2023屆新高考化學選考一輪總復習學案-熱點19　常見氣體制備裝置的研究

熱點19常見氣體制備裝置的研究一、氣體制備實驗的基本思路二、氣體的制備裝置1.氣體的制備裝置反應(yīng)裝置類型固、固加熱型固、液加熱型或液、液加熱型固、液不加熱型反應(yīng)裝置圖適用氣體O2、NH3等Cl2等O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2等2.氣體制備裝置的創(chuàng)新(1)試管形狀的創(chuàng)新改進的目的:用于加熱易熔化的固體物質(zhì),這樣可有效地防止固體熔化時造成液體的流動,如草酸晶體受熱分解制取CO2氣體。(2)“固(液)+液氣體”裝置的創(chuàng)新圖1的改進優(yōu)點是能控制反應(yīng)液的溫度。圖2的改進優(yōu)點是使圓底燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強相等,便于液體流下。(3)“固(液)+液氣體”裝置的創(chuàng)新裝置優(yōu)點大試管內(nèi)的小試管中盛有液體反應(yīng)物,起液封的作用,防止氣體從長頸漏斗中逸出,這樣設(shè)計可節(jié)約試劑裝置可通過伸入或拉出燃燒匙,做到控制反應(yīng)的發(fā)生和停止裝置通過傾斜Y形管使液體與固體接觸發(fā)生反應(yīng),便于控制反應(yīng)的進行通過分液漏斗滴加液體反應(yīng)物,控制反應(yīng)的進行三、氣體的干燥、凈化裝置液態(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、強氧化性)無水氯化鈣(中性)堿石灰(堿性)除雜試劑(Cu、CuO、Mg)四、氣體的收集方法1.氣體收集方法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)且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裝置適用的氣體H2、O2、NO、CH4、C2H4等Cl2、HCl、CO2、NO2、H2S、SO2等H2、NH3等2.排液集氣裝置的創(chuàng)新圖1從a管進氣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。圖2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。五、尾氣處理1.原因:有些氣體有毒或有可燃性,任其逸散到空氣中,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(guān)性質(zhì),使其轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)物質(zhì)或無毒物質(zhì),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(見圖a、b、c)(1)實驗室制取Cl2時,尾氣的處理可采用b裝置。(2)制取CO時,尾氣處理可采用a、c裝置。(3)制取H2時,尾氣處理可采用a、c裝置。六、儀器的連接1.接口的連接總原則:“自下而上,從左到右”。2.接口連接三個細節(jié)(1)凈化裝置應(yīng)“長”進“短”出:(2)量氣裝置應(yīng)“短”進“長”出:(3)干燥管應(yīng)“粗”進“細”出:3.常見氣體制備裝置的連接(1)Cl2的實驗室制備系統(tǒng)(2)SO2的實驗室制備系統(tǒng)方案1方案2(3)NH3的實驗室制備系統(tǒng)(4)NO2的實驗室制備系統(tǒng)(5)NO的制取與性質(zhì)驗證角度一氣體的制備與性質(zhì)探究1.(2021·全國乙卷)在實驗室采用如圖裝置制備氣體,合理的是(C)化學試劑制備的氣體ACa(OH)2+NH4ClNH3BMnO2+HCl(濃)Cl2CMnO2+KClO3O2DNaCl+H2SO4(濃)HCl解析:氨氣的密度小于空氣,收集氨氣需要用向下排空氣法收集,A不合理;由題給裝置圖可知,該實驗裝置可用于固固加熱型反應(yīng),而濃鹽酸是液體,所以不能用該裝置制備Cl2,B不合理;KClO3受熱分解制備氧氣屬于固固加熱型,且氧氣密度大于空氣,可用向上排空氣法收集,C合理;由題給裝置圖可知,該實驗裝置可用于固固加熱型反應(yīng),而濃硫酸是液體,所以不能用該裝置制備HCl,D不合理。2.用如圖所示裝置進行實驗,下列實驗現(xiàn)象描述錯誤的是(B)選項試劑甲試劑乙試劑丙丙中的現(xiàn)象A稀鹽酸CaCO3Na2SiO3溶液有白色沉淀生成B濃硫酸Na2SO3BaCl2溶液有白色沉淀生成C過氧化氫MnO2酸性KI淀粉溶液溶液變?yōu)樗{色D濃鹽酸KMnO4Na2S溶液有淡黃色沉淀生成解析:A項,鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成CO2,CO2與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸白色沉淀,正確;B項,濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成SO2,但SO2與氯化鋇不反應(yīng),錯誤;C項,過氧化氫在二氧化錳的作用下分解生成氧氣,氧氣把I-氧化為單質(zhì)碘,淀粉遇碘顯藍色,正確;D項,濃鹽酸與高錳酸鉀混合生成氯氣,氯氣把硫化鈉氧化為單質(zhì)S,生成淡黃色沉淀,正確。角度二儀器的用途與實驗評價3.Y形管是一種特殊的儀器,與其他儀器組合可以進行某些實驗探究。利用如圖裝置可以探究SO2與BaCl2反應(yīng)生成BaSO3沉淀的條件。下列判斷正確的是(D)A.玻璃管的作用是連通大氣,使空氣中的氧氣進入廣口瓶,參與反應(yīng)B.c、d兩根導管都必須插入BaCl2溶液中,保證氣體與Ba2+充分接觸C.Y形管乙中產(chǎn)生的是氧化性氣體,其將BaSO3氧化為BaSO4沉淀D.e、f兩管中的試劑可以分別是濃氨水和NaOH固體解析:SO2與BaCl2反應(yīng)產(chǎn)生沉淀,溶液中必須存在大量的SO32-,右側(cè)Y形管中應(yīng)能生成堿性氣體或氧化性氣體,如是堿性氣體,溶液中存在大量的SO32-,如是氧化性氣體,溶液中可生成SO42-,則生成的沉淀可能為BaSO3或BaSO4。A.容器內(nèi)壓強增大,溶液倒吸,氣體不容易導入,玻璃管的作用是連通大氣,平衡壓力,以便左右兩邊產(chǎn)生的氣體順利導入,錯誤;B.如果產(chǎn)生氨氣,氨氣極易溶于水,為防止倒吸,所以導管不能插入BaCl24.磺酰氯(SO2Cl2)是一種重要的有機合成試劑。SO2Cl2的熔點為-54.1℃,沸點為69.1℃。它在常溫下較穩(wěn)定,遇水劇烈水解,100℃以上易分解。實驗室可利用SO2和Cl2在活性炭催化下反應(yīng)制取少量SO2Cl2,裝置如圖(部分夾持裝置已省略)。已知:SO2(g)+Cl2(g)SO2Cl2(l)ΔH=-97.3kJ·mol-1。請回答:(1)儀器A的名稱是,冷凝水應(yīng)從(填“①”或“②”)口通入。

