第17讲 常见气体的实验室制备、净化和收集(学用讲义)-【优学精研】2027年高考化学一轮总复习学用Word（提升版）

该高中化学高考复习学案系统梳理了常见气体的实验室制备、净化和收集核心考点，以气体制备思维模型（发生装置、净化装置、收集装置、尾气处理）为主线，结合具体气体制备实例构建知识网络，通过考向问题设计引导学生自主分析装置选择、试剂匹配及方案优化，形成从原理到应用的系统性认知。 亮点在于诊断性自测与科学探究能力培养，开篇设置考向题组（仪器试剂选择、装置改进创新、方案设计评价）帮助学生自主诊断薄弱环节，真题演练结合解析强化科学思维（证据推理、模型建构）。每个气体制备模块配有对比表格（反应原理、装置、净化等），支持个性化复习，教师可通过学生答题情况精准指导，有效提升学生自主复习效率与实验探究素养。

第17讲　常见气体的实验室制备、净化和收集 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。 一、常见气体制备的思维模型 1.发生装置 （1）固体（s）＋固体（s）气体（g），如实验室制取O2、NH3等。装置如图1所示，注意试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回流炸裂试管。 （2）固体（s）＋液体（l）气体（g），如实验室制取O2、H2、NH3、CO2、H2S、CH≡CH、NO、NO2等。装置如图2所示，注意后两种装置需要用块状、难溶于水的固体，且反应比较缓和。 （3）固体（s）＋液体（l）气体（g），如实验室制取Cl2、CH2CH2、HCl等。装置如图3所示，注意后一个装置温度计的位置，如制取乙烯时温度计水银球应插入液面以下。 2.净化装置 （1）洗气瓶：如图4所示，注意气体“长进短出”时进行的步骤为洗气。 （2）干燥管：球形干燥管如图5所示，气体应“大进小出”；“U”形干燥管如图6所示，气体可从任意一边进入。 （3）要注意气体在进入加热的玻璃仪器前，都应该先干燥以避免仪器受热不均而炸裂。 3.收集装置 （1）排水法：装置如图7所示，集气瓶中应事先装满水，气体应该从e口进入。 （2）排空气法：装置如图8所示，密度比空气小的气体应该从e口进入，密度比空气大的气体应该从d口进入。 4.尾气处理 （1）溶液吸收：①酸性或能与碱反应的气体用碱性溶液吸收，如CO2、Cl2和SO2可以用NaOH溶液吸收；②碱性气体可以用酸溶液吸收，如NH3可用稀硫酸吸收；③易溶于水的气体可用蒸馏水吸收，如NH3、HCl。还应注意的是，某些气体如NH3，在用溶液吸收尾气时，要注意防倒吸；④极易溶于水的气体考虑防止倒吸，如NH3（1∶700）、HCl（1∶500）、SO2（1∶40）；其余如CO2、Cl2等，即使用NaOH溶液吸收，也不考虑防倒吸。 （2）固态试剂吸收：如SO2、CO2、Cl2等气体，可以用装有碱石灰的干燥管吸收。 （3）将可燃气体点燃或用气球收集：如H2、CO、CH2CH2、CH≡CH既可以在最后点燃，也可以用气球收集处理。 （4）吸收尾气同时防止空气中的某种成分进入：常见的是装置最后连接装有碱石灰的干燥管，除了吸收尾气外还具有隔离空气中的水和CO2的功能；类似的装置还可以是最后连接装有浓硫酸的洗气瓶，除了吸收碱性的尾气外也可以隔离空气中的H2O（g）。 二、常见气体的制备模型 制备气体 反应原理 发生装置 净化除杂 收集方法 尾气处理 H2S FeS＋2HClFeCl2＋H2S↑ 启普发生器 先通入饱和NaHS（aq）中，再通入无水CaCl2（或P2O5）中 向上排空气法 通入 NaOH（aq） HCl 2NaCl＋H2SO4（浓）Na2SO4＋2HCl↑ 分液漏斗、圆底烧瓶，加热 通入浓硫酸中 向上排空气法 通入 NaOH（aq） NH3 2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O 略微向下倾斜的大试管，加热 通入碱石灰中 向下排空气法 通入水中 浓氨水加热； 浓氨水＋NaOH（固体） 分液漏斗、圆底烧瓶，加热 通入碱石灰中 向下排空气法 通入水中 O2 2H2O22H2O＋O2↑ 分液漏斗，圆底烧瓶 通入无水CaCl2中 排水法或向上排空气法 