内容正文:
提分专题二 常见气体的制取与净化(必考,6分)
【方法导引】实验室里制取气体的一般思路和方法
一、反应原理(5年3考) 试剂选择原则:安全、易操作、环保、经济
1.实验室制取氧气
(1)加热高锰酸钾:①2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ (用化学方程式表示,下同)。
(2)过氧化氢分解:②2H2O2 2H2O+O2↑ 。
2.实验室制取二氧化碳:③CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑。
3.实验室制取氢气:④Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑ 。
二、实验装置
1.发生装置(5年3考)
装置类型
固固加热型
固液常温型
装置图
装置特点
—
便于添加试剂
⑤可控制反应速率
⑥可随时控制反应的发生与停止
可制取气体
O2
O2、CO2、H2
CO2、H2
注意事项
试管口应略向下倾斜,防止⑦冷凝水流至热的试管底部,避免试管炸裂 ;试管口放一团蓬松的棉花,目的是⑧防止加热时试管内的粉末状物质进入导管
长颈漏斗下端管口应伸入液面以下,防止⑨生成的气体从长颈漏斗口逸出
—
固体试剂为块状或颗粒
MnO2为粉末状试剂,故用H2O2溶液制氧气时不能选择该装置
2.净化、干燥装置[2024.16(3)]
装置图
吸收剂
⑩浓硫酸
氢氧化钠
溶液
饱和碳酸氢钠溶液
碱石灰(氧化钙和氢氧化钠)
无水氯
化钙
铜粉
⑪灼热的氧化铜
吸收的气
体杂质
H2O
CO2、HCl、SO2等酸性气体
除去CO2中
的HCl
H2O、CO2、HCl等
H2O
除去N2中的O2
除去CO2
中的CO
3.收集装置[2024.14(3),2022.14(2)第二空]
方法
排水法
排空气法
向上排空气法
向下排空气法
装置
依据
难溶或不易溶于水,且与水不发生反应的气体,如H2、O2、CH4
密度比空气⑫大 ,且不与空气成分发生反应的气体,如O2、CO2
密度比空气⑬小 ,且不与空气成分发生反应的气体,如H2、CH4
优缺点
收集的气体较纯净但含有水蒸气
收集的气体较干燥但纯度不高
注意
事项
a.最佳收集时间:⑭当导管口的气泡连续并比较均匀地放出时 ;
b.集气瓶应装满水,导管伸入集气瓶口即可
导管应伸入集气瓶底部,以便⑮排尽集气瓶内的空气
4.尾气处理[2023.14(4)]
有毒气体
CO
SO2
HCl、NH3
处理方法
点燃或收集
用NaOH等碱溶液吸收
用水吸收
或
三、检验与验满(5年3考)
装置
检验
验满
方法
⑯将带火星的木条伸入集气瓶中,若木条复燃,则为氧气
⑰将气体通入澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则为二氧化碳
⑱将带火星的木条靠近集气瓶瓶口,若木条复燃,则氧气已集满
⑲将燃着的木条靠近集气瓶瓶口,若木条熄灭,则二氧化碳已集满
四、多功能瓶的用途[2021.14(3)]
用途
排空气法收集气体(口诀:上轻下重)
排水法收集气体及测定体积
气体的除杂、检验
装置
1.如图是实验室中常见装置。回答下列问题。
(1)装置A中仪器m的名称是酒精灯 。
(2)用过氧化氢溶液制取氧气的化学方程式为2H2O2 2H2O+O2↑ ,发生装置是B (填字母序号)。
(3)用装置C收集CO2气体时,气体应从a (填“a”或“b”)端通入。
(4)下列气体中,只能用装置D而不能用装置C收集的是② (填数字序号)。
①H2 ②N2 ③O2
2.同学们用下列实验装置制取气体,进行气体性质实验。
A B 甲 乙
(1)仪器①的名称是铁架台 。
(2)装置A可用于实验室制取O2(或CO2或H2) (填化学式),该反应的化学方程式为
2H2O22H2O+O2↑(或CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑或Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑,与上一空对应) 。
(3)向装置B的漏斗中添加液体试剂时,液面应添加至U形管的b (填“a”“b”或“c”)处。
(4)甲、乙烧杯内高低蜡烛熄灭的顺序不一致 (填“一致”或“不一致”)。
3.(2024安徽14题)甲烷是一种较清洁的能源。小彦同学在实验室制取甲烷并验证其组成。
(1)装置甲可用于制取甲烷,还可以制取氧气,用该装置制取氧气的化学方程式为2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ 。
(2)实验前,用图乙所示方法检查装置气密性时,如果气密性良好,很快会出现的现象是A (填字母序号)。
(3)甲烷难溶于水,密度比空气的小,实验室收集甲烷的方法是排水法(或向下排空气法) (写1种即可)。
(4)用装置丙验证甲烷的组成时,为保证安全,点燃前应先验纯 。下列能证明甲烷中含有碳、氢元素的现象有BC (填字母序号)。
A.火焰呈淡蓝色
B.干燥的烧杯壁出现水雾
C.倒转烧杯,加入少量澄清石灰水,振荡后溶液变浑浊
4.(2024绥化改编)如图所示为实验中常见气体制备、净化、干燥、收集的部分仪器,请回答下列问题。
(1)实验室制取二氧化碳,如果要控制反应的发生和停止,应选择的发生装置是B (填字母序号)。
(2)若用锌粒和稀盐酸反应制取氢气,反应的化学方程式为Zn+2HCl ZnCl2+H2↑ ;利用该方法收集的氢气往往不纯,想要得到纯净的氢气,则连接仪器的顺序是A→F →E →C。
(3)用A、D装置制取氧气,由于试剂不足,没有收集满一瓶氧气,在不拆解装置、不添加反应物的情况下,想要多收集一些氧气,接下来应如何操作:向长颈漏斗中加水(合理即可) 。
5.(2025安庆三模)下图是实验室制取气体常用的实验装置,请根据实验要求选择适当的装置并完成相关问题。
(1)写出仪器a的名称:长颈漏斗 。
(2)实验室用高锰酸钾制取一瓶较纯的氧气,选择的装置组合是AD 。
(3)实验室常用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳气体,该反应的化学方程式是CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑ 。
(4)B、C两种装置均可用作气体发生装置,其中C装置的优点是方便添加液体 。
(5)用装置E收集二氧化碳验满过程中,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上图,据此判断,向上排空气法收集二氧化碳时,用燃着的木条验满是否可靠?不可靠 (填“可靠”或“不可靠”)。
6.某兴趣小组为检验煤炭燃烧的气体产物中有CO2、SO2、CO,实验装置如下:
【查阅资料】①足量的SO2能使紫红色的KMnO4溶液褪为无色;
②SO2能与澄清石灰水反应,也能使澄清石灰水变浑浊。
(1)组装仪器并检查装置的气密性 ,然后装入试剂。
(2)当装置A中紫红色的KMnO4溶液由紫红色变为无色 (填实验现象)就可证明有SO2生成;装置B的作用是检验二氧化硫在A装置中是否吸收完,以免干扰二氧化碳的检验 。
(3)请写出装置D中发生反应的化学方程式Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 。
(4)装置E的作用是吸收二氧化碳,储存一氧化碳 。
附加问:
充分反应后,装置D中红色固体全部变为黑色。为分析黑色粉末成分,兴趣小组继续开展探究。
【查阅资料】Fe3O4具有很好的磁性,能被磁铁吸引;不溶于水,但能溶于稀盐酸,发生如下反应:Fe3O4+8HCl 2FeCl3+FeCl2+4H2O。
(5)将磁铁贴在硬质玻璃管外壁上下移动,黑色粉末随磁铁移动游走 (填实验现象),说明可能有Fe或Fe3O4。
(6)若产物中既有Fe,也有Fe3O4,则参加反应的CO和Fe2O3的质量比n取值范围是<n< 。
(7)如何设计实验方案证明黑色粉末中含有铁:取少量黑色粉末于试管中,滴加适量的稀盐酸,观察到有气泡产生,说明黑色粉末中含有铁(合理即可) 。
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