气体的实验室制备、净化和收集

(4)若用A装置与D装置相连制取收集X气体，则X可
能是下列气体中的___③_____；
①CO2
②NO ③Cl2
④H2
其中在D装置中连接小烧杯的目的是 吸收尾气， 。 防止污染空气
2：某实验小组利用如下装置(部分固定装置略)制备氮 化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。
按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是： 关 升__闭且_活高_塞度_保K_，持_微不_热变_反_，应_说_管明_，装_试置_管气_A_密中_性有_良气_好泡_。。冒出，停止加热，冷却后若末端导管中水柱上 注意： （1）解答此类题目必须明确的关键词： ①微热法检查：封闭、微热、气泡、水柱； ②液差(封)法检查：封闭、液差。 （2）答案必须按“操作＋现象＋结论”要点回答： ①操作：如何形成“密闭体系”，如何“加热”。 ②现象：观察气泡或液面变化，指出相关实验现象。 ③结论：通过什么现象说明气密性良好
溶解或反应速率不很快，不易引起倒吸)。
b用于收集少量气体然后处理。 c、d用于收集极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、
NH3等；其中d吸收量少。
e用于处理难以吸收(有毒)且可燃的气体。如H2、CO等。
九、冷凝装置
十、安全装置
通常设计化学实验时，为了保证操作人员的安 全，保障实验如期顺利进行，往往要设置安全装置； 一般在涉及气体的实验中最为常见。涉及到的安全 问题有：
O2、H2、Cl2(饱和 NaCl溶液)、NO、 CO2(饱和NaHCO3 溶液)、CO
Cl2、SO2、NO2、 CO2
H2、NH3
七、排水量气装置：测量气体的体积
注意事项：
为减小误差，
读数时①②装
置量筒内外液
面在同一水平
①
②
线，③装置左
右管水面在同
一水平线
③
八、尾气的吸收
a用于NaOH溶液吸收氯气、SO2、NO2、H2S、CO2(气体
是（ ）
A.制取二氧化硫用浓硫酸
A
B.制取氢气用稀硝酸
C.制取二氧化碳用稀硫酸
D.制取氯化氢用稀硫酸
解析：B错，制取氢气用稀硫酸，硝酸有氧化性得不到氢气；C错， 制取二氧化碳用稀盐酸或稀硝酸，因为硫酸钙微溶阻碍反应的进行；
D错，制取氯化氢用浓硫酸，因为氯化氢气体易溶于水。 【方法规律】气体制取酸的选择：①浓硫酸制取乙烯、 氯化氢、
(2)气体的干燥净化装置
类型
液态干燥剂
固态干燥剂
装置wenku.baidu.com
常见干 浓H2SO4(酸 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 燥剂 性、强氧化性)
可干燥 气体
H2、O2、Cl2、 SO2、CO2、 CO、CH4、 HCl等
H2、O2、Cl2、 H2、O2、N2、 SO2、CO、CO2、CH4、NH3等 CH4、HCl等
③中性干燥剂，如无水CaCl2。无水CaCl2呈中性，对各 类气体一般均可干燥，但NH3能与其发生络合反应而不 能使用，其反应方程式为CaCl2＋8NH3===CaCl2·8NH3。
五、气体净化与干燥的先后顺序
(1)若采用溶液除杂，应该是除杂在前，干燥在后。其原 因是：气体除杂过程中会从溶液中带入水蒸气，干燥剂
3）H2
反应原理及发生装置
Zn+H2SO4====ZnSO4+H2↑ 收集方法： 向下排空气法、排水法
4）Cl2
反应原理及发生装置
△ MnO22N+4aHClC+lH（2S浓O）4(浓=△=)====M==nNCal22S+OCl42+↑2+H2HCl2↑O（主要）
收集方法： 向上排空气法、排饱和食盐水法 净化方法： 用饱和的NaCl溶液除去HCl 验满方法： 将湿润的淀粉-KI试纸放在集气瓶口 尾气处理： 多余的Cl2用NaOH溶液吸收除去
收集的气体是 ( B )
编号 A B C D
气体 NH3 SO2 NO NO2
a 浓氨水
b 生石灰
c 碱石灰
70%浓H2SO4 Na2SO3固体 98%浓H2SO4
稀HNO3
铜屑
H2O
浓HNO3
铜屑
NaOH溶液
练习： 5.下列几种气体可用如图所示装置干燥、收集的正 确组合是
三、气体的除杂方法：
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、可燃性。
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)先除易除的气体。
一般可从以下几个方面考虑： ①易溶于水的杂质可用水吸收；
②酸性杂质可用碱性物质吸收；
二、气体的发生装置：
(1)固体＋固体――△→气体
