主题8 第6讲 以气体制备为主体的实验探究(Word教参)-【新高考方案】2027年高考化学一轮总复习（江苏专版）

该高中化学讲义聚焦气体制备实验探究核心考点，涵盖装置选择、仪器作用、气密性检查等高考热点，按“研真题-建模型-重应用”逻辑架构知识，通过考点梳理（如发生装置分类）、方法指导（除杂原则）、真题训练（2024-2025年高考题解析），帮助学生构建实验思维体系，突破难点。 资料以真题为导向，创新构建“考点-模型-应用”复习闭环，如典例中煤样干馏实验装置分析，培养科学探究与实践能力。设置分层练习，通过对比气体制备试剂与装置选择，提升科学思维，助力教师把控节奏，高效提升学生实验综合应考能力。

第六讲　以气体制备为主体的实验探究 　　化学实验是高考命题的重中之重。其中以常见气体制备为主体的实验探究是高考的热点,具体的考查内容有:①常见装置的连接及制备装置、收集装置的选择;②制备气体实验装置中各仪器的作用;③气密性检查的规范表达;④化学实验安全防护措施;⑤气体的性质探究;⑥尾气吸收的处理方法等等。 一、研真题——明高考方向 1.(2024·河北卷)图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气,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,防止生成的水回流使试管受热不均匀而炸裂,C符合题意。 2.(2025·河北卷)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H2SO4 C.大理石与稀HCl D.Al2S3固体与水 解析:选C　电石与饱和NaCl溶液反应制备HC≡CH,可使酸性KMnO4溶液褪色,能完成相应气体的制备和检验,A不符合题意;Na2SO3固体与70%的浓H2SO4反应制备SO2,SO2可使酸性KMnO4溶液褪色,能完成相应气体的制备和检验,B不符合题意;大理石与稀HCl反应制备CO2,CO2不可使酸性KMnO4溶液褪色,不能完成相应气体的检验,C符合题意;Al2S3固体遇水水解生成Al(OH)3和H2S,H2S可使酸性KMnO4溶液褪色,能完成相应气体的制备和检验,D不符合题意。 3.(2024·湖北卷)碱金属的液氨溶液含有的蓝色溶剂化电子[e(NH3)n]-是强还原剂。锂与液氨反应的装置如图(夹持装置略)。下列说法错误的是 (　　) A.碱石灰有利于NH3逸出 B.锂片必须打磨出新鲜表面 C.干燥管中均可选用P2O5 D.双口烧瓶中发生的变化是Li+nNH3==Li++[e(NH3)n]- 解析:选C　碱石灰吸水放热,有利于NH3逸出,A正确;锂易与空气中的氧气等反应在表面形成氧化膜,故锂片使用前必须打磨,B正确;P2O5不能用于干燥氨气,C错误;氨气在双口瓶中冷却变为液氨,由题给条件可知,Li与液氨反应产生[e(NH3)n]-,由原子守恒及电荷守恒可得反应的方程式:Li+nNH3==Li++[e(NH3)n]-,D正确。 4.(2023·山东卷·节选)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料,常温下为无色液体,沸点为31.8 ℃,熔点为-126.5 ℃,易水解。实验室根据反应Si+3HClSiHCl3+H2,利用如下装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。回答下列问题: (1)制备SiHCl3时进行操作:(ⅰ)……;(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中;(ⅲ)通入HCl,一段时间后接通冷凝装置,加热开始反应。操作(ⅰ)为　　　　　　　　　　　　　　　　;判断制备反应结束的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。图示装置存在的两处缺陷是 　。  (2)已知电负性:Cl>H>Si,SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为 　。  解析:(1)利用Si和HCl(气体)的反应制备SiHCl3,实验前要检查装置气密性,故操作(ⅰ)为检查装置气密性。制备反应结束时,Si完全反应,SiHCl3(常温下为无色液体)不再增加,则实验现象是管式炉中固体消失、蒸馏烧瓶中无液体滴下。装置中冷凝管的作用是冷凝SiHCl3,球形冷凝管中会有较多SiHCl3残留,应该选择直形冷凝管,SiHCl3容易水解,D中水蒸气容易进入C中,C和D之间应增加吸收水蒸气的装置。