2025届高三化学一轮复习 第五章 《化工生产中的重要非金属元素》 专题讲解 气体的制备、净化和收集 课件

专题：常见气体的制备、净化和收集 1. 了解常见气体的制备原理、装置及改进。 2. 能根据气体的性质及制备原理设计实验流程。 2025 【回顾】氯气的实验室制法 发生装置 收集装置 尾气处理 除杂装置 干燥装置 【归纳】气体制备实验的基本思路 一、发生装置看原理 (一)常见气体的制备原理 1.O2实验室制法 2. NH3实验室制法 实验室快速制法： 2H2O2 2H2O + O2 ↑ 实验室快速制氨气：向碱石灰、氢氧化钠固体或氧化钙中滴加浓氨水 4. H2实验室制法 Zn + H2SO4(稀) = ZnSO4 + H2↑ 5.实验室制CO2 CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 ↑ + H2O 6. H2S实验室制法 FeS + H2SO4 = FeSO4 + H2S↑ 3.Cl2实验室制法 实验室快速制法 2KMnO4+16HCl(浓)=2KCl+5Cl2↑+2MnCl2+8H2O 8.C2H2的实验室制法 9.C2H4的实验室制法 10. SO2的实验室制法 Na2SO3 + H2SO4(浓) = Na2SO4 + SO2↑ + H2O Cu + 2H2SO4(浓) CuSO4 + SO2 ↑ + 2H2O 7. NO、NO2实验室制法 仪器选择看状态和是否加热 固-液（液-液）加热 制备气体：Cl2、HCl、SO2 控制反应 温度 平衡分压，便于液体滴入；防止液体挥发和变质 制备气体：C2H4 固-液（液-液）不加热 制备气体：H2、CO2、H2S、NO 控制反应逐滴加液 控制反应固液分离 制备气体：H2、CO2、NH3、H2S、O2、C2H2、SO2、NO、NO2 药品的盛放：固体放在圆底烧瓶（试管）中，液体（易挥发、易变质）液体放在分液漏斗中 固-固加热 制备气体：O2、NH3、CH4 要点和注意事项： 试管口略显下，试管夹固定在试管中上部 导管伸入不易过长，防止气体导出不畅 粉末状固体在试管口放一团棉花； 收集氨气试管口放棉花防空气对流 加热易熔化的固体，如加热草酸晶体 （熔点189.5℃） 不同的原理要选择相应的仪器；兼顾物质的熔沸点、溶解性、稳定性 选择不同的反应物采用不同的发生装置 O2、NH3 HCl、SO2 反应物的性质与发生装置 H2O2、NH3·H2O易分解 分批少量加入，放入恒压滴液漏斗中 将FeCl3·6H20与液体SOCl2混合并加热，制得无水FeCl3。已知SOCl2沸点为77℃。 SO2Cl2[SO2(g)+Cl2(g) =SO2Cl2(l) ΔH=-97.3kJ/mol] 二、净化装置看性质 净化装置 除杂装置 干燥装置 气体及杂质的性质 根据气体性质选择干燥剂 不增 不减 彻底 先除杂后干燥 不增加新杂质 不损失气体产物 除杂试剂需过量 干燥后气体不能经过水溶液洗气 气体（杂质） 除杂试剂 CO(CO2) NaOH溶液 N2(NH3) 稀硫酸或水 Cl2(HCl) 饱和食盐水 CO2(HCl) 饱和碳酸氢钠溶液 CO2(SO2) 饱和碳酸氢钠溶液 SO2(HCl) 饱和亚硫酸氢钠溶液 CH4(C2H4) 溴水 中性气体（酸性杂质）：强碱或碱石灰 中性气体（碱性杂质）：强酸 难溶性气体（易溶性杂质）：水 弱酸性气体（强酸杂质）：弱酸的饱和酸式盐 烷烃气体（不饱和烃）：溴水 解题思路：根据产物气体和杂质气体的性质差异选择试剂， 如溶解度、酸碱性、氧化性、还原性 干燥剂 可干燥的气体 不可干燥 酸性 浓硫酸 中性或酸性气体 碱性气体，如氨气 还原性气体，如H2S、HBr、HI 碱性 碱石灰 生石灰 固体氢氧化钠 中性或碱性气体 酸性气体 中性 无水氯化钙 酸、碱、中性 氨气 解题思路：根据产物气体性质差异选择干燥试剂 除杂装置： 液体干燥剂 固体干燥剂 3.