专题07 常见气体的实验室制备 （重难点讲义）化学鲁科版2019必修第一册

专题07 常见气体的实验室制备 1. 熟记O₂、CO₂、H₂、Cl₂、NH₃、SO₂ 6种高频气体的化学方程式，精准掌握反应物选择。 2. 掌握装置选择核心逻辑：根据“反应物状态+反应条件”确定发生装置，根据“气体密度+溶解性+是否与水/空气反应”确定收集装置。 3. 规范实验操作流程：重点掌握气密性检查、药品添加顺序、气体检验方法，以及关键安全操作。 4. 综合实验设计：能结合气体制备、性质检验、定量计算，设计完整实验方案，规范书写实验步骤、现象与结论。 一、以气体制备为主体的实验的考查内容及制备思路 化学是以实验为基础的学科，化学实验是命题的重中之重。其中以常见气体制备为主体的实验是考试的热点，具体的考查内容有： ①常见气体的实验室制法； ②制备气体实验装置中各仪器的作用； ③气密性检查的规范表达； ④化学实验安全防护措施； ⑤气体的性质探究； ⑥尾气吸收的处理方法等等。 1.气体制备实验的基本思路 2.常见气体的制备的发生装置 （1）常见气体制备装置 反应装置类型 反应装置图 适用气体 操作注意事项 固+固气体 O2、NH3、CH4等 ①试管要干燥②试管口略低于试管底 ③加热时先均匀加热再固定加热 ④用KMnO4制取O2时，需在试管口处塞一小团棉花 固+液气体或 液+液气体 Cl2、HCl等 ①烧瓶加热时要垫上石棉网②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石) 固+液气体或 液+液气体 H2、CO2、SO2、NO、NO2等 ①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水 ③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速 （2）发生装置的创新设计 ①“固(液)＋液气体”装置的创新 图A的改进优点是能控制反应液的温度。 图B的改进优点是使蒸馏烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，导管的作用：平衡压强，便于液体顺利流下。 ②“固＋液气体”装置的创新 ③“固＋固―→气体”装置的创新 改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。 二、气体的除杂 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。 2.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）先除易除的杂质气体。 3.气体除杂的注意事项 （1）需净化的气体中含有多种杂质时，除杂顺序：一般先除去酸性气体，如氯化氢气体、CO2、SO2等，水蒸气要在最后除去。 （2）除杂选用方法时要保证杂质完全除掉，如除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液。有时候为了保证气体除尽，还要验证一步，如验证混合气体中既有CO2，又有SO2，通常用品红溶液检验SO2，然后用溴水或酸性KMnO4溶液除去SO2，再用品红溶液检验是否除尽SO2，最后用澄清石灰水检验CO2。 4.气体的干燥 液态干燥剂 固态干燥剂 装置 常见的干燥剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 可干燥的气体 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2等 H2、O2、Cl2、SO2、N2、CO、CO2、CH4等 H2、O2、N2、CH4、NH3等 不可干燥的气体 NH3、HBr、HI等还原性气体 NH3等 Cl2、SO2、CO2、NO2等 三、气体的收集 1. 气体的收集 收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的气体(举例) 排水法 难溶或微溶于水、不与水反应的气体 O2、H2、N2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3 溶液)、CO等 排空气法 向上排空气法 不与空气中的成分反应，密度比空气大的气体 Cl2、SO2、NO2、CO2等 向下排空气法 不与空气中的成分反应，密度比空气小的气体 H2、NH3等 四、尾气的处理 1. 尾气处理分析 对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。 用水吸收 NH3、HCl(注意防倒吸) 用烧碱溶液吸收 Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2 用硫酸铜溶液或醋酸铅溶液吸收 H2S 用点燃法除去 CO、H2、CH4 用收集法除去 NO 2. 液体吸收法 制备气体时，有时需要将多余的有毒气体用液体吸收以防污染空气，此时要防止倒吸。常见的吸收装置有：(其中装置②、③、④、⑤可防倒吸) 3. 燃烧法 对于一些易燃性气体，为了防止逸散到空气中引起失火事故，常常将其点燃，用燃烧法除去。 4.防倒吸装置的理解与应用 （1）肚容式：对于NH3、HCl等易溶于水的气体吸收时，常用倒置的小漏斗、干燥管、双耳球等防倒吸，装置图如下所示。 （2）分液式：把导气管末端插入气体溶解度小的液体中，不会发生倒吸，气体进入上层液体被充分吸收。像HCl、NH3均可用如下图所示装置吸收。 【特别提醒】 （1）有氧化性的干燥剂(如浓硫酸)不能干燥有还原性的气体(如H2S、HI等)。 （2）不能用CaCl2干燥NH3，因为CaCl2与NH3能反应。 （3）当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置除杂，通常是除杂在前，干燥在后。若用加热装置除杂，通常是干燥在前，除杂在后。 （4）尾气处理装置应与大气相通，如下图所示装置就不能作为尾气处理装置。 题型01 氨气的制备 【典例】某化学兴趣小组用如图1装置探究氨气喷泉实验中三颈烧瓶内压强变化。图1中的三颈烧瓶收集满氨气后关闭K1，用在冰水中浸泡后的湿毛巾敷在三颈烧瓶上，50s时拿走毛巾并打开K2，整个过程中测得三颈烧瓶内压强变化曲线如图2。下列说法正确的是 A．固体X可选择CaO，试剂a可选择浓氨水 B．0s~50s时，氨气发生化学反应导致三颈烧瓶内压强减小 C．70s时，三颈烧瓶内的喷泉现象最明显 D．固体X和试剂a分别为锌片和稀硫酸时，实验过程中也能观察到喷泉现象 【变式】用如图所示装置制备氨并验证氨的还原性，其中不能达到实验目的的是(　　) A.用装置甲生成氨 B.用装置乙干燥氨 C.用装置丙验证氨的还原性 D.用装置丁和戊分别收集氨和氮气 题型02 SO2的制备 【典例】如图是铜与浓硫酸反应制备气体，并探究性质的实验装置，判断正确的是 A．上述装置中若将铜粉换成铁粉，也可制得气体 B．B中盛装的是浓硫酸，作用是干燥 C．投入稀硫酸中加热，没有明显变化，加入一定量的溶液，金属逐渐溶解，反应中起催化作用 D．向铜与浓硫酸反应后的混合物中加水，判断有无铜盐生成 【变式】若将铜丝插入过量热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是 A．试管中溶液由无色逐渐变为蓝色 B．a处先变红后褪色 C．c处褪色，试液的pH增大 D．d处可能发生化合反应 题型03气体制备装置的选择 【典例】实验室制备和收集相应气体可使用下图装置的是(　　) A.Fe与稀硝酸反应制NO B.MnO2与浓盐酸共热制备Cl2 C.NaOH与浓氨水制备NH3 D.Na2SO3与浓硫酸制备SO2 【变式】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 1.实验室用MnO2固体和浓盐酸制备纯净的Cl2时用不到的实验仪器有(　　) A.①②④⑤ B.③⑥ C.②③⑤ D.③④⑤ 2.用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂)，能实现的是(　　) 选项 气体 a b A H2S 稀H2SO4 FeS B O2 H2O2溶液 MnO2 C NO2 浓HNO3 铁片 D NH3 浓氨水 CaO 3.利用悬浊液吸收气体可制取和，实验装置如图所示： 已知：易溶于水，在酸性条件下较为稳定，受热易分解形成。下列说法错误的是 A．装置A中装浓硫酸的仪器是分液漏斗 B．装置B可以防倒吸 C．在装置D中制取，故热水浴温度越高越好 D．装置E中发生反应的离子方程式为 4．硫代尿素俗称硫脲，是一种白色晶体，熔点为178℃，易溶于水和乙醇，溶解度随温度升高而增大，温度过高时部分转化为硫氰化铵(NH4SCN)。可用石灰氨(CaCN2)与H2S在80℃时反应制备硫脲，同时生成石灰乳，实验装置如下图所示： 下列说法错误的是 A．a中试剂可选择浓硫酸和硫化钠 B．b中瓶的作用是作安全瓶，防倒吸，e中为氢氧化钠溶液 C．实验结束后，将c中溶液过滤，减压条件下蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到产品 D．实验开始前和结束后都需要通入N2，开始通入是为了排尽装置内空气，结束通入是为了将未反应完的H2S排出 5.三氯化铬(CrCl3)为紫色晶体，熔点为83℃，易潮解，易升华，高温下易被O2氧化。实验室用Cr2O3和CCl4(沸点76.8℃)在高温下制备三氯化铬，部分实验装置如图所示(夹持装置略)。下列说法正确的是 A．A中为热水，长玻璃管的作用是平衡压强，观察是否堵塞 B．实验开始和结束都通一段时间N2，且目的相同 C．实验过程中若-D处堵塞，应立即停止实验更换导管 D．E为产品收集装置，F装置可防止E中产品潮解 6.某小组比较的还原性，实验如下： 实验1 实验2 实验3 装置 操作和现象 微热后，溶液颜色无明显变化；把蘸浓氨水的玻璃棒靠近试管口，产生白烟 溶液变黄；试管口有红棕色气体生成 溶液变深紫色；经检验溶液含单质碘 下列对实验的分析错误的是 A． B．根据实验1和实验2能判断还原性： C．上述实验利用了浓的难挥发性、强氧化性等 D．根据实验3能判断还原性： 7．下图为探究氯气与铁反应并验证产物的微型封闭实验装置。下列说法不正确的是 A．加入浓盐酸，装置中出现黄绿色，体现了浓盐酸的还原性 B．H管中充满棕褐色烟时，拉注射器3的活塞，KSCN溶液变红，则说明生成了 C．铁和氯气反应需加热，说明该反应一定是吸热反应 D．用NaOH溶液可实现实验“绿色化” 8．下列实验装置和对实验的描述正确的是 A．收集气体 B．检验中混有的，前者溶液颜色变浅，后者出现浑浊 C．