高中化學(xué)專題講座氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集全解

中學(xué)化學(xué)專題講座

氣體的試驗(yàn)室制備、凈化和收集

1.氣體制備試驗(yàn)的基本過程

(1)氣體制備試驗(yàn)裝置一般包含以下幾部分

(2)氣體制備的一般試驗(yàn)操作步驟

①組裝(從下到上，從左到右)；②檢驗(yàn)裝置的氣密性；③加入藥品；④排盡

裝置內(nèi)的空氣；⑤驗(yàn)純；⑥反應(yīng)；⑦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：

制備氣體：。2、3、」等

留意事項(xiàng)：①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。

②鐵夾應(yīng)夾在距試管口1/3處。

③固體藥品應(yīng)平鋪在試管底部。

④膠塞上的導(dǎo)管伸入試管內(nèi)不能過長，否則會影響氣體導(dǎo)出。

⑤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：2、C此等

留意事項(xiàng)：①燒瓶應(yīng)固定在鐵架臺上。

②先把固體藥品放入燒瓶中，再緩緩加入液體。

③分液漏斗應(yīng)蓋上蓋，留意蓋上的凹槽對準(zhǔn)分液漏斗頸部的小孔。

④對燒瓶加熱時(shí)要墊上石棉網(wǎng)。

⑤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。

⑥（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當(dāng)?shù)蜗隆?/p>

（3）固體+液體（不加熱）--＞氣體

發(fā)生裝置：

制備氣體：乩、2、2、2、等

留意事項(xiàng)：①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，當(dāng)制取氣體的量不多時(shí)，也可采納簡易裝置。

②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

運(yùn)用。

③加入塊狀固體藥品的大小要相宜。

④加入液體的量要適當(dāng)。

⑤最初運(yùn)用時(shí)應(yīng)待容器內(nèi)原有的空氣排凈后，再收集氣體。

⑥在導(dǎo)管口點(diǎn)燃?xì)錃饣蚱渌扇夹詺怏w時(shí)，必需先檢驗(yàn)純度。

【例1】（1）如圖是試驗(yàn)室制取某些氣體的裝置。DA

①該制氣裝置在加入反應(yīng)物前，應(yīng)事先進(jìn)行的操作是。貪

②若用該裝置制取反應(yīng)物除了可選擇二氧化錦和（填試劑M,

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.H2b.2c.3d.2

（2）此裝置中加入漂白粉和濃鹽酸也可以制取2。

①寫出該反應(yīng)的離子方程式:。

②若運(yùn)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2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)滿意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H。在2作催化劑時(shí)分解，或與40反應(yīng)。該裝置可制備的氣

體有幾、2、。2、3等。（2）在酸性條件下可發(fā)生歸中反應(yīng)生成2。漂白粉在

空氣中放置會部分變?yōu)?,濃鹽酸有很強(qiáng)的揮發(fā)性，因而制取的2中常含有、

2和H20O

答案(1)①檢查裝置氣密性②雙氧水(或過氧化氫)◎③

(2)①-+-+2已2+壓0

②、2、H20

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：①易溶于水的雜質(zhì)可用水汲取；②酸性雜質(zhì)可

用堿性物質(zhì)汲??；③堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)汲?。虎芩挚捎酶稍飫┘橙。?/p>

⑤能與雜質(zhì)反應(yīng)生成沉淀或可溶性的物質(zhì)，也可用作汲取劑。

[例2]為下列各組氣體選擇合適的除雜試劑(括號內(nèi)為雜質(zhì)氣體)

(1)含有雜質(zhì)的氣體

①2()：；

②2()：；

③2()：。

(2)中性氣體中含有酸性雜質(zhì)氣體

①(U)：；

②(2)：；

③(2)：。

(3)酸性氣體中含有其他酸性雜質(zhì)氣體

2(2)：o

(4)含有雜質(zhì)的氣體

①2(。2)：；

(2)N2(02)：O

(5)(2)：。

答案(1)①飽和3溶液②飽和3溶液③飽和食鹽水

(2)①溶液②溶液③乩0

(3)飽和3溶液或酸性高錦酸鉀溶液

(4)①灼熱②灼熱

⑸4

4.氣體凈化與干燥的先后依次

(1)若采納溶液除雜，應(yīng)當(dāng)是除雜在前，干燥在后。其緣由是：氣體除雜過

程中會從溶液中帶入水蒸氣，干燥劑可除去水蒸氣。

照試驗(yàn)室中利用大理石與稀鹽酸反應(yīng)制備2,欲制得干燥、純凈的2,可先將

產(chǎn)生的氣體通過飽和3溶液，除去混入其中的氣體，再通過濃硫酸除去水蒸

氣。

(2)若采納加熱除雜，則一般是干燥在前。如仁中混有。2、2、H20(g),可先

將混合氣體通過堿石灰，除去2和HQ(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0”即可得到干燥、純凈的岫。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〃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)汲取裝置，兩個(gè)裝置中應(yīng)依次裝入

