内容正文:
重难突破四 常见气体的制取、检验和净化
专项指导
1.实验室制取气体的一般思路与方法
2.常见气体的制取
气体 氧气 二氧化碳 氢气(拓展)
试剂 高锰酸钾(或氯酸钾和二氧化锰) 过氧化氢溶液和二氧化锰 大理石或石灰石与稀盐酸 锌粒与稀硫酸
反应
原理
操作
步骤 ①检查气密性;②装试剂;③固定试管;④加热;⑤收集气体;⑥
;⑦ ①检查气密性;②加入二氧化锰;③加入过氧化氢溶液;④收集气体 ①检查气密性;②加入石灰石或大理石;③加入稀盐酸;④收集气体 ①检查气
密性;
②加试剂;
③固定试管;
④验纯;
⑤收集气体
将导管移出水槽
熄灭酒精灯
发生
装置 选择依据 反应物 和
装置图 固体加热型 固液常温型 固液常温型 固液常温型
优点 — 可
可
可
安装、操作简单
状态
反应条件
控制反应速率
随时加入液体
控制反应的发生与停止
发生
装置 注意 ①试管口要 倾斜,目的是
;
②高锰酸钾制氧气时,试管口处应 ,目的是
— 长颈漏斗末端要
,目的是
适用于块状固体,
状固体不适用该装置 —
略向下
防止冷凝水回流,使试管冷热不均而炸裂
塞一团棉花
防止加热时试管内的粉末状物质进入导管
伸入液面以下
液封,防止气体逸出
粉末
收集
装置 选择
依据 气体 、 及是否与水反应
方法 法或
法(不易溶于水,密度比空气大) 法
(可溶于水且能与水反应,密度比空气大) 法或
法
(难溶于水,密度比空气小)
密度
溶解性
排水
向上排空气
向上排空气
排水
向下排空气
装
置
图 排水法 向 排空气法
向 排空气法
优点 气体较 气体较
注意
时开始收集 用排空气法收集时,导管口应伸入接近集气瓶的底部
上
下
纯净
干燥
导管口有气泡连续均匀冒出
3.装置气密性的检验方法
装置
方法 将导管放入水中,用手紧握试管,若观察到导管口
,则装置气密性良好 用弹簧夹夹住胶皮管,向长颈漏斗内注入水,若长颈漏斗内
,则装置气密性良好 拉动活塞时,若观察到
,则气密性良好;
推动活塞时,若观察到
,则装置气密性良好
有气泡
冒出
能形成一段
稳定水柱
漏斗下端管口有气泡产生
长颈
长颈漏斗内液面上升
4.多功能瓶的使用
功能 图示 气体进出方向
排空气
集气 密度比空气大: 进 出
密度比空气小: 进 出
密度比空气大: 进 出
密度比空气小: 进 出
长
短
短
长
短
长
长
短
排水集气 进 出
测量体积 量筒连接 管口,进入
量筒的水的体积就是气体体积
检验、干
燥、除杂 进 出
长
短
长
长
短
5.气体的检验与验满
(1)氧气与二氧化碳
气体 O2 CO2
检验 将 伸入容器内,若 ,则该气体为O2 将气体通入 中,若 ,则该气体为CO2
带火星的木条
木条复燃
澄清石灰水
变浑浊
验满 将带火星的木条靠近集气瓶 ,若木条 ,则O2已集满 将 靠近集气瓶 ,若木条 ,则CO2已集满
将带火星的木条靠近
,若木条
,则O2已集满 将 靠近
,若木条
,则CO2已集满
若集气瓶口
时,则O2已集满 —
口
复燃
燃着的木条
口
熄灭
短导管口
复燃
燃着的木条
短导管口
熄灭
有大气泡
冒出
(2)其他气体的检验
气体 检验方法 现象
H2 点燃,火焰上方罩干而冷的烧杯,片刻后翻转烧杯,倒入澄清石灰水 火焰呈 色,烧杯内壁 ,澄清石灰水
CO 点燃,在火焰上方罩一内壁涂有澄清石灰水的烧杯 火焰呈 色,澄清石灰水
依次通过灼热的氧化铜和澄清石灰水 黑色固体变 ,澄清石灰水
淡蓝
有水雾
不变浑浊
蓝
变浑浊
红
变浑浊
CH4 点燃,火焰上方罩干而冷的烧杯,片刻后翻转烧杯,倒入澄清石灰水 火焰呈 色,烧杯内壁 ,澄清石灰水
NH3 用湿润的红色石蕊试纸检验 湿润的红色石蕊试纸变
淡蓝
有水雾
变浑浊
蓝
6.气体的净化、干燥
在实验室制备的各种气体中,常含有少量的酸雾、水蒸气和其他气体杂质,需经过净化和干燥后才能得到纯净的气体。
(1)实验装置:常用的干燥及净化装置主要是洗气瓶、干燥管和U形管。
(2)气体的净化
