一輪學(xué)案微專題強(qiáng)化提升課氣體的制備凈化和收集

溫馨提示：此套題為Word版，請(qǐng)按住Ctrl,滑動(dòng)鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。微專題強(qiáng)化提升課氣體的制備、凈化和收集本部分知識(shí)在高考考查中以選擇題和非選擇題的形式考查,考查學(xué)生對(duì)氣體的制備、凈化和收集的掌握,重點(diǎn)考查實(shí)驗(yàn)的基本操作及實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)?？疾楹暧^辨識(shí)與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)等學(xué)科素養(yǎng)。命題角度1:常見(jiàn)氣體的制備【典例1】(2021·懷化模擬)下列制備和收集氣體的實(shí)驗(yàn)裝置合理的是 ()【解析】選D。用氯化銨和氫氧化鈣固體制氨氣時(shí)有水生成,試管口應(yīng)向下傾斜;NO能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成NO2,應(yīng)用排水法收集;氫氣密度比空氣小,收集氫氣時(shí)導(dǎo)管應(yīng)短進(jìn)長(zhǎng)出。命題角度2:新型氣體的制備及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)【典例2】二氧化氯(ClO2)是極易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的黃綠色氣體,沸點(diǎn)為11℃,可用于處理含硫廢水?；卮鹣铝袉?wèn)題:ClO2的制備:已知:SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4。(1)裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(2)欲收集ClO2,選擇圖中的裝置,其連接順序?yàn)閍→(按氣流方向,用小寫字母表示)。

(3)裝置D的作用是。

【解析】(1)裝置A中Cu與濃硫酸反應(yīng)制備二氧化硫,化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)二氧化硫從a進(jìn)入裝置B中反應(yīng),為防止倒吸,故應(yīng)在之前有安全瓶,則a→g→h,為反應(yīng)充分,故再連接B裝置中的b,二氧化氯沸點(diǎn)較低,故在D中冰水浴收集,為充分冷卻,便于收集,故連接e,最后用NaOH溶液吸收未反應(yīng)完的二氧化硫,防止污染空氣,連接順序?yàn)閍→g→h→b→c→e→f→d。(3)裝置D的作用為冷凝并收集ClO2。答案:(1)Cu+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O(2)g→h→b→c→e→f→d(3)冷凝并收集ClO2(1)制取SO2最常用的方法是什么?試用化學(xué)方程式表示。提示:Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑(2)C裝置除了吸收尾氣外,還可以起到防止倒吸的作用,下列裝置中常見(jiàn)的防倒吸裝置有哪些?提示:②、③、④。②、③有大空間容納倒吸的液體,④氣體不溶于四氯化碳,可防止倒吸?！練w納總結(jié)】氣體制備實(shí)驗(yàn)的基本思路1.三類氣體發(fā)生裝置類型固+固氣固(或液)+液氣固+液(不加熱)→氣發(fā)生裝置制備氣體O2、NH3、CH4等Cl2、C2H4等選擇合適的藥品和裝置能制取中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的氣體2.氣體的除雜方法:(1)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。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先除易除的雜質(zhì)氣體。(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(jiàn)干燥劑濃硫酸(酸性、強(qiáng)氧化性)無(wú)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Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ裝置除O2,除雜試劑是Cu粉。3.氣體的收集方法:收集方法收集氣體的類型可收集的氣體(舉例)排水法難溶于水或微溶于水,又不與水反應(yīng)的氣體H2、O2、NO、CO等向上排空氣法密度大于空氣且不與空氣中的成分反應(yīng)CO2、Cl2、SO2、NO2向下排空氣法密度小于空氣且不與空氣中的成分反應(yīng)H2、NH34.集氣裝置的創(chuàng)新——排液集氣裝置:裝置(Ⅰ)從a管進(jìn)氣b管出水可收集難溶于水的氣體,如H2、O2等。若將廣口瓶中的液體更換,還可以收集以下氣體。①飽和食鹽水——收集Cl2。②飽和NaHCO3溶液——收集CO2。③飽和NaHS溶液——收集H2S。④四氯化碳——收集HCl或NH3。裝置(Ⅱ)儲(chǔ)氣式集氣。氣體從橡膠管進(jìn)入,可將水由A瓶排入B瓶,在A瓶中收集到氣體。5.尾氣處理的原因、方法及裝置:(1)原因:有些氣體有毒或有可燃性,逸散到空氣中,會(huì)污染空氣或者引發(fā)火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害。(2)處理方法:一般根據(jù)氣體的相關(guān)性質(zhì),使其轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)物質(zhì)或無(wú)毒物質(zhì),如酸性有毒氣體用堿溶液吸收,可燃性氣體用點(diǎn)燃等措施。(3)尾氣處理裝置(見(jiàn)下圖a、b、c)①實(shí)驗(yàn)室制取Cl2時(shí),尾氣的處理可采用b裝置。②制取CO時(shí),尾氣處理可采用ac裝置。③制取H2時(shí),尾氣處理可采用ac裝置。1.(雙選)關(guān)于下列各裝置圖的敘述中,正確的是()A.裝置①是洗氣裝置,除去氯氣中的氯化氫B.實(shí)驗(yàn)室用裝置②制取氨氣C.裝置③可用于制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色D.裝置④中X若為四氯化碳,可用于吸收氨氣,并防止倒吸【解析】選A、D。裝置①作洗氣裝置時(shí),應(yīng)長(zhǎng)進(jìn)短出,A正確;制取氨氣時(shí)的藥品不能選擇氯化銨,因?yàn)榧訜嵘傻穆然瘹浜桶睔庠谠嚬芸谔幏磻?yīng)重新生成氯化銨;制備氫氧化亞鐵時(shí),膠頭滴管要伸入溶液中;由于氨氣在四氯化碳中溶解度很小,可以防止倒吸,D正確。2.下圖是實(shí)驗(yàn)室常用的氣體制備、凈化和收集裝置。若依據(jù)反應(yīng)H2C2O4CO↑+CO2↑+H2O制取一氧化碳,則合理的裝置組合為()A.①⑤⑧B.③⑤⑦C.②⑤⑥D(zhuǎn).③④⑧【解析】選D。由反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件可選③作為制取裝置。除去CO2可選用④或⑤裝置,要收集CO只能用⑧裝置,故合理的裝置組合為③④⑧或③⑤⑧。3.ClO2與Cl2的氧化性相近。在自來(lái)水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛。某興趣小組通過(guò)圖1裝置(夾持裝置略)對(duì)其制備、吸收、釋放和應(yīng)用進(jìn)行了研究。(1)儀器D的名稱是。安裝F中導(dǎo)管時(shí),應(yīng)選用圖2中的。

