2025届高三化学一轮复习 第5部分第11节《常见气体的实验室制备、净化和收集》 基础摸查+专项突破 讲义

第5部分第11节《常见气体的实验室制备、净化和收集》-2025届高考一轮复习~基础摸查+专项突破 基础摸查 【真题导入】 1.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(　　) 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 2．利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是(　　) a中反应 b中检测试剂及现象 A 浓HNO3分解生成NO2 淀粉­KI溶液变蓝 B Cu与浓H2SO4生成SO2 品红溶液褪色 C 浓NaOH与NH4Cl溶液生成NH3 酚酞溶液变红 D CH3CHBrCH3与NaOH乙醇溶液生成丙烯 溴水褪色 3.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(　　) 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 4.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(　　) 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 5.在实验室采用如图装置制备气体，合理的是(　　) 选项 化学试剂 制备气体 A Ca(OH)2＋NH4Cl NH3 B MnO2＋HCl(浓) Cl2 C MnO2＋KClO3 O2 D NaCl＋H2SO4(浓) HCl 6.实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是(　　) A．①②③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液 B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度 C．结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热 D．装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 【考点陈列】 1．气体制备实验的基本思路 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 制备气体：____、____、CH4等。 (2)固体＋液体(或液体＋液体)气体 制备气体：Cl2、C2H4等。 (3)固体＋液体(不加热)―→气体 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．常见气体典型制备装置举例 (1)Cl2的实验室制备 (2)SO2的实验室制备 (3)NH3的实验室制备 4．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 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 常见试剂 浓H2SO4 (酸性、强 氧化性) 无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性) 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。 5．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，且不与水反应的气体 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 6.集气装置的创新——排液集气装置 (1)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。 (2)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。 7．防倒吸装置 肚容式 分液式 8．尾气处理的原因、方法及装置 (1)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)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。 (3)尾气处理装置(见下图a、b、c) ①实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。 ②制取CO时，尾气的处理可采用a、c装置。 ③制取H2时，尾气的处理可采用a、c装置。 【考点专攻】 1．制备适量SO2，利用如图装置设计实验比较H2SO3、H2CO3和H2SiO3的酸性强弱，并探究SO2的化学性质，下列说法错误的是(　　) A．试剂Y是品红溶液，用来检验产物是SO2 B．试剂Z是NaOH溶液，用来处理尾气 C．溴水褪色，证明SO2具有还原性 D．试剂X可以是酸性高锰酸钾溶液 2.根据实验目的设计的如下装置的连接中，正确的是(　　) 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 3．根据装置和下表内的物质(省略夹持、净化以及尾气处理装置，图1中虚线框内的装置是图2)，其中能完成相应实验目的的是(　　) 选项 a中的 物质 b中的 物质 实验目的、试剂和操作 实验目的 c中的物质 进气方向 A 稀硝酸 Cu 收集贮存NO 水 N→M B 浓硝酸 Na2SO3 检验SO2的氧化性 品红溶液 M→N C 浓氨水 碱石灰 收集贮存氨气 饱和NH4Cl溶液 N→M D 浓盐酸 MnO2 检验Cl2的氧化性 Na2S溶液 M→N 4．