无 Cl2 MnO2＋4HCl（浓）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 分液漏斗、圆底烧瓶，加热 先通入饱和食盐水中，再通入浓硫酸中 向上排空气法或排饱和食盐水法 通入 NaOH（aq） H2 Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑ 启普发生器 通入浓硫酸中 排水法或向下排空气法 点燃 NO 3Cu＋8HNO3（稀）3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O 分液漏斗、圆底烧瓶 通入无水CaCl2中 排水法 与空气混合后通入NaOH（aq） NO2 Cu＋4HNO3（浓） Cu（NO3）2＋2NO2↑＋2H2O 分液漏斗、圆底烧瓶 通入P2O5中 向上排空气法 通入NaOH（aq） SO2 Na2SO3＋H2SO4（浓） Na2SO4＋H2O＋SO2↑ 分液漏斗、圆底烧瓶 通入浓硫酸中 向上排空气法 通入NaOH（aq） CO2 CaCO3＋2HClCaCl2＋CO2↑＋H2O 启普发生器 通入饱和NaHCO3（aq）中，再通入浓硫酸中 向上排空气法 通入NaOH（aq） CO HCOOHCO↑＋H2O 分液漏斗、圆底烧瓶，加热 通入碱石灰中 排水法 点燃（或用气球收集） CH2CH2 CH3CH2OH CH2CH2↑＋H2O 分液漏斗、圆底烧瓶，加热（加温度计） 先通入NaOH（aq）中，再通入浓硫酸中 排水法 点燃（溴水或KMnO4溶液吸收） CH≡CH CaC2＋2H2OCa（OH）2＋CH≡CH↑ 分液漏斗、圆底烧瓶 先通入硫酸铜（aq）中，再通入浓硫酸中 排水法或向下排空气法 点燃（溴水或KMnO4溶液吸收） 考向1　气体制备等仪器和试剂的选择 1.（2026·湖北襄阳联考）利用如图装置不能制得相应气体的是（　　） A.a为浓硫酸，b为铜粉，制取SO2 B.a为浓硝酸，b为铜粉，制取NO2 C.a为稀硫酸，b为FeS，制取H2S D.a为饱和氨水，b为生石灰，制取NH3 2.草酸晶体（H2C2O4·2H2O）在100 ℃开始失水，101.5 ℃熔化，150 ℃左右分解产生H2O、CO和CO2。用加热草酸晶体的方法使其分解获取某些气体，应该选择的气体发生装置是（　　） 3.实验室中，制备下列气体所用试剂和收集方法均正确的是（　　） 选项 A B C D 气体 O2 SO2 CO2 Cl2 试剂 H2O2溶液、 MnO2 Cu、 浓硫酸 大理石、 稀硫酸 稀盐酸、 MnO2 收集 方法 向上排 空气法 排水集 气法　 向下排 空气法 向上排 空气法 考向2　气体制备实验装置改进创新 4.不能达到实验目的的是（　　） A.（2025·山东新泰一中月考）图①制备少量干燥的HCl气体 B.（2025·河南信阳高中月考）图②装置除了混合氢气和氮气之外还可以干燥气体及观察氢气和氮气的流速 C.（2025·河北承德期末）图③制备无水MgCl2 D.（2025·厦门翔安一中月考）将氨气通入图④装置中，锥形瓶口出现红棕色气体，说明氨气被直接氧化为NO2 考向3　气体制备实验方案设计评价 5.下列制取SO2、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是（　　） A.用装置甲制取SO2 B.用装置乙验证SO2的漂白性 C.用装置丙收集SO2 D.用装置丁处理实验中的尾气 6.下列实验能达到实验目的且符合安全要求的是（　　） A.（2025·河南新乡联考）用排水法收集NO B.（2025·陕西安康期末）收集氧气 C.（2025·青岛胶州期末）制备并检验氢气的可燃性 D.（2025·四川自贡期末）制备NH3并测量体积 7.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（　　） 气体 试剂 制备 装置 收集 方法 A O2 KMnO4 a d B H2 Zn＋稀H2SO4 b e C NO Cu＋稀HNO3 b c D CO2 CaCO3＋稀H2SO4 b c 8.如图是实验室常用气体制备装置，据图回答问题： （1）图A标号①仪器名称是　　　　　　。