5.2 气体制备-【暑假大串联】2024-2025学年初升高化学衔接教材

第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 5.2 气体制备 一、实验室制取气体的基本思路 1.反应原理的选择:原料易得、反应条件 适中、反应速率适中、安全性高、无污染、便于 收集等。 2.发生装置的选择:依据反应物的状态 及反应条件选择合适的发生装置(制取装置)。 反应物为固体、反应需要加热的应选择固 固加热型,即装置 A。反应物为液体和固体、 反应条件为常温的应选择液固常温型,即装置 B或装置C。 A B C 3.收集装置的选择:根据所收集气体的 密度和溶解性选择;收集方法有:向上排空气 法(气体密度比空气大)、向下排空气法(气体 密度比空气小)和排水法(气体不易溶于水)。 注意: (1)反应条件太高或太低、反应速率太快 或太慢都不适合用于在实验室中制取气体。 (2)制取装置中可根据制取气体的多少选 择容量大或小的反应容器。 (3)收集时如有特殊的要求,可选择特定 的仪器。如要收集干燥的氧气则只能使用排 空气法,不能使用排水法。 二、氧气和二氧化碳气体的制取 (一)氧气的制法 1.氧气的实验室制法 在实验室里,通常采用分解过氧化氢溶 液,加热氯酸钾或加热高锰酸钾的方法制取 氧气。 (1)反应原理:2KMnO4 △ 􀪅􀪅K2MnO4+ MnO2+O2↑;2KClO3 MnO2 △􀪅􀪅􀪅2KCl+3O2↑ ; 2H2O2 MnO2 􀪅􀪅􀪅2H2O+O2↑。 (2)实验装置: ①发生装置的选择依据:根据反应物、生 成物的状态和反应条件选择。如果选用过氧 化氢和二氧化锰制取氧气,应用固体与液体反 应且不需要加热型的装置,即装置A。如果选 用加热高锰酸钾或加热氯酸钾制取氧气,应用 固体加热型装置,即装置B。 A B C D E ②收集装置选择依据:根据生成气体的性 质,如水溶性、密度等。收集的方法具体分为 三种:排水法(适合收集难溶于水或不易溶于 水且不与水发生反应的气体,应用装置C);向 上排空气法(适合收集密度比空气大且不与空 气中的物质发生反应的气体,应用装置D);向 下排空气法(适合收集密度比空气小且不与空 气中的物质发生反应的气体,应用装置E)。 ③验满方法:a.用向上排空气法收集时 把一根带火星的木条,放在集气瓶口,若木条 复燃,证明集气瓶内已收集满氧气;b.用排水 56 第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 法收集时,当气 泡 从 瓶 口 冒 出 时 证 明 已 收 集满。 ④操作步骤:用高锰酸钾制取氧气并用排 水集气法收集气体的一般步骤为:a.组装好 仪器并检查装置的气密性;b.将药品装入试 管并在试管口塞上一团棉花,用带导管的单孔 橡皮塞塞紧试管;c.将试管固定在铁架台上; d.集气瓶里装满水并倒放在水槽中;e.点燃 酒精灯,先预热试管,再对准药品处加热;f.用 排水法收集氧气;g.收集完毕,将导管撤离水 槽;h.熄灭酒精灯。 ⑤用 高 锰 酸 钾 制 氧 气 时 的 注 意 事 项: a.试管口略微向下倾斜;b.药品均匀铺在试 管底部;c.试管口塞一团棉花;d.铁夹夹在距 试管口的1 3 处;e.伸入试管内的导管略出胶塞 即可;f.用外焰对准药品处加热。 2.氧气的工业制法:工业上采用分离液 态空气的方法制取氧气,利用了空气中各成分 的沸点不同,属于物理变化。 (二)二氧化碳的制法 1.二氧化碳的实验室制法 (1)药品:石灰石(或大理石)和稀盐酸。 (2)反应原理:CaCO3+2HCl􀪅􀪅CaCl2 +CO2↑+H2O。 (3)实验装置:因为实验室制取CO2 是常 温下用固体和液体反应制得的,可选择上图中 的装置A。 (4)收集方法:因为CO2能溶于水,不能 用排水法收集;CO2的密度比空气大,可用向 上排空气法收集。 (5)检验方法:验证:把制得的气体通入澄 清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,证明这种 无色气体是CO2。