()

①飽和3溶液；無水2固體

②飽和3溶液；濃硫酸

③濃硫酸；飽和3溶液

④飽和23溶液；稀硫酸

A.①②B.③④C.①③D.②④

解析用大理石和鹽酸反應(yīng)制得的2中，含有少量，可用飽和3溶液除去；干

燥2可用濃硫酸或無水2固體作干燥劑。留意：應(yīng)先凈化，后干燥。

答案A

5.氣體的干燥

(1)選用干燥劑應(yīng)依據(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

能汲取氣體中的水分，而不能與氣體發(fā)生反應(yīng)。

①酸性干燥劑，如濃b、巳。5、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。

思索：下列氣體中不能被濃電干燥的是哪些？為什么？

3、H?、、IbS、2、2、2

答案3因?yàn)轱@堿性而不能被濃兒干燥，H2s因?yàn)橛袕?qiáng)還原性而不能被濃Hw

干燥。

②堿性干燥劑，如生石灰、固體、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2、2、等。

③中性干燥劑，如無水2。無水2呈中性，對各類氣體一般均可干燥，但3能

與其發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能運(yùn)用，其反應(yīng)方程式為2+832?83。

（2）氣體干燥凈扮裝置

固態(tài)干燥固態(tài)干燥

類型液態(tài)干燥劑固體，加熱

劑劑

裝置I

II

IIIIIV

常見干濃也（酸性、無水氯化堿石灰除雜試劑、

燥劑強(qiáng)氧化性）鈣（中性）（堿性）、

當(dāng)2中混有雜質(zhì)時(shí)，應(yīng)選用上述I?IV中的IV裝置除除雜試劑是粉或

粉。

6.氣體的收集

7.尾氣的汲取

(1)用水汲取的是、3(留意防倒吸)。

(2)用燒堿溶液汲取的是2、2、2、H2s等。

(3)用燃燒的酒精燈點(diǎn)燃可除去的是。

題組一氣體制備裝置的選擇

1.如圖是試驗(yàn)室常見的氣體制取、干燥和收集裝置。若用過氧化氫和催化劑二

氧化鍋制取干燥的氧氣，則合理的裝置組合為

()

A.①⑤⑧B.③④⑦C.②⑤⑥D(zhuǎn).②④⑧

答案C

解析用HA$iJO2的反應(yīng)原理為2H2022H2O+O23由反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條

件可選②作為制取裝置。干燥0,可選用④和⑤裝置，要收集干燥的只能用

⑥裝置，故合理的裝置組合為②⑤⑥或②④⑥。

2.下表是試驗(yàn)室制備氣體的有關(guān)內(nèi)容：

氣體名氣體發(fā)生裝

編號試驗(yàn)原理

稱置

①氧氣乩。2-*。2

②氨氣4f3

③氯氣-2

(1)上述氣體中，從制備過程看，必需選擇合適的氧化劑才能實(shí)現(xiàn)的是(填氣

體的化學(xué)式，下同)。

(2)依據(jù)表中所列試驗(yàn)原理，從下列裝置中選擇合適的氣體發(fā)生裝置，將其

編號填入上表中的空格內(nèi)。

(3)若用上述制備的裝置制備3,則選擇的試劑為。

答案(1)2(2)①D②B③A或D

(3)濃氨水、生石灰(或堿石灰，固體)

題組二氣體制備中藥品的選擇與評價(jià)

3.(2013?安徽理綜，8)試驗(yàn)室中某些氣體的制取、收集與尾氣處理裝置如圖

所示(省略夾持和凈扮裝置)。僅用此裝置和表中供應(yīng)的物質(zhì)完成相關(guān)試驗(yàn)，

最合理的選項(xiàng)是()

a中的物b中的物C中收集d中的物

選項(xiàng)

質(zhì)質(zhì)的氣體質(zhì)