制备氢氧化亚铁沉淀 D．验证、、S氧化性强弱 9．某同学为制取并验证的性质，设计实验如图，下列有关说法错误的是 A．铜丝的设计有利于达到随制随停的目的 B．品红和蓝色石蕊试纸褪色，可证明具有漂白性 C．U型管中发生反应： D．干燥管可以防倒吸 10．是一种易水解、易升华的固体。一种制备纯净的装置如图所示，下列说法错误的是 A．导气管a需接一个装有碱石灰的干燥管 B．实验过程中应先通入纯净干燥的，再开启管式炉加热 C．实验过程中若的量不足，则可能生成 D．配制溶液时需要用盐酸溶解固体 11．I．含氯物质在生产、生活中有重要作用。 (一)实验室利用下面的装置制备氯水和漂白液(尾气处理装置略) （1）盛放粉末的仪器名称是 ，A中发生反应的化学方程式为 。 （2）装置B的作用是 。 （3）D中可以得到漂白液，该漂白液的有效成分是 (写化学式)。 (二)探究氯水的性质 （4）I．装置C中得到饱和的氯水，往淀粉KI溶液中逐滴加入氯水至氯水过量，观察到溶液先变蓝后褪色。提出假设：被过量的氯水氧化为；写出被过量的氯水氧化为的离子方程式 。 II．电子工业用溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板。 ①上述反应的离子方程式为 。 ②为检验腐蚀铜后所得溶液中含有，应使用的试剂为 (写名称)。 ③欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得溶液循环利用，现有下列试剂： A．浓硝酸    B．铁粉    C．氯气    D．烧碱    E．浓氨水 需要用到的试剂除盐酸外，还需要 (选填字母)。 12．乳酸亚铁晶体是一种很好的食品铁强化剂，吸收效果比无机铁好，易溶于水，几乎不溶于乙醇，可由乳酸与反应制得。 I．制备 实验步骤如下： ①检查装置气密性，按图示添加药品； ②在装置B中制取硫酸亚铁，并将整个装置内的空气排净； ③将装置B中溶液导入装置C中产生沉淀； ④将装置C中混合物分离提纯，获得纯净的碳酸亚铁产品。 （1）步骤②中检验整个装置内的空气是否排净的方法是 。 （2）装置C中生成的离子方程式是 。 （3）步骤③将装置B中溶液导入装置C中应先关闭活塞 再打开活塞 。(填“”或“”) Ⅱ．制备乳酸亚铁晶体 将制得的加入乳酸溶液中，再加入少量铁粉，在75℃下搅拌使之充分反应，然后再加入适量乳酸。经一系列操作后得到产品。 （4）铁氰化钾是配合物，其中心原子的配位数为 ，常用于的检验，其原理是 (用离子方程式表示)。 Ⅲ．探究乳酸亚铁晶体中铁元素含量 称取样品，灼烧至完全灰化，加足量盐酸溶解，加入过量KI溶液充分反应，然后加入滴淀粉溶液，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，滴定终点时，测得消耗标准溶液。(已知：) （5）判断滴定终点的方法是 。 （6）样品中铁元素的质量分数是 (用含有相关字母的代数式表示)。 13．能形成酸雨破坏环境，为了保护环境，可用CO还原烟道气中的变害为利：。实验室模拟该反应的装置如图所示(夹持和加热装置略)。 已知： ①硫的熔点为112.8℃，沸点为444.6℃。 ②制备CO：。 回答下列问题： （1）图中制备发生反应的化学方程式是 。 （2）仪器c的名称为 ；仪器d的作用是 。 （3）试剂X、Y通常分别是 、 。 （4）若产生CO的反应过快，要使其变慢的操作是 ；装有浓硫酸的装置a的一个作用是通过观察 判断甲酸发生反应的速率。 （5）将铝矾土铺在陶土网上的目的是 ；使用粗大的b导管的目的是 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07 常见气体的实验室制备 1. 熟记O₂、CO₂、H₂、Cl₂、NH₃、SO₂ 6种高频气体的化学方程式，精准掌握反应物选择。 2. 掌握装置选择核心逻辑：根据“反应物状态+反应条件”确定发生装置，根据“气体密度+溶解性+是否与水/空气反应”确定收集装置。 3. 规范实验操作流程：重点掌握气密性检查、药品添加顺序、气体检验方法，以及关键安全操作。 4. 综合实验设计：能结合气体制备、性质检验、定量计算，设计完整实验方案，规范书写实验步骤、现象与结论。 一、以气体制备为主体的实验的考查内容及制备思路 化学是以实验为基础的学科，化学实验是命题的重中之重。其中以常见气体制备为主体的实验是考试的热点，具体的考查内容有： ①常见气体的实验室制法； ②制备气体实验装置中各仪器的作用； ③气密性检查的规范表达； ④化学实验安全防护措施； ⑤气体的性质探究； ⑥尾气吸收的处理方法等等。 1.气体制备实验的基本思路 2.常见气体的制备的发生装置 （1）常见气体制备装置 反应装置类型 反应装置图 适用气体 操作注意事项 固+固气体 O2、NH3、CH4等 ①试管要干燥②试管口略低于试管底 ③加热时先均匀加热再固定加热 ④用KMnO4制取O2时，需在试管口处塞一小团棉花 固+液气体或 液+液气体 Cl2、HCl等 ①烧瓶加热时要垫上石棉网②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片(或沸石) 固+液气体或 液+液气体 H2、CO2、SO2、NO、NO2等 ①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水 ③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速 （2）发生装置的创新设计 ①“固(液)＋液气体”装置的创新 图A的改进优点是能控制反应液的温度。 