2018版高考化学一轮总复习第十章化学实验基础第32讲常见气体的制备课件

提醒： (1)酸性干燥剂(如浓硫酸、 P2O5 等)不能用来干 燥碱性气体。 (2)碱性干燥剂(如碱石灰、生石灰、固体 NaOH 等) 不能用来干燥酸性气体(如 CO2)。 (3) 有氧化性的干燥剂 ( 如浓硫酸 ) 不能干燥有还原性 的气体(如 H2S、HI 等)。
2．尾气的处理 (1)转化处理。 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。实验室 中常见有毒气体的处理方法如表所示：
Cl2、CO2、 NO2、SO2
H2、NH3、CH4
提醒：(1)NO 不能用排空气法收集，主要因为 NO 易 与空气中的氧气反应生成 NO2。 (2)密度与空气接近，且不与水反应或不溶于水的气 体最好用排水法收集，如 N2、CO、乙烯等。
[易错警示]——判断正误 (1) 用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的 NO。( )
解析：(1)采用反应器的特点与反应物的状态以及反 应条件有关， 方案 1 为加热两种液态物质， 符合此条件的 只有 A 设备。(2)方案 2 为固体和气体的反应，且需加热 反应器应选择 B，但要求通入的氨气干燥且纯净，利用浓 氨水和生石灰反应制取氨气为固液不加热的装置， 应选择 E，但同时有水蒸气生成，因此利用碱石灰来干燥，
1．常见气体制备的反应原理 MnO2 (1)O2：2KClO3=====2KCl＋3O2↑ △ △ 或 2KMnO4=====K2MnO4＋MnO2＋O2↑ MnO2 或 2H2O2=====2H2O＋O2↑。
(2)H2：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。 △ (3)NH3 ： 2NH4Cl ＋ Ca(OH)2 ===== CaCl2 ＋ 2H2O ＋ 2NH3↑。 (4)CO2：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑。 △ (5)Cl2 ： MnO2 ＋ 4HCl( 浓 ) ===== MnCl2 ＋ Cl2 ↑ ＋ 2H2O。 (6)SO2：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑。
答案： (1)A
△ 2NH4Cl＋Ca(OH)2=====CaCl2＋2NH3
△ ↑＋2H2O(或 B；NH3·H2O=====NH3↑＋H2O) (2)d→c→f→e→i
考点二
气体的净化与尾气吸收
1．常见气体的净化方法和净化装置 (1)常见气体的净化方法：气体的净化可分为物理方 法和化学方法。 遵循的原则：不损失原来气体，不引入新杂质。
乙烯难溶于水， 其密度小于空气， 故可采用排水法或 向下排空气法收集乙烯， 但由于乙烯与空气的密度相差不 大，故采用向下排空气法收集到的乙烯不纯净，C 错误。 用 水 吸 收 NO2 尾 气 时 ， 发 生 的 反 应 为 3NO2 ＋ H2O===2HNO3 ＋ NO ， 产生污染性气体 NO ， 故 常 用 NaOH 溶液吸收 NO2，D 错误。
[实验准备] 以实验室常见仪器 ( 药品 ) 等设计的部分装置如下图 (有的夹持和加热仪器未画出)。
[分析交流] (1) 若 以 方 案 1 制 得 N2 ， 应 选 择 的 发 生 装 置 是 ________。 (2)若按方案 2 制得干燥、纯净的 N2，且需要的 NH3 以生石灰和浓氨水作原料，整套制气装置按气流从左到 右的连接顺序是 (填写序号)________________。获得 N2 的反应原理是(写反应方程式)______________________。
(3)若以排水法收集 N2，其中会混入水蒸气。但也不 宜用排空气法，其原因是___________________________ ____________________________________________。 你提出的收集方法是__________________。 (4) 上 述 三 个 方 案 中 ， 制 得 的 N2 纯 度 最 差 的 是 ________。在 N2 纯度要求不甚严格的情况下，有人建议 将方案 2 和方案 3 结合使用， 你认为其优点是__________。
3.气体的收集方法
收集方法 排水法 收集的气 收集原理 体不与水 反应且难 溶于水 向上排空气法 向下排空气法
收集的气体密度 收集的气体密度 比空气大，与空 比空气小，且与 气密度相差较 空气密度相差较
大，不与空气中 大，不与空气中 的成分反应 的成分反应
收集装置
适用的气 H2、O2、 体 NO、CH4
(2)有气体参加的反应实验方案设计(装置连接)的基 本思路。
题组二
气体收集装置的选择和利用
3．某学生想利用如图所示装置(烧瓶位置 不能移动)收集下列气体：①H2、②Cl2、③CH4、 ④HCl、⑤NH3、⑥NO、⑦NO2、⑧SO2，下列 操作正确的是( )
A．烧瓶是干燥的，由 A 进气收集①③⑤ B．烧瓶是干燥的，由 B 进气收集②④⑥⑦⑧
