高三化學(xué)常見氣體的制備 學(xué)案

PAGEPAGE3課題：常見氣體的制備【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．能結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)，選擇物質(zhì)制備的反應(yīng)原理。2．根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)及反應(yīng)條件等，靈活選用氣體的發(fā)生裝置。3．能對所制得的氣體進(jìn)行凈化、干燥，對有毒氣體進(jìn)行尾氣處理?！緦W(xué)習(xí)重點(diǎn)】常見氣體的制備原理及裝置【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】制取純凈干燥的常見氣體【學(xué)習(xí)過程】知識點(diǎn)一：掌握物質(zhì)制備的途徑【導(dǎo)讀】制備一種物質(zhì)，應(yīng)根據(jù)目標(biāo)產(chǎn)品的組成來確定原料及反應(yīng)原理，設(shè)計(jì)反應(yīng)路徑，選擇合適的儀器和裝置，最后，根據(jù)生成物的性質(zhì)將產(chǎn)品分離提純出來。整個(gè)過程如下圖所示：目標(biāo)產(chǎn)品目標(biāo)產(chǎn)品選擇原料設(shè)計(jì)反應(yīng)路徑設(shè)計(jì)反應(yīng)裝置控制反應(yīng)條件分離提純產(chǎn)品在設(shè)計(jì)物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，要優(yōu)化上述流程中的每一個(gè)具體環(huán)節(jié)。遵循的優(yōu)化原則是：原料廉價(jià)，原理綠色，條件優(yōu)化，儀器簡單，分離方便。知識點(diǎn)二：氣體發(fā)生原理實(shí)驗(yàn)室制備各種氣體應(yīng)以實(shí)驗(yàn)室常用藥品為原料，以安全、方便、經(jīng)濟(jì)為原則。同時(shí)在選擇氣體制備原理時(shí)，還應(yīng)考慮使用該原理制取氣體的裝置要簡單，所制得的氣體要純凈。【導(dǎo)練】請你寫出中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室制取下列9種氣體的化學(xué)反應(yīng)方程式：序號氣體反應(yīng)原理序號氣體反應(yīng)原理1H25NO2CO26NO23Cl27C2H44NH38C2H29O2知識點(diǎn)三：實(shí)驗(yàn)室典型的氣體發(fā)生裝置（簡易）啟普發(fā)生器（簡易）啟普發(fā)生器ABCABC【導(dǎo)練】1．氣體發(fā)生裝置的選擇要根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件來決定。⑴選擇A裝置時(shí)，反應(yīng)物應(yīng)是，反應(yīng)條件是，可用于制備。⑵選擇B中的①裝置時(shí)，反應(yīng)物應(yīng)是，反應(yīng)條件是，可用于制備。選擇B中的②裝置時(shí)，反應(yīng)物應(yīng)是，反應(yīng)條件是，可用于制備。⑶選擇C中的①裝置時(shí)，反應(yīng)物應(yīng)是，反應(yīng)條件是，可用于制備。選擇C中的②裝置時(shí)，反應(yīng)物應(yīng)是，反應(yīng)條件是，可用于制備。2．實(shí)驗(yàn)室制取氣體的典型裝置有時(shí)候還要根據(jù)具體情況加以選擇或改進(jìn)。⑴制取乙炔氣體時(shí)，由于反應(yīng)劇烈，且產(chǎn)生大量泡沫，故應(yīng)在選擇B中的②裝置時(shí)，應(yīng)在試管內(nèi)的導(dǎo)管口。⑵加熱液體混合物制取氣體時(shí)，應(yīng)在圓底燒瓶中加入少量，目的是。⑶右圖①是目前市售的小型簡易氣體發(fā)生裝置，該裝置的功能與上圖中相同；若制取少量這類氣體（無須加熱）時(shí)，還可用右②這種最簡易的裝置，該裝置的缺點(diǎn)是。知識點(diǎn)四：氣體的凈化（干燥）裝置1．常見凈化原理：氣體的凈化可分為物理方法和化學(xué)方法。遵循以下原理：A．不損失；B．不引入；C．在密閉容器中進(jìn)行；D．先除易除的氣體。⑴物理方法：①液化法：利用不同從空氣中分離N2和O2。