图B的改进优点是使蒸馏烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，导管的作用：平衡压强，便于液体顺利流下。 ②“固＋液气体”装置的创新 ③“固＋固―→气体”装置的创新 改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。 二、气体的除杂 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。 2.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）先除易除的杂质气体。 3.气体除杂的注意事项 （1）需净化的气体中含有多种杂质时，除杂顺序：一般先除去酸性气体，如氯化氢气体、CO2、SO2等，水蒸气要在最后除去。 （2）除杂选用方法时要保证杂质完全除掉，如除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液。有时候为了保证气体除尽，还要验证一步，如验证混合气体中既有CO2，又有SO2，通常用品红溶液检验SO2，然后用溴水或酸性KMnO4溶液除去SO2，再用品红溶液检验是否除尽SO2，最后用澄清石灰水检验CO2。 4.气体的干燥 液态干燥剂 固态干燥剂 装置 常见的干燥剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 可干燥的气体 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、N2等 H2、O2、Cl2、SO2、N2、CO、CO2、CH4等 H2、O2、N2、CH4、NH3等 不可干燥的气体 NH3、HBr、HI等还原性气体 NH3等 Cl2、SO2、CO2、NO2等 三、气体的收集 1. 气体的收集 收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的气体(举例) 排水法 难溶或微溶于水、不与水反应的气体 O2、H2、N2、Cl2(饱和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3 溶液)、CO等 排空气法 向上排空气法 不与空气中的成分反应，密度比空气大的气体 Cl2、SO2、NO2、CO2等 向下排空气法 不与空气中的成分反应，密度比空气小的气体 H2、NH3等 四、尾气的处理 1. 尾气处理分析 对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。 用水吸收 NH3、HCl(注意防倒吸) 用烧碱溶液吸收 Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2 用硫酸铜溶液或醋酸铅溶液吸收 H2S 用点燃法除去 CO、H2、CH4 用收集法除去 NO 2. 液体吸收法 制备气体时，有时需要将多余的有毒气体用液体吸收以防污染空气，此时要防止倒吸。常见的吸收装置有：(其中装置②、③、④、⑤可防倒吸) 3. 燃烧法 对于一些易燃性气体，为了防止逸散到空气中引起失火事故，常常将其点燃，用燃烧法除去。 4.防倒吸装置的理解与应用 （1）肚容式：对于NH3、HCl等易溶于水的气体吸收时，常用倒置的小漏斗、干燥管、双耳球等防倒吸，装置图如下所示。 （2）分液式：把导气管末端插入气体溶解度小的液体中，不会发生倒吸，气体进入上层液体被充分吸收。像HCl、NH3均可用如下图所示装置吸收。 【特别提醒】 （1）有氧化性的干燥剂(如浓硫酸)不能干燥有还原性的气体(如H2S、HI等)。 （2）不能用CaCl2干燥NH3，因为CaCl2与NH3能反应。 （3）当气体中含有多种杂质时，若采用洗气装置除杂，通常是除杂在前，干燥在后。若用加热装置除杂，通常是干燥在前，除杂在后。 （4）尾气处理装置应与大气相通，如下图所示装置就不能作为尾气处理装置。 题型01 氨气的制备 【典例】某化学兴趣小组用如图1装置探究氨气喷泉实验中三颈烧瓶内压强变化。图1中的三颈烧瓶收集满氨气后关闭K1，用在冰水中浸泡后的湿毛巾敷在三颈烧瓶上，50s时拿走毛巾并打开K2，整个过程中测得三颈烧瓶内压强变化曲线如图2。下列说法正确的是 A．固体X可选择CaO，试剂a可选择浓氨水 B．0s~50s时，氨气发生化学反应导致三颈烧瓶内压强减小 C．70s时，三颈烧瓶内的喷泉现象最明显 D．固体X和试剂a分别为锌片和稀硫酸时，实验过程中也能观察到喷泉现象 【答案】A 【分析】氨气极易溶于水，导致三颈烧瓶内压强减小，烧杯中溶液进入三颈烧瓶形成喷泉。 【解析】A．CaO溶于水与水反应放出大量热，促使浓氨水分解放出大量氨气，故固体X可选择CaO，试剂a可选择浓氨水，A正确； B．20s～50s时，湿毛巾使三颈烧瓶内温度降低，氨气压强减小，导致三颈烧瓶内压强减小，为物理变化，B错误； C．压强最小时，喷泉最剧烈，50s时压强最小，此时喷泉最剧烈，C错误； D．锌片和稀硫酸反应生成氢气，氢气难溶于水且不和水反应，不能观察到喷泉现象，D错误； 故选A。 