收集装置看气体的密度和溶解性 收集方法 收集气体的类型 可收集的气体（举例） 排水法 难溶于水或微溶于水且不与水反应 O2、H2、NO、CO 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 收集装置： 导管长进短出 向下排空气法： ρ<ρ空气 向上排空气法： ρ>ρ空气 导管短进长出 排饱和食盐水 集气瓶应事先装满水，要求气体不溶于水，此时应从短进长出。 尾气处理装置： ①点燃法：如CO、H2、CH4等易燃性气体可用此法，必须先验纯，再点燃。 ②吸收法：如Cl2、SO2、HCl、H2S等可用碱液吸收。 ③燃烧法：不知如何处理。 4. 尾气处理装置看性质 依据生成物的性质选择试剂（方法）将气体转化为无害物质 防倒吸装置 分液式 安全瓶式 平衡压强式 倒立漏斗式 肚容式 悬空式 其他仪器的使用与注意事项 蒸馏烧瓶 分液漏斗 球形干燥管 直形冷凝管 混合气体 干燥气体 观察气体流速 平衡气压 例1.仅用图装置和表格中的试剂来制备和收集气体(不考虑除杂和尾气处理)，可行的是 选项 实验试剂 收集气体 A 氯化铵和氢氧化钙 氨气 B 铜和浓硫酸 二氧化硫 C 铜和稀硝酸 一氧化氮 D 高锰酸钾和浓盐酸 氯气 D 例2.下列实验装置正确且能达到实验目的的是 A.装置甲：吸收HCl并防倒吸 B.装置乙：实验室制取少量氨气 C.装置丙：检验氨气在水中的溶解性 D.装置丁：制取少量乙酸乙酯 C 例3.某同学在实验室选用下列装置（可重复使用），验证碳和浓硫酸的反应产物，回答下列问题： 验证产物思路：1、有水先验水 2、存在共性，找差异，排除干扰再验证。 A B C D E 分液漏斗 C-E-D-B-D-A 验证SO2 检验SO2是否完全除去 (1)盛放浓硫酸的仪器名称为 ； 写出碳与浓硫酸反应的化学方程式 。 (2)验证产物的正确连接顺序为 。 (3)品红溶液的作用是 。 C + 2H2SO4(浓) CO2 ↑ + 2SO2 ↑ + 2H2O 气体 液体 固体粉末 A CO2 饱和Na2CO3溶液 CaCO3 B Cl2 FeCl2溶液 Fe C HCl Cu（NO3）2溶液 Cu D NH3 H2O AgCl 例4.（2022·山东高考11题）某同学按图示装置进行实验，欲使瓶中少量 固体粉末最终消失并得到澄清溶液。下列物质组合不符合要求的是 （　　） A 例5. 铬酰氯是一种无机化合物，化学式为CrO2Cl2 ，熔点-96.5℃，沸点117℃，常温下为深红棕色液体，放置在空气中会迅速挥发并水解，实验室中可由重铬酸钾、浓硫酸与氯化钠反应得到,反应先生成CrO3和HCl两种中间体，再反应制得。 反应结束后，用电热套加热装置A，收集117℃左右馏分，收集装置选用冰水浴的目的是 。 图中C装置，应为下列装置中的 (填标号) 。 将铬酰氯急速冷凝（减少铬酰氯挥发），便于收集提高产率 B 反应原理： 制备原理：CrO3+2HCl=CrO2Cl2 +H2O (1)实验第一步为打开K1,K2，关闭K3，此时，盐酸和锌料的作用是_______________。 (2)为了实现(1)的目的，实验前还需要进行________________________________ 排尽c装置内空气，防氧化 将配制溶液用的蒸馏水煮沸 例6.醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr∙H2O]为砖红色晶体，难溶于冷水，易溶于酸，在空气中容易被氧气氧化。一般制备方法是先在封闭体系中利用金属锌作还原剂，将三价铬还原为二价铬；二价铬再与醋酸钠溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验装置如图所示 $$