②水洗法：利用不同從N2和NH3中除去NH3；從NO和NO2中除去NO2。⑵化學(xué)方法：①氧化還原法：灼熱銅絲網(wǎng)除去混合物中的O2；CuO除去H2、CO等。②酸堿法：NH3和CO2通過堿石灰除去CO2。(CaO＋CO2＝CaCO3)③沉淀法：除去CO2中的H2S通過CuSO4溶液。H2S＋CuSO4＝CuS↓＋H2SO4⑶最常用的為洗氣法：①用飽和除去Cl2中的HCl；②用飽和溶液除去CO2中的HCl、SO2等；③用酸性高錳酸鉀溶液氣體中的SO2；（如CO2中的SO2）④用飽和溶液除去SO2中的SO3；［濃硫酸也可除SO3（SO3易溶于濃硫酸）］；冷卻同樣可以除SO3。⑤用飽和溶液除去乙酸乙酯中的乙醇或乙酸；2．常見凈化裝置a為加熱固態(tài)試劑以除去氣體中雜質(zhì)的裝置，為防止固體“流動(dòng)”，兩端用石棉或玻璃棉堵住，但要使氣流通暢。b、c、d一般盛液體藥品，用于洗液。e一般盛固體藥品，往往根據(jù)增重可測出吸收物質(zhì)的質(zhì)量，用于定量計(jì)算。abcde3．常見干燥劑及氣體的干燥液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑裝置常見干燥劑濃硫酸無水氯化鈣堿石灰可干燥氣體H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、NH3、N2、CO、CH4不可干燥氣體NH3、H2S、HBr、HINH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2知識點(diǎn)五：氣體的收集方法【導(dǎo)讀】氣體的收集裝置通常分為排水集氣法、向上排空氣法和向下排空氣法三種：1．凡是的氣體都可以用排水法收集。用排水法集氣時(shí)，盛滿水的集氣瓶應(yīng)在水槽里，收集滿氣體后，應(yīng)在水下用蓋嚴(yán)，用此法收集得到的氣體純度。2．排空氣法收集氣體適用收集氣體的密度與空氣相差，且常溫下不與空氣反應(yīng)的氣體。收集有毒氣體時(shí)，應(yīng)增加裝置，如收集氯氣時(shí)，應(yīng)用吸收。3．已經(jīng)集滿比空氣輕的氣體的集氣瓶，放置時(shí)瓶口向；反之，已經(jīng)集滿比空氣重的氣體的集氣瓶，放置時(shí)瓶口向。課堂練習(xí)1．下圖中a、b、c表示相應(yīng)儀器中加入的試劑，可用下圖裝置制取、凈化、收集的氣體是()編號氣體abcANH3濃氨水生石灰堿石灰BCO2鹽酸碳酸鈣飽和NaHCO3CNO稀HNO3銅屑H2ODNO2濃HNO3銅屑NaOH溶液2．用如圖所示裝置進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?)A．瓶中盛適量濃H2SO4，從A口進(jìn)氣來干燥NH3B．從B口進(jìn)氣，用排空氣法收集CO2C．瓶中盛滿水，從B口進(jìn)氣，用排水法收集NO2D．瓶中裝滿水，A口連接導(dǎo)管并伸入量筒中，從B口進(jìn)氣，用排水法測量生成H2的體積3．如圖是實(shí)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錳制取干燥的氧氣，則合理的裝置組合為()A．①⑤⑧B．③④⑦C．②⑤⑥D(zhuǎn)．②④⑧4．如圖為實(shí)驗(yàn)室制氫氣的簡易裝置．若在加稀硫酸時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋅粒、酸沒有接觸而稀硫酸又不夠，為使反應(yīng)順利進(jìn)行，則可以從漏斗中加入的試劑是()①食鹽水②KNO3溶液③乙醇④Na2CO3溶液⑤CCl4⑥濃氨水A．①③⑤B．②⑥C．③⑤D．①②④5．實(shí)驗(yàn)室制取氯氣時(shí)涉及到以下幾個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟：a．把燒瓶固定在鐵架臺上，在燒瓶上裝好分液漏斗并連接好導(dǎo)氣管；b．用藥匙把少量MnO2粉末放入燒瓶中，再向分液漏斗中加入濃鹽酸，并把導(dǎo)氣管插入集氣瓶中，同時(shí)連接好吸收多余氯氣的尾氣吸收裝置；c．把酒精燈放在鐵架臺上，根據(jù)酒精燈高度固定好鐵圈，放好石棉網(wǎng)；d．用分液漏斗向燒瓶內(nèi)注入濃鹽酸，再點(diǎn)燃酒精燈，緩緩加熱；e．檢查裝置氣密性。以上步驟先后排列的正確順序是，實(shí)驗(yàn)室制得的Cl2中?；煊蠬Cl氣體和水蒸氣，應(yīng)將該Cl2依次通過盛有、的洗氣瓶。