【变式】用如图所示装置制备氨并验证氨的还原性，其中不能达到实验目的的是(　　) A.用装置甲生成氨 B.用装置乙干燥氨 C.用装置丙验证氨的还原性 D.用装置丁和戊分别收集氨和氮气 【答案】D 【解析】反应2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O可用于制备氨，A正确；NH3是碱性气体，可用碱石灰进行干燥，B正确；装置丙发生反应3CuO＋2NH33Cu＋N2＋3H2O，可验证氨的还原性，C正确；氨的密度比空气小，收集时应从短管进长管出，D错误。 题型02 SO2的制备 【典例】如图是铜与浓硫酸反应制备气体，并探究性质的实验装置，判断正确的是 A．上述装置中若将铜粉换成铁粉，也可制得气体 B．B中盛装的是浓硫酸，作用是干燥 C．投入稀硫酸中加热，没有明显变化，加入一定量的溶液，金属逐渐溶解，反应中起催化作用 D．向铜与浓硫酸反应后的混合物中加水，判断有无铜盐生成 【答案】A 【分析】探究性质的实验操作为：在装置A中利用Cu和浓硫酸加热反应生成气体：，进入装置C中收集后通入装置D的品红溶液中检验的漂白性，剩余的尾气用碱性棉球吸收；装置B为尾气储存装置，同时也作安全瓶使用，据此分析解答。 【解析】A．常温下铁遇浓硫酸会发生钝化，加热时钝化膜被破坏，铁与浓硫酸反应生成：，利用该装置可以由铁与浓硫酸加热制得，A正确； B．根据分析，装置B为尾气储存装置，同时也作安全瓶使用，B错误； C．投入稀硫酸中加热，没有明显变化，加入一定量的溶液，金属逐渐溶解，发生反应为：，在该反应中化合价降低，作氧化剂，C错误； D．铜与浓硫酸反应后混合物含过量浓硫酸，直接加水会因浓硫酸稀释放热导致液体飞溅，应将反应后的混合物缓慢倒入水中来观察溶液是否呈蓝色来判断有无铜盐生成，D错误； 故答案为：A。 【变式】若将铜丝插入过量热浓硫酸中进行如图(a~d均为浸有相应试液的棉花)所示的探究实验，下列分析正确的是 A．试管中溶液由无色逐渐变为蓝色 B．a处先变红后褪色 C．c处褪色，试液的pH增大 D．d处可能发生化合反应 【答案】D 【解析】A．铜与过量热浓硫酸反应生成，但浓硫酸过量且具有吸水性，反应生成的水较少，可能以无水固体形式存在而非蓝色溶液，溶液颜色不变蓝，A错误； B．a处为紫色石蕊试液，与水反应生成，使石蕊变红，但不能漂白石蕊，不会褪色，B错误； C．c处为酸性，与其发生氧化还原反应：，反应生成，溶液酸性增强，pH减小，C错误； D．d处为浓，若过量，先发生，继续通入会发生，该反应为化合反应，D正确； 综上，答案是D。 题型03气体制备装置的选择 【典例】实验室制备和收集相应气体可使用下图装置的是(　　) A.Fe与稀硝酸反应制NO B.MnO2与浓盐酸共热制备Cl2 C.NaOH与浓氨水制备NH3 D.Na2SO3与浓硫酸制备SO2 【答案】D 【解析】NO与O2反应生成NO2，不能用排空气法收集NO，故不选A；二氧化锰与浓盐酸共热制备Cl2，缺少加热装置，故不选B；氨气的密度比空气小，需要用向下排空气法收集NH3，故不选C；Na2SO3与浓硫酸反应生成SO2，SO2密度比空气大，用向上排空气法收集SO2，故选D。 【变式】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 【答案】C 【解析】如图所示的气体发生装置为固液加热型或固液、溶液不加热型；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。饱和Na2SO3溶液和浓硫酸反应制SO2，采用固液不加热发生装置，SO2密度比空气大，采用向上排空气法收集，A不符合题意；MnO2和浓盐酸加热反应制Cl2，采用固液加热发生装置，Cl2密度比空气大，采用向上排空气法收集，B不符合题意；固体NH4Cl与熟石灰加热制NH3，采用固固加热发生装置，NH3密度比空气小，采用向下排空气法收集，C符合题意；石灰石(主要成分为CaCO3)和稀盐酸反应制CO2，采用固液不加热发生装置，CO2密度比空气大，采用向上排空气法收集，D不符合题意。 1.实验室用MnO2固体和浓盐酸制备纯净的Cl2时用不到的实验仪器有(　　) A.①②④⑤ B.③⑥ C.②③⑤ D.③④⑤ 【答案】B 【解析】用MnO2固体和浓盐酸制备纯净的Cl2，属于固体和液体反应且需加热，故①②⑤都能用到；装置③为100 mL容量瓶，此实验不需要配制溶液；收集到的氯气密度比空气大，可用向上排空气法收集，故装置④能用到；装置⑥为长颈漏斗，无法控制浓盐酸的流速，此实验需用分液漏斗。 2.用如图装置制取干燥的气体(a、b表示加入的试剂)，能实现的是(　　) 选项 气体 a b A H2S 稀H2SO4 FeS B O2 H2O2溶液 MnO2 C NO2 浓HNO3 铁片 D NH3 浓氨水 CaO 【答案】B 【解析】H2S与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥H2S，故A错误；发生反应：2H2O22H2O＋O2↑，浓硫酸可以干燥氧气，故B正确；常温下，铁片遇浓硝酸发生钝化，故不能制取二氧化氮气体，故C错误；氨气与浓硫酸反应，故不能用浓硫酸干燥氨气，故D错误。 3.利用悬浊液吸收气体可制取和，实验装置如图所示： 已知：易溶于水，在酸性条件下较为稳定，受热易分解形成。