制备气体：O2、NH3、CH4等 注意事项：粉末状固体应在试管口放一团棉花 ①试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在试管口 冷凝后倒流，而使试管破裂。
③固体药品应平铺在试管底部。 ④胶塞上的导管伸入试管内不能过长，否则会影响气体导出
⑤如用排水集气法收集气体，当停止制气时，应先从水 槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯，防止水倒吸。
①O2(Cl2)：___________________________； ②CO(CO2)：_________；③NO(NO2)：_____________。 (3)酸性气体中含有其他酸性杂质气体
CO2(SO2)：________________________。 (4)含有O2杂质的气体 ①CO2(O2)：__________；②N2(O2)：___________。 (5)HCl(Cl2)：____________。
防倒吸（防倒吸装置）、
防堵塞（检验堵塞、防压强过大）、
防爆炸（验纯，操作顺序）、
防污染（尾气吸收）等安全问题。
（1）防倒吸装置（易溶于水或某溶液）
练习：
1．下列制备和收集气体的实验装置合理的是
(D )
练习：
2．如图装置，将溶液A逐滴加入固体B中，下列叙述正
确的是
()
A．若A为浓盐酸，B为MnO2，C中盛品红溶液，则C中 溶液褪色 B．若A为醋酸，B为贝壳，C中盛过量澄清石灰水，则C 中溶液变浑浊 C．若A为浓氨水，B为生石灰，C中盛AlCl3溶液，则C 中先产生白色沉淀后沉淀又溶解 D．若A为浓硫酸，B为Na2SO3固体，C中盛石蕊试液， 则C中溶液先变红后褪色
⑥在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时，必须先检验纯度。
以下是几种常见的气体制取装置，不适用于相应化学反 应的是
A
B
C
D
实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示：
(1)实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通 常使用的药品是 浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等；) 检查C装置气密性的操作方法 是 。 连接一根导管，将导管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处有气泡
③碱性杂质可用酸性物质吸收； ④水分可用干燥剂吸收；
⑤能与杂质反应生成沉淀或可溶性物质，也可用作吸收剂。
常见气体的除杂：
气体 O2 H2 CO2 CO2 Cl2 SO2 H2S CH4
所含杂质 Cl2 H2S HCl SO2 HCl HCl HCl C2H4
净化剂 NaOH溶液 CuSO4溶液 饱和NaHCO3
制备气体：
H2、CO2、NO2、 SO2、NO等
注意事项：
①块状固体与液体的混合物在常温下 反应制备气体，可用启普发生器制备，且气体不溶于水。当制取 气体的量不多时，也可采用简易装置。 ②简易装置中长颈漏斗的下口应伸入液面以下，否则起不到液封 作用而无法使用。使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液 体流速。 ③加入块状固体药品的大小要适宜。 ④加入液体的量要适当。 ⑤最初使用时应待容器内原有的空气排净后，再收集气体。
5）NH3
反应原理及发生装置
△ Ca(OH)2+2NH4Cl====CaCl2+2NH3↑+2H2O
收集方法： 向下排空气法 干燥方法： 用碱石灰除去混有的水蒸气 验满方法： 将湿润的红色石蕊试纸放在试管口
将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口 尾气吸收： 用蘸有稀硫酸的棉花团放在集气瓶口
【例1】实验室中下列气体的制取所选择的酸正确的
可除去水蒸气。如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制
备CO2，欲制得干燥、纯净的CO2，可先将产生的气体通 过饱和NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过 浓硫酸除去水蒸气。
(2)若采用加热除杂，则一般是干燥在前。如N2中混有O2、 CO2、H2O(g)，可先将混合气体通过碱石灰，除去CO2和 H2O(g)，再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网 的硬质玻璃管，除去O2，即可得到干燥、纯净的N2。若 将混合气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，
