第25讲 常见气体的实验室制备、净化和收集-【优化探究】2026高考化学一轮复习高考总复习配套课件（鲁琼版）

第六章　元素及其化合物的综合应用 第25讲　 常见气体的实验室制备、净化和收集 优化探究 大单元二　元素及其化合物 [导航·复习目标]　1.了解常见气体的制备原理、装置及改进。2.能根据气体的性质及制备原理设计实验流程。 2 练真题 明考向 课时作业25　常见气体的实验室制备、净化和收集 提升 关键能力 梳理 必备知识 3 1.气体制备实验的基本思路 梳理 必备知识 4 2.常见气体的发生装置 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 O2 NH3 5 (2)固(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H2、CO2等 6 3.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先除易除去的杂质气体；⑤先除杂后干燥。 7 (2)气体干燥、净化装置 类型 装置 常见干燥或除杂试剂 液态干燥剂 浓硫酸(具有酸性和强氧化性) 固态干燥剂 无水氯化钙(呈中性)、碱石灰(呈碱性)、五氧化二磷(酸性) 固体加热 Cu、CuO、Mg等 8 4.气体的收集方法 收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集气体 排水法 难溶于水或微溶于水且不与水反应 O2、H2、 NO、CO 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 5.集气装置的创新——排液集气装置 装置Ⅰ：从a导管进气、b导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。 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。 6.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)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液吸收、可燃性气体点燃等。 (3)装置 ①实验室制取Cl2时，尾气处理可采用b装置。 ②实验室制取CO时，尾气处理可采用a、c装置。 ③实验室制取H2时，尾气处理可采用a、c装置。 一、仪器装置的选择与连接 1.(双选)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(　　) 提升 关键能力 14 答案：AB 选项 气体 试剂 制备装置 收集方法 A O2 KMnO4 a e B H2 Zn＋稀H2SO4 b e C NO Cu＋稀HNO3 b c D CO2 CaCO3＋稀H2SO4 b c 15 解析：KMnO4是固体物质，加热分解产生O2，由于O2难溶于水，因此可以用排水法或向上排空气法收集，A正确；Zn与稀H2SO4发生置换反应产生H2，块状固体与液体反应制取气体，产生的H2难溶于水且不与水反应，因此可以用排水法收集，故可以使用装置b、e制取和收集H2，B正确；Cu与稀HNO3反应产生NO气体，NO能够与O2发生反应产生NO2气体，因此不能使用排空气法收集，C错误；CaCO3与稀硫酸反应产生的CaSO4微溶于水，使制取CO2气体不能持续发生，因此不能使用该方法制取CO2气体，D错误。 16 2.根据实验目的设计如下装置的连接顺序正确的是(　　) 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 D 17 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；NH3应用向下排空气法收集，且浓硫酸吸收多余的NH3，易发生倒吸，C错误；饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多余的Cl2，D正确。 18 二、气体制备装置的改进与创新 3.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(　　) D 解析：A、B、C可以利用压强差控制反应；D没有隔离板，所以不能控制反应的发生与停止。 19 4.下列装置能达到实验目的的是(　　) C 解析：A项，除杂质时应从长管进气、短管出气且应用NaOH等强碱性溶液；D项，会产生倒吸现象。 5.如图给出了干燥管的不同应用，请回答下列问题： (1)图甲所示的干燥管可作为气体干燥装置，下列组合中气体a和固体 R均正确的是____________(填字母)。  选项 A B C D 气体a NH3 SO2 C2H4 Cl2 固体R 碱石灰 浓硫酸 高锰酸钾 碱石灰 A 解析：甲作为干燥装置，固体R必须能吸收水，且不与气体a发生反应。B中浓硫酸为液体干燥剂；C中的高锰酸钾不仅不易吸收水，还与乙烯反应；D中的碱石灰虽然能吸收水，但也能与Cl2反应。 (2)甲装置还可以作为特殊情况下的气体发生装置。例如，在常温下可 用此装置来制备空气中的某种单质气体，此时气体a为____________， 固体R为____________。  CO2　 Na2O2　 解析：甲作为制气装置，要求反应原理是在常温下某气体与固体反应产生气体，中学阶段熟悉的反应是二氧化碳与过氧化钠反应制取氧气。 (3)若按图乙来组装，可用NaOH浓溶液吸收Cl2，制“84”消毒液，此时 干燥管的作用是_______________。  防止倒吸 练真题 明考向 1.(2024·河北卷)图示装置不能完成相应气体的发生和收集实验的是 (加热、除杂和尾气处理装置任选)(　　) 选项 气体 试剂 A SO2 饱和Na2SO3溶液＋浓硫酸 B Cl2 MnO2＋浓盐酸 C NH3 固体NH4Cl＋熟石灰 D CO2 石灰石＋稀盐酸 C 解析：如题图所示的气体发生装置可以为固液加热型 反应，也可以是固液不加热型；右侧气体收集装置， 长进短出为向上排空气法，短进长出为向下排空气法， 装满水后短进长出为排水法。A.饱和Na2SO3溶液和浓 硫酸反应可以制SO2，使用固液不加热制气装置，SO2 密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应 气体的发生和收集实验，A不符合题意；B.MnO2和浓 盐酸加热反应可以制Cl2，使用固液加热制气装置，Cl2 密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，B不符合题意；C.固体NH4Cl与熟石灰加热可以制NH3，需要使用固固加热制气装置，图中装置不合理，不能完成相应气体的发生实验，C符合题意；D.石灰石(主要成分为CaCO3)和稀盐酸反应可以制CO2，使用固液不加热制气装置，CO2密度比空气大，用向上排空气法收集，可以完成相应气体的发生和收集实验，D不符合题意。 2.(2023·北京卷)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 D 解析：MnO2固体在加热条件下将HCl氧化为Cl2，该装置可用于制备Cl2，A项正确；C2H4不溶于水，可选择排水收集，B项正确；挤压胶头滴管，水进入烧瓶将NH3溶解，烧瓶中气体大量减少，压强急剧降低，打开活塞水迅速被压入烧瓶中形成红色喷泉，红色喷泉证明NH3与水形成碱性物质，C项正确；Na2CO3与CO2发生反应，会消耗CO2，应该选用饱和NaHCO3溶液，D项错误。 3.(2022·北京卷)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(　　) 选项 a中反应 b中检测试剂及现象 A 浓硝酸分解生成NO2 淀粉-KI溶液变蓝 B Cu与浓硫酸生成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 A 解析：A.浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成I2，而使淀粉溶液变蓝色，故A符合题意；B.铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，故B不符合题意；C.浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成能使酚酞溶液变红的氨气，故C不符合题意；D.乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不能与溴水反应，2－溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应，生成能使溴水褪色的丙烯气体，故D不符合题意。 4.(2021·全国甲卷)实验室制备下列气体的方法可行的是(　　)   气体 方法 A 氨气 加热氯化铵固体 B 二氧化氮 将铝片加到冷浓硝酸中 C 硫化氢 向硫化钠固体滴加浓硫酸 D 氧气 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物 D 解析：实验室可用加热氢氧化钙和氯化铵固体制备氨气，而不用加热氯化铵固体制备氨气，这是因为氯化铵固体受热分解生成氨气和氯化氢，二者冷却后又生成氯化铵固体，A不符合题意；将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化，故不能制得二氧化氮，B不符合题意；向硫化钠固体滴加浓硫酸，浓硫酸具有强氧化性，硫化钠具有强还原性，二者会发生氧化还原反应生成二氧化硫，C不符合题意；加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，由于二氧化锰的催化作用，可加快氯酸钾的分解，从而制得氧气，D符合题意。 课时作业25 常见气体的实验室制备、净化和收集 34 一、选择题：每小题仅有一个选项符合题意。 1.(2025·河北沧州模拟)下列实验操作能达到实验目的的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 1   A B 目的 实验室制备Cl2 收集NO 操作 35 答案：A 2 3 4 5 6 7 8 9 1   C D 目的 检验气体中含SO2和SO3 用水吸收NH3 操作 36 解析：A.可使用该方法制备氯气，反应的化学方程式为Ca(ClO)2＋4HCl(浓)====CaCl2＋2Cl2↑＋2H2O，A正确；B.NO会和空气中的氧气反应且密度与空气相近，不能使用排空气法收集NO，B错误；C.二氧化硫可以使品红溶液褪色，故可以使用品红溶液检验二氧化硫，但三氧化硫也被品红溶液吸收，不能检验三氧化硫，C错误；D.