2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第四章 非金屬及其化合物 專題講座二 氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集學(xué)案.doc
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專題講座二 氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集 1.氣體制備實(shí)驗(yàn)的基本思路 2.重要?dú)怏w的發(fā)生裝置 依據(jù)制備氣體所需的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件,可將制備氣體的發(fā)生裝置分為三類: (1)固體+固體氣體 發(fā)生裝置: 制備氣體:O2、NH3、CH4等。 (2)固體+液體或液體+液體氣體 發(fā)生裝置: 制備氣體:Cl2、C2H4等。 (3)固體+液體(不加熱)―→氣體 發(fā)生裝置: 制備氣體:選擇合適的藥品和裝置能制取中學(xué)化學(xué)中常見的氣體。 3.氣體制備裝置的改進(jìn) (1) 改進(jìn)的目的:用于加熱易熔化的固體物質(zhì)的分解,這樣可有效地防止固體熔化時(shí)造成液體的倒流,如草酸晶體受熱分解制取CO2氣體。 (2)“固體+液體―→氣體”裝置的創(chuàng)新 (3)“固(液)+液氣體”裝置的創(chuàng)新 圖A的改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)是能控制反應(yīng)液的溫度。 圖B的改進(jìn)優(yōu)點(diǎn)是使圓底燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強(qiáng)相等,便于液體順利流下。 4.氣體的除雜方法 (1)除雜試劑選擇的依據(jù):主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異,如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。 除雜原則:①不損失主體氣體;②不引入新的雜質(zhì)氣體;③在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行;④先除易除的雜質(zhì)氣體。 (2)氣體干燥凈化裝置 類型 液態(tài)干燥劑 固態(tài)干燥劑 固態(tài)干燥劑 固體,加熱 裝置 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 常見干燥劑 濃H2SO4(酸性、強(qiáng)氧化性) 無水氯化鈣(中性) 堿石灰(堿性) 除雜試劑Cu、CuO、Mg等 當(dāng)CO2中混有O2雜質(zhì)時(shí),應(yīng)選用上述Ⅰ~Ⅳ中的Ⅳ裝置除O2,除雜試劑是Cu粉。 5.氣體的收集方法 收集方法 收集氣體的類型 收集裝置 可收集的氣體(舉例) 排水法 難溶于水或微溶于水,又不與水反應(yīng)的氣體 O2、H2、NO、CO等 排空氣法 向上排空氣法 密度大于空氣且不與空氣中的成分反應(yīng) Cl2、SO2、NO2、CO2 向下排空氣法 密度小于空氣且不與空氣中的成分反應(yīng) H2、NH3 6.集氣裝置的創(chuàng)新——排液集氣裝置 裝置(Ⅰ)從a管進(jìn)氣b管出水可收集難溶于水的氣體,如H2、O2等。若將廣口瓶中的液體更換,還可以收集以下氣體。 ①飽和食鹽水——收集Cl2。 ②飽和NaHCO3溶液——收集CO2。 ③飽和NaHS溶液——收集H2S。 ④四氯化碳——收集HCl或NH3。 裝置(Ⅱ)儲(chǔ)氣式集氣。氣體從橡膠管進(jìn)入,可將水由A瓶排入B瓶,在瓶A中收集到氣體。 7.尾氣處理的原因、方法及裝置 (1)原因:有些氣體有毒或有可燃性,任其逸散到空氣中,會(huì)污染空氣或者引發(fā)火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害。 (2)處理方法:一般根據(jù)氣體的相關(guān)性質(zhì),使其轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)物質(zhì)或無毒物質(zhì),如酸性有毒氣體用堿溶液吸收,可燃性氣體用點(diǎn)燃等措施。 (3)尾氣處理裝置(見下圖a、b、c) ①實(shí)驗(yàn)室制取Cl2時(shí),尾氣的處理可采用b裝置。 ②制取CO時(shí),尾氣處理可采用ac裝置。 ③制取H2時(shí),尾氣處理可采用ac裝置。 題組一 氣體的制備與性質(zhì)探究 1.(2017臨沂市高三上學(xué)期期中考試)用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象描述錯(cuò)誤的是( ) 實(shí)驗(yàn) 試劑甲 試劑乙 試劑丙 丙中的現(xiàn)象 A 稀鹽酸 CaCO3 Na2SiO3溶液 有白色沉淀生成 B 濃硫酸 Na2SO3 BaCl2溶液 有白色沉淀生成 C 過氧化氫 MnO2 酸性KI淀粉溶液 溶液變?yōu)樗{(lán)色 D 濃鹽酸 KMnO4 Na2S溶液 有淡黃色沉淀生成 答案 B 解析 A項(xiàng),鹽酸和碳酸鈣反應(yīng)生成CO2,CO2與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸白色沉淀,正確;B項(xiàng),濃硫酸與亞硫酸鈉反應(yīng)生成SO2,但SO2與氯化鋇不反應(yīng),錯(cuò)誤;C項(xiàng),過氧化氫在二氧化錳的作用下分解生成氧氣,氧氣把碘化鉀氧化為單質(zhì)碘,碘遇淀粉顯藍(lán)色,正確;D項(xiàng),濃鹽酸與高錳酸鉀混合生成氯氣,氯氣把硫化鈉氧化為單質(zhì)S,產(chǎn)生淡黃色沉淀,正確。 2.(2018曲阜市高三檢測)用如圖所示裝置和相應(yīng)試劑能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖? ) 選項(xiàng) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 試劑a 試劑b 試劑c 裝置 A 驗(yàn)證非金屬性:S>C>Si 稀硫酸 Na2CO3 Na2SiO3溶液 B 制備純凈的氯氣 濃鹽酸 MnO2 飽和食鹽水 C 檢驗(yàn)溶液X中含有CO 鹽酸 溶液X 澄清石灰水 D 除去Na2SO3中的Na2SO4 氯水 混合物 NaOH溶液 答案 A 解析 A項(xiàng),裝置b中出現(xiàn)氣體,說明硫酸的酸性強(qiáng)于碳酸,裝置c中出現(xiàn)沉淀,說明碳酸的酸性強(qiáng)于硅酸,最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng),非金屬性越強(qiáng),即S>C>Si,正確;B項(xiàng),MnO2和濃鹽酸反應(yīng),需要加熱,此裝置中沒有加熱裝置,飽和食鹽水除去氯氣中的HCl,從裝置c中出來的氯氣中混有水蒸氣,不是純凈的,錯(cuò)誤;C項(xiàng),裝置b中加入鹽酸,出現(xiàn)能使澄清石灰水變渾濁的氣體,不能說明X中含有CO,可能含有HCO或SO或HSO,錯(cuò)誤;D項(xiàng),氯水具有強(qiáng)氧化性,能把SO氧化成SO,不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?,錯(cuò)誤。 3.(2017湖北省部分重點(diǎn)高中協(xié)作體高三上學(xué)期聯(lián)考)利用如圖所示裝置進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn),能得到相應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的是( ) 選項(xiàng) ① ② ③ 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 A 濃硫酸 Na2SO3 KMnO4溶液褪色 SO2有漂白性 B 濃鹽酸 KMnO4 FeBr2溶液變?yōu)辄S色 氧化性:Cl2>Br2 C 稀硫酸 碳酸鈉 CaCl2溶液無明顯變化 CO2不與CaCl2反應(yīng) D 濃硫酸 蔗糖 溴水褪色 濃硫酸具有脫水性、吸水性 答案 C 解析 A項(xiàng),二氧化硫使酸性高錳酸鉀溶液褪色表現(xiàn)的是二氧化硫的還原性,錯(cuò)誤;B項(xiàng),氯氣通入溴化亞鐵溶液先氧化亞鐵離子,使溶液變?yōu)辄S色,錯(cuò)誤;C項(xiàng),碳酸的酸性弱于鹽酸,所以二氧化碳不與氯化鈣反應(yīng),正確;D項(xiàng),溴水褪色說明有二氧化硫生成,證明了濃硫酸的強(qiáng)氧化性,錯(cuò)誤。 4.