Ca3N2是一种极易潮解的试剂。某小组利用氨气与钙反应制备氮化钙。下列说法错误的是(　　) A．装置D中球形干燥管的作用是防止倒吸 B．C中硬质玻璃管中发生反应：3Ca＋2NH3Ca3N2＋3H2 C．实验过程中，先启动装置A处反应，一段时间后再点燃装置C处酒精灯 D．从产品纯度考虑，装置C、D之间应该增加E装置 5．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用随关随停功能的是(　　) 6某化学小组同学利用一定浓度的H2O2溶液制备O2。 该小组同学设计了如下气体发生装置(夹持装置省略) (1)甲装置中主要仪器的名称为____________________________。 (2)乙装置中，用粘合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，气密性良好后打开活塞K1，经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至__________________________。 欲使反应停止，关闭活塞K1即可，此时装置中的现象是__________。 (3)丙装置可用于制备较多O2，催化剂铂丝可上下移动。制备过程中如果体系内压强过大，安全管中的现象是______________________，此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，还可以采取的安全措施是______________________________。 (4)丙装置的特点是______________(填序号)。 a．可以控制制备反应的开始和结束 b．可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率 c．与乙装置相比，产物中的O2含量高、杂质种类少 专项突破 1.用如图装置制取气体(图中加热及气体收集装置均已略去；必要时可加热；a、b、c、d表示相应仪器中加入的试剂)。利用下列方案可得到干燥、纯净气体的是(　　) 选项 制备气体 a b c d A Cl2 浓盐酸 MnO2 NaOH溶液 碱石灰 B NH3 浓氨水 CaO H2O 固体NaOH C NO 稀硝酸 Cu H2O P2O5 D H2 稀硝酸 Zn NaOH溶液 无水CaCl2 2．用如图所示装置测定水中氢、氧元素的质量比，其方法是分别测定通氢气前后玻璃管的质量差和U形管的质量差，实验测得m(H)∶m(O)>1∶8。下列对导致这一结果的原因分析中，一定错误的是(　　) A．Ⅰ、Ⅱ装置之间缺少干燥装置 B．Ⅲ装置之后缺少干燥装置 C．Ⅱ装置中玻璃管内有水冷凝 D．CuO没有全部被还原 3．下列装置能达到实验目的的是(　　) A．①④ B．②④ C．②③ D．①③ 4.为证明铜丝与稀硝酸反应生成的气体确实是NO，某同学设计了一套装置(如图1所示)，下列有关该实验的叙述不正确的是(　　) A．为保证实验效果，反应开始前，稀硝酸可加到与两侧胶塞相平的位置 B．利用该装置可控制反应随时停止或继续反应 C．生成的气体可利用图2装置来收集 D．长玻璃管的作用可防止稀硝酸溢出 5．利用图示装置进行实验，反应进行足够长时间后装置Ⅱ中实验现象正确的是(　　) 选项 ① ② ③ 装置Ⅱ中实验现象 A 稀盐酸 MnO2 饱和NaCl溶液 有细小的白色晶体析出 B 浓氨水 氧化钙 硫酸亚铁溶液 产生大量白色沉淀 C 冰醋酸 乙醇和浓硫酸 饱和碳酸钠溶液 溶液分层，上层为油状液体 D 浓盐酸 碳酸钙 滴有酚酞的稀碳酸钠溶液 溶液由红色变为无色 6．在一定条件下，向Al2O3和过量C粉的混合物中通入纯净的氯气，可制得易水解的AlCl3，反应的化学方程式为Al2O3＋3Cl2＋3C2AlCl3＋3CO，实验装置如图所示。下列说法错误的是(　　) A．装置a中反应的化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O B．装置b、c中盛装的分别是饱和食盐水和浓硫酸 C．装置d、e之间应添加一个干燥装置 D．此实验的尾气，除氯气外都可直接排放到大气中 7．某实验小组拟利用如图装置制取干燥的氮气。下列说法错误的是(　　) A．装置Ⅰ中发生反应的化学方程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑＋2H2O B．加热片刻后需要将酒精灯移开，说明该反应是放热反应 C．装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气 D．在装置Ⅲ末端收集纯净干燥的N2只能用向下排空气法 8.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(　　) 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 石灰石＋稀H2SO4 b c 9．高温下CaSO4和焦炭可发生反应：CaSO4＋CCaS＋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。 下列叙述错误的是(　　) 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、F装置中溶液变浑浊，则气体产物中含有CO 10．“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．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．a的作用是平衡气压，便于稀硫酸顺利流下 D．I的作用是吸收挥发出的H2S气体 11．已知：MnO2＋2NaBr＋2H2SO4MnSO4＋Na2SO4＋Br2↑＋2H2O，实验室利用如图所示的装置制备溴苯(部分夹持及加热装置已略去)。下列说法正确的是(　　) A．可用乙醇作洗涤剂除去溴苯中溶解的少量Br2 B．装置乙中进行水浴加热的目的是防止溴蒸气冷凝 C．装置丙中的铁丝主要用于搅拌，使反应物充分混合 D．装置丁中有淡黄色沉淀产生，证明苯与溴发生了取代反应 12.球形干燥管是中学化学常用的一种玻璃仪器。下列有关球形干燥管的创新用途，错误的是 (　　) 选项 装置 用途 A 用于尾气处理，防倒吸 B 用于铜丝与Cl2反应，防污染 C 简易的天然水净化过滤器 D 用Na2CO3固体与稀硫酸反应制备CO2气体，可随制随停 13.某化学小组用如图装置制取溴苯。 (1)仪器甲的名称是________________。甲中放置蘸有四氯化碳的棉花，其作用是__________________________________。 (2)本实验根据观察到装置乙中___________________(填现象)，装置乙的作用是______________________________。 14.二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，沸点为11 ℃，可用于处理含硫废水。回答下列问题：ClO2的制备 已知：SO2＋2NaClO3＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4。 (1)装置A中反应的化学方程式为__________________________。 (2)欲收集ClO2，选择图中的装置，其连接顺序为a→________________________(按气流方向，用小写字母表示)。 (3)装置D的作用是______________________。 15．氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体难溶于水，是制备热敏材料VO2的原料，其化学式为(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O。实验室以VOCl2和NH4HCO3为原料制备氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的装置如图所示。 已知：＋4价钒的化合物易被氧化，回答下列问题： (1)制备过程中，上述装置依次连接的合理顺序为e→________________(按气流方向，用小写字母表示)。装置A中饱和NaHCO3溶液的作用是__________________________________。 (2)连接好装置，检查气密性良好后，加入试剂，开始实验，先_______________(填实验操作)，当装置B中溶液变浑浊时，关闭K1，打开K2，进行实验。 (3)写出装置D中生成氧钒(Ⅳ)碱式碳酸铵晶体的化学方程式为___________________________________。 16．某同学在实验室采用下列装置探究CO和H2的转化，并检验部分产物。已知草酸(HOOC—COOH)在浓硫酸存在时加热分解为CO2、CO和H2O，E中的ZnO/CuO仅作催化剂，实验完毕，F中收集到纯净液体1.536 g，G中收集到的气体体积为89.6 mL(折算成标准状况，不包括通入的氦气)。请回答下列问题： (1)B中盛放的试剂为________。 (2)C中发生反应的离子方程式为_________________。 (3)向F中液体投入金属钠，有气泡产生，通过其他实验测得F中液体为纯净物，且其相对分子质量为32，则E中反应的方程式为________________________________。 (4)有关装置G的操作叙述正确的是________(填字母，下同)。 A．添加药品完毕，调整G中两液面相平，读得量气管的初始读数 B．当G中两液面差不再变化时，立即调整G中左右两侧液面相平，读得量气管的最终读数 C．初始读数时仰视，最终读数时俯视，导致测得气体体积偏大 (5)有关酒精灯操作的叙述正确的是________。 A．先点A处酒精灯，后点E处酒精灯 B．先点E处酒精灯，后点A处酒精灯 C．先撤A处酒精灯，后撤E处酒精灯 D．先撤E处酒精灯，后撤A处酒精灯 (6)该实验中分两次通入定量氦气，第二次通入氦气的作用是_______________________。 (7)综合实验中的数据，反应完毕，剩余n(H2)＝________mol。 参考答案： 基础摸查 【真题导入】 1．A 2．A 3．B 4．B 5．C　 6.B 【考点陈列】 2．(1)O2　NH3 【考点专攻】 1．A　 2.D 3．A　 4．D 5．D 6．(1)分液漏斗、锥形瓶 (2)刚好没过MnO2固体　试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离 (3)液面上升　打开弹簧夹K2　(4)ab 专项突破 1．C 2．D 3．C 4．C 5．D 6．D 7．D 8．B 9．B 10．A 11.B 12.D 13.(1)干燥管　除去溴化氢气体中的溴蒸气　(2)产生白烟　防倒吸 14.(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O (2)g→h→b→c→e→f→d或h→g→b→c→e→f→d (3)冷凝并收集ClO2 15．(1)a→b→f→g→c　除去二氧化碳中的HCl杂质　 (2)关闭K2，打开K1 (3)6VOCl2＋6H2O＋17NH4HCO3===(NH4)5[(VO)6(CO3)4(OH)9]·10H2O↓＋13CO2↑＋12NH4Cl 16．(1)碱石灰　 (2)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　 (3)CO＋2H2CH3OH、CO＋H2HCHO (4)C　 (5)BC　 (6)将反应器内残留的CO和H2全部转移到E处　(7)0.003 学科网（北京）股份有限公司 $$