下列说法错误的是 A．装置A中装浓硫酸的仪器是分液漏斗 B．装置B可以防倒吸 C．在装置D中制取，故热水浴温度越高越好 D．装置E中发生反应的离子方程式为 【答案】C 【分析】A装置制取SO2，B装置是缓冲瓶，防倒吸，C是制备的装置，D是制备的装置，E是尾气处理装置，据此解答。 【解析】A．装置A为SO2发生装置，通常用分液漏斗添加浓硫酸，图中A上部仪器为分液漏斗，A正确； B．装置B为安全瓶，可防止后续装置（如C）中液体倒吸进入A装置内，B正确； C．MnS2O6受热分解生成MnSO4，装置D热水浴目的是促进分解，但温度过高导致能源浪费，并非“越高越好”，C错误； D．装置E中NaOH溶液吸收未反应的SO₂，防止造成污染，反应为：，D正确； 故答案选C。 4．硫代尿素俗称硫脲，是一种白色晶体，熔点为178℃，易溶于水和乙醇，溶解度随温度升高而增大，温度过高时部分转化为硫氰化铵(NH4SCN)。可用石灰氨(CaCN2)与H2S在80℃时反应制备硫脲，同时生成石灰乳，实验装置如下图所示： 下列说法错误的是 A．a中试剂可选择浓硫酸和硫化钠 B．b中瓶的作用是作安全瓶，防倒吸，e中为氢氧化钠溶液 C．实验结束后，将c中溶液过滤，减压条件下蒸发浓缩，冷却结晶，过滤、洗涤、干燥得到产品 D．实验开始前和结束后都需要通入N2，开始通入是为了排尽装置内空气，结束通入是为了将未反应完的H2S排出 【答案】A 【分析】本实验的目的，利用石灰氨(CaCN2)与H2S在80℃时反应制备硫脲，则a装置为H2S的制取装置，b装置中两导管都短，则起安全瓶作用；为防止H2S被空气中O2氧化及H2S滞留在装置内，反应前后两次通入N2；为防止倒吸，使用d装置；为防止H2S逸出污染大气，使用盛有NaOH溶液的e装置吸收尾气。 【解析】A．a装置用于制备H2S，浓硫酸具有强氧化性，会与具有还原性的H2S发生氧化还原反应（如生成S、SO2等），无法得到H2S气体，应选用稀硫酸等非氧化性酸与硫化物反应，A错误； B．b装置为空集气瓶，连接在气体发生装置与反应装置之间，起到安全瓶防倒吸的作用；e为尾气处理装置，H2S有毒，需用NaOH溶液吸收，B正确； C．反应生成硫脲和石灰乳（Ca(OH)2沉淀），先过滤除去沉淀，硫脲溶解度随温度升高增大但高温易转化为NH4SCN，减压蒸发可降低沸点防止分解，再冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得产品，C正确； D．开始通N2可排尽装置内空气（避免O2氧化H2S等），结束通N2可将残留H2S赶入e中吸收，防止污染，D正确； 故选A。 5.三氯化铬(CrCl3)为紫色晶体，熔点为83℃，易潮解，易升华，高温下易被O2氧化。实验室用Cr2O3和CCl4(沸点76.8℃)在高温下制备三氯化铬，部分实验装置如图所示(夹持装置略)。下列说法正确的是 A．A中为热水，长玻璃管的作用是平衡压强，观察是否堵塞 B．实验开始和结束都通一段时间N2，且目的相同 C．实验过程中若-D处堵塞，应立即停止实验更换导管 D．E为产品收集装置，F装置可防止E中产品潮解 【答案】D 【分析】氮气经浓硫酸干燥后通入后续装置除去反应装置内的空气，与装置B挥发出的CCl4一起进入管式炉，Cr2O3与CCl4在管式炉内高温反应得到光气和无水三氯化铬气体，经过装置E时，无水三氯化铬冷却凝华，光气则通过球形干燥管进入NaOH溶液被吸收，据此分析； 【解析】A．由题干可知三氯化铬()易潮解，所以整个装置应保持无水的状态，所以A中装的应是浓硫酸，除中的水蒸气，A错误； B．反应前先通入氮气，排除空气的干扰，而反应结束后还需要持续通入N2一段时间，从而将COCl2完全排入装置D被充分吸收，并使CrCl3在氮气氛围中冷却进入装置E，即前后两次的作用不相同，B错误； C．实验过程中若D处出现堵塞，因易升华，应对D处导管用酒精灯加热即可，C错误； D．由题干可知三氯化铬()易潮解，F中的无水P2O5可防止G中的水进入装置中，D正确； 故选D。 6.某小组比较的还原性，实验如下： 实验1 实验2 实验3 装置 操作和现象 微热后，溶液颜色无明显变化；把蘸浓氨水的玻璃棒靠近试管口，产生白烟 溶液变黄；试管口有红棕色气体生成 溶液变深紫色；经检验溶液含单质碘 下列对实验的分析错误的是 A． B．根据实验1和实验2能判断还原性： C．上述实验利用了浓的难挥发性、强氧化性等 D．根据实验3能判断还原性： 【答案】D 【分析】实验1，浓硫酸与氯化钠固体反应生成氯化氢气体；实验2，溶液变黄，说明有溴单质生成；②中溶液含有浓硫酸和溴单质，加入碘化钠生成碘单质，可能是浓硫酸把碘离子氧化为碘单质；实验1体现浓硫酸的难挥发性、实验2体现浓硫酸的氧化性。 【解析】A．微热条件下，浓与反应生成和，该反应利用浓的难挥发性制取，化学方程式正确，A正确； B．实验1中未被浓氧化（溶液颜色无变化，无生成），实验2中被氧化为（溶液变黄、试管口红棕色气体为），说明还原性，B正确； C．实验1利用浓的难挥发性制取，实验2、3中浓氧化体现强氧化性，C正确； D．实验2的溶液中含剩余浓和生成的，二者均能氧化生成，无法确定氧化剂是还是浓，不能判断还原性，D错误； 故答案选D。 7．下图为探究氯气与铁反应并验证产物的微型封闭实验装置。下列说法不正确的是 A．加入浓盐酸，装置中出现黄绿色，体现了浓盐酸的还原性 B．H管中充满棕褐色烟时，拉注射器3的活塞，KSCN溶液变红，则说明生成了 C．