气体的实验室制备、 净化和收集
一、常见气体的实验室制备：
1）氧气 反应原理及发生装置
收集方法: 验满方法:
△ 2KMnO4=△===K2MnO4+MnO2+O2↑， 2KClO3 ==== MnO2+2KCl+3O2↑， H2O2M==n=O=2=H2O+O2↑
2）CO2
反应原理及发生装置
CaCO3+2HCl====CaCl2+CO2↑+H2O 收集方法： 向上排空气法 净化方法： 用饱和的NaHCO3除去HCl 验满方法： 将燃烧的木条放在瓶口
溶液
饱和食盐水 饱和NaHSO3溶液
饱和NaHS溶液 溴水
净化装置示意图
CO N2 CO2 HCl
CO2、 H2O
O2 CO或
H2
Cl2
碱石灰 加热的铜网 加热CuO
加热KI
【练习】为下列各组气体选择合适的除杂试剂(括号内为
杂质气体)
(1)含有HCl杂质的气体
①CO2(HCl)：__________；②SO2(HCl)：__________； ③Cl2(HCl)：__________________________。 (2)中性气体中含有酸性杂质气体
四、气体的干燥
(1)选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定， 其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体 发生反应。
①酸性干燥剂，如浓H2SO4、P2O5、硅胶等。一般用来 干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。
②碱性干燥剂，如生石灰、固体NaOH、碱石灰等。碱性 干燥剂不能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥Cl2、CO2、 HCl等。
(2)固体＋液体或液体＋液体――△→气体
制备气体： Cl2、HCl、C2H4等
注意事项： ①烧瓶应固定在铁架台上。 ②先把固体药品放入烧瓶中，再缓缓加入液体。 ③分液漏斗应盖上盖，注意盖上的凹槽对准分液漏斗颈部 的小孔。 ④对烧瓶加热时要垫上石棉网。 ⑤反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片。
(3)固体＋液体(不加热)―→气体
练习：
3．有关图示装置的叙述不正确的是
C( )
A．装置①可用于吸收实验中多余的 SO2 B．装置②可用于收集 H2、NH3、Cl2、NO2 等 C．装置③中 X 为苯，可用于吸收氨气或氯化氢 D．装置④可用于收集 NH3，并吸收多余的 NH3
练习：
4．表中a、b、c表示相应仪 器中加入的试剂，可用如 图所示装置制取、净化、
二氧化硫；浓盐酸制取氯气；浓硝酸制取NO2。②稀硫酸制取硫化 氢、氢气；稀盐酸制取二氧化碳；稀硝酸制取一氧化氮。
【例2】（福建高考节选）实验室中常用 MnO2与浓盐酸反应制备Cl2（发生装置如 图所示），制备实验开始时，先检查装置
气密性，接下来的操作依次是（ ）
A.往烧瓶里加入MnO2粉末 B.加热 C.往烧瓶里加入浓盐酸
产生，松开手或停止加热后，在导管里形成一段水柱，说明C装置气密性良好
(2)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列气 体的性质与收集方法无关的是_②__④___(填序号，下同)。 ①密度 ②颜色 ③溶解性 ④热稳定性 ⑤是否 与氧气反应
(3)下图是某学生设计收集气体的几种装置，其中不 可行的是_____b_、__c____________。
易使硬质玻璃管破裂。
【练习】
为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的 气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置
中应依次装入( ) ①饱和NaHCO3溶液；无水CaCl2固体 ②饱和NaHCO3溶液；浓硫酸 ③浓硫酸；饱和NaHCO3溶液 ④饱和Na2CO3溶液；稀硫酸 A．①② B．③④ C．①③ D．②④
不可干 燥气体
NH3、H2S、 C2H4、HBr、 HI等
NH3等
Cl2、HCl、 H2S、SO2、 CO 、NO 等
六、气体的收集
收集方法 收集气体的 收集装
类型
置
排水法
难溶于水或 微溶于水， 又不与水反 应的气体
向上 排空 排空 气法 气法 向下 排空 气法
密度大于 空气
密度小于 空气
可收集的气体(举例)