微专题五 常见气体的实验室制备、净化和收集-2023-2024学年解密高考化学大一轮复习精讲精练（配套新教材2019）

2023——2024年解密高考化学大一轮复习精讲案 第四章 非金属及其化合物 微专题五 常见气体的实验室制备、净化和收集 化学是以实验为基础的学科，化学实验是高考命题的重中之重。其中以常见气体制备为主体的实验是高考的热点，具体的考查内容有： ①常见气体的实验室制法； ②制备气体实验装置中各仪器的作用； ③气密性检查的规范表达； ④化学实验安全防护措施； ⑤气体的性质探究； ⑥尾气吸收的处理方法等等。 气体制备实验的基本思路 1、 常见气体的实验室制法 (一)发生装置 1．一般发生装置 反应装置类型 反应装置图 适用气体 操作注意事项 固、固加热型 O2、NH3等 ①试管要干燥； ②试管口略低于试管底； ③加热时先均匀加热再固定加强热； 固、液加热型或液、液加热型 Cl2、HCl等 ①烧瓶加热时要隔石棉网； ②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石) 固、液不加热型或液、液不加热型 H2、CO2、SO2、NO、NO2等 ①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下； ②使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速； ③启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水 2．发生装置的创新设计 (1)“固(液)＋液气体”装置的创新 图A的改进优点是能控制反应液的温度。 图B的改进优点是使蒸馏烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，导管的作用：平衡压强，便于液体顺利流下。 (2)“固＋液―→气体”装置的创新 (3)“固＋固―→气体”装置的创新 改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。 (二)除杂装置 1．除杂试剂选择的依据 主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。 2．除杂原则 (1)不损失主体气体； (2)不引入新的杂质气体； (3)在密闭装置内进行； (4)先除易除的杂质气体。 3．气体除杂的注意事项 (1)需净化的气体中含有多种杂质时，除杂顺序：一般先除去酸性气体，如氯化氢气体、CO2、SO2等，水蒸气要在最后除去。 (2)除杂选用方法时要保证杂质完全除掉，如除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液。有时候为了保证气体除尽，还要验证一步，如验证混合气体中既有CO2，又有SO2，通常用品红溶液检验SO2，然后用溴水或酸性KMnO4溶液除去SO2，再用品红溶液检验是否除尽SO2，最后用澄清石灰水检验CO2。 4．气体干燥净化装置 类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固态干燥剂 固体，加热 装置 常见干燥剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 除杂试剂Cu、CuO、Mg等 (三)常见气体的收集方法 1．一般收集方法 收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的气体(举例) 排水法 难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体 O2、H2、NO、CO等 排空气法 向上排空气法 密度大于空气且不与空气中的成分反应 Cl2、SO2、NO2、CO2 向下排空气法 密度小于空气且不与空气中的成分反应 H2、NH3 2．排液集气装置 装置Ⅰ从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。 ①饱和食盐水——收集Cl2。 ②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。 ③饱和NaHS溶液——收集H2S。 ④四氯化碳——收集HCl或NH3。 装置Ⅱ储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在瓶A中收集到气体。 (四)尾气处理分析 对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。 用水吸收 NH3、HCl(注意防倒吸) 用烧碱溶液吸收 Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2 用硫酸铜溶液或醋酸铅溶液吸收 H2S 用点燃法除去 CO、H2、CH4 用收集法除去 NO 二、常见气体制备及其性质探究的仪器连接 1．Cl2的实验室制备系统 [微点拨]　 如果制备FeCl3或AlCl3固体时，可将收集Cl2的装置改为“硬质玻璃管并加热”，同时在尾气处理装置前加一个干燥装置。 2．SO2的实验室制备系统 3．NH3的实验室制备系统 三、气密性检查的方法 1．气密性检查 检验装置气密性的方法，主要是依据条件的改变引起装置中气体体积或压强的变化，从而产生气泡或液面差来判断装置是否漏气。常见的方法有两种。 (1)升温法 其原理是使装置中的气体受热后体积膨胀，插入水中的导管口处有气泡产生，冷却至室温时，装置内气体的压强小于外界大气压，从而在导管中形成一段液柱。 检验时应将装置的导管口的一端插入水中，再用双手手掌握住容器