铁和氯气反应需加热，说明该反应一定是吸热反应 D．用NaOH溶液可实现实验“绿色化” 【答案】C 【解析】A．加入浓盐酸后，NaClO与浓盐酸反应生成Cl2（黄绿色气体），反应中浓盐酸中的Cl-被氧化为Cl2，体现浓盐酸的还原性，A正确； B．铁与氯气反应生成棕褐色的烟FeCl3，拉注射器3的活塞使KSCN溶液与产物接触，Fe3+与KSCN反应生成血红色物质，可证明生成FeCl3，B正确； C．反应需加热仅表明反应需达到一定的能量才能引发反应，与反应吸热或放热无关，如燃烧反应需点燃（加热引发）但为放热反应，铁与氯气反应实际为放热反应，C不正确； D．NaOH溶液可吸收多余Cl2（Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O），防止污染空气，实现实验绿色化，D正确； 故选C。 ．8下列实验装置和对实验的描述正确的是 A．收集气体 B．检验中混有的，前者溶液颜色变浅，后者出现浑浊 C．制备氢氧化亚铁沉淀 D．验证、、S氧化性强弱 【答案】B 【解析】A．收集气体需用向上排空气法，（导气管需长进短出），且装置中导管直接插入NaOH溶液易发生倒吸，A错误； B．检验中混有的CO2时，需先将完全除去，酸性高锰酸钾溶液颜色变浅表明被全部吸收，澄清石灰水变浑浊，说明存在CO2，B正确； C．制备氢氧化亚铁时，Fe与稀硫酸反应生成FeSO4和H2，H2从右边排出，不能排出装置内空气，关闭止水夹后，也不能将FeSO₄溶液压入左边NaOH溶液中，C错误； D．MnO2与浓盐酸反应需加热才能生成Cl2，装置中无加热仪器，无法产生Cl2，不能验证氧化性强弱，D错误； 故选B。 9．某同学为制取并验证的性质，设计实验如图，下列有关说法错误的是 A．铜丝的设计有利于达到随制随停的目的 B．品红和蓝色石蕊试纸褪色，可证明具有漂白性 C．U型管中发生反应： D．干燥管可以防倒吸 【答案】B 【分析】试管中用浓硫酸和铜丝反应产生二氧化硫气体，二氧化硫气体向右进入U型管使品红试纸褪色，与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，与水反应生成H2SO3，蓝色石蕊试纸遇酸变红，由于二氧化硫气体有毒，必须要对尾气进行处理。 【解析】A．铜丝可通过抽动控制与浓硫酸的接触，接触时反应发生，分离时反应停止，有利于随制随停，A正确； B．SO2使品红褪色体现漂白性，但SO2为酸性氧化物，与水反应生成H2SO3，蓝色石蕊试纸遇酸变红，不会褪色，B错误； C．U型管中酸性KMnO4氧化SO2，被还原为Mn2+，SO2被氧化为，根据守恒规律对离子方程式配平，离子方程式为，C正确； D．干燥管（或图中倒扣漏斗）容积较大，当发生倒吸时，液体进入干燥管后液面下降，与吸收液脱离，可防止倒吸，D正确； 故选B。 10．是一种易水解、易升华的固体。一种制备纯净的装置如图所示，下列说法错误的是 A．导气管a需接一个装有碱石灰的干燥管 B．实验过程中应先通入纯净干燥的，再开启管式炉加热 C．实验过程中若的量不足，则可能生成 D．配制溶液时需要用盐酸溶解固体 【答案】C 【解析】A．易水解，则导气管需接一个装有碱石灰的干燥管，防止水蒸气进入盛接器使得产物水解，同时可以吸收多余的，A正确； B．先通入纯净干燥的，排除装置中的，防止与反应，B正确； C．干燥的氯气与加热时只生成，C错误； D．在水溶液中易水解，配制溶液时，先用较浓盐酸溶解氯化铁固体，然后稀释，D正确； 故选C。 11．I．含氯物质在生产、生活中有重要作用。 (一)实验室利用下面的装置制备氯水和漂白液(尾气处理装置略) （1）盛放粉末的仪器名称是 ，A中发生反应的化学方程式为 。 （2）装置B的作用是 。 （3）D中可以得到漂白液，该漂白液的有效成分是 (写化学式)。 (二)探究氯水的性质 （4）I．装置C中得到饱和的氯水，往淀粉KI溶液中逐滴加入氯水至氯水过量，观察到溶液先变蓝后褪色。提出假设：被过量的氯水氧化为；写出被过量的氯水氧化为的离子方程式 。 II．电子工业用溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，制造印刷电路板。 ①上述反应的离子方程式为 。 ②为检验腐蚀铜后所得溶液中含有，应使用的试剂为 (写名称)。 ③欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得溶液循环利用，现有下列试剂： A．浓硝酸    B．铁粉    C．氯气    D．烧碱    E．浓氨水 需要用到的试剂除盐酸外，还需要 (选填字母)。 【答案】（1）圆底烧瓶 （2）除去中混有的气体 （3） （4） 铁氰化钾 BC 【分析】实验室利用如图装置制备氯水和漂白液，A为实验室制备氯气的装置，B中盛放饱和食盐水，除去氯气中的氯化氢，将净化的氯气通入C装置可制得氯水，氯气通入溶液发生反应，制得漂白液。 【解析】（1）由图可知盛放粉末的仪器名称是圆底烧瓶；A为实验室制备氯气的装置，A中发生反应的化学方程式为； （2）由A制出的含有挥发出的，装置B的作用是除去中混有的气体； （3）D中与溶液反应：，可以得到漂白液，漂白液的有效成分是； （4）I．被过量的氯水氧化为，碘的化合价由，被还原为，氯化合价由，根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒写出离子方程式； II．