6．現(xiàn)擬用下圖所示裝置（尾氣處理部分略）來制取一氧化碳，并用以測定某銅粉樣品（混有CuO粉末）中金屬銅的含量。⑴制備一氧化碳的化學(xué)方程式是；⑵試驗(yàn)中，觀察到反應(yīng)管中發(fā)生的現(xiàn)象是；尾氣的主要成分是；⑶反應(yīng)完成后，正確的操作順序?yàn)椋ㄌ钭帜福゛．關(guān)閉漏斗開關(guān)b．熄滅酒精1c．熄滅酒精燈2⑷若試驗(yàn)中稱取銅粉樣品5.0g，充分反應(yīng)后，反應(yīng)管中剩余固體的質(zhì)量為4.8g，則原樣品中單質(zhì)銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為；⑸從濃硫酸、濃硝酸、蒸餾水、雙氧水中選用合適的試劑，設(shè)計(jì)一個(gè)測定樣品中金屬銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的方案；①設(shè)計(jì)方案的主要步驟是（不必描述操作過程的細(xì)節(jié)）；②寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。常見氣體的制備化學(xué)導(dǎo)學(xué)案1.B2.D3.C4.A5．解析：一般地，實(shí)驗(yàn)室制取氣體的正確的操作順序是：首先按“由下往上，從左到右”的原則搭建氣體發(fā)生裝置，然后檢查裝置的氣密性，最后加藥品、制取氣體。HCl氣體極易溶于水，故可用水將它除去；為降低Cl2在水中的溶解度，常用飽和食鹽水代替水。能干燥HCl氣體的干燥劑很多，如濃硫酸、無水氯化鈣、五氧化二磷等，但盛放在洗氣瓶中的只有濃硫酸。答案：caebd飽和食鹽水濃硫酸6．⑴HCOOHCO↑+H2O⑵樣品粉末逐漸變?yōu)榧t色，CO、CO2⑶cab⑷80%⑸①將濃硫酸用蒸餾水稀釋；稱取一定量樣品；樣品與過量稀硫酸充分反應(yīng)；過濾、洗滌；干燥、稱量、計(jì)算。②CuO+H2SO4=CuSO4+H2O課后練習(xí)1．(雙選)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)從草木灰中提取鉀鹽，下列儀器不必羅列在實(shí)驗(yàn)通知單中的是()。A．滴定管B．玻璃棒C．燒杯D．分液漏斗2．實(shí)驗(yàn)室制備下列氣體時(shí)，所用方法正確的是A．制氧氣時(shí)，用Na2O2或H2O2作反應(yīng)物可選擇相同的氣體發(fā)生裝置B．制氯氣時(shí)，用飽和NaHCO3溶液和濃硫酸凈化氣體C．制乙烯時(shí)，用排水法或向上排空氣法收集氣體D．制二氧化氮時(shí)，用水或NaOH溶液吸收尾氣3．利用右圖所示裝置進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)，能得出相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的是()選項(xiàng)①②③實(shí)驗(yàn)結(jié)論A稀硫酸Na2SAgNO3與AgCl的濁液Ksp(AgCl)＞Ksp(Ag2S)B濃硫酸蔗糖溴水濃硫酸具有脫水性、氧化性C稀鹽酸Na2SO3Ba(NO3)2溶液SO2與可溶性鋇鹽均可以生成白色沉淀D濃硝酸Na2CO3Na2SiO3溶液酸性：硝酸＞碳酸＞硅酸4．設(shè)計(jì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)要注意安全、無污染、現(xiàn)象明顯．根據(jù)啟普發(fā)生器原理可用底部有小孔的試管制簡易的氣體發(fā)生器(如圖)．若關(guān)閉K，不能使反應(yīng)停止，可將試管從燒杯中取出(會有部分氣體逸散)。下列氣體的制取宜使用該裝置的是()A．用二氧化錳(粉末)與雙氧水制氧氣B．用鋅粒與稀硫酸制氫氣C．用硫化亞鐵(塊狀)與鹽酸制硫化氫D．用碳酸鈣(塊狀)與稀硫酸制二氧化碳5．下表為各物質(zhì)中所含有的少量雜質(zhì)，以及除去這些雜質(zhì)應(yīng)選用的試劑或操作方法。序號物質(zhì)雜質(zhì)除去雜質(zhì)應(yīng)選用的試劑或操作方法①KNO3溶液KOH加入FeCl3溶液，并過濾②FeSO4溶液CuSO4加入過量鐵粉，并過濾③H2CO2通過盛有NaOH溶液的洗氣瓶，再通過盛有濃硫酸的洗氣瓶④NaNO3CaCO3溶解、過濾、蒸發(fā)正確的一組為()A．①②③④B．③④C．