用A装置制取氧气的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 选择C装置收集氧气是因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 集满氧气的集气瓶应　　　　（填“正”或“倒”）放在桌面上。 （2）用装置F和装置　　　　（填序号）收集并测量O2体积， 实验时气体应从装满水的装置F中的导管　　　　（填“a”或“b”）端通入。 （3）实验室常用加热氯化铵和熟石灰固体混合物的方法制取极易溶于水的氨气（NH3）。若要制取并收集干燥的氨气，正确的装置连接顺序是　　　　　　（填字母代号）。 9.某些大理石中含少量硫化物，使制得的CO2中混有H2S气体。欲获取纯净、干燥的CO2，需对发生装置中产生的气体进行除杂，实验装置如下： （1）装置甲中所盛试剂应选用　　　　　（填字母）。 A.浓硫酸 B.NaOH溶液 C.澄清石灰水 D.CuSO4溶液 （2）装置丙的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 1.（2025·河北高考7题）如图所示装置（加热、除杂和尾气处理装置任选）不能完成相应气体的制备和检验的是（　　） A.电石与饱和NaCl溶液 B.Na2SO3固体与70％的浓硫酸 C.大理石与稀盐酸 D.Al2S3固体与水 2.（2024·广西高考3题）将NaCl固体与浓硫酸加热生成的HCl气体通至饱和NaCl溶液，可析出用于配制标准溶液的高纯度NaCl，下列相关实验操作规范的是（　　） A.制备HCl B.析出NaCl C.过滤 D.定容 3.下列实验装置使用不正确的有　　　　。（填序号） ①（2025·四川高考）实验室制取氨气： ②（2025·四川高考）实验室制取氯气： ③（2025·云南高考）实验室制取氨气： ④（2025·黑吉辽蒙高考）除去Cl2中的HCl 提示：完成课后作业　第五章　第17讲 答案 第17讲　常见气体的实验室制备、净化和收集 关键能力 1.A　Cu与浓硫酸反应生成SO2需要在加热的条件下进行，故该装置不能制取SO2，A错误；Cu与浓硝酸反应生成NO2不需要加热，故该装置能制得NO2，B正确；FeS与稀硫酸反应生成H2S不需要加热，故该装置能制得H2S，C正确；将饱和氨水滴入生石灰，其中H2O先与CaO反应生成Ca（OH）2并放热，促使NH3·H2O分解生成NH3，故该装置能制得NH3，D正确。 2.D　由于草酸融化会堵塞试管口，并且为防止生成水蒸气液化成水后回流到固体试剂中，易使试管炸裂，选用试管口向下倾斜且固体放在顶端弯管部分的D项装置。 3.A　利用H2O2溶液和MnO2反应制备氧气，且氧气密度大于空气，可利用向上排空气法收集，A正确；二氧化硫易溶于水，不能用排水法收集，B错误；实验室制备CO2不使用稀硫酸，因为反应生成的CaSO4微溶，会附着在大理石表面，阻止反应继续进行，且二氧化碳密度大于空气，应利用向上排空气法收集，C错误；MnO2与稀盐酸不反应，应用浓盐酸与之共热制氯气，且氯气密度大于空气，可利用向上排空气法收集，D错误。 4.D　A项，浓硫酸可以制备盐酸的原理是高沸点酸制低沸点酸，浓硫酸的沸点较高，而盐酸的沸点较低，且浓硫酸有吸水性，所以①装置可以制备少量干燥的HCl气体，正确；B项，图②装置既能混合H2和N2，又能干燥气体及观察H2和N2的流速，正确；C项，MgCl2是强酸弱碱盐，加热时MgCl2溶解在其结晶水中，形成MgCl2溶液，水解产生Mg（OH）2和HCl，HCl挥发逸出，为抑制MgCl2水解，在加热MgCl2晶体的玻璃管中不断通入HCl气体，在制取装置后面接一个干燥管，这样就可以得到无水MgCl2，正确；D项，瓶口出现红棕色气体，为NO与O2反应生成NO2，不是直接被氧化为NO2的，错误。 5.C　A项，铜与浓硫酸需要加热才能反应制得SO2，故用装置甲制取不了SO2；B项，SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色体现其还原性而不是漂白性；C项，SO2的密度大于空气，不与空气反应，能用向上排空气法收集；D项，SO2与饱和亚硫酸氢钠溶液不反应，故不能用装置丁处理实验中的尾气。