常见气体制备

吸收CO2气体，制备Na2CO3溶液。为了防止通入的CO2气体过量生
成NaHCO3，设计了如下实验步骤： a．用25 mL NaOH溶液吸收过量的CO2气体，至CO2气体不再溶 解；b.在得到的溶液中加入另一半(25 mL)NaOH溶液，使其充分混合。 （1）此方案能制得较纯净的Na2CO3，写出a、b两步的化学反应方程式
解析（1）联想有气体参与或生成的反应首先需检查装置的气密 性，特别是题目中的“加热c”的暗示信息，更易想到其目的是检查 装置的气密性。
(2)Cu与浓HNO3反应生成NO2，加入蒸馏水后硝酸的浓度变小，反应
速率变慢，生成的NO2量减少，其颜色变浅。 (3)根据方案丙的反应原理：2Cu＋O2 2CuO，CuO＋
作步骤为 向d中加入KBr溶液，c中加入固体KMnO4，由a向c中加入浓盐酸 ， _________________________________________________________
实验现象为 c中有黄绿色气体产生，d中溶液变为黄棕色 _________________________________________________________ ； 但此实验的不足之处是___________________________________ 。 没有处理尾气装置
（3）由题意可知制取二氧化硫过程中，气体产生缓慢，实验现象 很不明显，但不是气密性问题，所以只能与所用试剂有关，如 Na2SO3变质，被氧化为Na2SO4，或所用液体不是浓硫酸等。
【考题一】 某化学课外小组欲用固体与液体反应(不需加热)，快速简 便制取一满瓶(125 mL)干燥的氧气。 （1）从A～G中，选出所需要的仪器(或装置)________( 填序号)；除 AEC
（2）将SO2气体分别通入下列溶液中： ①品红溶液，现象是_________________________________________ ； 溶液褪色
②溴水溶液，现象是_________________________________________ ； 溶液褪色
③硫化钠溶液，现象是_______________________________________ 。 有浅黄色沉淀(或溶液变浑浊)
2KBr=2KCl＋Br2，根据反应的颜色变化来说明反应的发生，再根
据装置的特点即可得出其实验步骤。因生成的Cl2等有毒，可得该 装置的缺点是没有尾气处理装置。
主观题
考查常见气体的制备及反应原理。常用的气体制备 装置及操作技能。
(2009· 江苏如皋)据下图所示的实验装置回答问题：
(1)实验室用高锰酸钾制取比较干燥的氧气应选用的发生装置是
态、反应条件确定气体的发生装置；由二氧化硫的性质(密度、水 溶性、毒性等)确定其收集装置和吸收装置，在此基础上画出收集 二氧化硫的实验装置图。 (2)二氧化硫具有漂白性，可使品红溶液褪色；二氧化硫具有还原
性，可被溴水氧化，而使溴水褪色；二氧化硫具有氧化性，能与还
原剂硫化钠溶液反应生成单质硫，而使溶液变浑浊。
你的思路是：
a步骤通入足量的CO2，然后，加热赶走溶解的过量的CO2。
。
思路点拨（3）此实验用A制取CO2，采用稀盐酸与CaCO3反应，
由于CO2中混有HCl，所以B作为除杂装置，B内加入饱和
NaHCO3(aq)可吸收HCl同时又增多了CO2；（4）Ⅱ从左到右的装 置用来吸收极易溶于水的气体，可溶于NaOH(aq)的气体(与NaOH 发生反应)；难溶于水的气体(用气球收集)。
气的密度，故只能用向下排空气法收集，故选用E装置收集氨气。(4) 此装置类似于启普发生器，故可用于固体与液体的反应，所以在A 中应盛放H2O2溶液，B中应放MnO2粉末。若使正在发生的反应停止， 可以将试管提出液面即可实现。
高分解密
对实验基础知识掌握不牢固、对气体的制备和收集方法没有灵活掌握 是导致出错的根本原因。在复习备考中，一是要加强对基础知识的记 忆，掌握物质制备的基础知识和基本操作技能；二是要学会识别、分 析常见实验装置图，正确运用化学实验基本操作等知识。通过联想、 迁移和重组，解决具体实际问题。
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（3）下表是制取硝酸铜的三种方案，能体现绿色化学理念的最佳方案
是________ ，理由是___________________________________ 。 丙 耗酸量最少，无污染
方 案 甲
乙 丙
反应物 Cu、浓HNO3
