2026届高考化学一轮复习讲义 -常见气体的制备、净化和收集

常见气体的制备、净化和收集 课前学习任务 一、课标解读 1.掌握常见气体的制备、净化、收集及尾气处理的方法。 2．能对整套气体制备及性质实验装置进行分析，并能处理相关问题。 二、必备知识 考点一 常见重要气体的制备、净化、收集及尾气处理 1．常见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选择发生装置 (1)固体＋固体气体 发生装置如图1，制备气体 O2　、 NH3　等。 (2)固体(液体)＋液体气体 发生装置如图2，制备气体： Cl2　、CH2===CH2等。 (3)固体＋液体(不加热)―→气体 发生装置如图3，制备气体：选择合适的试剂和装置能制取中学化学中常见的气体，如NH3( 生石灰　、 浓氨水　)、O2(MnO2、 H2O2溶液　)、Cl2(KMnO4、 浓盐酸　)、SO2( Na2SO3　、较浓硫酸)等。 2．常见气体的除杂装置 除杂试剂选择的依据是气体及杂质在性质上的差异、如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性等。 类型 液体干燥剂 固体干燥剂 装置 常见干燥剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 3.常见气体的收集方法 收集方法 气体类型 收集装置 应用举例 排水法 难　溶于水，又不与水反应的气体 O2、H2、NO、CO、C2H4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等 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等 4.尾气处理装置 (1)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用 b　装置。 (2)制取CO时，尾气处理可采用 a、c　装置。 (3)实验室制取NH3时，尾气的处理可采用 d　装置。 考点二 常见气体的典型制备装置及仪器的连接 1．常见气体制备装置的连接 (1)实验室制备Cl2 (2)实验室制备SO2及性质检验 (3)实验室制备NH3及性质检验 2．仪器的连接顺序 (1)各种装置的前后顺序 ①发生装置、主反应装置和尾气处理装置是基本装置，其他装置需要根据实验要求进行选用。 ②安全防护装置主要是为了防倒吸、防堵塞等，可能会出现在整个装置中需要防护的地方。 (2)常见仪器的连接顺序 洗气瓶要长进短出；量气装置则要短进长出；干燥管要粗进细出；冷凝管要低进高出。 (3)实验操作顺序 ①与气体有关的实验操作顺序：装置选择与连接→气密性检查→装入固体药品→加液体药品→按程序实验→拆卸仪器。 ②加热操作的顺序 a．当空气成分(主要是O2)影响实验时，需要在实验开始前通入惰性气体驱除装置内的空气。 b．实验开始先点燃发生装置酒精灯，排净空气后再点燃反应装置酒精灯。 c．实验结束时，应先熄灭反应装置酒精灯，继续通原料气至试管冷却，再熄灭发生装置酒精灯。 课堂核心考点 考点一 常见重要气体的制备、净化、收集及尾气处理 微考点1　常见气体的制备和收集 1．(2025·湖南长沙检测)完成下述实验，装置或试剂不正确的是(　　) A．实验室制Cl2 B．实验室收集C2H4 C．验证NH3易溶于水且溶液呈碱性 D．除去CO2中混有的少量HCl 2．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(　　) 选项 气体 试剂 制备装置 收集方法 A NO2 Cu＋稀硝酸 b c B NH3 NH4Cl a d C O2 过氧化氢溶液＋MnO2 b e D Cl2 KMnO4＋浓盐酸 b d 3．(2025·天津高三检测)根据装置和表内的物质(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 收集和贮存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 收集和贮存氨气 饱和NH4Cl溶液 N→M D 浓盐酸 MnO2 检验Cl2的氧化性 Na2S溶液 M→N 微考点2　常见气体的净化和尾气处理 4．(2025·湖北武汉检测)下列实验装置能达到实验目的的是(　　) A.制备并收集NH3 B.除去H2S中混有的少量水蒸气 C.除去Cl2中的HCl D.