(2017江西省臨川區(qū)第一中學(xué)高三上學(xué)期期中考試)用下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋不合理的是( ) 選項(xiàng) ①中試劑 ①中現(xiàn)象 解釋 A 品紅溶液 溶液褪色 SO2具有漂白性 B Na2SiO3溶液 產(chǎn)生膠體沉淀 酸性:H2SO3>H2SiO3 C Ba(NO3)2溶液 生成白色沉淀 SO與Ba2+生成白色BaSO3沉淀 D 酸性KMnO4溶液 紫色褪去 SO2具有還原性 答案 C 解析 Cu和濃硫酸發(fā)生反應(yīng)Cu+2H2SO4(濃)CuSO4+SO2↑+2H2O。A項(xiàng),SO2具有漂白性,能使品紅溶液褪色,正確;B項(xiàng),通入SO2后產(chǎn)生膠體沉淀,說明產(chǎn)生H2SiO3,即H2SO3酸性強(qiáng)于H2SiO3,正確;C項(xiàng),SO2溶于水,溶液顯酸性,NO在酸性條件下具有強(qiáng)氧化性,能把H2SO3或SO氧化成SO,因此沉淀是BaSO4,錯(cuò)誤;D項(xiàng),酸性高錳酸鉀溶液具有氧化性,紫色褪去,說明SO2具有還原性,正確。 題組二 高考新題型——和氣體制備有關(guān)的儀器連接分析 5.(2017全國卷Ⅰ,10)實(shí)驗(yàn)室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有硫等雜質(zhì),焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣)。下列說法正確的是( ) A.①②③中依次盛裝KMnO4溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液 B.管式爐加熱前,用試管在④處收集氣體并點(diǎn)燃,通過聲音判斷氣體純度 C.結(jié)束反應(yīng)時(shí),先關(guān)閉活塞K,再停止加熱 D.裝置Q(啟普發(fā)生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣 答案 B 解析 A項(xiàng),氣體從溶液中逸出易帶出水蒸氣,所以濃硫酸應(yīng)放在③中,錯(cuò)誤;B項(xiàng),先通H2以排除空氣,加熱前應(yīng)先檢驗(yàn)H2的純度,正確;C項(xiàng),若先停止通H2,空氣有可能重新將W氧化,應(yīng)先停止加熱,再關(guān)閉活塞K,錯(cuò)誤;D項(xiàng),MnO2和濃鹽酸反應(yīng)制氯氣需要加熱,不能用啟普發(fā)生器制備,錯(cuò)誤。 6.(2018海南省海南中學(xué)高三月考)用下圖所示裝置測定水中氫、氧元素的質(zhì)量比,其方法是分別測定通氫氣前后玻璃管的質(zhì)量差和U形管的質(zhì)量差,實(shí)驗(yàn)測得m(H)∶m(O)>1∶8。下列對(duì)導(dǎo)致這一結(jié)果的原因分析中,一定錯(cuò)誤的是( ) A.Ⅰ、Ⅱ裝置之間缺少干燥裝置 B.Ⅲ裝置之后缺少干燥裝置 C.Ⅱ裝置中玻璃管內(nèi)有水冷凝 D.CuO沒有全部被還原 答案 D 解析 用H2還原CuO時(shí),裝置Ⅲ中CaCl2吸收的是生成的水,而裝置Ⅱ中玻璃管通H2前后的質(zhì)量差為反應(yīng)時(shí)消耗CuO中氧的質(zhì)量,即生成水中氧元素的質(zhì)量,而m(水)-m(氧)=m(氫)。當(dāng)Zn和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的H2不干燥[m(水)偏大],裝置Ⅲ后不加干燥裝置,使Ⅲ中CaCl2吸收空氣中的水分[m(水)偏大],Ⅱ中玻璃管內(nèi)有水冷凝[m(氧)偏小],都會(huì)造成測得m(H)∶m(O)>1∶8。H2O的組成與CuO是否完全反應(yīng)無關(guān),只與通H2前后玻璃管的質(zhì)量差和生成的水有關(guān)。 7.(2017河北省武邑中學(xué)高三上學(xué)期期中考試)Cl2O是一種強(qiáng)氧化劑,易溶于水且會(huì)與水反應(yīng)生成次氯酸,與有機(jī)物或還原劑接觸會(huì)發(fā)生燃燒并爆炸。一種制取Cl2O的裝置如圖所示,加熱裝置和夾持儀器已略。 已知:Cl2O的熔點(diǎn)為-116 ℃,沸點(diǎn)為3.8 ℃;Cl2的沸點(diǎn)為-34.6 ℃;HgO+2Cl2===HgCl2+Cl2O。下列說法正確的是( ) A.裝置②③中盛裝的試劑依次是濃硫酸和飽和食鹽水 B.