A裝置會引起倒吸；B裝置水不能充分吸收Cl2；C裝置會產(chǎn)生單質(zhì)溴，溴易揮發(fā)，污染空氣．答案：D6．如圖是實驗室制取某些氣體的裝置．(1)該制氣裝置在加入反應(yīng)物前，應(yīng)事先進行的操作是______________．(2)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．(3)利用該裝置還可制取__________(選填下列字母序號)等氣體．A．H2

B．CO2C．Cl2 D．NH3解析：(3)該裝置適于液體與固體(或液體與液體)在不加熱的條件下制取氣體．A可選用稀鹽酸與鋅反應(yīng)制取氫氣；B可選用稀鹽酸與碳酸鈣反應(yīng)制取二氧化碳；C可把濃鹽酸滴加到固體高錳酸鉀上，不需加熱，可制得氯氣；D可用于濃氨水與生石灰(CaO)反應(yīng)制取氨氣，故A、B、C、D均合理．答案：(1)檢驗裝置氣密性(2)雙氧水(或過氧化氫)

Na2O2

(3)A、B、C、D

[師之說]反應(yīng)裝置類型反應(yīng)裝置圖適用氣體操作注意事項固、固加熱型O2、NH3等①試管要干燥②試管口略低于試管底③加熱時先均勻加熱再局部加強熱反應(yīng)裝置類型反應(yīng)裝置圖適用氣體操作注意事項固、液加熱型或液、液加熱型Cl2、HCl等①燒瓶加熱時要隔石棉網(wǎng)②反應(yīng)物均為液體時，燒瓶內(nèi)要加碎瓷片或沸石反應(yīng)裝置類型反應(yīng)裝置圖適用氣體操作注意事項固、液不加熱型或液、液不加熱型H2、CO2、SO2、NO、NO2等①啟普發(fā)生器只適用于塊狀固體和液體反應(yīng)，且氣體不溶于水②使用長頸漏斗時，要使漏斗下端插入液面以下③使用分液漏斗既可以增強氣密性，又可控制液體流速可選用制備氣體的裝置：[名師精析]

考慮所給反應(yīng)物質(zhì)的狀態(tài)與氣體的性質(zhì)選用氣體發(fā)生和收集的裝置．制備氫氣不需加熱，且鋅粒為固體顆粒，氫氣難溶于水，密度比空氣小，因此a、e、f中只有e正確；氯氣可溶于水，且氯氣中混有氯化氫和水蒸氣，為除雜需選用d裝置．[答案]

e

d(1)利用例1中裝置a可制取以下氣體：①O2——H2O2與MnO2(或Na2O2與水)②Cl2——KMnO4與濃鹽酸③CO2——CaCO3與稀鹽酸④H2——Zn與稀硫酸(2)以下是啟普發(fā)生器原理——隨開隨用，隨關(guān)隨停的改進裝置：[學(xué)之用]1．下列反應(yīng)最適用于實驗室制取氫氣的是(

)A．鋅與稀硫酸反應(yīng)B．甲烷熱分解C．電解稀硫酸

D．熾熱的炭與水蒸氣反應(yīng)解析：實驗室里制備氣體要操作簡單，容易分離，經(jīng)濟實惠，切實可行．甲烷在高溫下才能分解成H2和C，反應(yīng)所需條件高．熾熱的炭和水蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，既難反應(yīng)，又難分離，難以在實驗室里實現(xiàn)．電解稀硫酸需要消耗電能．可用鋅和稀硫酸反應(yīng)的方法制取氫氣．答案：

A2．從綠色化學(xué)的理念出發(fā)，下列實驗不宜用圖示裝置進行的是 (

)A．不同濃度的硝酸與銅反應(yīng)B．稀硫酸與純堿或小蘇打反應(yīng)C．鋁與氫氧化鈉溶液或鹽酸反應(yīng)D．H2O2在不同催化劑作用下分解解析：如圖所示裝置沒有尾氣吸收裝置，所以凡是生成有污染的氣體都不行，B、C、D都沒有污染氣體產(chǎn)生，只有A項中有氮氧化合物產(chǎn)生，所以A符合題意．答案：

A3．某興趣小組同學(xué)共同設(shè)置了如圖所示的實驗裝置，既可用于制取氣體，又可用于驗證物質(zhì)的性質(zhì)．請回答下列問題：(1)利用裝置Ⅰ制取氣體，生成氣體的反應(yīng)應(yīng)具備的條件是________________________________．(2)利用裝置Ⅰ、Ⅱ制取氣體(K2關(guān)閉，K1打開)．甲同學(xué)認為：利用裝置Ⅱ可以收集H2、NH3等氣體，但不能收集O2和NO等氣體，其理由是：________________________________________.乙同學(xué)認為：對裝置Ⅱ做簡易改進(不改變儀器裝置)，也可收集O2和NO等，但不能收集NO2，改進的方法是______________，對裝置Ⅱ再做簡易改進(不改變儀器裝置)，也可收集NO2，改進的方法是_______________________________________________．(3)利用裝置Ⅰ、Ⅲ驗證物質(zhì)的性質(zhì)(K2打開，K1關(guān)閉)．如果設(shè)計實驗證明氧化性：KMnO4＞Cl2＞Br2，則可在A中加濃鹽酸，B中加________，C中加________，觀察到C中的現(xiàn)象是________________________．解析：(1)裝置Ⅰ是一個固液混合不加熱制備氣體的裝置．(2)這套裝置是利用排空氣法來收集氣體的，由于是短管進氣，故可用于收集密度比空氣小的氣體，如H2、NH3等，而O2密度比空氣大，NO又易與空氣中的O2反應(yīng)，故不能用它來收集．只要在裝置Ⅱ中加滿水，利用排水法就可以收集O2、NO等氣體，而由于NO2可以和水反應(yīng)，故不可以用它來收集．如果在裝置Ⅱ中加滿CCl4等有機溶劑，就可以用排有機溶劑法收集NO2.(3)要驗證氧化性KMnO4＞Cl2＞Br2，可利用氧化劑的氧化性大于氧化產(chǎn)物的氧化性的原理，在A中放濃鹽酸，B中加入KMnO4，二者反應(yīng)產(chǎn)生Cl2，在C中加入NaBr溶液，可觀察到C中溶液由無色變橙色．答案：(1)固＋液反應(yīng)，反應(yīng)不需要加熱(2)O2的密度大于空氣的密度，NO能與空氣中的O2反應(yīng)生成NO2在裝置Ⅱ中加滿水在裝置Ⅱ中加滿CCl4等有機溶劑(3)KMnO4固體NaBr溶液溶液變橙色[師之說]

1．氣體的凈化(1)凈化原則不減少被凈化氣體的量，不引入新的雜質(zhì)，操作簡便，

易于分離．(2)氣體的凈化裝置與方法①易溶于水或能與水反應(yīng)不生成其他氣體的雜質(zhì)用水吸收．如H2(HCl)、N2(NH3)、NO(NO2)(括號內(nèi)為雜質(zhì)氣體，下同)，可將混合氣體通過盛水的a來除去雜質(zhì)氣體．②酸性雜質(zhì)用堿性吸收劑、堿性雜質(zhì)用酸性吸收劑來吸收．如CO(CO2)，可將混合氣體通過盛NaOH溶液的a或盛堿石灰的b或c或d來除去雜質(zhì)．③還原性雜質(zhì)，可用氧化性較強的物質(zhì)來吸收或轉(zhuǎn)化；氧化性雜質(zhì)，可用還原性較強的物質(zhì)來吸收．例如CO2(CO)，可將混合氣體通過盛灼熱CuO的e來除去雜質(zhì)．④選用能與氣體中的雜質(zhì)反應(yīng)生成難溶性物質(zhì)或可溶性物質(zhì)的試劑做吸收劑來除去雜質(zhì)．如O2(H2S)，可將混合氣體通過盛有CuSO4溶液的a除去雜質(zhì)．2．氣體的收集確定氣體的收集方法時要考慮氣體的密度、溶解性、穩(wěn)定性．收集方法排水法向上排空氣法向下排空氣法收集原理收集的氣體不與水反應(yīng)或難溶于水收集的氣體密度比空氣大，且與空氣密度相差較大收集的氣體密度比空氣小，且與空氣密度相差較大收集方法排水法向上排空氣法向下排空氣法收集裝置適用的氣體H2、O2、NO、CH4、C2H4Cl2、HCl、CO2、NO2、H2S、SO2H2、NH33．尾氣處理通常有毒和有污染的尾氣必須適當(dāng)處理．常用尾氣處理裝置有：a用于NaOH溶液吸收氯氣、CO2(氣體溶解或反應(yīng)速率不很快，不易引起倒吸)．b用于收集少量氣體然后處理．c、d用于收集極易溶且溶解很快的氣體，如HCl、HBr、NH3等；其中d吸收量少．e用于處理難以吸收且可燃的氣體，如H2、CO等．[例2]

用下列四種裝置制備和收集Cl2：將收集到的Cl2置于天平上稱量，若四個集氣瓶體積相同、質(zhì)量相等，則稱量結(jié)果是(

)A．A最重 B．B最重C．C最重

D．D最重[名師精析]

從各套裝置可以分析各集氣瓶中的成分，A中Cl2[H2O(g)]，B中Cl2[HCl、H2O(g)]，C中純Cl2，D中Cl2(HCl)，相同條件下物質(zhì)的量相同，摩爾質(zhì)量大的其質(zhì)量大，故C正確．[答案]

C[學(xué)之用]4．實驗室制取下列氣體時，對應(yīng)尾氣吸收方法中不正確的是 (

)A．Cl2的尾氣，可用NaOH溶液吸收B．H2S的尾氣，可用CuSO4溶液吸收C．SO2的尾氣，可用KMnO4溶液吸收D．NO2的尾氣，可用H2O來吸收

.解析：

Cl2能與NaOH溶液反應(yīng)生成NaCl、NaClO而被吸收；H2S能與CuSO4溶液反應(yīng)生成CuS而被吸收；SO2具有還原性，能被酸性KMnO4溶液氧化而被吸收；NO2與水反應(yīng)生成HNO3和NO，NO仍然污染環(huán)境，故NO2不能用水吸收，而是用NaOH溶液吸收．答案：

D5．用下列裝置制取并收集NO2氣體，其中最合理的是(

)解析：銅和濃硝酸反應(yīng)的產(chǎn)物是二氧化氮，其密度比空氣大，因此利用排空氣法用封閉裝置收集二氧化氮氣體時，導(dǎo)氣管應(yīng)該長進短出，這樣有利于把試管中的空氣排盡．答案：

C6．氨(NH3)是重要的含氮化合物.1774年該氣體由英國普里斯特里制得．為了在實驗室制取干燥的氨氣，甲、乙、丙三位同學(xué)分別設(shè)計了如下三套實驗制備干燥氨氣的裝置：(1)實驗裝置和所用藥品都正確的是(填“甲”、“乙”或“丙”)________；(2)寫出實驗室制取氨氣的化學(xué)方程式_____________________________________________________________________