2022屆新高考化學一輪復習氣體的制備凈化和收集學案

氣體的制備、凈化和收集

命題解讀'本部分知識在高考考查中以選擇題和非選擇題的形式考查,考查學生

對氣體的制備、凈化和收集的掌握,重點考查實驗的基本操作及實驗評價。考查

宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知、科學探究與創(chuàng)新意識等學科素養(yǎng)。

、關鍵能力?層級突破,

命題角度1：常見氣體的制備

［典例1］（2021?懷化模擬）下列制備和收集氣體的實驗裝置合理的是（）

C.用鋅粒和稀硫酸制出D.用雙氧水和二氧化

鎰制O?

【解析】選D。用氯化錠和氫氧化鈣固體制氮氣時有水生成，試管口應向下傾

斜;NO能和空氣中的氧氣反應生成NO2,應用排水法收集；氫氣密度比空氣小，收

集氫氣時導管應短進長出。

命題角度2:新型氣體的制備及性質實驗

【典例2］二氧化氯（CloJ是極易溶于水且不與水發(fā)生化學反應的黃綠色氣體,

沸點為11℃,可用于處理含硫廢水?；卮鹣铝袉栴}:

Clo2的制備:

ABCDE

已知:S02+2NaC103+H2S04=2C102+2NaHS040

(1)裝置A中反應的化學方程式為o

⑵欲收集ClO2,選擇圖中的裝置,其連接順序為a-(按氣流方向，用小

寫字母表示)。

(3)裝置D的作用是o

以圖析題?培養(yǎng)關鍵能力

【解析】(1)裝置A中CU與濃硫酸反應制備二氧化硫,化學方程式為Cu+2H2S04(j<)

二^≡CuS04+S02t+2H20O(2)二氧化硫從a進入裝置B中反應，為防止倒吸，故應

在之前有安全瓶，則a→g→h,為反應充分，故再連接B裝置中的b,二氧化氯沸點

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

收未反應完的二氧化硫，防止污染空氣，連接順序為a→g→h→b→c→e→f→d0

⑶裝置D的作用為冷凝并收集CIO2o

答案：(l)Cu+2H2SO4(濃)S=CuS04+S02T+2H20

(2)gTFiTbTcTeTfTd(3)冷凝并收集CIO2

思維升級?母題延伸

(1)制取SO?最常用的方法是什么？試用化學方程式表示。

:NazSOs+HzSOd^^^NazSOd+HzO+SO?f

(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。

【歸納總結】氣體制備實驗的基本思路

技法總結?提能\\\

固（或液）+液固+液

類型固+固今氣

&氣（不加熱）一氣

日1L?

發(fā)生

裝置D隹

3

選擇合適的藥

制備CI2、品和裝置能制

O2、NH3、CH4等

氣體取中學化學

C2H1等

中常見的氣體

2.氣體的除雜方法：

（1）除雜試劑選擇的依據(jù):主體氣體和雜質氣體性質上的差異，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不引入新的雜質氣體;③在密閉裝置內進行;④

先除易除的雜質氣體。

⑵氣體干燥凈化裝置。

液態(tài)固態(tài)固態(tài)固體，

類型

干燥劑干燥劑干燥劑加熱

而一bV

裝置

m

I?IV

常見濃硫酸

除雜試劑Cu、CU0、

干燥（酸性、強無水氯化鈣（中性）堿石灰（堿性）

Mg等

劑氧化性）

當CO2中混有雜質時一,應選用上述I?IV中的IV裝置除O2,除雜試劑是Cu粉。

3.氣體的收集方法:

可收集的

收集方法收集氣體的類型

氣體（舉例）

難溶于水或微溶于水,又不

排水法H2、。2、NO、Co等

與水反應的氣體

向上排密度大于空氣且不與空氣中CO2、CI2、

排空氣法的成分反應

SO2、NO2

空

氣

法向下排密度小于空氣且不與空氣中

H2、NH3

空氣法的成分反應

4.集氣裝置的創(chuàng)新一一排液集氣裝置:

裝置（I）從a管進氣b管出水可收集難溶于水的氣體,如H2、。2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Cl20

②飽和NaHCo3溶液——收集Co2。

③飽和NaHS溶液——收集H2S0

④四氯化碳——收集HCl或NH30

裝置（∏）儲氣式集氣。氣體從橡膠管進入,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：

⑴原因：有些氣體有毒或有可燃性,逸散到空氣中,會污染空氣或者引發(fā)火災、

爆炸等災害。

（2）處理方法:一般根據(jù)氣體的相關性質，使其轉化為非氣態(tài)物質或無毒物質，如

酸性有毒氣體用堿溶液吸收,可燃性氣體用點燃等措施。

（3）尾氣處理裝置（見下圖a、b、c）

①實驗室制取Cl2Ht,尾氣的處理可采用b裝置。

②制取CO時,尾氣處理可采用ac裝置。

③制取乩時,尾氣處理可采用ac裝置。

、題組訓綺技能通關J

L（雙選）關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.實驗室用裝置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、D0裝置①作洗氣裝置時，應長進短出，A正確；制取氨氣時的藥品

不能選擇氯化錠，因為加熱生成的氯化氫和氨氣在試管口處反應重新生成氯化

錠；制備氫氧化亞鐵時，膠頭滴管要伸入溶液中；由于氮氣在四氯化碳中溶解度

很小，可以防止倒吸，D正確。

濃硫酸

2.下圖是實驗室常用的氣體制備、凈化和收集裝置。若依據(jù)反應aez（v?

