第5章 第5讲 常见气体的实验室制备、净化和收集(教用Word)-【精微方案】2027年高考一轮总复习讲义·化学（鲁琼版 不定项）

该高中化学高考复习讲义围绕常见气体的实验室制备、净化和收集核心考点，依据制备原理、发生装置、净化除杂、收集方法及尾气处理的逻辑层次构建知识体系，通过考点梳理、方法指导、真题训练等环节，帮助学生掌握气体制备的实验设计思路与装置选择依据。 讲义突出实验装置的改进与创新设计，如通过乙装置随制随停原理、丙装置安全管作用分析，培养学生科学思维与科学探究能力。设置基础判断、仪器连接、实验创新分层练习，结合近三年高考真题解析，助力学生高效突破实验难点，为教师把控复习节奏提供系统指导。

第5讲　常见气体的实验室制备、净化和收集 　1.了解常见气体的实验室制备原理、装置及改进措施。　2.能根据气体的性质及实验室制备原理设计实验流程。 1．气体制备实验的基本思路 2．常见气体的发生装置 依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类： 制备原理的特点 发生装置 固体＋固体制备气体O2、NH3等 固(或液)体＋液体制备气体Cl2、NH3等 固体＋液体(不加热)―→制备气体H2、CO2等 3.气体的除杂方法 (1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体在性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。 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先除易除去的杂质气体；⑤先除杂后干燥。 (2)气体干燥、净化装置 装置 类型 液态 干燥剂 固态干燥剂 固体加热 常见 干燥或 除杂 试剂 浓硫酸 (具有酸 性和强 氧化性) 无水氯化钙 (呈中性)、 碱石灰(呈碱性) Cu、CuO、 Mg等 当CO2中混有O2杂质时，应选用上述装置中的装置Ⅳ除去O2，除杂试剂是Cu粉。 4．气体的收集方法 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 难溶于水或微溶于水，且不与水反应 O2、H2、 NO、CO 排空气法 向上 排空 气法 密度比空气的大，且不与空气中的成分反应 Cl2、SO2、 NO2、CO2 向下 排空 气法 密度比空气的小，且不与空气中的成分反应 H2、NH3 5.防堵塞及尾气处理装置 (1)防堵塞安全装置 (2)尾气处理的原因、方法及装置 ①原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或引发火灾、爆炸等危害。 ②方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱液吸收、可燃性气体点燃等。 ③装置 如实验室制取Cl2、CO、H2时，处理尾气可选用的装置分别是b、a(或c)、a(或c)。 6．防倒吸装置 肚容式 分液式 一、气体制备方法、装置的判断 1．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 将铝片加到冷浓硝酸中 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。实验室可用加热氢氧化钙和氯化铵固体制氨，而不用加热氯化铵固体制氨，这是因为氯化铵固体加热生成氨和氯化氢，二者冷却后又生成氯化铵固体，A不符合题意；将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化，故不能制得二氧化氮，B不符合题意；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生成二氧化硫，C不符合题意。 2．(2026·兰州模拟)下列装置和试剂均使用正确，且能够制备相应气体的是(　　) 解析：选C。浓盐酸与二氧化锰在加热的条件下制备Cl2，缺少加热装置，A项错误；稀硫酸与碳酸钙发生复分解反应，生成微溶的CaSO4覆盖在碳酸钙表面，会阻止反应的进行，B项错误；浓氨水与生石灰制备NH3，生成的NH3会被无水CaCl2吸收，D项错误。 二、气体制备仪器的选择与连接 3．(2025·太原调研)下列实验装置或操作不能达到实验目的的是(　　) 选项 A B 实验 装置或 操作 实验目的 用CaCO3固体与稀盐酸反应制备CO2气体，该装置可随制随停 可用于实验室制NH3 选项 C D 实验装置 或操作 实验目的 检验SO2的漂白性 测量O2体积 解析：选C。该装置利用石棉绒承载块状CaCO3固体，关闭夹子时，生成的CO2使球形管内压强增大，将稀盐酸压回烧杯，固体与液体分离，反应停止；打开夹子，液体重新进入球形管接触固体，反应开始，可实现随制随停，A能达到实验目的；浓氨水与生石灰反应：CaO＋NH3·H2O===Ca(OH)2＋NH3↑，生石灰与水反应放热且消耗水，促进NH3逸出，分液漏斗控制浓氨水加入，试管口棉花防止NH3与空气对流，该装置可用于实验室制NH3，B能达到实验目的；检验SO2漂白性需用品红溶液(SO2使品红褪色且加热颜色恢复)，SO2不能漂白酸碱指示剂，无法检验其漂白性，C不能达到实验目的；O2不易溶于水，且不与水反应，通过排水法将水压入水准管，读取量气管内液面差可测量O2体积，D能达到实验目的。 4．根据实验目的设计如下装置的连接顺序，其中正确的是(　　) A．制备收集C2H4：a→c→g B．制备收集NO2：b→c→g C．制备收集NH3：b→d→e→c D．