(2)已知电负性Cl>H>Si,则SiHCl3中Cl、H为-1价,Si为+4价,SiHCl3在浓NaOH溶液中反应生成Na2SiO3、H2、NaCl,配平化学方程式为SiHCl3+5NaOH==Na2SiO3+H2↑+3NaCl+2H2O。 答案:(1)检查装置气密性　管式炉中固体消失、蒸馏烧瓶中无液体滴下　使用球形冷凝管冷凝SiHCl3,C和D之间缺少吸水装置　(2)SiHCl3+5NaOH==Na2SiO3+H2↑+3NaCl+2H2O 二、提知能——建思维模型 (一)发生装置 1.一般发生装置 (1)固、固加热型 反应装置图 适用气体 操作注意事项 O2、 NH3等 ①试管要干燥; ②试管口略低于试管底; ③加热时先均匀加热再固定加强热 (2)固、液加热型或液、液加热型 反应装置图 适用气体 操作注意事项 Cl2、 HCl等 ①烧瓶加热时要隔陶土网; ②反应物均为液体时,烧瓶内要加碎瓷片(或沸石) (3)固、液不加热型或液、液不加热型 反应装置图 适用气体 操作注意事项 H2、CO2、 SO2、NO、 NO2等 ①使用长颈漏斗时,要使漏斗下端插入液面以下; ②使用分液漏斗既可以增强气密性,又可控制液体流速; ③启普发生器只适用于块状固体和液体反应,且气体不溶于水 2.创新装置 (1)“固(液)+液气体”装置的创新 图A的改进优点是能控制反应液的温度。 图B的改进优点是使蒸馏烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等,便于液体顺利流下。 (2)“固+液→气体”装置的创新 (3)“固+固→气体”装置的创新 改进的目的:用于加热易熔化的固体物质的分解,这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流,如草酸晶体受热分解制取CO2气体。 (二)除杂装置 1.除杂试剂选择的依据 主体气体和杂质气体性质上的差异,如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。 2.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先除易除的杂质气体。 3.气体除杂的注意事项 (1)需净化的气体中含有多种杂质时,除杂顺序:一般先除去酸性气体,如氯化氢气体、CO2、SO2等,水蒸气要在最后除去。 (2)除杂选用方法时要保证杂质完全除掉。如除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液。 4.气体干燥净化装置 类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固态干燥剂 固体,加热 装置 常见 干燥剂 浓硫酸(酸性、 强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 除杂试剂 Cu、CuO、Mg等 (三)常见气体的收集方法 1.一般收集方法 (1)排水法:难溶于水的气体,如O2、H2、NO等。 (2)向上排空气法:ρ>ρ空气,如CO2、Cl2、SO2等。 (3)向下排空气法:ρ<ρ空气,如H2、NH3等。 2.排液集气装置 装置Ⅰ从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体,如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换,还可以收集以下气体: ①饱和食盐水——收集Cl2。 ②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。 ③饱和NaHS溶液——收集H2S。 ④四氯化碳——收集HCl或NH3。 装置Ⅱ为储气式集气。气体从橡胶管进入,可将水由A瓶排入B瓶,在瓶A中收集到气体。 (四)尾气处理分析 对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体,再排放到空气中。 用水吸收 NH3、HCl 用烧碱溶液吸收 Cl2、HCl、H2S、SO2、NO2 用硫酸铜溶液或醋酸铅溶液吸收 H2S 用点燃法除去 CO、H2、CH4 用收集法除去 NO 注意:溶液或水吸收尾气时要防止倒吸。 三、融会通——重迁移应用 [典例]　煤的化学活性是评价煤气化或燃烧性能的一项重要指标,可用与焦炭(由煤样制得)反应的CO2的转化率α来表示。研究小组设计测定α的实验装置如下: (1)装置Ⅰ中,仪器a的名称是　　　　;b中除去的物质是　　　　(填化学式)。  (2)①将煤样隔绝空气在900 ℃加热1小时得焦炭,该过程称为　　　　。  ②装置Ⅱ中,高温下发生反应的化学方程式为　 。  (3)装置Ⅲ中,先通入适量的气体X,再通入足量Ar气。