(2)打開(kāi)B的活塞,A中發(fā)生反應(yīng):2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收,滴加稀鹽酸的速度宜(填“快”或“慢”)。

(3)關(guān)閉B的活塞,ClO2在D中被穩(wěn)定劑完全吸收生成NaClO2,此時(shí)F中溶液的顏色不變,則裝置C的作用是。

(4)已知在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2,該反應(yīng)的離子方程式為,

在ClO2釋放實(shí)驗(yàn)中,打開(kāi)E的活塞,D中發(fā)生反應(yīng),則裝置F的作用是。

【解析】(1)根據(jù)儀器特征,儀器D的名稱是錐形瓶;根據(jù)操作分析,F裝置應(yīng)是Cl2和KI反應(yīng),所以應(yīng)長(zhǎng)管進(jìn)氣,短管出氣,選b。(2)為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收,滴加稀鹽酸的速度要慢。(3)F裝置中若有Cl2,則發(fā)生Cl2+2KI=2KCl+I2,淀粉遇碘變藍(lán),所以F中溶液的顏色不變,則裝置C的作用是吸收Cl2。(4)在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2，該反應(yīng)的離子方程式為4H＋＋5ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))=Cl－＋4ClO2↑＋2H2O；在ClO2釋放實(shí)驗(yàn)中，打開(kāi)E的活塞，D中發(fā)生反應(yīng)，則裝置F的作用是驗(yàn)證是否有ClO2生成。答案：(1)錐形瓶b(2)慢(3)吸收Cl2(4)4H＋＋5ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))=Cl－＋4ClO2↑＋2H2O驗(yàn)證是否有ClO2生成【加固訓(xùn)練—拔高】1.用如圖所示裝置制取表中的四種氣體(圖中加熱及氣體收集裝置均已略去;必要時(shí)可以加熱;a、b、c、d表示相應(yīng)儀器中加入的試劑)。氣體abcdCO2稀鹽酸CaCO3飽和Na2CO3溶液濃H2SO4Cl2濃鹽酸MnO2NaOH溶液濃H2SO4SO2稀H2SO4Cu品紅溶液濃H2SO4H2稀鹽酸鋅粒NaOH溶液濃H2SO4上述方法中可以得到干燥、純凈的氣體是()A.CO2B.Cl2C.SO2D.H2【解析】選D。制備CO2時(shí)不能用飽和碳酸鈉溶液吸收HCl,因?yàn)镃O2能與飽和碳酸鈉溶液反應(yīng),應(yīng)用飽和碳酸氫鈉溶液,A錯(cuò)誤。除去Cl2中混有的HCl氣體不能用NaOH溶液,因?yàn)镃l2也能與NaOH溶液反應(yīng),應(yīng)用飽和食鹽水,B錯(cuò)誤。銅與稀硫酸不反應(yīng),不能用于制備SO2,C錯(cuò)誤。2.(Ⅰ)某同學(xué)擬用如圖所示裝置分別制取H2和NO。而實(shí)驗(yàn)室只有水、濃硫酸、濃硝酸、銅片。(1)制取H2時(shí),還缺少的固體試劑是(填名稱),反應(yīng)的離子方程式是;

(2)制取NO時(shí),請(qǐng)你從上述試劑中為他選擇比較合理的試劑:;反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要用法收集。

(Ⅱ)有一份兩種物質(zhì)混合而成的白色混合物,分別取適量該混合物置于三支試管中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。a.加熱第一支試管中的白色混合物,試管口有水滴凝結(jié);b.向第二支試管中逐滴加入4mol·L-1的NaOH溶液至過(guò)量,同時(shí)不斷振蕩試管,有氣泡產(chǎn)生,反應(yīng)結(jié)束后試管中還有白色不溶物;c.向第三支試管中逐滴加入4mol·L-1鹽酸,同時(shí)不斷振蕩試管,有無(wú)色無(wú)味的氣體產(chǎn)生,反應(yīng)結(jié)束后得到無(wú)色透明溶液。(1)符合以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的是混合物(填選項(xiàng)序號(hào));

A.NaHCO3、AgNO3B.BaCl2、MgCO3C.NH4HSO3、MgCl2·6H2OD.NH4Cl、Ca(HCO3)2(2)該混合物中的某一物質(zhì)水溶液的pH<7,該物質(zhì)是(填化學(xué)式);

(3)該混合物在實(shí)驗(yàn)b中產(chǎn)生白色不溶物的離子方程式:。

【解析】(Ⅰ)制取氫氣是利用鋅粒與稀硫酸反應(yīng)，制取NO，最好利用銅與濃硝酸反應(yīng)，生成的氣體利用排水法收集，可以得到較純凈的NO，不能將濃硝酸稀釋，因?yàn)橛绊懛磻?yīng)速率。(Ⅱ)(1)a.說(shuō)明有水生成，b.說(shuō)明有氨氣生成，原物質(zhì)中存在NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，c.說(shuō)明產(chǎn)生CO2，符合題意的只有D選項(xiàng)；(2)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的水解使溶液顯酸性；(3)生成的是CaCO3沉淀。注意是過(guò)量的NaOH溶液，最終溶液中的溶質(zhì)是Na2CO3。答案：(Ⅰ)(1)鋅Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑(2)水、濃硝酸、銅片排水(Ⅱ)(1)D(2)NH4Cl(3)Ca2＋＋2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2OH－=CaCO3↓＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H2O(或分兩步寫成HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋OH－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋H2O、Ca2＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=CaCO3↓也可)3.在濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2,可以制得納米級(jí)碳酸鈣。下圖所示A～E為實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的儀器裝置(部分固定夾持裝置略去),請(qǐng)根據(jù)要求回答問(wèn)題。(1)實(shí)驗(yàn)室若用NH4Cl和熟石灰作試劑來(lái)制取、收集干燥的NH3,則需選用上述儀器裝置中的(填裝置序號(hào))。若要制取、收集干燥的CO2,請(qǐng)選擇裝置并按氣流方向連接各儀器接口。

(2)向濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2制納米級(jí)碳酸鈣時(shí),應(yīng)先通入的氣體是,若實(shí)驗(yàn)過(guò)程中有氨氣逸出,應(yīng)選用下列裝置回收(填代號(hào))。

寫出制納米級(jí)碳酸鈣的化學(xué)方程式。

(3)試設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)方案,判斷所得碳酸鈣樣品顆粒是否為納米級(jí)。

【解析】(1)氯化銨與熟石灰加熱制備氨氣選用B裝置,通過(guò)堿石灰進(jìn)行干燥,選用D裝置,再用向下排空氣法收集,選用E裝置。制取二氧化碳可以用稀鹽酸與石灰石反應(yīng),選用A裝置,選用C裝置干燥,由于二氧化碳密度比空氣大,故選擇各儀器接口的順序?yàn)閍cd