制备收集Cl2：a→f→c→e→d 解析：选D。制备C2H4缺少温度计且气体经干燥后不能用排水法收集，A错误；NO2能与H2O反应，不能用排水法收集，B错误；浓硫酸吸收多余的NH3，易发生倒吸，C错误；饱和食盐水除去Cl2中的HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多余的Cl2，D正确。 三、实验装置的改进与创新 5．下列装置能达到实验目的的是(　　) 解析：选C。A项，除杂质时应从长管进气且应用NaOH等强碱性溶液吸收CO2；B项，Cl2的密度比空气的大，会直接进入氢氧化钠溶液中，无法收集；D项，会产生倒吸现象。 6．某化学小组同学利用一定浓度的H2O2溶液制备O2。该小组同学设计了如下气体发生装置(夹持装置省略)。 (1)甲装置中主要仪器的名称为_______________________________________________________。 (2)乙装置中，用黏合剂将MnO2制成团，放在多孔塑料片上，连接好装置，确认气密性良好后打开活塞K1，经长颈漏斗向试管中缓慢加入3% H2O2溶液至__________________。欲使反应停止，关闭活塞K1即可，此时装置中的现象是_______________________________________________________。 (3)丙装置可用于制备较多量O2，催化剂铂丝可上下移动。制备过程中如果体系内压强过大，安全管中的现象是_______________________________________________________， 此时可以将铂丝抽离H2O2溶液，还可以采取的安全措施是_______________________________________________________ _______________________________________________________。 (4)丙装置的特点是________(填字母)。 a．可以控制制备反应的开始和结束 b．可通过调节催化剂与液体接触的面积来控制反应的速率 c．与乙装置相比，产物中的O2含量高、杂质种类少 解析：(4)催化剂铂丝可上下移动，控制制备反应的开始和结束，a正确；催化剂与液体接触的面积越大，反应速率越大，可通过调节催化剂与液体的接触面积来控制反应速率，b正确；丙装置用圆底烧瓶盛装H2O2溶液，与乙装置相比，可用于制备较多量O2，但产物中的O2含量和杂质种类和乙装置中没有区别，c错误。 答案：(1)分液漏斗、锥形瓶　(2)刚好没过MnO2固体 试管内的H2O2溶液被压入长颈漏斗中，与MnO2分离 (3)液面上升　打开弹簧夹K2　(4)ab 1．(2025·河北卷)如下图所示装置(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H2SO4溶液 C．大理石与稀盐酸 D．Al2S3固体与水 解析：选C。电石与饱和NaCl溶液反应制备C2H2，C2H2能使酸性KMnO4溶液褪色，A不符合题意；Na2SO3固体与70%的H2SO4溶液反应制备SO2，SO2能使酸性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固体与水反应制备H2S，H2S能使酸性KMnO4溶液褪色，D不符合题意。 2．(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NH3，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，该实验通常在试管中进行，实验时需使试管口稍向下倾斜，C符合题意。 3．(2024·重庆卷)某小组用下图中甲作为气体发生装置，其他装置根据需求选用(加热及夹持装置略)。下列说法错误的是(　　) A．若制取NH3，则a为浓氨水，b可为氧化钙 B．若制取Cl2，则乙可盛饱和食盐水以除去HCl C．若制取Cl2，则丙可作气体收集装置 D．若制取NH3，则丁可盛水用作尾气处理装置 解析：选D。氧化钙和水反应放出大量热，促使氨水中一水合氨分解放出NH3，A正确；饱和食盐水能抑制氯气溶解，且能吸收HCl，B正确；氯气的密度大于空气，则丙中气体长进短出，可作氯气收集装置，C正确；NH3极易溶于水，用丁盛水作为尾气处理装置，容易发生倒吸，D错误。 4．(2023·北京卷)完成下述实验，装置或试剂不正确的是(　　) 实验室 制Cl2 实验室收 集C2H4 验证NH3易 溶于水且 溶液呈碱性 除去CO2 中混有的 少量HCl A B C D 解析：选D。MnO2固体与浓盐酸在加热条件下反应生成Cl2，该装置可用于实验室制备Cl2，A项正确；C2H4不溶于水，可选择排水法收集，B项正确；挤压胶头滴管，水进入烧瓶将NH3溶解，烧瓶中气体大量减少使压强急剧降低，打开活塞后烧杯中酚酞溶液迅速被压入烧瓶中形成红色喷泉，红色喷泉证明NH3与水形成的氨水是碱性物质，C项正确；Na2CO3与CO2会发生反应，消耗CO2，应该选用饱和NaHCO3溶液，D项错误。 5．(2023·天津卷)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 解析：选D。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；NH3的密度比空气的小，需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的密度比空气大，用向上排空气法收集SO2，故选D。 学科网（北京）股份有限公司 $