A濃氨水3H20

B濃硫酸232溶液

C稀硝酸2H20

D濃鹽酸22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)，3的密度比空氣

的小，收集用向下排空氣法，不符合；C項(xiàng)，銅和稀硝酸反應(yīng)不能產(chǎn)生2,且

2的汲取不能用水，可以用溶液；D項(xiàng)，用濃鹽酸與2反應(yīng)制2須要加熱，本裝

置不能滿意。

4.（2011?大綱全國卷，29）請回答下列試驗(yàn)室中制取氣體的有關(guān)問題。

（1）下圖是用?與濃鹽酸反應(yīng)制取適量氯氣的簡易裝置。

裝置B、C、D的作用分別是：

（2）在試驗(yàn)室欲制取適量氣體。

①下圖中最適合完成該試驗(yàn)的簡易裝置是（填序號）；

②依據(jù)所選的裝置完成下表（不須要的可不填）：

應(yīng)加入的物所起的作

質(zhì)用

A

B

C

D

③簡潔描述應(yīng)視察到的試驗(yàn)現(xiàn)象。

答案（1）向上排空氣收集氯氣平安瓶作用，防止D中的液體倒吸進(jìn)入集

氣管B中汲取尾氣，防止氯氣擴(kuò)散到空氣中污染環(huán)境

⑵①I②

應(yīng)加入的物

所起的作用

質(zhì)

銅屑和稀硝

A制取氣體

酸

B水排水收集氣體

主要是接收B中排出

C

的水

D

③反應(yīng)起先時(shí)，A中銅屑表面出現(xiàn)無色小氣泡，反應(yīng)速率漸漸加快；A管上

部空間由無色漸漸變?yōu)闇\紅棕色，隨著反應(yīng)的進(jìn)行又漸漸變?yōu)闊o色；A中的

液體由無色變?yōu)闇\藍(lán)色；B中的水面漸漸下降，B管中的水漸漸流入燒杯C

中

解析⑴,與濃鹽酸發(fā)生反應(yīng)：2,+16（濃）2+22+52t+81以）。裝置B采納向

上排空氣法收集2,裝置C起平安瓶作用，防止D中的液體倒吸進(jìn)入B中。2

具有毒性，裝置D中溶液用于汲取多余的2,防止污染環(huán)境。

（2）試驗(yàn)室制取氣體通常用銅與稀硝酸反應(yīng)：3+83（稀）3（3）2+21+4乩0。由

于易與空氣中的6反應(yīng)生成訂不宜用排空氣法收集氣體，應(yīng)用排水法收集,

故裝置H和IV錯(cuò)誤。裝置I和III比較，I更簡潔，A中與稀硝酸反應(yīng)生成氣

體，B中盛滿水，用排水法收集。

題組三氣體制備裝置的連接

5.某課外活動(dòng)小組用圖中的儀器和藥品組裝一套試驗(yàn)裝置制取干燥的，用還原

2。；粉末制取還原鐵粉。（制取的原理為H2co2t+t+H20）

1

E

NaOH

淹液

(1)假如所制氣體流向?yàn)閺淖笙蛴視r(shí)，上述組裝的試驗(yàn)裝置從左向右的連接

依次(填儀器序號)是ffff。

(2)正確的操作第一步應(yīng)是；最終一步應(yīng)是熄滅處的酒精燈。

(3)裝置B的作用是；裝置E的作用是。

答案(1)AECDB

(2)連接好裝置并檢查裝置的氣密性A

(3)檢驗(yàn)D中生成的2除去中的2

解析(1)先通過裝置A制備，但其中含有2雜質(zhì)，可用裝置E中的溶液除去,

然后用濃硫酸除去中的水蒸氣，干燥純凈的在裝置D中還原氧化鐵，最終用

裝置B中的澄清石灰水檢驗(yàn)D中生成的2。

(2)氣體制備和性質(zhì)試驗(yàn)中必需檢查裝置的氣密性。對于A、D兩處的酒精燈,

應(yīng)最終撤掉A處的酒精燈，防止還原出的再被氧化，并防止出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象。

(3)裝置B中盛裝澄清石灰水，用來檢驗(yàn)D中生成的2氣體；裝置E中盛裝的

溶液用來除去中的2。

6.(2011?重慶理綜，27)固態(tài)化合物A由兩種短周期元素組成，可與水發(fā)生復(fù)

分解