第5章 10 聚焦突破4 常见气体的制备、净化和收集（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

本讲义聚焦高中化学常见气体的实验室制法这一核心知识点，系统梳理气体制取（含试剂、反应原理、发生装置）、净化、干燥、收集及尾气处理的完整流程，构建从制备到安全处理的实验知识体系，为学生提供清晰的学习支架。 该资料通过“突破集训”中气体干燥选择、制备方法判断等实例，培养学生科学思维中的证据推理能力，实验装置规范与尾气处理设计体现科学探究与实践要求及环保责任。课中辅助教师实验教学，课后助力学生回顾知识、弥补实验操作与理论应用的盲点。

1．常见气体的实验室制法 制取物质 试剂 反应原理 (化学方程式) 发生 装置 氯气 MnO2、 浓盐酸 MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋2H2O＋Cl2↑ ⑤或⑥ 氢气 Zn、稀硫酸 (稀盐酸) Zn＋H2SO4===H2↑＋ZnSO4 ②或③或④ 二氧 化碳 CaCO3、稀盐酸 CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O ②或③或④ 氨 NH4Cl、 Ca(OH)2 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O ① 氧气 KMnO4 2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ ① KClO3 2KClO32KCl＋3O2↑ H2O2 2H2O22H2O＋O2↑ ② 2.常见气体的净化 气体 所含杂质 净化剂 净化装置 O2 Cl2 氢氧化钠溶液 H2 H2S 硫酸铜溶液 CO2 HCl 饱和碳酸氢钠溶液 CO2 SO2 饱和碳酸氢钠溶液 Cl2 HCl 饱和食盐水 SO2 HCl 饱和亚硫酸氢钠溶液 CO CO2 或H2O 碱石灰 N2 O2 灼热的铜网 3.气体的干燥 干燥剂类型 液态干燥剂 固态干燥剂 装置 常见的 干燥剂 浓硫酸(酸性) 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 还原性气体及碱性气体，如HBr、HI、H2S、NH3等 NH3等 Cl2、SO2、CO2、NO2等　 4.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 排水法 难溶于水，且不与水反应的气体 O2、H2、N2、NO、CO等 排 空 气 法 向上排空气法 密度大于空气且不与空气中成分反应的气体 Cl2、SO2、 NO2、CO2 向下排空气法 密度小于空气且不与空气中成分反应的气体 H2、NH3 5.尾气处理方法 对于有毒、有害、可燃、污染空气的气体尾气必须进行处理，用溶液吸收或点燃使它们变为无毒、无害、无污染的物质。对于无毒、无害气体可直接排放，如N2、O2等。 (1)吸收原则 ①能充分吸收气体；②不能倒吸。 (2)常见装置 ①吸收溶解度较小的尾气(如Cl2等)用图D装置； ②吸收溶解度较大的尾气(如HCl等)用图B、C装置； ③CO、H2等气体可用点燃或收集的方法处理，用图A、E装置。 【突破集训】 1．下列气体既可以用浓硫酸干燥，又可以用碱石灰干燥的是(　　) A．H2S　　　　　　 B．NH3 C．CH4 D．CO2 解析：选C。A项，H2S具有还原性，浓硫酸具有氧化性，二者能发生氧化还原反应，不能用浓硫酸干燥，H2S为酸性气体，可与碱石灰反应，不能用碱石灰干燥；B项，氨为碱性气体，可与硫酸反应，不能用浓硫酸干燥；D项，CO2为酸性气体，可与碱石灰反应，不能用碱石灰干燥。 2．实验室制备下列气体的方法可行的是(　　) 选项 气体 方法 A 氨 加热氯化铵固体 B 二氧化氮 将铝片加入冷浓硝酸中 C 硫化氢 向硫化钠固体中滴加浓硫酸 D 氧气 加热氯酸钾和二氧化锰的混合物 解析：选D。实验室常用加热氢氧化钙和氯化铵的固体混合物制氨，而不用加热氯化铵固体制氨，这是因为氯化铵固体加热分解生成氨和氯化氢，二者遇冷又生成氯化铵固体，A不可行；将铝片加入冷浓硝酸中会发生钝化，故不能制得二氧化氮，B不可行；向硫化钠固体中滴加浓硫酸，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，不能生成硫化氢气体，C不可行；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可行。 3．(2025·保定高一月考)利用下列实验装置不能达到实验目的的是(　　) A．制取一氧化氮 B．制取氯气 C．验证氨极易溶于水 D．制取氨 解析：选D。常温下，铜与稀硝酸反应生成NO，故A能达到实验目的；常温下，高锰酸钾可与浓盐酸反应生成氯气，故B能达到实验目的；挤压胶头滴管，氨溶于少量水中，导致烧瓶内压强减小，气球膨胀，可根据此现象验证氨极易溶于水，故C能达到实验目的；氢氧化钙和氯化铵固体加热生成氨、水和氯化钙，为防止水回流导致试管炸裂，试管口应略向下倾斜，故D不能达到实验目的。 4．(2024·河北卷)下图所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 解析：选C。利用固体NH4Cl和熟石灰混合加热制取氨，反应物均为固体，若利用题给图示装置进行实验，反应生成的水会冷凝回流至圆底烧瓶内，使烧瓶炸裂，C符合题意。 