选择气体吸收剂应根据气体的性质和要除去的杂质的性质而定。
原则:①所用的吸收剂只能吸收气体中的杂质;②不能与被提纯的物质反应,也不能引入新的杂质。
(3)气体的干燥
选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定,其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分,而不能与气体发生反应。
下表中是常见气体的干燥剂:
干燥剂 可干燥的气体 不能干燥的气体
浓硫酸 H2、O2、CO、HCl等中、酸性气体 碱性气体,如NH3
氢氧化钠固体或碱石灰 H2、O2、CO、NH3等中、碱性气体 酸性气体,如CO2、SO2、HCl等
组装顺序:一般应遵循发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置。
7.氧气的工业制法
(1)分离液态空气—— 变化
原理:利用液氧和液氮的 不同。
具体过程:在低温下加压,使空气 ,然后 ,液态氮的沸点比液态氧的沸点 , 先蒸发出来,剩下的主要是 。
(2)膜分离技术—— 变化
物理
沸点
液化
升温
低
氮气
液氧
物理
强化训练
类型一 实验室制备气体
1.(2025包头二模)根据下列装置图回答问题。
(1)仪器①的名称是 。
(2)实验室用装置甲制取并收集O2,试管中的紫黑色固体试剂是 ,收集满O2后,应先 (填“熄灭酒精灯”或“将导管移出水面”)。
(3)实验室用装置乙制取并收集CO2,发生反应的化学方程式为
。
长颈漏斗
高锰酸钾
将导管移出水面
(4)图丙是化学小组的同学设计的简易供氧器,下列说法合理的是 (填字母)。
A.反应仓的试剂可以是过氧化氢溶液和二氧化锰
B.使用前,加湿仓必须注满水
C.根据加湿仓中气泡的快慢可判断反应仓中产生氧气的速率
AC
2.(2024包头)如图是实验室制取气体的常用装置,回答下列问题。
(1)实验室用高锰酸钾制取氧气,应选用的发生装置是 (填字母),该反应的化学方程式为 ;若用E装置收集氧气,验满时带火星的小木条应放在 (填“a”或“b”)端。
(2)实验室制取并收集干燥的二氧化碳,装置的连接顺序为 (填字母);若要检验制取二氧化碳后的废液呈酸性,可选用的一种试剂是
。
A
b
BFE(或BFC)
石蕊(或锌粒、碳酸钠溶液、氧化铜、氢氧化铜等,合理即可)
3.(2025凉山)某化学兴趣小组的同学用如图装置制取并探究CO2的性质。
查阅资料:CO2几乎不溶于饱和碳酸氢钠溶液。
(1)图中仪器a的名称是 。
(2)同学们用大理石与盐酸反应制取二氧化碳,A装置内反应的化学方程式为 。
(3)B装置中饱和碳酸氢钠溶液的作用是 。
(4)对比D、E装置中观察到的现象,可以得出的结论是
。
锥形瓶
除去二氧化碳中的氯化氢杂质
二氧化碳能与
水反应
4.实验是学习化学的重要途径。
Ⅰ.二氧化碳的实验室制取与性质
(1)反应原理:实验室制取二氧化碳反应的化学方程式为
。
(2)装置选择:利用上述原理制取二氧化碳气体,应选用的发生装置为 (填字母)。
(3)操作过程:①检查装置气密性;②装试剂:先固后液;③收集;④验满:若用装置C收集气体,验满的操作为
。
(4)性质验证:如图D,将二氧化碳气体沿烧杯壁缓缓倒入其中,观察到蜡烛自下而上依次熄灭,说明二氧化碳具有的物理性质为 ;检验二氧化碳的反应原理,用化学方程式表示为 。
B
将燃着的木条放在b导管口,若木条熄灭,则气体已
收集满
密度比空气大
Ⅱ.二氧化碳的“功与过”
(5)自然界中的碳循环和氧循环,对维持人类生活和生态平衡具有重要意义。绿色植物通过光合作用将二氧化碳转化为氧气,以供给呼吸。近年来,大气中二氧化碳的含量不断上升,导致 增强,全球变暖。
温室效应
5.(2024遂宁)根据下列实验装置图,回答问题。
(1)装置B中仪器a的名称是 。
(2)实验室用过氧化氢溶液制取并收集 40 mL 干燥的氧气,应选择的装置是 (填字母);其反应的化学方程式为 。