②③④D．①②③6.右圖是模擬“候氏制減法”制取NaHCO3的部分裝置。下列操作正確的是（）A．a(chǎn)通入CO2，然后b通入NH3，c中放堿石灰B．b通入NH3，然后a通入CO2，c中放堿石灰C．a(chǎn)通入NH3，然后b通入CO2，c中放蘸稀硫酸的脫指棉D(zhuǎn)．b通入CO2，然后a通入NH3，c中放蘸稀硫酸的脫指棉7．玻璃棒在實(shí)驗(yàn)中一般有如下三種用途：攪拌、引流和蘸取溶液，下列實(shí)驗(yàn)中至少用到其中兩個(gè)用途的是()①配制一定物質(zhì)的量濃度的溶液②硫酸銅晶體結(jié)晶水含量的測定③用硫酸銅和氫氧化鈉制取氧化銅④從制取氧氣的剩余固體中提取KCl⑤測定溶液的pH⑥濃鹽酸與濃氨水相遇發(fā)煙A．=1\*GB3①=3\*GB3③④B．=2\*GB3②=4\*GB3④C．只有=4\*GB3④D．全部錯(cuò)誤8．在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，對某些化學(xué)試劑進(jìn)行循環(huán)再用，可以節(jié)省資源、減少污染、降低實(shí)驗(yàn)成本，下列做法合理的是()編號實(shí)驗(yàn)名稱回收試劑回收方法回收后用途①實(shí)驗(yàn)室制氧氣二氧化錳溶解、過濾、洗滌、干燥重復(fù)使用②鐵和硫反應(yīng)硫化亞鐵直接密封保存制硫化氫③CCl4萃取溴四氯化碳堿液洗滌、分液重復(fù)使用④氨的噴泉實(shí)驗(yàn)稀氨水直接密封、保存氨水的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)⑤濃硫酸的稀釋稀硫酸直接密封保存制氫氣、硫酸根檢驗(yàn)等A．①③④⑤B．①②③④⑤C．①③⑤D．①②④⑤9．下列實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠成功的是()A．檢驗(yàn)亞硫酸鈉試樣是否變質(zhì)：試樣溶液白色沉淀沉淀不溶解B．除去乙酸乙酯中混有的乙酸：混合液溶液分層得上層液體C．證明酸性條件下H2O2氧化性比I2強(qiáng)：NaI溶液溶液變藍(lán)D．鑒定鹽A的成分是FeBr2：10．（雙選）用下圖裝置測定水中氫、氧元素的質(zhì)量比，其方法是分別測定通氫氣前后玻璃管的質(zhì)量差和U形管的質(zhì)量差．李松同學(xué)通過實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是m(H)∶m(O)>1∶8.下列對導(dǎo)致這一結(jié)果原因的分析中，一定不合理的是()A．Ⅰ、Ⅱ裝置之間缺少干燥裝置B．Ⅲ裝置后缺少干燥裝置C．Ⅱ裝置中的CuO粉末可能不干燥D．CuO沒有全部被還原11．國家標(biāo)準(zhǔn)(GB2760－200)規(guī)定葡萄酒中SO2最大使用量為0.25g?L－1.某興趣小組用圖1裝置(夾持裝置略)收集某葡萄酒中SO2,并對其含量進(jìn)行測定。圖2A圖2ABCabH2O2圖1⑴儀器A的名稱是，水通入A的進(jìn)口為。

⑵B中加入300.00mL葡萄酒和適量鹽酸，加熱使SO2全部逸出并與C中H2O2完全反應(yīng)，其化學(xué)方程式為。

⑶除去C中過量的H2O2，然后用0.0900mol?L－1NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行滴定，滴定前排氣泡時(shí)，應(yīng)選擇圖2中的；若滴定終點(diǎn)時(shí)溶液的pH＝8.8，則選擇的指示劑為；若用50mL滴定管進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)?shù)味ü苤械囊好嬖诳潭取?0”處，則管內(nèi)液體的體積(填序號)(①＝10mL，②＝40mL，③＜10mL，④＞40mL)⑷滴定至終點(diǎn)時(shí)，消耗NaOH溶液25.00mL，該葡萄酒中SO2含量為g?L－1

