热点强化11 常见气体的实验室制备、净化和收集-【优化探究】2025年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（苏教版2019）

第五单元 常见气体的实验室制备、净化和收集 热点强化11　常见气体的实验室制备、净化和收集 优化探究 大单元二　元素及其化合物 专题5　非金属元素及其化合物 1. 气体制备实验的基本思路 技法指导 2. 重要气体的发生装置 依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置 分为三类： (1)固体＋固体 气体 发生装置： 制备气体：O2、NH3、CH4等。 (2)固(液)体＋液体 气体 发生装置： 制备气体：Cl2、C2H4等。 (3)固体＋液体(不加热) 气体 发生装置： 制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。 3. 气体制备装置的改进 (1)“固体＋固体 气体”装置的创新 改进的目的：用于加热易熔化的固体物质，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。 (2)“固体＋液体 气体”装置的创新 (3)“固(液)＋液 气体”装置的创新 图A的改进优点是 ⁠。 图B的改进优点是 ⁠ ⁠。 能控制反应液的温度　 使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液 体顺利流下　 4. 重点掌握Cl2、SO2、NH3的实验室制备装置 (1)Cl2的实验室制备 (2)SO2的实验室制备 (3)NH3的实验室制备 5. 气体的除杂方法 (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。 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。 (2)气体干燥净化装置 类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固体加热 装置 图 常见干 燥或除 杂试剂 浓H2SO4 (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 当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ装置除O2，除杂试剂 是Cu粉。 6. 气体的收集方法 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 ⁠ ⁠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 ⁠ ⁠等 O2、H2、 NO、CO　 Cl2、SO2、 NO2、CO2　 收集 方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的气体 (举例) 排空 气法 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　 7. 集气装置的创新——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A瓶 中收集到气体。 8. 尾气处理处理的原因、方法及装置 (1)尾气处理原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污 染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。 (2)尾气处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物 质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃 等措施处理。 (3)尾气处理装置(见图a、b、c) ①实验室制取Cl2时，尾气处理可采用 ⁠装置。 ②制取CO时，尾气处理可采用 ⁠装置。 ③制取H2时，尾气处理可采用 ⁠装置。 b　 a或c　 a或c　 1. 下列气体发生装置，当加入适当的块状固体和液体时不具有随开随关 功能的是(　D　) A、B、C的装置原理与启普发生器相似，均具有随开随关功能；而 D装置关闭弹簧夹后，反应仍持续进行，无法通过关闭弹簧夹控制 反应停止。 D 热点训练 2. 用如图所示装置和相应试剂能达到实验目的的是(　A　) 选项 实验目的 试剂a 试剂b 试剂c 装置 A 验证非金属性：S ＞C＞Si 稀硫酸 Na2CO3 Na2SiO3 溶液 B 制备纯净的氯气 浓盐酸 MnO2 饱和食 盐水 C 检验溶液X中含有 C 盐酸 溶液X 澄清石 灰水 D 除去Na2SO3中的 Na2SO4 氯水 混合物 NaOH 溶液 A A项，锥形瓶中出现气体，说明硫酸的酸性强于碳酸，广口瓶中出现沉 淀，说明碳酸的酸性强于硅酸，最高价氧化物对应水化物的酸性越强， 非金属性越强，即非金属性：S＞C＞Si，正确；B项，MnO2和浓盐酸反 应，需要加热，此装置中没有加热装置，饱和食盐水除去氯气中的 HCl，从广口瓶中出来的氯气中混有水蒸气，不是纯净的氯气，错误； C项，向锥形瓶中加入盐酸，出现能使澄清石灰水变浑浊的气体，不能 说明溶液X中含有C ，可能含有HC 或S 或HS ，错误；D 项，氯水具有强氧化性，能把S 氧化成S ，不能达到实验目的， 错误。 