2025年中考科学总复习专题课件：专题11常见气体的制取、净化及检验(包括物质性质的探究)

专题11 常见气体的制取、净化及检验(包括物质性质的探究) 建构思维模型 气体制备方案流程 图T11-1 常考知识储备 1.实验室常见气体的制取 (1)氧气、二氧化碳、氢气的实验室制法 项目 氧气 二氧化碳 氢气 药品 　①氯酸钾和二氧化锰 　②高锰酸钾 　③过氧化氢溶液和二氧化锰 　大理石(或石灰石)和稀盐酸 　锌与稀硫酸 反应 原理 2KClO3 2KCl+3O2↑;　 2KMnO4 K2MnO4+ MnO2+O2↑ 2H2O2 2H2O+O2↑　 CaCO3+2HCl == CaCl2+H2O+CO2↑ Zn+H2SO4 == ZnSO4+H2↑ 项目 氧气 二氧化碳 氢气 发生 装置 选择 依据 固体+固体反应,需要加热 固体+液体反应,不需要加热 收集 装置 　向上排空气法 或排水法 　向上排 空气法 　向下排空气 法或排水法 选择 依据 　氧气的密度比空气的　　, 　　 溶于水  　二氧化碳的密度比空气的　　, 　　溶于水  　氢气的密度比空气的 　　,　　溶于水  大 不易 大 能 小 难 （续表） 项目 氧气 二氧化碳 氢气 注意 事项 　固体+固体反应需要加热的装置: 　①试管口应略向下倾斜,防止凝结的小水珠倒流使试管炸裂; 　②铁夹应夹在距试管口 处; 　③加热高锰酸钾时要在试管口放一团棉花,防止试管内的粉末状物质进入导管固体+液体反应不需要加热的装置: 　①若使用长颈漏斗,长颈漏斗下端应插入液面以下形成液封,防止生成的气体从长颈漏斗逸出; 　②气体收集完后,需要用毛玻璃片盖住集气瓶。若气体密度比空气大,则　　放在实验台上;若气体密度比空气小,则　　放在实验台上  正 倒 (2)最佳发生装置的选择 装置图 装置特点 安装简便 便于添加液体 可控制反应速率 可随时控制反应的发生和停止 2.气体的净化与干燥装置 (1)气体的净化 将不纯净的气体中的杂质气体除去,从而得到较纯净气体的过程叫作气体的净化;其原则是既不增加杂质,也不减少原物质。 常见气体除杂的方法及装置如下表所示: 装置示意图 试剂 浓硫酸 浓NaOH溶液 饱和NaHCO3溶液 无水CuSO4 碱石灰(NaOH+ CaO) 氧化铜 铜粉或铜网 用途 干燥气体 吸收酸性气体 除去HCl 检验H2O 除去H2O及CO2、HCl等酸性气体,干燥碱性和中性气体 除去H2、CO 除去O2 (2)气体的干燥 用干燥剂除去气体中混有的水蒸气的过程称为气体的干燥。选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质确定,其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分,而不能与气体发生反应。常见的气体干燥如下: 装置示 意图 干燥剂 　浓硫酸(酸性) 　无水氯化钙(中性) 　碱石灰(生石灰、固体氢氧化钠的混合物,呈碱性) 可干燥 气体 　O2、H2、CO、CO2、SO2、HCl等酸性和中性气体 　O2、H2、CO、CO2、HCl等酸性和中性气体 　O2、H2、CO、NH3等中性和碱性气体 不能干 燥气体 　NH3等碱性气体 　NH3等碱性气体 　CO2、SO2、HCl等酸性气体 图示 操作 目的 　收集密度比空气大的气体 　收集密度比空气小的气体 　用排水法收集气体 　收集密度比空气大的气体 　收集密度比空气小的气体 气体进出方向 　a进b出(长进短出) 　b进a出(短进长出) 　b进a出(短进长出) 　a进b出(短进长出) 　b进a出(长进短出) 举例与原理 　O2、CO2 H2 　收集H2、O2,进入的气体聚集在集气瓶的上方,水从下方导管流出 　收集CO2、O2,进入的气体聚集在集气瓶下方 　收集H2、NH3,进入的气体聚集在集气瓶上方 3.收集装置(多功能瓶的使用方法) 4.气体的检验与验满装置 (1)气体的检验 气体 O2 CO2 H2 NH3 检验方法 及现象 　将带火星的木条伸入集气瓶内,木条复燃 　通入澄清石灰水中,石灰水变浑浊 　点燃,火焰呈淡蓝色,在火焰上方罩一只干燥的冷烧杯,烧杯内壁有水珠产生(生成物只有水) 　有刺激性气味,将湿润的红色石蕊试纸接近气体,红色石蕊试纸变蓝 装置图 (2)气体的验满 气体 O2 CO2 验满方法 及现象 　将带火星的木条放在集气瓶瓶口,若木条复燃,则已收集满 　若有大气泡从集气瓶口冒出,则已收集满 　将燃着的木条放在集气瓶口,若木条熄灭,则已收集满 装置图 5.