漏斗边缘伸入液面之下，该装置起不到防倒吸的作用，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 37 2.(2025·北京模拟)如图为除去气体中少量杂质 并收集相应气体的装置，能实现相应目的的是 (　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 1 选项 气体(杂质) Q A SO2(CO2) 碳酸钠溶液 B C2H4(H2S) 氢氧化钠溶液 C C3H8(SO2) 酸性高锰酸钾溶液 D NO(NO2) 氢氧化钠溶液 C 38 解析：A.二氧化硫、二氧化碳均能与碳酸钠溶液反应，不能达到除杂的目的，故A错误；B.硫化氢可以与氢氧化钠溶液反应而乙烯不与氢氧化钠溶液反应，但是乙烯的密度和空气接近，不能用排空气法收集，故B错误；C.酸性高锰酸钾溶液能够氧化二氧化硫，而丙烷的性质稳定，其密度大于空气的密度，能够用向上排空气法收集，故C正确；D.一氧化氮的密度与空气接近，且能与氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集，另外，NO与NO2同时通入NaOH溶液中，能发生反应NO＋NO2＋2NaOH====2NaNO2＋H2O，损失NO，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 39 3.关于下列各装置图的叙述正确的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 1 A.装置①是洗气装置，除去氯气中的氯化氢 B.实验室用装置②制取氨 C.装置③可用于制备氢氧化亚铁并观察其颜色 D.装置④中X若为四氯化碳，可用于吸收氨，并防止倒吸 D 40 解析：装置①用于洗气时，导管应长进短出；装置②用于制取氨时，试管口应略向下倾斜；装置③用于制备氢氧化亚铁时，胶头滴管应伸入新制硫酸亚铁溶液中；装置④用于吸收氨时，由于氨在四氯化碳中溶解度很小，可以防止倒吸。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 4.(2025·云南保山模拟)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(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 1 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 D 42 解析：根据题中已知的反应物和生成 物，结合元素质量守恒和得失电子守 恒可知，装置Ⅰ中发生反应的化学方 程式为NaNO2＋NH4ClNaCl＋N2↑ ＋2H2O，A项正确；移开酒精灯后反应仍能进行，说明该反应为放热反应，B项正确；根据化学方程式可知，产物有水蒸气，且反应物为溶液状态，先用装置Ⅱ将绝大多数水蒸气冷凝后再用装置Ⅲ进行干燥，故装置Ⅱ的作用是冷凝水蒸气，C项正确；N2的密度与空气的密度相差太小，不适用排空气法收集，D项错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 5.在实验室采用如图装置制备气体，合理的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 1 选项 化学试剂 制备的气体 A Ca(OH)2＋NH4Cl NH3 B MnO2＋HCl(浓) Cl2 C MnO2＋KClO3 O2 D NaCl＋H2SO4(浓) HCl C 解析：NH3的密度小于空气，收集NH3需要用向下排空气法，A不合理；由题给装置图可知，该实验装置可用于固固加热型反应，而浓盐酸和浓硫酸均是液体，所以不能用该装置制备Cl2和HCl，B、D不合理；KClO3受热分解制备氧气属于固固加热型，且氧气密度大于空气，可用向上排空气法收集，C合理。 44 二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。 6.(2025·山东临沂模拟)水合肼(N2H4·H2O)及其衍生物产品在许多工业中得到广泛的使用，可用作还原剂、抗氧剂、发泡剂等。一种利用NaClO溶液与氨气反应制备水合肼的装置如图所示。下列说法不正确的 是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 1 A.Ⅰ中盛放浓氨水的仪器为分液漏斗 B.试剂X可选择CaO固体 C.为防倒吸，试剂Y可选择苯 D.Ⅱ中发生反应的化学方程式为 NaClO＋2NH3====N2H4·H2O＋NaCl C 45 解析：Ⅰ为氨气的发生装置，Ⅱ中 NH3与NaClO反应制备水合肼，Ⅲ为 NH3的尾气处理，需要防倒吸，据此 解答。A.Ⅰ中盛放浓氨水的仪器为分 液漏斗，A正确；B.可用浓氨水和CaO 固体反应制备NH3，B正确；C.苯的密 度比NaClO溶液的小，为防倒吸，试剂Y应选择密度比NaClO溶液大的液体CCl4等，C错误；D.Ⅱ中发生反应的化学方程式为NaClO＋2NH3 ====N2H4·H2O＋NaCl，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 7.如图是实验室制备氯气，并进行一系列相关实验的装置(夹持装置已 略)。