3. 根据实验目的设计的如图装置的连接中，正确的是(　D　) A. 制备收集C2H4：连接a→c→g B. 制备收集NO：连接b→c→e→d C. 制备收集NH3：连接b→d→e→c D. 制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d D 制备C2H4没有控制温度的温度计，A错误；NO与O2反应，不能用排 空气法收集，B错误；浓硫酸吸收多余的NH3，易发生倒吸，C错 误；饱和食盐水除去HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多 余的Cl2，D正确。 4. (2021·全国乙卷)在实验室采用如图装置制备气体，合理的是(　C　) 选项 化学试剂 制备的气体 A Ca(OH)2＋NH4Cl NH3 B MnO2＋HCl(浓) Cl2 C MnO2＋KClO3 O2 D NaCl＋H2SO4(浓) HCl C A项，利用加热Ca(OH)2和NH4Cl固体混合物制取NH3，由于NH3密度比 空气小，不能使用向上排空气法收集，错误；B项，浓盐酸是液体，错 误；C项，利用MnO2与KClO3固体混合物共热制取O2，符合题意，正 确；D项，浓硫酸是液体，错误。 5. (2021·北京卷)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均 正确的是(　B　) B 选项 气体 试剂 制备装置 收集方法 A O2 KMnO4 a d B H2 Zn＋稀H2SO4 b e C NO Cu＋稀HNO3 b c D CO2 CaCO3＋稀H2SO4 b c 6. (2021·海南卷)用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂)，能 实现的是(　B　) B 选项 气体 a b A H2S 稀H2SO4 FeS B O2 H2O2溶液 MnO2 C NO2 浓HNO3 铁片 D NH3 浓氨水 CaO H2S与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥H2S，故A错误；发生反应： 2H2O2 2H2O＋O2↑，浓硫酸可以干燥氧气，故B正确；常温下铁片 遇浓硝酸发生钝化，故不能制取二氧化氮气体，故C错误；氨气与浓硫 酸反应，故不能用浓硫酸干燥氨气，故D错误。 7. 高温下CaSO4和焦炭可发生反应：CaSO4＋C CaS＋CaO＋气体 产物。某化学兴趣小组设计了如图所示实验装置探究气体产物的成分。 已知B、C、D、E、F装置中的试剂均为足量。 A. 通入氮气可排尽装置中的空气，防止氧气的干扰，a管的作用是平衡 气压 B. 若实验后酸性KMnO4溶液的颜色变浅、pH增大，则气体产物中含有 SO2 C. 若实验后Ba(OH)2溶液中产生白色沉淀，则气体产物中含有CO2 D. 若实验后E装置中黑色固体变红色、F装置中溶液变浑浊，则气体产 物中含有CO 下列叙述错误的是(　B　) B 如果不排尽装置中的空气，氧气与碳在高温下反应，会干扰气体产物的 检验，a管可以起到平衡气压的作用，故A正确；酸性高锰酸钾溶液既要 检验二氧化硫，又要除去二氧化硫，所以酸性高锰酸钾溶液颜色变浅， 反应的离子方程式为5SO2＋2Mn ＋2H2O 5S ＋2Mn2＋＋4H＋，反应后溶液中 c (H＋)增大，pH减小，故B错误；C装置中产生的白色 沉淀应为碳酸钡，根据此可判断气体产物中含有CO2，故C正确；黑色 的氧化铜变为红色的铜，同时澄清石灰水变浑浊，说明气体产物中含有 CO，故D正确。 8. “化学多米诺实验”即只需控制第一个反应，利用反应中气体产生的压 力和虹吸作用原理，使若干化学实验依次发生。如图是一个“化学多米 诺实验”，已知：Cu2＋＋4NH3·H2O 4H2O＋[Cu(NH3)4]2＋ (该反应产 物可作为H2O2分解的催化剂)。下列有关分析错误的是(　A　) A. 整套装置中一共只有3个氧化还原反应 B. 为了保证实验成功，实验前必须检查整套装置的气密性 C. 导管a的作用是平衡气压，便于稀硫酸顺利流下 D. 装置I的作用是吸收挥发出的H2S气体 A 由实验装置图可知，装置B中锌和稀硫酸反应生成硫酸锌和氢气，反应 生成的氢气进入装置C中，使装置C中气体压强增大，将硫酸和少量硫 酸铜的混合溶液压入装置D中，锌和混合溶液发生反应生成铜、硫酸锌 和氢气，反应生成的氢气进入装置E中，使装置E中气体压强增大，将硫 酸铜溶液压入装置F中，铜离子与过量氨水反应生成四氨合铜离子，当 装置E中长导管的底端高于液面后，氢气进入装置F中，将反应生成的四 氨合铜离子压入装置G中，在四氨合铜离子的催化作用下，过氧化氢分 解生成氧气和水，反应生成的氧气进入装置H中，与过量的氢硫酸反应 生成硫和水，装置I中氢氧化钠溶液用于吸收挥发出的硫化氢，防止污 染环境。 9. 将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20 ℃，1.01×105 Pa)的体积。某同学拟选用如图实验装置完成实验： 最简易的装置连接顺序：A接(　E　)(　 D　)接(　G　)(　　)接 (　　)(填接口字母，可不填满)。 E D G 10. 实验室合成硫酰氯要先制取干燥的氯气。制备干燥纯净的氯气所用 仪器如图： 上述仪器的连接顺序：e接 ， 接 ， ⁠ 接 ， 接 (按气流方向，用小写字母表示)。 d　 c　 a　 b　 i　 h　 g　 $$