5．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 O2 KMnO4 a d B H2 Zn＋稀硫酸 b e C NO Cu＋稀硝酸 b c D CO2 CaCO3＋稀硫酸 b c 解析：选B。KMnO4是固体物质，加热分解产生O2，由于O2不易溶于水，密度比空气的大，因此可以用排水法或向上排空气法收集，故应使用a、e或a、c装置制取和收集O2，A错误；Zn与稀硫酸发生置换反应产生H2，属于固体与液体反应制取气体，由于H2难溶于水，因此可以用排水法收集，故可以使用b、e装置制取和收集H2，B正确；Cu与稀硝酸反应产生NO，NO能与O2发生反应产生NO2，因此不能使用排空气法收集NO，C错误；CaCO3与稀硫酸反应产生CaSO4、CO2和H2O，CaSO4微溶于水，附着在CaCO3表面，使反应不能持续发生，因此不能使用该方法制取CO2，D错误。 6．用如下图所示的装置制取、提纯并收集下表中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是(　　) 选项 气体 a b c A CO2 盐酸 碳酸钙 饱和NaHCO3溶液 B SO2 浓硫酸 Fe 浓硫酸 C NH3 浓氨水 生石灰 碱石灰 D Cl2 浓盐酸 MnO2粉末 浓硫酸 解析：选A。常温下，浓硫酸和铁发生钝化，且二氧化硫有毒，不宜采用排空气法收集，B错误；碱石灰应盛装在干燥管或U形管中，与题图装置不符合，且氨的密度小于空气的密度，应用向下排空气法收集，C错误；实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气需要加热，该发生装置不符合，D错误。 7．(2025·上海高一联考)三氯氧磷(POCl3)常作为半导体掺杂剂及光导纤维原料。研究小组利用PCl3、SO2、Cl2在60～65 ℃时反应制备POCl3和SOCl2，所用实验装置如下图所示(气体发生装置未画出)。 已知PCl3的熔点为－93.6 ℃，沸点为76.1 ℃；POCl3的熔点为1.25 ℃，沸点为105.8 ℃；SOCl2的熔点为－105.8 ℃，沸点为75.8 ℃；以上三种物质遇水均剧烈反应。 (1)氯气可由二氧化锰和浓盐酸反应制备，反应的化学方程式为_________________________________________________________。 (2)装置A的作用为____________________________________； 装置B中的试剂为__________。 (3)实验室通常用亚硫酸钠粉末和较浓的硫酸溶液制备SO2气体，发生装置可选择 ________(填序号)。 (4)装置E的作用是_____________________________________ _________________________________________________________。 (5)装置C上方的冷凝管中冷凝水应从 __________(填“a”或“b”)口流入。 (6)装置D中的试剂为碱石灰，请写出装置D中NaOH发生反应的化学方程式：________________________________________________ _________________________________________________________。 解析：实验室制取氯气后，通过盛有饱和食盐水的装置A除去氯气中的HCl，再通过盛有无水氯化钙或P2O5的装置B干燥氯气，二氧化硫通过浓硫酸干燥后，两气体通入装置C中与PCl3发生反应制备POCl3和SOCl2，冷凝管的作用是使产物冷凝回流，过量氯气和二氧化硫经盛有碱石灰的干燥管吸收，防止污染空气。 (1)实验室通过二氧化锰与浓盐酸加热反应制取氯气，化学方程式为MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。 (2)制取的氯气依次通过装置A、B可除去 HCl 和水，因此装置A 中为饱和食盐水，装置B中为 P2O5或无水 CaCl2。 (3)实验室通常用亚硫酸钠粉末和较浓的硫酸溶液制备SO2气体，属于溶液与固体常温反应，应选②作为发生装置。 (4)装置E的作用为干燥SO2，同时可以通过观察产生气泡的速率控制通入气体的流速。 (5)装置C上方的冷凝管中冷凝水应从a口进，b口出，这样才能使冷凝水充满冷凝管，提高冷凝效果。 (6)装置D中的试剂为碱石灰，用于吸收未反应的二氧化硫和氯气，NaOH发生的反应为SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O、Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。 答案：(1)MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O (2)除去氯气中的HCl　P2O5(或无水 CaCl2) (3)②　(4)干燥 SO2，同时可以通过观察产生气泡的速率控制通入气体的流速 (5)a　(6)SO2＋2NaOH===Na2SO3＋H2O、Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O 学科网（北京）股份有限公司 $