验满:把燃着的木条放在 集 气 瓶 口,若 火 焰 熄 灭,证 明 瓶 内 已 充 满CO2。 2.二氧化碳的工业制法:工业上采用高 温煅烧石灰石的方法制取二氧化碳气体。反 应 的 化 学 方 程 式 为:CaCO3 高温 􀪅􀪅CaO+ CO2↑。 注意:实验室制取CO2不能用碳酸钠代 替大理石(或石灰石),原因是反应速率太快, 不宜收集;不能用浓盐酸代替稀盐酸,原因是 浓盐酸易挥发,使收集的CO2气体中混有较 多氯化氢气体;也不能用稀硫酸代替稀盐酸, 原因是生成的CaSO4微溶于水,覆盖在大理 石(或石灰石)表面,阻止反应继续进行。 三、气体的干燥 干燥剂 浓硫酸 无水氯化钙 碱石灰 原理 吸水性 与水反应生成 结晶水合物 氢氧化钠有 潮 解 性,氧 化钙能与水 反应生成氢 氧化钙 装置 可干燥 的气体 H2、O2、 CO2、 CO等 H2、O2、CO、 CO2、CH4等 H2、O2、 NH3等 不可 干燥的 气体 NH3、 H2S等 NH3等 HCl、SO2、 CO2等 【例1】 下图分别是CO2 的制取、干燥、收集、 性质检验的装置图,其中错误的是 ( ) 66 第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 【思路点拨】 A是制取二氧化碳装置,B是干 燥二氧化碳装置,D是检验二氧化碳与水反应 的装置,C是收集CO2 装置,但二氧化碳的密 度比空气大,应使用向上排空气法,C错误。 【答案】 C 【例2】 请根据下列装置图,回答有关问题: A B C D E F G H (1)写出标号仪器的名称:① ; ② 。 (2)实验室用高锰酸钾制取氧气,选用的 发生装置是 ,反应的化学方程式为 。 (3)实验室制取并得到干燥的二氧化碳气 体,应选用的装置是 (填字母),有关 反应的化学方程式为 。 【思路点拨】 (1)熟记常用仪器的名称可知 ①为长颈漏斗;②为水槽;(2)反应物的状态是 固态,反应条件是加热,应选固-固加热型的 发生装置;高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化 锰和氧气。(3)实验室通常用稀盐酸与大理石 反应制取二氧化碳,反应物的状态是固态和液 态,反应条件是常温,应选固-液不加热型的 发生装置;二氧化碳的密度比空气大,能溶于 水,只能用向上排空气法收集;要得到干燥的 二氧化碳,在收集前应选通过E装置,浓硫酸 具有吸水性,能除去二氧化碳中的水蒸气。碳 酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳。 【答案】 (1)①长颈漏斗 ②水槽 (2)A 2KMnO4 △ 􀪅􀪅 K2MnO4 + MnO2 + O2 ↑ (3)BEG CaCO3+2HCl􀪅􀪅CaCl2+H2O+ CO2↑ 1.已知KMnO4 与浓 HCl在常温下反应 能生成Cl2,若用如图所示的实验装置来制备 纯净、干燥的氯气,并试验它与金属的反应,每 个虚线框表示一个单元装置,其中错误的是 ( ) A.只有①和②处 B.只有②处 C.只有②和③处 D.只有②、③、④处 2.实验室制备二氧化碳气体的常用方 法是 ( ) A.煅烧石灰石 B.点燃木炭 C.用石灰石与稀盐酸反应 76 第 二 部 分 化 学 基 础 知 识 D.碳酸分解 3.下列有关“固—液反应,不需加热”的 气体发生装置合理的是 ( ) 4.使用如图装置可以进行下列实验中的 ( ) A.锌与稀硫酸制取、收集氢气 B.KClO3 与 MnO2 制取、收集氧气 C.KMnO4 制取、收集氧气 D.过氧化氢溶液与 MnO2 制取、收集 氧气 5.氨气(NH3)是一种无色、有刺激性气 味的气体,密度比空气小,极易溶于水。加热 氯化铵(NH4Cl)和熟石灰两种固体的混合物 可制取氨气,同时生成氯化钙和水。