收集干燥的NO2气体 5．下列实验操作不正确的是(　　) A.洗气 B.干燥气体 C.用水吸 收NH3 D.排空气 法收集H2 6．(2025·山东滨州检测)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．长玻璃管的作用是防止稀硝酸溢出 考点二 常见气体的典型制备装置及仪器的连接 微考点1　常见气体的制备装置综合分析 1．(2025·湖北武汉检测)实验室中部分气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是(　　) 选项 a中的物质 b中的物质 c中收集的气体 d中的物质 A 浓氨水 CaO NH3 H2O B 浓硫酸 Na2SO3 SO2 NaOH溶液 C 浓硝酸 Cu NO2 H2O D 浓盐酸 MnO2 Cl2 NaOH溶液 2．用如图装置制取气体(图中加热及气体收集装置均已略去；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 微考点2　气体制备中仪器的连接及应用 3．(2025·广东广州检测)根据实验目的设计的如下装置的连接正确的是(　　) 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 4．实验室合成硫酰氯要先制取干燥的氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器如图： 上述仪器的连接顺序：e接________，________接________，________接________，________接________(按气流方向，用小写字母表示)。 微考点3　气体制备装置的改进与创新 5．(2025·湖南长沙检测)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 6．(2025·河北衡水检测)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 学科网（北京）股份有限公司 $$ 常见气体的制备、净化和收集 课前学习任务 一、课标解读 1.掌握常见气体的制备、净化、收集及尾气处理的方法。 2．能对整套气体制备及性质实验装置进行分析，并能处理相关问题。 二、必备知识 考点一 常见重要气体的制备、净化、收集及尾气处理 1．常见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选择发生装置 (1)固体＋固体气体 发生装置如图1，制备气体 O2　、 NH3　等。 (2)固体(液体)＋液体气体 发生装置如图2，制备气体： Cl2　、CH2===CH2等。 (3)固体＋液体(不加热)―→气体 发生装置如图3，制备气体：选择合适的试剂和装置能制取中学化学中常见的气体，如NH3( 生石灰　、 浓氨水　)、O2(MnO2、 H2O2溶液　)、Cl2(KMnO4、 浓盐酸　)、SO2( Na2SO3　、较浓硫酸)等。 2．常见气体的除杂装置 除杂试剂选择的依据是气体及杂质在性质上的差异、如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性等。 类型 液体干燥剂 固体干燥剂 装置 常见干燥剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 3.常见气体的收集方法 收集方法 气体类型 收集装置 应用举例 排水法 难　溶于水，又不与水反应的气体 O2、H2、NO、CO、C2H4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等 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等 4.尾气处理装置 (1)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用 b　装置。 (2)制取CO时，尾气处理可采用 a、c　装置。 (3)实验室制取NH3时，尾气的处理可采用 d　装置。 考点二 常见气体的典型制备装置及仪器的连接 1．常见气体制备装置的连接 (1)实验室制备Cl2 (2)实验室制备SO2及性质检验 (3)实验室制备NH3及性质检验 2．仪器的连接顺序 (1)各种装置的前后顺序 ①发生装置、主反应装置和尾气处理装置是基本装置，其他装置需要根据实验要求进行选用。 ②安全防护装置主要是为了防倒吸、防堵塞等，可能会出现在整个装置中需要防护的地方。 (2)常见仪器的连接顺序 洗气瓶要长进短出；量气装置则要短进长出；干燥管要粗进细出；冷凝管要低进高出。 (3)实验操作顺序 ①与气体有关的实验操作顺序：装置选择与连接→气密性检查→装入固体药品→加液体药品→按程序实验→拆卸仪器。 ②加热操作的顺序 a．当空气成分(主要是O2)影响实验时，需要在实验开始前通入惰性气体驱除装置内的空气。 b．实验开始先点燃发生装置酒精灯，排净空气后再点燃反应装置酒精灯。 c．实验结束时，应先熄灭反应装置酒精灯，继续通原料气至试管冷却，再熄灭发生装置酒精灯。 课堂核心考点 考点一 常见重要气体的制备、净化、收集及尾气处理 微考点1　常见气体的制备和收集 1．(2025·湖南长沙检测)完成下述实验，装置或试剂不正确的是(　　) A．实验室制Cl2 B．实验室收集C2H4 C．验证NH3易溶于水且溶液呈碱性 D．除去CO2中混有的少量HCl [答案]　D [解析]　实验室制氯气的原理为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，A正确；C2H4密度与空气接近且不与水反应，用排水法收集，B正确；氨气极易溶于水，且水溶液为碱性，喷泉为红色，C正确；CO2与Na2CO3溶液反应，除去混有的少量HCl应该用饱和NaHCO3溶液，D错误。 2．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(　　) 选项 气体 试剂 制备装置 收集方法 A NO2 Cu＋稀硝酸 b c B NH3 NH4Cl a d C O2 过氧化氢溶液＋MnO2 b e D Cl2 KMnO4＋浓盐酸 b d [答案]　C [解析]　制取NO2可选用Cu和浓硝酸反应，不能选用稀硝酸，A错误；NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，遇冷时NH3和HCl重新化合生成NH4Cl，不能用于制取NH3，B错误；H2O2在MnO2催化下分解生成H2O和O2，可用排水法收集O2，C正确；KMnO4和浓盐酸在常温下反应生成Cl2，Cl2的密度大于空气的密度，可采用向上排空气法收集，选择装置c，D错误。 3．(2025·天津高三检测)根据装置和表内的物质(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 收集和贮存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 收集和贮存氨气 饱和NH4Cl溶液 N→M D 浓盐酸 MnO2 检验Cl2的氧化性 Na2S溶液 M→N [答案]　A [解析]　稀硝酸和Cu反应生成NO，NO不溶于水，不与水反应，用排水法收集NO，进气方向是N→M，A符合题意；浓硝酸具有强氧化性，与Na2SO3反应生成硫酸盐和NO2气体，因此无法检验SO2的氧化性，B不符合题意；由于氨气极易溶于水，因此氨气溶于饱和NH4Cl溶液，不能用排饱和NH4Cl溶液的方法来收集氨气，C不符合题意；二氧化锰和浓盐酸在加热条件下反应，而该实验没有加热装置，因此不能产生氯气，D不符合题意。 微考点2　常见气体的净化和尾气处理 4．(2025·湖北武汉检测)下列实验装置能达到实验目的的是(　　) A.制备并收集NH3 B.除去H2S中混有的少量水蒸气 C.除去Cl2中的HCl D.收集干燥的NO2气体 [答案]　A [解析]　将浓氨水滴入CaO中，CaO与水反应放热，使氨气的溶解度降低，从而制得NH3，氨气的密度比空气小，可用向下排空气法收集，试管口塞一团棉花，以防止氨气与空气发生对流，尽快地收集到纯净的NH3，A正确；H2S具有较强的还原性，能被浓硫酸氧化，不能用浓硫酸干燥H2S，B不正确；Cl2难溶于饱和食盐水，HCl易溶于饱和食盐水，使用洗气法除去Cl2中混有的HCl时，导管应左长右短，C不正确；NO2的密度比空气大，使用排空气法收集时，导管应左长右短，D不正确。 5．下列实验操作不正确的是(　　) A.洗气 B.干燥气体 C.用水吸 收NH3 D.排空气 法收集H2 [答案]　D [解析]　洗气时气体从长导管进入液体中，从短导管出，A正确；用干燥管干燥气体时应大口进气，小口出气，B正确；氨气极易溶于水，倒扣的漏斗可有效防止倒吸，C正确；收集H2应该用排水法或者向下排空气法，D错误。 