(3)实验室常用加热无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物制取甲烷气体,应选择的发生装置是 (填字母)。
酒精灯
AFG
B
6.(2024绥化)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)在装置A中使用仪器①时的注意事项是
。
(2)实验室制取二氧化碳时,如果要控制反应的发生和停止,应选择的发生装置是 (填字母)。
(3)实验室用装满水的E装置收集氧气。应从导管口 (填“a”或“b”)端通入气体。
长颈漏斗末端应伸入液面
以下
B
b
(4)若用锌粒和稀盐酸反应制取氢气,收集的氢气往往不纯,其中含有的杂质是 (填物质名称),想要得到纯净的氢气,则连接仪器的顺序是A→ → →C。
(5)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:
。
氯化氢和水蒸气
G
F
向长颈漏斗中加水
7.(2024临夏)化学是以实验为基础的科学,实验是科学探究的重要手段。
(1)高锰酸钾、过氧化氢、过碳酸钠(2Na2CO3·3H2O2)可以作为化学制氧剂是因为 。
(2)用高锰酸钾制取氧气时,若用C装置收集氧气,气体从 (填“a”或“b”)端进入。
(3)实验室用A装置制取干燥而纯净的CO2,应选择的试剂是
(填试剂名称),装置连接的顺序为A→ (均填字母)→ →C。
组成中含有氧元素,反应能够生成氧气
a
稀盐酸和
大理石(或石灰石)
E
D
(4)过碳酸钠溶于水会分解生成碳酸钠和过氧化氢,是很好的固体氧释放剂。学习小组同学设计对比实验探究过碳酸钠的制氧原理(如图),实验中观察到:①中迅速产生大量气泡;②中缓慢产生少量气泡。验证①中产生的气体的方法是
。小夏认为对比实验即可证明二氧化锰起催化作用,同学们对小夏的结论提出疑问,理由是
。
将带火星的木条伸入
试管中,若带火星的木条复燃,说明气体是氧气
虽然二氧化锰能够改变过氧
化氢分解的速率,但是不知道反应前后二氧化锰的质量和化学性质是否改变
类型二 工业制氧气
8.空气是一种宝贵的自然资源。请回答下列问题。
(1)科学家研制的“人造空气”可供航天员呼吸。“人造空气”中氮气的体积分数约为70%,比地球上空气中氮气的体积分数 (填“大”或“小”)。
小
(2)如图甲为工业制取氧气的部分流程示意图,请根据图示回答相关问题。
甲
①液态空气在空气分馏塔中蒸发可分离出氧气和氮气,原理是利用液氮和液氧的 (填“密度”或“沸点”)不同而将氮气和氧气分离,该过程属于 (填“物理变化”或“化学变化”)。
沸点
物理变化
②已知液氧的沸点是-183 ℃,液氮的沸点是-196 ℃。当打开一个装有液态空气的容器盖,并将一根燃着的木条置于容器口上方,观察到的现象是 ,请说明原因: 。
(3)冰箱中常用“气调保鲜”来达到对食物保鲜的效果。如图乙所示是工业上用膜分离技术实现“气调保鲜”的流程。在空气分离后,可用作冰箱保鲜室内的气体是 (填“富氧空气”或“富氮空气”)。
乙
燃着的木条会熄灭
液氮的沸点低,先汽化出的为氮气,而氮气不可燃也不助燃
富氮空气
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41
2KMnO4K2MnO4+MnO2+
O2↑(或2KClO32KCl+3O2↑)
2H2O22H2O+O2↑
CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑
CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2↑
CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
2H2O22H2O+O2↑
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