回答下列 问题: (1)实验室制取氨气的化学方程式为 ;最好选用下图气 体发生装置 (填“A”“B”“C”或 “D”)制取氨气。 (2)欲制得氨气(氨气溶于水),且能避免 倒吸,最好在其发生装置后连接下图 (填“E”或“F”)装置。 6.根据下列装置,结合所学化学知识回 答下列问题: (1)请写出图中标号仪器的名称: ① ;② 。 (2)实验室若用过氧化氢溶液和二氧化锰 来制取氧气,二氧化锰起 作用;其中 发生装置应选用 ,收集装置应选 用 。(填字母) (3)写出用A装置制取氧气的化学方程式: 。 (4)用C装置收集CO2 时,检验CO2 是 否收集满的方法是 。 (5)如选用E装置来收集CO2,则气体应 从 (填“a”或“b”)端进入。 (6)E装置还可用来除去杂质气体,如要 除去氧气中混有的CO2,则E瓶中最好选装 (填字母)。 A.饱和食盐水 B.饱和石灰水 C.浓氢氧化钠溶液 (7)E装置也可用于气体的分离,如在(6) 试验后的溶液中滴加 ,又可收集 到CO2。 86 5.A 6.A 7.排水 (1)CO2 (2)除去CO2 Ⅱ (3)CH4+2O2 点燃 􀪅􀪅CO2+2H2O 气体未干 燥 (4)Ⅱ Ⅳ 5.2 气体制备 1.D 2.C 3.D 4.D 5.(1)2NH4Cl+Ca(OH)2 △ 􀪅􀪅CaCl2+ 2NH3↑+2H2O C (2)F 6.(1)①酒精灯 ②集气瓶 (2)催化 B C(或D或E) (3)2KClO3 MnO2 △􀪅􀪅􀪅􀪅2KCl +3O2↑ (4)将燃着的木条平放在集气瓶口 处,如果木条熄灭,说明收集满 (5)a (6)C (7)稀盐酸 5.3 科学探究 1.D 2.C 3.A 4.B 5.烧杯中的无色酚酞溶液变红 分别验 证水和二氧化碳是否能使紫色石蕊试液变色 B 实验步骤 实验现象 在一个塑料瓶中 加入适量的水, 在另一个塑料瓶 中加入等量的氢 氧化钠溶液 加入氢氧化钠溶液的软 塑料瓶比加入蒸馏水的 软塑料瓶变得更瘪 向试管中滴加稀 盐酸,观察现象 冒气泡(或有白色沉淀生 成) 通过密闭容器内气体压强变化的程度的 对比来判断反应的发生(或通过反应物量的减 少来判断反应的发生) 通过验证生成物的存 在来判断反应的发生 6.(1)Zn+H2SO4􀪅􀪅ZnSO4+H2↑ (2)根据进入量筒中水的体积,判断生成氢气 的体积 e (3)①③或②④ (4)硫酸的质量 分数越大,反应速率越快或锌与硫酸的接触面 积越大,反应速率越快 (5)由慢到快然后逐 渐减慢;因为随着反应的进行,反应放出热量, 反应速度加快,但随着硫酸被消耗,硫酸溶质 质量分数变小,反应速度又逐渐减慢 (6)温 度;取质量相等的锌粒分别放入两支试管中, 然后分别加入温度不同,体积和溶质质量分数 相同的稀硫酸,测量收集等体积的氢气所需要 的时间。(只要有控制变量的意识即可) 7.(1)CaCO3(或碳酸钙) Na2CO3(或碳 酸钠) 3 (2)11.7 CaCO3、CaO、Na2CO3 CaCO3、CaO 8.(1)2KClO3 MnO2 △􀪅􀪅􀪅􀪅2KCl+3O2↑ 2KMnO4 △ 􀪅􀪅K2MnO4+ MnO2+O2↑ (3)MnO2可以催化 K2MnO4 受热分解产生 O2(或K2MnO4 可以催化 MnO2 受热分解产 生O2 或KMnO4 在不同温度下以其他方式分 解产 生 更 多 氧 气 或 升 高 温 度 K2MnO4 和 MnO2 相互反应产生 O2)(合理假设均可) (4)溶解 过滤 蒸发 取干燥后的固体于试 管中充分加热,将带火星的木条(或燃着的木 条)插入试管中(合理即可) (5)带火星的木 条复燃(木条燃烧得更旺) 带火星的木条没 有复燃(木条没有燃烧得更旺) 第六章 化学计算 6.1 化学计算题类型归纳 1.A 2.A 3.D 4.C 5.C 6.D 7.(1)氢 (2)碳 8.(1)Zn+2HCl􀪅􀪅ZnCl2+H2↑ (2) 65 2= 0.65g x (或65 2= 9.10g-8.45g x ) (3)7.3% (4)8g (5)80% 9.(1)0.2 (2)6.5 ·5·