COf+C02f+H2O制取一氧化碳,則合理的裝置組合為（）

A.①⑤⑧B.③⑤⑦C.②⑤⑥D.③④⑧

【解析】選D。由反應物的狀態(tài)和反應條件可選③作為制取裝置。除去CO?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。

2與Ch的氧化性相近。在自來水消毒和果蔬保鮮等方面應用廣泛。某興趣小組

通過圖1裝置(夾持裝置略)對其制備、吸收、釋放和應用進行了研究。

圖2

(1)儀器D的名稱是O安裝F中導管時,應選用圖2中的?

(2)打開B的活塞,A中發(fā)生反應:2NaelO3+4HCl=2Cl(λt+Cl2t+2NaCl+2乩0。為

使CIO?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)關閉B的活塞,CIO?在D中被穩(wěn)定劑完全吸收生成NaClO2,此時F中溶液的顏

色不變,則裝置C的作用是O

(4)已知在酸性條件下NaCIo2可發(fā)生反應生成NaCl并釋放出ClO2,該反應的離子

方程式為,

在CIO?釋放實驗中，打開E的活塞,D中發(fā)生反應,則裝置F的作用

是O

【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裝置應是

CL和Kl反應，所以應長管進氣，短管出氣，選b。

⑵為使CIO?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C12,則發(fā)生Cl2+2KI=2KCI+12,淀粉遇碘變藍，所以F中溶液的

顏色不變，則裝置C的作用是吸收CL。

（4）在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應生成NaCl并釋放出CIO2,該反應的離子方

程式為4H++5CI0;=CΓ+4CIO2T+2b0；在CM釋放實驗中，打開E的活塞,

D中發(fā)生反應，則裝置F的作用是驗證是否有Cl。2生成。

答案：（1）錐形瓶b⑵慢（3）吸收CL

+

（4）4H+5CI0Γ=CΓ+4CI02T+2H20驗證是否有CIO2生成

【加固訓練一拔高】

（圖中加熱及氣體收集裝置均已略去;必要時可以加熱;a、b、c、d表示相應儀器

中加入的試劑）。

氣體abcd

飽和Na2CO3

稀鹽酸

CO2CaCO3濃H2SO1

溶液

濃鹽酸

Cl2Mno2NaOH溶液濃H2SO4

品紅溶液

SO2稀HzSOiCu濃H2SO1

稀鹽酸鋅粒

H2NaOH溶液濃H2SO1

上述方法中可以得到干燥、純凈的氣體是（）

2222

【解析】選D。制備CO?時不能用飽和碳酸鈉溶液吸收HCI,因為CO?能與飽和碳

酸鈉溶液反應，應用飽和碳酸氫鈉溶液,A錯誤。除去CL中混有的HCl氣體不能

用NaOH溶液，因為Cl2也能與NaOH溶液反應，應用飽和食鹽水，B錯誤。銅與稀硫

酸不反應，不能用于制備SO2,。錯誤。

2.(I)某同學擬用如圖所示裝置分別制取乩和N0。而實驗室只有水、濃硫酸、

濃硝酸、銅片。

?

UYS多孔塑

眼料隔板

(1)制取H2時,還缺少的固體試劑是(填名稱)，反應的離子方

程式是;

(2)制取NO時,請你從上述試劑中為他選擇比較合理的試

劑:;反應產(chǎn)生的氣體需要用法收集。

(II)有一份兩種物質混合而成的白色混合物,分別取適量該混合物置于三支試

管中進行實驗。

a.加熱第一支試管中的白色混合物,試管口有水滴凝結；

b,向第二支試管中逐滴加入4mol?L1的NaOH溶液至過量，同時不斷振蕩試管，

有氣泡產(chǎn)生,反應結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鹽酸，同時不斷振蕩試管，有無色無味的

氣體產(chǎn)生,反應結束后得到無色透明溶液。

⑴符合以上實驗現(xiàn)象的是混合物(填選項序號)；

3、AgN。3

2、MgCO3

4HS03>MgCl2?6H20

￡1、Ca(HCO3)2

(2)該混合物中的某一物質水溶液的PH〈7,該物質是(填化學

式)；

⑶該混合物在實驗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，制取NO,最好利用銅與濃硝

酸反應，生成的氣體利用排水法收集，可以得到較純凈的N0,不能將濃硝酸稀

釋，因為影響反應速率。

(II)(I)a.說明有水生成，b.說明有氨氣生成，原物質中存在NH：2,符合題意

的只有D選項；(2)NH：的水解使溶液顯酸性；(3)生成的是CaCO3沉淀。注意是

過量的NaOH溶液，最終溶液中的溶質是NazCOs。

+2+

答案：(I)⑴鋅Zn+2H=Zn+H2T

⑵水、濃硝酸、銅片排水

(Il)(1)D(2)NH4CI(3)Ca2++2HC03^+2θH-=CaCO3J+Cθ;-+2%0(或分兩

2+

步寫成HC0；+0H-=C0：+H20>Ca+CθΓ=CaCo31也可)

2溶液中通入NH和CO2,可以制得納米級碳酸鈣。下圖所示A?E為實驗室常見的

儀器裝置(部分固定夾持裝置略去)，請根據(jù)要求回答問題。

(1)實驗室若用NH1Cl和熟石灰作試劑來制取、收集干燥的NH3,則需選用上述儀

器裝置中的(填裝置序