通干燥空氣的目的是作氧化劑 C.從裝置⑤中逸出氣體的主要成分是Cl2O D.裝置④與⑤之間不用橡皮管連接,是為了防止橡皮管燃燒和爆炸 答案 D 解析 A項(xiàng),從飽和食鹽水中逸出的氣體中含有水蒸氣,所以氯氣要先通過飽和食鹽水,再通過濃硫酸,即裝置②③中盛裝的試劑依次是飽和食鹽水和濃硫酸,錯(cuò)誤;B項(xiàng),通干燥空氣的目的是將Cl2O從發(fā)生裝置完全趕出至收集裝置,錯(cuò)誤;C項(xiàng),從裝置⑤中逸出氣體的主要成分是Cl2,錯(cuò)誤;D項(xiàng),裝置④與⑤之間不用橡皮管連接,是為了防止橡皮管燃燒和爆炸,正確。 題組三 儀器連接專練 8.將鋁鎂合金與足量稀硫酸溶液反應(yīng),測定生成氣體在通常狀況(約20 ℃,1.01105 Pa)的體積。某同學(xué)擬選用如圖實(shí)驗(yàn)裝置完成實(shí)驗(yàn): 最簡易的裝置其連接順序:A接(______)(________)接(________)(________)接(________)(填接口字母,可不填滿)。 答案 E D G 9.實(shí)驗(yàn)室合成硫酰氯要先制取干燥氯氣。制備干燥純凈的氯氣所用儀器如下圖: 上述儀器的連接順序:e接________,________接________,________接________,________接________(按氣流方向,用小寫字母表示)。 答案 d c a b i h g 10.亞硝酸鈉是一種工業(yè)鹽,在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛?,F(xiàn)用下圖所示裝置(夾持裝置已省略)及藥品,探究亞硝酸鈉與硫酸反應(yīng)及氣體產(chǎn)物成分。 已知:① NO+NO2+2OH-===2NO+H2O ②氣體液化的溫度:NO2(21 ℃)、NO(-152 ℃) (1)反應(yīng)前應(yīng)打開彈簧夾,先通入一段時(shí)間氮?dú)?,目的是_______________________________ ________________________________________________________________________。 (2)為了檢驗(yàn)裝置A中生成的氣體產(chǎn)物,儀器的連接順序(從左向右連接):A→________;組裝好儀器后,接下來進(jìn)行的操作是_______________________________________________。 答案 (1)排出裝置中的空氣,防止干擾NO的檢驗(yàn) (2)CEDB 檢查裝置的氣密性 解析 (1)反應(yīng)前應(yīng)打開彈簧夾,先通入一段時(shí)間氮?dú)?,排出裝置中的空氣,防止干擾NO的檢驗(yàn),否則會(huì)影響NO和NO2的檢驗(yàn)。(2)為了檢驗(yàn)裝置A中生成的氣體產(chǎn)物,儀器的連接順序(從左向右連接):A是發(fā)生裝置,C是干燥除去水。因?yàn)镹O2更易液化,先分離NO2,所以接E冷卻二氧化氮,NO2分離后再檢驗(yàn)NO,再接D通氧氣,觀察到氣體從無色變成紅棕色,說明是NO,B是尾氣處理;吸收反應(yīng)后剩余的NO和NO2的混合氣體,防止污染空氣。裝置的連接為A→C→E→D→B;有氣體參與或生成的實(shí)驗(yàn)必須檢查裝置的氣密性,故組裝好儀器后,接下來進(jìn)行的操作是檢查裝置的氣密性。 11.利用如圖裝置,進(jìn)行NH3與金屬氧化物MxOy反應(yīng)生成M、N2、 H2O,通過測量生成水的質(zhì)量來測定M的相對(duì)原子質(zhì)量。a中試劑是濃氨水。 (1)儀器a的名稱為________,儀器b中裝入的試劑可以是____________。 (2)按氣流方向正確的裝置連接順序?yàn)開_______(填字母,裝置可重復(fù)使用)。 答案 (1)分液漏斗 NaOH或生石灰或堿石灰 (2)BDADC 解析 (1)儀器a的名稱為分液漏斗,儀器b中裝入的試劑可以是NaOH或生石灰或堿石灰。 (2)該實(shí)驗(yàn)在B處產(chǎn)生氨,通過D干燥氨,在A處NH3與MxOy反應(yīng),生成的水在D處被吸收,殘留氨被C吸收,所以按氣流方向正確的裝置連接順序?yàn)锽DADC。- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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