尾气处理 装置 适用范围 　适用于极易溶于水、碱性溶液、酸性溶液等液体的气体,如CO2、NH3、HCl等 　适用于所有气体,但是因为“贮气式尾气处理装置”只是将气体暂时收集并未将气体除去,若产生的气体为有毒或对环境造成污染的气体,要在实验结束后对所收集的气体做进一步的处理 　适用于可在空气中燃烧且燃烧后不产生有毒、有害物质的气体,如CO 6.实验中的“先”“后”顺序 (1)组装仪器时:从左至右,从下至上。 (2)制取气体时:先检查装置气密性,后装化学试剂。 (3)净化气体时:先除杂,后干燥。 (4)收集气体时:先净化,后收集。 (5)检验气体时:先检验水蒸气,后检验其他气体。 类型一 气体的制取(原理及装置) 例1 如图T11-2所示装置常用于实验室制取气体,根据给出的装置回答下列问题。 (1)实验室利用装置A制取氧气,发生反应的化学方程式为 　 。  图T11-2 (2)制取并收集二氧化碳应选择的装置是　　 (从A~E中选择),使用该装置制取气体的突出优点是　　　　　　　　　　　　　,发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。如果用F装置收集二氧化碳,则气体应从　　(选填“a”或“b”)端进入。采用上述方法制取的二氧化碳中常含有氯化氢气体和水蒸气,为获得纯净、干燥的二氧化碳气体,可选用装置G和装置H,则导管口连接的正确顺序是:气体→　　　→　　→　　→ 　　→F装置。 BD 可以控制反应的发生和停止 CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑ b e f c d (3)常温下,氨气是无色有刺激性气味的气体,极易溶于水,它的密度比空气的密度小。实验室用加热硫酸铵和氢氧化钠固体混合物制取氨气时,需要的发生装置是　　(选填编号)。若选用F装置收集氨气,则导气管应从 　(选填“a”或“b”)端进入。  (4)实验室制取少量氧气,主要操作有:①检查装置的气密性,②排水法收集气体,③加入过氧化氢溶液,④加入二氧化锰,⑤组装仪器,正确的操作顺序是 　　　　　　(填序号)。  A a ⑤①④③② 类型二 气体的净化及检验 例2 思维模型的建构既方便于问题的解决,又能促进深度学习。某科学研究小组同学,在研究了气体检验专题内容后,认为气体检验的关键是干扰气体的界定,判断标准是对后续实验是否会产生干扰,于是在老师的指导下对解决“气体检验”类问题建构了如图T11-3所示思维模型: 图T11-3 模型应用 同学们为检验天然气燃烧后的气体产物 成分,应用思维模型设计了如图T11-4实 验方案(固定装置未画出),将天然气在氧 气中燃烧后得到的混合气体通过该方案 进行实验。 (1)实验过程中观察到A装置中的无水硫酸铜变蓝,B、F装置中的澄清石灰水均变浑浊,D装置中的澄清石灰水不变浑浊,由此可得出该气体产物的成分为 　 　　。  (2)图示实验方案中,装置C和D归属于上述思维模型中的　 环节。 H2O、CO2、CO 气体净化 图T11-4 改进创新 小金同学认为,原气体产物中的CO2对CO的检验不会产生干扰;于是从简约装置、节约实验药品的角度出发,对图T11-4方案进行了改进与创新,去掉B、C、D装置,替换F、G装置,改用图T11-5所示的装置对该气体产物的成分进行探究。在实验中,小金先从A处通一段时间混合气体,再点燃E处酒精灯加热,观察现象,也实现了气体产物成分的检验。 (3)实验中,小金在加热前先通一段时间的 混合气体,其目的是   　 。  (4)实验中,判断E中玻璃管内空气已排净的 实验现象是　　　　　　　　　　　　　。 防止加热时发生爆炸、检验CO2 H装置中澄清石灰水变浑浊 图T11-5 变式1 因为大理石中含有少量硫化物,故制得的CO2中混有H2S气体。欲获取纯净、干燥的CO2,需对发生装置中产生的气体进行除杂,实验装置如图T11-6所示:   查阅资料Ⅰ.H2S能与NaOH等碱溶液及 CuSO4溶液反应。 Ⅱ.CO2中混有的HCl气体可用饱和NaHCO3 溶液吸收。 (1)装置甲中所盛试剂应选用　　(选填字母)。  A.浓硫酸 B.NaOH溶液 C.澄清石灰水 D.CuSO4溶液 (2)装置丙的作用是　　　　　　　　　　　　。  (3)二氧化碳气体的收集装置可以选用图　　(选填“丁”或“戊”)。 除去CO2气体中的水蒸气 图T11-6 D 戊 (4)为证明CO2和NaOH能发生反应,小高重新设计了如图T11-7所示的方案。方案中所加试剂X应该是　 。 图T11-7 BaCl2溶液 类型三 气体的性质及综合 例3 (2024宁波一模)过碳酸钠(Na2CO4)跟盐酸反应的化学方程式为2Na2CO4+4HCl==4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O。