(2)直接排入空气中。 主要是针对无毒、无害气体的处理。如 N2、O2、CO2 等。 (3)尾气处理装置。 ①吸收型。
②燃烧型。
③贮存型。
[易错警示]——判断正误 (1) 除去 CO2 中混有的 HCl，可将混合气通入饱和 Na2CO3 溶液。( )
①物理方法。 a．液化法：利用沸点不同从空气中分离出 N2 和 O2。 b．水洗法：利用溶解度不同从 N2 和 NH3 的混合气 体中除去 NH3。
②化学方法。 a．氧化还原法：通过灼热的铜丝网除去混合气体中 的 O2；通过灼热的 CuO 除去 H2、CO 等。
b．酸碱法：将 NH3 和 CO2 的混合气体通过碱石灰 除去 CO2。 c．沉淀法：除去 CO2 中的 H2S 可利用 CuSO4 溶液， H2S＋CuSO4===CuS↓＋H2SO4。
第十章 化学实验基础
第 32 讲
常见气体的制备
新课标考纲展示
1.掌握常见气体的实验室制 法(包括所用试剂、反应原 理、仪器和收集方法)。 2.能正确使用实验装置。
全国卷三年考情
2016 卷Ⅰ：T10、T26(1)
2015
2014
卷Ⅰ：T27 卷Ⅱ：T12、T26 卷Ⅰ：T26
考点一
气体的制备和收集
答案：(1)×
题组一
气体制备原理及发生装置的选择 )
1．实验室制备下列气体时，所用方法正确的是(
A．制氧气时，用 Na2O2 或 H2O2 作反应物可选择相同 的气体发生装置 B．制氯气时，用饱和 NaHCO3 溶液和浓硫酸净化气体 C．制乙烯时，用排水法或向上排空气法收集气体 D．制二氧化氮时，用水或 NaOH 溶液吸收尾气
答案：A
2．N2 在诸多领域用途广泛。某化学兴趣小组为探究 在实验室制备较为纯净 N2 的方法，进行了认真的准备。 请你参与交流与讨论。
[查阅资料] N2 的制法有下列三种方案： 方案 1：加热 NaNO2 和 NH4Cl 的浓溶液制得 N2。 方案 2：加热条件下，以 NH3 还原 CuO 可制得 N2， 同时获得活性铜粉。 方案 3：将空气缓缓通过灼热的铜粉获得较纯的 N2。
解析：(1)在实验室中，利用氢氧化钙与 NH4Cl 混合 加热发生复分解反应制取氨气，
氢氧化钙与 NH4Cl 都是固体，固体混合物加热制取 气体，故应选用 A 装置进行，制取氨气，发生反应的化 △ 学方程式为 2NH4Cl＋ Ca(OH)2===== CaCl2 ＋ 2NH3 ↑ ＋ 2H2O；也可以利用 NH3·H2O 的不稳定性，该物质受热分 解产生氨气和水制取氨气，这时应该选择的装置是装置 △ B，反应的化学方程式是：NH3·H2O=====NH3↑＋H2O；
反应完毕后产生的水蒸气与没有参与反应的氨气与 氮气一同导出， 利用浓硫酸既可以除去水， 又可以除去氨 气。(3)排气法收集气体主要是利用气体密度的差别，因 此可以利用直接排空内部空气的装置来收集氮气。 (4)方 案 3 利用了除去空气中的氧气即得氮气的原理， 空气中除 了氧气和氮气外还有二氧化碳和稀有气体，
(2)利用 A(或 B)装置制得的氨气，由于氨气是碱性气 体， 所以需要利用碱性干燥剂碱石灰进行干燥， 然后再根 据氨气的密度比空气小的性质， 用向下排空气法收集， 氨 气是大气污染物， 要进行尾气处理， 可利用其在水中极容 易溶解的性质， 用水作吸收剂进行尾气处理， 故装置的连 接顺序为 d→c→f→e→i。
用排水法收集气体时应该“短进长出”，D 错误。 答案：A
4． (2016· 全国Ⅰ卷)氮的氧化物(NOx)是大气污染物之 一，工业上在一定温度和催化剂条件下用 NH3 将 NOx 还 原生成 N2， 某同学在实验室中对 NH3 与 NOx 反应进行了 探究。回答下列问题： 氨气的制备：
(1)氨气的发生装置可以选择上图中的 ________，反 应的化学方程式为__________________________。 (2)预收集一瓶干燥的氨气，选择上图中的装置，其 连接顺序为：发生装置→____________________(按气流 方向，用小写字母表示)。
(2)排水法收集 KMnO4) )
(3)常用排水法收集 Cl2、NO2、SO2。( (4)用加热 NH4Cl 的方法制备氨气。(
(5)Cl2 收集可用排饱和 NaCl 溶液方法，不能用排水 法。( ) (2)× (3)× (4)× (5)√
(2)常见净化装置。
图 a 所示装置为加热固态试剂以除去气体中杂质的 装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住， 但要使气流通畅。图 b 所示装置一般盛液体试剂，用于 洗液。 图 c 所示装置一般盛固体试剂， 用于气体除杂和定 量计算。
(3)常见干燥剂。
类型 装置
液态干燥剂
固态干燥剂
常见干燥 浓硫酸(酸性、 无水氯化钙(中 碱石灰(碱性) 强氧化性) 性) 剂 Cl2、H2S、HCl、 不可干燥 NH3、H2S、 NH3 HBr、HI等 SO2、CO2等 的气体
(7)NO：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋ 4H2O。