故选C。 6.B　NO难溶于水，可用排水集气法收集，但集气瓶中应装满水，NO从短管通入，A不选；O2难溶于水，故可以用排水法收集，选B；点燃可燃性气体前必须验纯，C项不选；氨气极易溶于水，不能用盛有水的量气管测量氨气的体积，D不选。 7.B　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，因试管口没有塞一团棉花，故不可以使用a、d装置制取和收集O2，A错误；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，因此可以用排水法收集，故可以使用装置b、e制取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与稀硫酸反应生成CaSO4、CO2气体和H2O，CaSO4微溶于水，覆盖在CaCO3的表面使制取CO2气体的反应不能持续发生，因此不能使用该方法制取CO2气体，D错误。 8.（1）酒精灯　2KClO32KCl＋3O2↑　氧气不易溶于水　正　（2）I　b　（3）AHE（或AHF） 解析：（1）图中标号①仪器名称是酒精灯。用A装置制取氧气的反应为固体加热反应且试管口没有塞一团棉花，故反应为氯酸钾在二氧化锰催化作用下加热生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为2KClO32KCl＋3O2↑；选择C装置收集氧气是因为氧气不易溶于水，可以用排水法收集。氧气密度大于空气，集满氧气的集气瓶应正放在桌面上。（2）实验时氧气从装满水的装置F中的导管b端通入，水被排出，排出水的体积就是收集到氧气的体积，测量水的体积还需要使用量筒I。（3）实验室常用加热氯化铵和熟石灰固体混合物的方法制取氨气，反应为固体加热反应，发生装置选A；氨气极易溶于水、密度小于空气密度，收集装置选择向下排空气法（装置E）或万用瓶（装置F，氨气短进长出，从b端进入）。若要制取并收集干燥的氨气，氨气能和硫酸反应，不与碱石灰反应，故在制得氨气后应首先通过碱石灰干燥装置H干燥后再收集，故正确的装置连接顺序是AHE（或AHF）。 9.（1）D　（2）除去CO2中的水蒸气或干燥CO2 解析：（1）乙中的碳酸氢钠溶液是用来除去二氧化碳中混有的氯化氢，则装置甲中所盛试剂是用来除硫化氢，所以是硫酸铜溶液。（2）甲装置中的硫酸铜溶液除去了二氧化碳中混有的硫化氢，乙装置中的碳酸氢钠溶液除去了二氧化碳中混有的氯化氢，则装置丙是用浓硫酸来除去CO2中的水蒸气或干燥CO2。 【真题演练】 1.C　电石与饱和NaCl溶液反应制备乙炔，乙炔可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应而使酸性KMnO4溶液褪色，A不符合题意；Na2SO3固体与70％的浓硫酸反应制备SO2，SO2可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应而使酸性KMnO4溶液褪色，B不符合题意；大理石与稀盐酸反应制备CO2，CO2不能使酸性KMnO4溶液褪色，C符合题意；Al2S3固体遇水发生水解反应生成Al（OH）3和H2S，H2S可与酸性高锰酸钾发生氧化还原反应而使酸性KMnO4溶液褪色，D不符合题意。 2.C　NaCl固体与浓硫酸加热生成HCl气体，缺少加热装置，A错误；氯化氢易溶于水，为充分吸收氯化氢并防止倒吸，氯化氢气体应从连接倒置漏斗的导管通入，B错误；用过滤法分离出氯化钠晶体，C正确；配制氯化钠溶液，定容时眼睛平视刻度线，D错误。 3.①②③④ 解析：氯化铵和氢氧化钙加热反应生成氨气，氨气密度小于空气，利用向下排空气法收集，图中收集装置不合理，①错误；实验室制取氯气，尾气应该选取氢氧化钠溶液吸收，②错误；NH4Cl和Ca（OH）2固体混合物加热制取氨气，试管口要略向下倾斜，③错误；碱石灰为NaOH和CaO的混合物，既能吸收HCl又能吸收Cl2，不能用碱石灰除去Cl2中的HCl，④错误。 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $