内容正文:
微专题1 常见气体的制取与净化
【专题归纳】
1.实验室制取氧气、氢气和二氧化碳的比较
2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O2
2H2O+O2↑
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑
CaCO3+2HCl
CaCl2+CO2↑+H2O
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排水
向上排空气
排水
向下排空气
向上排空气
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2.气体的净化与干燥
(1)气体净化和干燥的装置
(2)气体的净化
在实验室制备的各种气体中,常含有少量的酸雾、水蒸气和其他气体杂质,须经过干燥与净化才能得到实验所需要的纯净气体。
①选择气体吸收剂的原则是所选吸收剂只吸收气体中的杂质,而与被提纯物质不反应,也不产生新的杂质。
②多种气体杂质共存时,要注意试剂的选择和除杂顺序,一般水蒸气最后除去。选择“洗气瓶”等吸收装置,不仅要注意试剂的名称,还要注意“长进短出”的原则,球形干燥管要“大进小出”。
洗气瓶 球形干燥管 U形干燥管 加热装置
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③常见气体杂质的吸收剂见下表:
吸收剂 吸收的气体杂质
水 易溶性气体,如HCl、NH3等
碱石灰(NaOH+CaO) CO2、H2O(气体)、H2S等
强碱(NaOH)溶液 CO2、SO2、HCl、H2S等
灼热的CuO H2、CO
灼热的铜网 O2
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(3)气体的干燥
选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质来确定,其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分,而不能与待干燥的气体反应。
常见气体的干燥剂选择见下表:
干燥剂 可干燥的气体 不能干燥的气体
酸性 浓硫酸 H2、O2、CO2、CO、
CH4、N2、SO2、HCl NH3
碱性 生石灰、碱石灰、固体氢氧化钠 H2、O2、CO、CH4、N2、NH3 CO2、SO2、HCl
中性 无水氯化钙 除NH3以外的常见气体 NH3
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3.尾气的处理
(1)用液体吸收(如图1),如CO2、SO2、HCl等可用NaOH溶液吸收,NH3可用水吸收。
(2)用点燃法处理(如图2),如CO、CH4、H2等可燃性气体可在装置末端连接一个尖嘴导管,将其点燃,如图2所示。
(3)用气球收集(如图3),如有毒的CO、H2S、Cl2等可在导管末端系上一个气球收集。
注意:对于易溶性气体(如NH3)的吸收,应加防倒吸装置,如图4所示。
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4.装置的连接顺序(有关气体的制取、检验和净化实验中的“先”“后”顺序)
(1)组装仪器:一般按从左到右,从下到上的顺序进行。
(2)制取气体时,先检查装置的气密性,后装试剂。
(3)收集气体时,先气体净化,后气体收集。
(4)检验气体时,先验水,后验杂(气体杂质)。
(5)除杂与干燥的顺序
①除杂时若使用的是洗气装置,则需要先除杂,再干燥。因为除杂时从液体中出来的气体中混有水蒸气,因此需要再进行干燥。
②除杂时若使用的是加热装置,则需要先干燥,再除杂。因为加热时混有水蒸气会影响反应的生成物,同时也存在实验安全隐患,因此应先干燥,再除杂。
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【专题精练】
1.(2023石家庄四地市模拟)化学是一门以实验为基础的学科。请结合下列实验仪器回答问题。
(1)图中仪器①的名称是 。
(2)H2S是一种有臭鸡蛋气味的剧毒气体,密度比空气大,可溶于水。实验室常用FeS和稀硫酸在常温下反应来制取H2S,则选择的发生装置是 (填字母),收集时可以采用C、D、E中的D装置进行收集,则说明该气体具备的一条物理性质是 。
(3)小丽同学采用装置A制取氧气时,试管口还加放一团棉花,目的是
。采用装置E收集完毕后,他忘记将导管移出水面就停止加热,你预测这种操作会引起什么后果? 。
试管
B
密度比空气大
防止试管内固体
粉末进入导管
水槽内的水流至试管内而使试管炸裂
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2.(2024齐齐哈尔中考)实验室制取气体的部分装置如下图所示,请回答下列问题:
(1)请写出图A中标号仪器的名称:a 。
(2)实验室采用高锰酸钾制取氧气,可选择的发生装置是 (填字母),该反应的化学方程式为 。可以用D装置收集氧气的原因是
。
(3)实验室制取并收集干燥的二氧化碳,可将装置B与装置 (按连接顺序填字母)组合,其中起到干燥作用的装置中所盛放的试剂名称是 。若将装置B改为装置C,优点是 。
铁架台
A
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
氧气的密度比空气大,氧气不与空气成分反应
GD
浓硫酸
可以控制反应的发生和停止
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3.(2024遂宁中考) 根据下列实验装置图,回答问题。
(1)装置B中仪器a的名称是 。
(2)实验室用过氧化氢溶液制取并收集40 mL干燥的氧气,应选择的装置是 (填装置字母);其反应的化学方程式为 。
(3)实验室常用加热无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物制取甲烷气体,应选择的发生装置是 (填装置字母)。
酒精灯
AFG
2H2O2 2H2O+O2↑
B
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4.(2023聊城中考)掌握实验室制取气体的方法是必备的化学素养。请根据图示装置回答下列问题。
(1)写出图中仪器①的名称: 。
(2)实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气,应选择的发生装置是 (填字母),该反应的化学方程式是 。
(3)若制取并收集一瓶干燥的二氧化碳气体,应选择上图装置的顺序依次为 (填字母)。
集气瓶
B
2H2O2 2H2O+O2↑
BFD
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(4)将二氧化碳不断通入一定量的水中,利用pH传感器采集到的数据如图所示,烧杯内溶液pH变小的原因是 (用化学方程式解释)。
CO2+H2O H2CO3
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5.(2024赤峰中考)气体制备和性质探究是初中化学实验的重要内容,请根据如图装置回答问题。
(1)写出标号a的仪器名称: 。
(2)用装置A制氧气,反应的化学方程式为 ,基本反应类型是 ;后续探究需要较纯净的氧气,收集装置最好选择 (填字母)。
(3)实验结束,清洗试管时发现试管破裂,原因可能是
。
锥形瓶
2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑
分解反应
E
加热时试管口略向上倾斜(或未预
热等)
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(4)用如图装置探究氧气的性质,实验步骤如下:①将透明实验盒用隔板分成两部分,点燃燃烧室内的蜡烛,将倾倒室内的氧气传感器连接电脑并采集数据;②将氧气缓慢倒入倾倒室;③提起中间隔板;④观察并记录蜡烛的燃烧现象。
a.图像中P点所对应的操作步骤是 (填序号)。
b.结合图像分析,25 s后蜡烛燃烧的变化情况是 。
c.该探究实验能说明氧气的性质是 。
③
蜡烛燃烧得更旺
密度比空气大,具有助燃性
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