①电子工业用溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜，氧化为，自身被还原为，离子方程式为；②与铁氰化钾反应生成蓝色沉淀，因此检验腐蚀铜后所得溶液中含有，可用铁氰化钾；③腐蚀后的废液中主要成分为和，加入过量铁粉可以置换出单质铜，且不引入新杂质，加入盐酸除去过量的铁粉，再通入氯气可以氧化为，因此欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得溶液循环利用，需要用到的试剂除盐酸外，还需要铁粉和氯气。 12．乳酸亚铁晶体是一种很好的食品铁强化剂，吸收效果比无机铁好，易溶于水，几乎不溶于乙醇，可由乳酸与反应制得。 I．制备 实验步骤如下： ①检查装置气密性，按图示添加药品； ②在装置B中制取硫酸亚铁，并将整个装置内的空气排净； ③将装置B中溶液导入装置C中产生沉淀； ④将装置C中混合物分离提纯，获得纯净的碳酸亚铁产品。 （1）步骤②中检验整个装置内的空气是否排净的方法是 。 （2）装置C中生成的离子方程式是 。 （3）步骤③将装置B中溶液导入装置C中应先关闭活塞 再打开活塞 。(填“”或“”) Ⅱ．制备乳酸亚铁晶体 将制得的加入乳酸溶液中，再加入少量铁粉，在75℃下搅拌使之充分反应，然后再加入适量乳酸。经一系列操作后得到产品。 （4）铁氰化钾是配合物，其中心原子的配位数为 ，常用于的检验，其原理是 (用离子方程式表示)。 Ⅲ．探究乳酸亚铁晶体中铁元素含量 称取样品，灼烧至完全灰化，加足量盐酸溶解，加入过量KI溶液充分反应，然后加入滴淀粉溶液，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，滴定终点时，测得消耗标准溶液。(已知：) （5）判断滴定终点的方法是 。 （6）样品中铁元素的质量分数是 (用含有相关字母的代数式表示)。 【答案】（1）在装置D处用排水法收集一小试管的验纯 （2） （3） （4） （5）当滴入最后半滴硫代硫酸钠标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且30s不变色 （6） 【分析】亚铁离子容易被氧气氧化，制备过程中应在无氧环境中进行，Fe与硫酸反应制备硫酸亚铁，利用反应生成的氢气排尽装置中的空气，通过对开关的控制，利用氢气使B装置中气压增大，将B装置中的硫酸亚铁溶液压入C中，C装置中FeSO4和NH4HCO3发生反应：，装置D防止空气中的氧气进入到C装置中，将Fe2+氧化，据此解答。 【解析】（1）步骤②中检验整个装置内的空气是否排净的方法是在装置D处用排水法收集一小试管的验纯； （2）装置C中生成的离子方程式是； （3）首先关闭活塞，打开活塞，使适量的稀硫酸流下，关闭活塞，反应一段时间，目的是发生反应制备，利用产生的氢气排净装置内的空气，防止被氧化，装置内空气排净后，关闭活塞，打开活塞，利用生成的氢气使装置中气压增大，将B装置中的硫酸亚铁溶液压入C中，产生沉淀； （4）铁氰化钾中Fe的配位数为6，可与形成蓝色沉淀，离子方程式为； （5）样品灼烧至完全灰化，加足量盐酸溶解，加入过量KI溶液充分反应，反应方程式为，然后加入滴淀粉溶液，溶液变蓝，用硫代硫酸钠标准溶液滴定，当滴入最后半滴硫代硫酸钠标准溶液时，溶液由蓝色变为无色，且30s不变色时达到滴定终点； （6）根据离子方程式、可得关系式，，样品中铁元素的质量分数为。 13．能形成酸雨破坏环境，为了保护环境，可用CO还原烟道气中的变害为利：。实验室模拟该反应的装置如图所示(夹持和加热装置略)。 已知： ①硫的熔点为112.8℃，沸点为444.6℃。 ②制备CO：。 回答下列问题： （1）图中制备发生反应的化学方程式是 。 （2）仪器c的名称为 ；仪器d的作用是 。 （3）试剂X、Y通常分别是 、 。 （4）若产生CO的反应过快，要使其变慢的操作是 ；装有浓硫酸的装置a的一个作用是通过观察 判断甲酸发生反应的速率。 （5）将铝矾土铺在陶土网上的目的是 ；使用粗大的b导管的目的是 。 【答案】（1） （2）U形管 防倒吸 （3）浓硫酸 NaOH溶液 （4）旋转分液漏斗上的活塞，使滴速减小 气泡生成的速率 （5）增大接触面积，使气体之间的反应更充分、速率更快 防止生成的S凝固堵塞导管 【分析】装置中亚硫酸钠与硫酸反应生成SO2，X为浓硫酸，用于干燥SO2，甲酸与浓硫酸反应生成CO，碱石灰用于吸收挥发的甲酸，浓硫酸干燥CO，SO2与CO在长直玻璃管中反应生成CO2和S，使用粗大的b导管的目的是防止生成的S凝固堵塞导管，U形管放置在水中用于冷凝单质S，Y用于吸收CO2和SO2，通常用NaOH溶液，干燥管用于防倒吸，气球收集未反应完的CO。 【解析】（1）亚硫酸钠与硫酸反应生成SO2，反应的化学方程式为； （2）仪器c的名称为U形管，d为干燥管，作用是防倒吸； （3）由分析可知，X是浓硫酸，Y是NaOH溶液； （4）若产生CO的反应过快，要使其变慢的操作是旋转分液漏斗上的活塞，使滴速减小，装有浓硫酸的装置a的一个作用是通过观察气泡生成的速率判断甲酸发生反应的速率； （5）将铝矾土铺在陶土网上的目的是增大接触面积，使气体之间的反应更充分、速率更快，使用粗大的b导管的目的是防止生成的S凝固堵塞导管。 / 学科网（北京）股份有限公司 $