下列说法错误的是(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 1 A.装置A烧瓶内的试剂可以是MnO2 B.装置B具有除杂和贮存气体的作用 C.实验结束后，振荡D会观察到液体 分层且下层呈紫红色 D.利用该装置能证明氯、溴、碘的非金属性依次减弱 AC 47 解析：根据装置图可知，装置A没有 加热，故烧瓶内的试剂可以为KMnO4， 而不能用MnO2，A错误；制备的氯气 中含有少量氯化氢气体，可用饱和食 盐水除去，根据装置图可知，装置B具有除杂和贮存气体的作用，B正确；根据萃取原理可知，苯的密度比水小，故振荡D会观察到液体分层且上层呈紫红色，C错误；根据装置C、D中的颜色变化可知，装置A制备的氯气与装置C中的溴化钠反应生成溴单质，将生成的液溴滴入装置D中，可生成碘单质，证明氯、溴、碘的非金属性依次减弱，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 8.实验室制备下列气体所选装置及除杂试 剂不正确的是(干燥、收集装置略)(　　) 2 3 4 5 6 7 8 9 1 选项 气体 制备试剂 除杂试剂 所选装置 A SO2 Cu＋浓硫酸 饱和NaHSO3溶液 b、c B Cl2 MnO2＋浓盐酸 饱和NaCl溶液 b、c C C2H4 C2H5OH＋浓硫酸 KMnO4溶液 b、c D C2H2 电石＋饱和NaCl溶液 CuSO4溶液 b、c CD 49 解析：A.铜与浓硫酸在加热条件下反应得到二 氧化硫，生成的二氧化硫中可能会带出硫酸， 可用饱和亚硫酸氢钠溶液除去硫酸得到二氧化 硫气体，装置可选b、c，故A正确；B.二氧化锰 与浓盐酸加热生成氯气，氯气中混有挥发出的 HCl气体，可用饱和食盐水除去，装置可选b、c，故B正确；C.选用b装置缺少温度计，且乙烯能被高锰酸钾氧化，不能用高锰酸钾溶液除去乙烯中的杂质气体，故C错误；D.电石和饱和食盐水常温下反应生成乙炔，因电石中含有硫化物，同时会生成硫化氢，可用硫酸铜溶液将硫化氢沉淀除去，装置可选a、c，故D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 三、非选择题 9.如图是用于气体制备、干燥、性质验证、尾气处理的部分仪器装置(加热及夹持固定装置均已略去)。请根据下列要求回答问题。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 51 (1)若烧瓶中盛装锌片，分液漏斗中盛装稀硫酸，则： ①当仪器连接顺序为A→C→B→B→D时，两次使用B装置，其中所盛的药品依次是CuO、无水CuSO4粉末。此实验的目的是________________ ___________________，D装置的作用是___________________________ __________________________。  ②为了使B装置中CuO反应充分，在不改变现有药品的条件下，可采取 的方法有______________________________________________________ ___________________________________________________(写一种)。  ③加热前必须进行的操作是______________________________________ _______。  2 3 4 5 6 7 8 9 1 验证H2的还原性 并检验其氧化产物 防止空气中的水蒸气进入B装 置，干扰H2氧化产物的检验 控制分液漏斗的活塞，使稀硫酸缓慢滴下(或向烧瓶中加水或将烧瓶放入冰水中或用冰毛巾捂着烧瓶等，答案合理即可) 检验装置中空气是否排尽或检验氢气是否 纯净 52 解析：①A装置中锌片与稀硫酸反应产生H2，C装置是对H2进行干燥，然后依次通过分别盛有CuO、无水CuSO4粉末的B装置；通过CuO时，氢气与CuO反应生成Cu和H2O；通过无水CuSO4粉末时，可以检验生成的水，故实验目的是验证H2的还原性并检验其氧化产物；D装置的作用是防止空气中的水蒸气进入B装置，干扰产物H2O的检验。②为了使B装置中CuO反应充分，在不改变现有药品的条件下，可以减缓A装置中产生氢气的速率，如控制硫酸的滴入速率、控制烧瓶的温度等。③加热前必须检验装置中空气是否排尽或检验氢气是否纯净。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 53 (2)若烧瓶中盛装Na2O2固体，分液漏斗中盛装浓氨水，慢慢打开分液漏斗的活塞，则： ①烧瓶内产生的气体主要有__________(写化学式)。 ②用产生的气体做氨的催化氧化实验，各装置按气流方向从左到右的连接顺序是____________(填字母)→E。  ③B装置中反应的化学方程式为___________________________。  2 3 4 5 6 7 8 9 1 O2、NH3 A→D→B 4NH3＋5O24NO＋6H2O 54 解析：①滴入浓氨水，则Na2O2与H2O反应生成O2，放热使氨水挥发，氨逸出。②做氨的催化氧化实验，A装置为O2、NH3的发生装置，由于产生的O2、NH3中含有水蒸气，需要先通过D装置干燥后再进入B装置发生催化氧化反应。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 55 $$