(2)上述儀器正確的連接順序是e→→g(填儀器接口字母編號)。

(3)為提高本實驗中磺酰氯的產(chǎn)率,在實驗操作中需要注意的事項有(填序號)。

①實驗開始時先通氣體,再通冷凝水②控制氣流速率,不宜過快③可給三頸燒瓶適當降溫(4)該實驗裝置存在的不足之處是(寫出一點即可)。解析:(1)根據(jù)儀器的特征分析,A為冷凝管(或球形冷凝管);冷凝水應(yīng)下進上出,則從①口通入。(2)丙裝置中制得的氯氣通過乙裝置除去氯氣中的氯化氫,再通過甲裝置干燥后得到純凈干燥的氯氣進入裝置丁與二氧化硫反應(yīng),故上述儀器正確的連接順序是e→c→d→a→b→g。(3)為提高實驗中磺酰氯的產(chǎn)率,可以控制氣流速率,宜慢不宜快;若三頸燒瓶發(fā)燙,可適當降溫;先通冷凝水,冷凝回流副產(chǎn)物和產(chǎn)品,再進行實驗;故正確的有②③。(4)氯氣和二氧化硫均為污染性氣體,直接排放到空氣中會造成污染,故該實驗裝置存在的不足之處是沒有進行尾氣處理。答案:(1)冷凝管(或球形冷凝管)①(2)c→d→a→b(3)②③(4)沒有進行尾氣處理角度三儀器的連接順序5.按照自左向右的順序連接實驗儀器,能證明亞硫酸的酸性強于次氯酸的是(A)A.①③②⑤④⑥ B.③⑥⑤④C.①②③⑥④⑤ D.①②⑥⑤④解析:①中亞硫酸鈣和鹽酸反應(yīng)制備二氧化硫;③中亞硫酸氫鈉溶液除去二氧化硫中的氯化氫;②中碳酸氫鈉和二氧化硫反應(yīng)生成二氧化碳,證明亞硫酸的酸性大于碳酸;⑤中高錳酸鉀溶液除去二氧化碳中的二氧化硫;④中的品紅溶液檢驗二氧化硫已除盡;⑥中漂白粉溶液變渾濁,證明二氧化碳的酸性大于次氯酸,從而間接證明亞硫酸的酸性強于次氯酸,所以自左向右儀器的連接順序是①③②⑤④⑥,選A。6.下列儀器和裝置,用橡膠管經(jīng)過簡單連接,可制備收集多種不同的純凈、干燥的氣體(考慮尾氣吸收)。關(guān)于這些裝置的連接方法正確的是(D)A.實驗室用石灰石與稀鹽酸制備收集CO2:b→f→d→eB.實驗室用鋅粒與稀硫酸制備收集H2:b→c→gC.實驗室利用H2O2與二氧化錳制備收集O2:a→c→eD.實驗室用濃氨水與生石灰反應(yīng)制備收集NH3:b→d→e解析:A.實驗室用塊狀的石灰石與稀鹽酸反應(yīng)來制備CO2,反應(yīng)不需要加熱,所以發(fā)生裝置選b,通過f除去揮發(fā)出的HCl氣體,通過濃硫酸進行干燥,通過向上排空氣法收集,堿石灰能與CO2反應(yīng)