6．(2025·山东滨州检测)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．长玻璃管的作用是防止稀硝酸溢出 [答案]　C [解析]　反应开始前，稀硝酸加到与两侧胶塞相平的位置，目的是排出U形管中的空气，防止O2干扰实验，A正确；关闭活塞a，反应产生的气体可使铜丝与稀硝酸分离，反应停止，打开活塞a，稀硝酸与铜丝接触又发生反应，B正确；若用图2装置收集NO，应将集气瓶中长导管换成短导管，短导管换成长导管，C错误；关闭活塞a，U形管内压强增大，稀硝酸被压入长玻璃管，可防止稀硝酸溢出，D正确。 考点二 常见气体的典型制备装置及仪器的连接 微考点1　常见气体的制备装置综合分析 1．(2025·湖北武汉检测)实验室中部分气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验，最合理的选项是(　　) 选项 a中的物质 b中的物质 c中收集的气体 d中的物质 A 浓氨水 CaO NH3 H2O B 浓硫酸 Na2SO3 SO2 NaOH溶液 C 浓硝酸 Cu NO2 H2O D 浓盐酸 MnO2 Cl2 NaOH溶液 [答案]　B [解析]　NH3的密度比空气小，应该采用向下排空气法收集，装置c中的导管应改为短进长出，A错误；浓硫酸可以与Na2SO3反应生成SO2，SO2气体的密度比空气大，能使用向上排空气法收集，SO2气体能与NaOH溶液迅速反应，吸收装置中要防倒吸，B正确；铜与浓硝酸反应生成的气体产物为NO2，NO2与水反应生成HNO3的同时还生成NO(有毒气体)，不能用水进行NO2的尾气吸收，C错误；用MnO2与浓盐酸制取Cl2时需要加热，D错误。 2．用如图装置制取气体(图中加热及气体收集装置均已略去；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 [答案]　C [解析]　浓盐酸与MnO2共热可制备Cl2，但NaOH溶液会与Cl2反应，应选用饱和食盐水除杂，且碱石灰不能干燥Cl2，故A错误；NH3极易溶于水，不能通入水中，故B错误；稀硝酸与铜反应生成NO，NO难溶于水，且不与P2O5反应，故可以用水除杂，用P2O5干燥，故C正确；稀硝酸与Zn反应生成NO，不生成H2，故D错误。 微考点2　气体制备中仪器的连接及应用 3．(2025·广东广州检测)根据实验目的设计的如下装置的连接正确的是(　　) 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 [答案]　D [解析]　制备C2H4没有控制温度的温度计，A错误；NO与O2反应，不能用排空气法收集，B错误；用浓硫酸吸收多余的NH3易发生倒吸，C错误；用饱和食盐水除去HCl气体，用浓硫酸吸收水蒸气，用碱石灰吸收多余的Cl2，D正确。 4．实验室合成硫酰氯要先制取干燥的氯气。制备干燥纯净的氯气所用仪器如图： 上述仪器的连接顺序：e接________，________接________，________接________，________接________(按气流方向，用小写字母表示)。 [答案]　d　c　a　b　i　h　g 微考点3　气体制备装置的改进与创新 5．(2025·湖南长沙检测)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 [答案]　A [解析]　由题意及图示装置分析可知，打开a、关闭b时，SO2与碳酸钠溶液反应生成CO2，试剂X为酸性高锰酸钾溶液，可除去过量的SO2，试剂Y为品红溶液，可检验SO2是否除尽，然后CO2与硅酸钠溶液反应生成硅酸沉淀，可比较H2CO3和H2SiO3酸性强弱；关闭a、打开b时，二氧化硫与溴水发生氧化还原反应生成硫酸和HBr，反应中二氧化硫是还原剂，证明SO2具有还原性，试剂Z为NaOH溶液，在反应中可用于吸收尾气。 6．(2025·河北衡水检测)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 [答案]　D [解析]　氨气易溶于水、极易与酸反应，装置D中球形干燥管的作用是防止倒吸，故A正确；C中硬质玻璃管中NH3和Ca反应生成Ca3N2和H2，故B正确；实验过程中，先启动装置A处反应，排尽装置中的空气，一段时间后再点燃装置C处酒精灯，故C正确；装置E中氯化钙带有结晶水，不具有吸水作用，故D错误。 学科网（北京）股份有限公司 $$