⑸該測定結(jié)果比實(shí)際值偏高，分析原因并利用現(xiàn)有裝置提出改進(jìn)措施。12．利用下列實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行NH3、Cl2性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)(圖中夾持裝置有省略)。⑴用A裝置制取氨氣時(shí)，A中固體宜選用(選填以下選項(xiàng)的字母組合)。a．堿石灰b．氯化鈣c．氯化銨d．氫氧化鈉從上面所給的儀器裝置中選取合適的裝置，用于制備、收集干燥純凈的氨氣并考慮尾氣的處理，其連接順序是()接()接()接()(填裝置編號)。將收集到的氨氣通入水中即得到氨水，實(shí)驗(yàn)室用一定物質(zhì)的量濃度的鹽酸標(biāo)準(zhǔn)液可通過酸堿中和滴定測定氨水的物質(zhì)的量濃度，通常待測液氨水應(yīng)放在中(填儀器名稱)。⑵B為探究氯氣與氨氣反應(yīng)的裝置，已知3Cl2+2NH3=6HCl+N2。實(shí)驗(yàn)時(shí)按C接L接K接b，關(guān)閉c打開a、b(a接尾氣處理裝置)，待燒瓶B中充滿黃綠色氣體后，關(guān)閉b、打開a，從a向B中充入足量氨氣后會看到，然后關(guān)閉a、b打開c，會看到(填有關(guān)現(xiàn)象)，產(chǎn)生該現(xiàn)象的原因是。⑶請利用C、D裝置設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Cl2、Fe3+、I2的氧化性強(qiáng)弱。請回答D中試劑M為_______________溶液，發(fā)生所有反應(yīng)的離子方程式(請按發(fā)生反應(yīng)的先后順序?qū)懗?____________________________________________________________________。13．有文獻(xiàn)記載:在強(qiáng)堿條件下，加熱銀氨溶液可能析出銀鏡。某同學(xué)進(jìn)行如下驗(yàn)證和對比實(shí)驗(yàn)。裝置實(shí)驗(yàn)序號試管中的藥品現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)Ⅰ2mL銀氨溶液和數(shù)滴較濃NaOH溶液有氣泡產(chǎn)生；一段時(shí)間后，溶液逐漸變黑；試管壁附著銀鏡。實(shí)驗(yàn)Ⅱ2mL銀氨溶液和數(shù)滴濃氨水有氣泡產(chǎn)生；一段時(shí)間后，溶液無明顯變化。該同學(xué)欲分析實(shí)驗(yàn)Ⅰ和實(shí)驗(yàn)Ⅱ的差異，查閱資料:a．Ag(NH3)2++2H2OAg++2NH3?H2Ob．AgOH不穩(wěn)定，極易分解為黑色Ag2O⑴配制銀氨溶液所需的藥品是。⑵經(jīng)檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)Ⅰ的氣體中有NH3,黑色物質(zhì)中有Ag2O。①用濕潤的紅色石蕊試紙檢驗(yàn)NH3產(chǎn)生的現(xiàn)象是。②產(chǎn)生Ag2O的原因是。⑶該同學(xué)對產(chǎn)生銀鏡的原因提出假設(shè):可能是NaOH還原Ag2O。實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象:向AgNO3溶液中加入，出現(xiàn)黑色沉淀;水浴加熱，未出現(xiàn)銀鏡。⑷重新假設(shè):在NaOH存在下，可能是NH3還原Ag2O。用右圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)象：出現(xiàn)銀鏡。在虛線框內(nèi)畫出用生石灰和濃氨水制取NH3的裝置簡圖(夾持儀器略)。⑸該同學(xué)認(rèn)為在⑷的實(shí)驗(yàn)中會有Ag(NH3)2OH生成，由此又提出假設(shè)：在NaOH存在下，可能是Ag(NH3)2OH也參與了NH3還原Ag2O的反應(yīng)，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：有部分Ag2O溶解在氨水中，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是。檢驗(yàn)結(jié)果證實(shí)假設(shè)成立，依據(jù)的現(xiàn)象是。⑹用HNO3清洗試管壁上的Ag，該反應(yīng)的化學(xué)方程式是。14．現(xiàn)擬用下圖所示裝置（尾氣處理部分略）來制取一氧化碳，并用以測定某銅粉樣品（混有CuO粉末）中金屬銅的含量。⑴制備一氧化碳的化學(xué)方程式是；⑵試驗(yàn)中，觀察到反應(yīng)管中發(fā)生的現(xiàn)象是；尾氣的主要成分是；⑶反應(yīng)完成后，正確的操作順序?yàn)椋ㄌ钭帜福゛．關(guān)閉漏斗開關(guān)