Cu、稀HNO3 Cu、O2、稀HNO3
(4)该小组还用上述装置进行实验证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2。操
思路点拨：(1)固体加热制取气体应选用装置A，欲收集干燥的氧气， 故应用排空气法收集，由于O2的密度大于空气的密度，故选用装置 D。(2)液体与固体不加热制取气体，应选用装置B，为了收集到较纯 净的氧气，故可用排水法收集O2。所以选装置C。(3)固体与固体加
热制取气体，反应装置应选A，根据氨气易溶于水且其密度小于空
图a
(2)向上排空气集气法 适用于跟空气不发生反应且密度比空气大的气体，其装置见图b。
图b (3)向下排空气集气法 适用于跟空气不发生反应且密度比空气小的气体，其装置见图c。
图c
3．常见气体制备的反应原理及装置选择
4.气体的干燥装置(气体的净化)
5.气体的安全装置
【例1】 (2009· 山东省实验中学)某课程实验小组拟用50 mL NaOH溶液
2HNO3=Cu(NO3)2＋H2O，可知该方案制备等量的Cu(NO3)2时，消耗 的HNO3量少，且无有害的NO2、NO等氮氧化物的生成。
（4）要证明氧化性KMnO4>Cl2>Br2，可根据以下反应原理实现： 2KMnO4＋16HCl(浓) =2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O，Cl2＋
②
解析：通过观察题中A～G装置，可知只有A可作制取O2、H2、CO2气
体的发生装置，即固＋液，不加热型装置，有了气体发生装置后， 按照制备气体的流程，接下来该是除杂、收集气体，则选择E、C或 F、C。 错因分析：有关实验的考题中有一类是限定了条件的，如：限定 使用试剂的范围，限定反应的条件，要求出现什么现象等，解这 类题时要特别小心，超出了这些条件就很难得到正确的答案。本 题的限制条件是：“用固体与液体反应(不需加热)”，还有“快速
1．气体的发生装置 一般根据反应物状态和反应条件选择气体发生装置，通常气 体发生装置有如下几种。 固体＋固体加热
A
有液体反应物，不加热
有液体反应物，加热
2.气体的收集装置
根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体收集装置分为三种。 (1)排水集气法 适用于不溶于水或微溶于水且与水不发生反应的气体，优点是收 集的气体纯度高，易判断是否收集满。若有些气体虽在水中有一定 的溶解性或与水微弱反应，也可用此法收集，但需在水中加入电解 质，抑制气体与水的反应，如用排饱和食盐水的方法收集浓度较高 的Cl2，其装置见下图a。
变式练习
1．(高考广东卷)某研究性学习小组进行SO2的制备及性质探究实验。 (1)根据反应Na2SO3(固)＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O制备
SO2气体
①用下列简图，画出制备并收集SO2的实验装置(含试剂)示意图。
②实验过程中，使用分液漏斗滴加浓硫酸的操作是
打开分液漏斗上口的活塞，旋开分液漏斗的旋塞，缓慢滴加 __________________________________________________________
A ，收集装置为________ ________ 。 D (2)实验室用双氧水制取并收集较纯的氧气时应选用的发生装置是
________ 。 C B ，收集装置为________
（3）实验室用氯化铵与熟石灰两种固体加热制取氨气，氨气的密度比空 气的小，极易溶于水。推断：实验室制取氨气应选用的发生装置为 A ，收集装置为________ E ________ 。 (4)利用废弃的可乐瓶和底部有小孔的试管(试管小孔处 事先放有一缝隙很小的铜网)组成制取氧气的装置(如图所示)。 该装置中A中应盛放 H2O2溶液 ，B中应放进 MnO2粉末 ，若使正在 发生的反应停止，可以通过操作 将试管提出液面 来实现。
. 饱和NaHCO3溶液 ，作用是 ；
④⑥
（3）装置B中盛放的试剂是
除去气体CO2中混有的HCl
（4）Ⅰ.在实验室制法中，装置A还可作为下列 置。(填序号) ①NH3 ②Cl2 ③HCl ④ H2 S ⑤CH4
气体的发生装
⑥ C 2 H2
Ⅱ.下图表示尾气处理装置(液体为H2O或NaOH溶液)，将以上六种 气体的序号分别填入最适合的装置图的下方空格中：
NaOH＋CO2=NaHCO3 NaHCO3＋NaOH=Na2CO3＋H2O
.
此方案第一步的实验装置如右图所示： （2）加入反应物前，如何检验整个装置的气密性
夹住B与NaOH溶液连接处导管，然后往漏斗注入一定量的水，使 漏斗内的水面高于锥形瓶内的水面，若漏斗内与锥形瓶中的液面差保持 ； 不变，说明装置不漏气
（6）若实验得到的Na2CO3溶液物质的量浓度偏低，在上述实验操 作中，产生误差的可能原因是
a步骤中，通入CO2的量不足，未能使NaOH完全转化成NaHCO3，导致 . b步 骤生成Na2CO3的量减少；或a步骤中，因通入过量CO2，使溶液中还存在少 量的CO2，在b步骤中，溶液中残存的CO2会消耗部分NaOH，使生成 Na2CO3的量减少
Cu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O _____________________________________________________ 。
再由a向c中加2 mL蒸馏水，c中的实验现象是
反应变缓，气体颜色变淡 _____________________________________________________ 。
简便”“干燥”等，如果没注意到这些条件，就很容易出错。如装
置序号答为AFG，则不满足“干燥”的要求。
【考题二】 (2009· 西城抽样)某兴趣小组设计出如图所示装置来改进教 材中“铜与硝酸反应”实验，以探究化学实验的绿色化。
（1）实验前，关闭活塞b，试管d中加水至浸没长导管口，塞紧试管c
和d的胶塞，加热c。其目的是____________________________ 。 检查装置气密性 （2）在d中加适量NaOH溶液，c中放一小块铜片，由分液漏斗a向c中 加入2 mL浓硝酸，c中反应的化学方程式是
（5）已知所用的NaOH溶液中溶质的质量分数为40%，室温下该溶 液密度为1.44 g· cm－3，假设反应前后溶液的体积不变，不考虑实
验误差，计算用此种方法制备所得Na2CO3溶液的物质的量浓度为 50 mL×1.44 g· cm－3×40%×103 mL· L－1÷40 g· mol－1÷2÷
50 mL＝7.2 mol· L－1 ；
导管及胶管外，还需要的仪器有 火柴、玻璃片
为 Na2O2、水(或MnO2、H2O2溶液)、碱石灰或浓硫酸
，选用的试剂
。
（2）用上述所选的气体发生装置，除可制取O2、H2、CO2外还可制取
其他气体，请写出还可用此装置制取的两种其他气体及制取该气体 所需的试剂。
气 体
①
NH3 C2H2
所需试剂
浓氨水、生石灰 电石、水或饱和食盐水
(3)有一小组在实验中发现，SO2气体产生缓慢，以致后续实验现象很不 明显，但又不存在气密性问题。请你推测可能的原因并说明相应的验证
方法(可以不填满)。
①原因
Na2SO3变质 ，验证方法
___________________________________________________________ 。 取待测试样于试管中，加适量蒸馏水配成溶液，先滴入足量稀盐酸， 再滴入BaCl2溶液有白色沉沉生成，则证明该Na2SO3固体变质 用洁净玻璃棒蘸取待测试样， ②原因不是浓硫酸 ，验证方法________________________________
涂在白纸上不变黑，则证明该硫酸溶液不是浓硫酸
解析：本题以二氧化硫为载体，将其实验室制取原理、实验装置的
选择、典型仪器的使用操作、性质检验及实验过程中异常现象的解
释有机地结合在一起，考查对气体制备方法的迁移应用能力和实验 操作的分析处理能力。
(1)分析制备二氧化硫的反应原理，由制备二氧化硫所用试剂的状