若气体X被完全吸收,则可依据d和e中分别生成的固体质量计算α。 ①d中的现象是 　。 ②e中生成的固体为Ag,反应的化学方程式为　 。  ③d和e的连接顺序颠倒后将造成α　　　　　(填“偏大”“偏小”或“不变”)。  [解析]　(1)装置Ⅰ中仪器a是分液漏斗;稀盐酸与碳酸钙反应生成二氧化碳、氯化钙和水,由于盐酸易挥发,故制得的二氧化碳中含有氯化氢气体,碳酸氢钠能与氯化氢反应,故b中除去的物质是HCl。(2)①将煤隔绝空气加强热使之分解的过程为煤的干馏。②装置Ⅱ中,高温下CO2和焦炭反应生成CO:C+CO22CO。(3)①气体X中含有CO和CO2,则d中CO2和氢氧化钡反应生成碳酸钡沉淀和水,反应的现象是有白色沉淀生成。②e中生成的固体为Ag,根据氧化还原反应规律分析知CO转变成碳酸铵,反应的化学方程式为CO+2[Ag(NH3)2]OH==(NH4)2CO3+2Ag↓+2NH3。③CO2是酸性气体,能和银氨溶液反应,从而使碳酸钡的生成量减少,计算得到的与焦炭反应后剩余的CO2的量偏小,则测得的α偏大。 [答案]　(1)分液漏斗　HCl　(2)①干馏　 ②C+CO22CO　(3)①有白色沉淀生成　 ②CO+2[Ag(NH3)2]OH== (NH4)2CO3+2Ag↓+2NH3　 ③偏大 [迁移应用] 1.根据实验目的设计如下装置的连接中,正确的是 (　　) A.制备收集HCl:连接a→c→g B.制备收集NO:连接b→c→e→d C.制备收集NH3:连接b→d→e→c D.制备收集Cl2:连接a→f→c→e→d 解析:选D　制备HCl时,不能用排水法收集,故A项错误。NO密度与空气密度接近,且能够与空气中氧气反应,不能用排空气法收集,故B项错误。NH3能够与浓硫酸反应,尾气吸收易产生倒吸现象,故C项错误。实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下制取Cl2,所以可用a装置制备Cl2;浓盐酸具有挥发性导致生成的Cl2中含有HCl,HCl极易溶于水,NaCl溶液抑制Cl2溶解,所以可以用饱和食盐水除去Cl2中的HCl,再用浓硫酸干燥;Cl2密度大于空气,用向上排空气法收集,用碱性物质处理尾气,故D项正确。 2.(2026·长沙一模)下列实验装置进行相应实验,设计正确且能达到实验目的的是 (　　) 解析:选C　NO2与H2O反应生成NO,引入杂质NO,A错误;浓H2SO4与Cu需加热才反应生成SO2,B错误;制NaHCO3时应将CO2通入溶有NH3的饱和食盐水中,D错误。 3.钯(Pd)是贵金属元素之一,其在氢能领域的应用被确定为全球新的优先研究领域。某化学兴趣小组同学利用CO和PdCl2反应制取Pd,并测定PdCl2中Pd的含量,实验装置如图所示(部分仪器省略)。回答下列问题。 已知:①甲酸为无色易挥发的液体 ②A的三颈烧瓶中反应的化学方程式为HCOOHCO↑+H2O (1)仪器X的名称为　　　　　,与普通的分液漏斗相比,该仪器的优点为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)装入试剂前,应先　　　　　,实验中浓硫酸除作催化剂外,还起　　　　　的作用。  (3)B中NaOH溶液的作用为　　　　　　　　　　　　,写出NaOH的电子式　　　　　　　　。  (4)C中产生黑色粉末状沉淀,且溶液的pH减小,则C中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)某同学指出该实验存在缺陷,改进措施为在上述装置末端连接　　　　　装置。  解析:甲酸在浓硫酸催化脱水作用下生成CO。CO中混有挥发的HCOOH,用NaOH溶液除去HCOOH蒸气;再将CO通入PdCl2溶液中生成Pd单质,通过测定Pd单质的质量可测定PdCl2中钯的含量,据此分析解答。(1)仪器X的名称为恒压滴液漏斗,与普通的分液漏斗相比,该仪器的优点为平衡压强,使液体顺利滴下。(2)装入试剂前,应先检查装置气密性,浓硫酸起催化剂和脱水剂的作用。(3)B中NaOH溶液的作用为除去挥发出的甲酸气体,氢氧化钠为离子化合物,电子式为Na+[︰︰H]-。(4)C中产生黑色粉末状沉淀,且溶液的pH减小,反应生成Pd和氢离子,则C中发生反应的离子方程式为CO+Pd2++H2O==CO2+Pd↓+2H+。(5)CO为污染性气体,该实验的缺陷为无尾气处理装置,改进措施为在题述装置末端连接b或c装置。 答案:(1)恒压滴液漏斗　平衡压强,使液体顺利滴下 (2)检查装置的气密性　脱水剂 (3)除去挥发出的甲酸(或酸性物质) Na+[︰︰H]- (4)CO+Pd2++H2O==CO2+Pd↓+2H+ (5)b或c 132 / 146 学科网（北京）股份有限公司 $