在过碳酸钠商品中一般都含有Na2CO3,为测定它的纯度,取一定量的样品和盐酸反应,通过测定产生O2的体积,能够计算出Na2CO4的含量。  (1)依照如图T11-8提供的仪器,组装一套测定 商品过碳酸钠纯度的实验装置。其中装置④ 的作用是　 。  检验气体中是否存在二氧化碳 图T11-8 (2)若在实验中称取1.22 g样品进行测定,已知常温下O2的密度约为1.42 g/L,实验室有50 mL、100 mL、150 mL三种规格的量筒,该实验所用量筒的规格为 　　　　,其理由是　　　 　　。 150mL 若1.22g样品完全为过碳酸钠,则生成氧气112.7mL 变式2 (2024舟山模拟)据媒体报道,春节时有孩子将点燃的鞭炮塞入窨井盖小孔,投入下水道内,发生爆炸。下水道气体中含有什么成分呢?小科对此展开探究。 查阅资料 下水道内的有机物在一定的条件下发酵产生了气体,可能含有H2、CO、CO2、CH4四种气体中的一种或几种。 收集气体 将一个大矿泉水瓶装满水,打开瓶盖,用绳子吊入下水道中。用铁钩将矿泉水瓶倒转,使水倒出,再将矿泉水瓶提到井口迅速盖好瓶盖。该方法与收集　　　　 气体的方法相同(写出一种即可)。 进行实验 将矿泉水瓶中的气体依次通过如图T11-9所示的装置(假设每步都充分反应或吸收),并观察现象。 一氧化碳(或甲烷或氢气等) 实验现象及结果 (1)装置①中无明显变化,证明该下水道气体中一定没有　　　 　。  (2)若装置③增重1.8 g,装置④增重2.2 g,则该下水道气体的成分可能是 　 (可多选)。  A.CH4　　 B.CH4、H2　　 C.CH4、H2、CO D.H2、CO E.CH4、CO 二氧化碳 ACD 图T11-9 1. (2024浙江)实验室常用大理石(主要成分是CaCO3)与稀盐酸反应制取二氧化碳。请回答: (1)①图甲是两种气体发生装置,各有优缺 点。选择其中一种并说明所选装置的优 点:______________________________________ 　 　　。  ②检查装置A的气密性时,将右侧导管浸 入水中,用手握住试管,观察到　　　　　　,说明气密性良好。  针对训练 A装置,优点是装置简单,操作简便(或B装置,优点是便于添加液体药品) 图T11-10 有气泡冒出 (2)在完成气密性检查后,装入药品,反应产生气体。用向上排空气法收集气体,验满时,将燃着的小木条放在集气瓶瓶口,小木条熄灭。从燃烧条件看,小木条熄灭是由于　　　　　。  (3)在收集二氧化碳过程中,某同学进一步探究了集气瓶内氧气体积分数对瓶口小木条燃烧情况的影响。多次实验后发现氧气体积分数降到8%左右时小木条熄灭。其中一组实验数据如图乙, 在该实验条件下,要使二氧化碳体积分数达 到90%,需在小木条熄灭后,再收集　　　s。 隔绝氧气 200 2.如图T11-11是实验室制取和收集气体的装置,请按要求作答: (1)用图甲所示装置制取气体并能随时停止反应,上部与下部对接应选　 (选填“b”或“c”)。  (2)装置乙和装置丙都可以用来收集气体,收集一瓶较纯净的O2应选用装置　 。  c 图T11-11 丙 (3)若采用如图丁所示装置制取氧气并测定其体积,实验前应检查装置的气密性。为了准确测定氧气的体积,有人提出读数时应该注意以下事项,你认为必须要做到的是　　　　(选填序号)。  ①容器中气体必须冷却至室温 ②水准管处的长颈漏斗不能倾斜 ③保持水准管静止,待水准管中液面 不再上升时再读数 ④读数前应上下移动水准管,待两管液面相平再读数 ⑤读数视线应与液体凹液面最低处保持水平。 ①④⑤ 3.(2024台州路桥一模)某科学兴趣小组同学用一组注射器对二氧化碳的制取和性质实验进行了重新设计。 实验一:制取二氧化碳。 (1)实验前拉动注射器的活塞抽取部分 空气后连接医用二通阀,旋紧二通阀旋 钮,使气流无法通过该处,用力向上推动 注射器活塞(如图T11-12①),活塞向前 被推动一段距离,松手后若发现　　　　　　　　(填现象),则说明装置气密性良好。 活塞回到原位 图T11-12 (2)实验二:二氧化碳的检验与吸收。 按如图T11-13所示步骤进行实验,通过对 比②中注射器活塞位置出现_____________ 　　　　　　　　　　　　 现象,即能得出 氢氧化钠溶液吸收CO2的能力比石灰水更 强的结论。  (3)你认为该兴趣小组的改进装置有何优点? 　　　　　　　　　 　　　(答一点即可)。  注射器B活塞上移的距离大于注射器A 所用化学试剂量较少,可以节约试剂 图T11-13 2KClO32KCl+3O2↑ $$