2021届新高考选考化学一轮复习人教版小专题突破5常考气体的实验室制备、净化和收集学案

2021届新高考选考化学一轮复习人教版小专题突破5常考气体的实验室制备、净化和收集学案

小专题突破5　常考气体的实验室制备、净化和收集 ‎[专题精讲]‎ ‎1．气体制备实验的基本思路 ‎2．重要气体的发生装置 依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：‎ ‎(1)固体＋固体气体 发生装置：‎ 制备气体：O2、NH3等。‎ ‎(2)固体(或液体)＋液体气体 发生装置：‎ 制备气体：Cl2、C2H4等。‎ ‎(3)固体＋液体气体 发生装置：‎ 制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体，如CO2、H2、H2S、O2等。‎ ‎3．气体发生装置的改进 ‎(1)“固体＋固体气体”装置的创新 改进的目的：用于加热易熔化的固体物质，这样可以有效地防止固体熔化时造成液体流向试管口，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。‎ ‎(2)“固体(或液体)＋液体气体”装置的创新 图A的改进优点是能控制反应液的温度。‎ 图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液体顺利滴下。‎ ‎(3)“固体＋液体―→气体”装置的创新 ‎4．气体的除杂方法 ‎(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、还原性等。‎ 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 先除易除去的杂质气体。‎ ‎(2)气体干燥、净化装置 类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固体，加热 装置 ‎　‎ 常见试剂 浓H2SO4‎ ‎(酸性、强氧化性)‎ 无水氯化钙(中性)、‎ 碱石灰(碱性)‎ Cu、CuO、Mg等 例如，当CO2中混有O2杂质时，应选用上述装置中的装置Ⅳ除O2，除杂试剂是Cu粉。‎ ‎5．气体的收集方法 收集方法 收集气体的类型 收集装置 可收集的气体(举例)‎ 排水法 难溶于水或微溶于水且不与水反应 O2、H2、NO、‎ CO等 排空 气法 向上排空气法 密度大于空气且不与空气中的成分反应 Cl2、SO2、‎ NO2、CO2‎ 向下排空气法 密度小于空气且不与空气中的成分反应 H2、NH3‎ ‎6.集气装置的创新——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：储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在A瓶中收集到气体。‎ ‎7．尾气处理的原因、方法及装置 ‎(1)原因：有些气体有毒或可燃，任其扩散到空气中，‎ 会污染空气或引发火灾、爆炸等灾害。‎ ‎(2)方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收、可燃性气体用点燃等措施。‎ ‎(3)装置(详见第1章课题1学习任务3)‎ ‎[专题精练]‎ 气体的制备与性质探究 科学探究与创新意识 ‎1．(2020·惠州高三模拟)下列制备和收集气体的实验装置合理的是(　　)‎ 解析：选D。A中被加热试管的管口应略向下倾斜，且收集气体的试管口应放一团棉花；B中NO很容易被空气中的氧气氧化，得不到NO；C中氢气的密度比空气小，应用向下排空气法，所以集气瓶中的进气导管应比出气导管短。‎ ‎2．用如图所示装置进行实验，下列实验现象描述错误的是[提示：硅酸(H2SiO3)为弱酸，是一种不溶于水的白色固体](　　)‎ 选项 试剂甲 试剂乙 试剂丙 丙中的现象 A 稀盐酸 CaCO3‎ Na2SiO3溶液 有白色沉淀生成 B 浓硫酸 Na2SO3‎ BaCl2溶液 有白色沉淀生成 C 过氧化氢 MnO2‎ 酸性KI淀粉溶液 溶液变为蓝色 D 浓盐酸 KMnO4‎ Na2S溶液 有黄色沉淀生成 解析：选B。A项，稀盐酸和碳酸钙反应生成CO2，CO2与硅酸钠溶液反应生成硅酸白色沉淀，正确；B项，浓硫酸与亚硫酸钠反应生成SO2，但SO2与BaCl2溶液不反应，‎ 错误；C项，过氧化氢在二氧化锰的催化作用下分解生成氧气，氧气把碘化钾氧化为单质碘，淀粉遇碘显蓝色，正确；D项，浓盐酸与高锰酸钾混合生成氯气，氯气把硫化钠氧化为单质S，产生黄色沉淀，正确。‎ ‎3．(2020·沈阳高三检测)用如图所示装置和相应试剂能达到实验目的的是(　　)‎ 选项 实验目的 试剂a 试剂b 试剂c 装置 A 验证非金属性：S>C>Si 稀硫酸 Na2CO3‎ Na2SiO3溶液 B 制备纯净的氯气 浓盐酸 MnO2‎ 饱和食盐水 C 检验溶液X中含有CO 盐酸 溶液X 澄清石灰水 D 除去Na2SO3中的Na2SO4‎ 氯水 混合物 NaOH溶液 解析：选A。A项，装置②中出现气体，说明硫酸的酸性强于碳酸，装置③中出现白色沉淀，说明碳酸的酸性强于硅酸，最高价氧化物对应水化物的酸性越强，非金属性越强，即非金属性：S>C>Si，正确；B项，MnO2和浓盐酸反应需要加热，此装置中没有加热装置，无法制得Cl2，错误；C项，向装置②中加入盐酸，出现能使澄清石灰水变浑浊的气体，不能说明溶液X中含有CO，也可能含有HCO或SO或HSO，错误；D项，氯水具有强氧化性，能把SO氧化成SO，不能达到实验目的，错误。‎ 与气体制备有关的仪器连接问题 科学探究与创新意识 ‎4．(双选)硫酰氯(SO2Cl2)是重要的化学试剂，其熔点为－54.1 ℃，沸点为69.1 ℃，遇冷水逐渐分解，其制备原理为SO2(g)＋Cl2(g)===SO2Cl2(l)　ΔH＝－97.3 kJ·mol－1，现用如图所示装置(夹持仪器已略去)进行实验。‎ 下列说法正确的是(　　)‎ A．A的作用是冷凝回流，冷凝水应从a口进b口出 B．乙和丙中分别盛装饱和食盐水和浓硫酸 C．活性炭可加快反应速率 D．B中最好盛装碱石灰，其作用只是为了除去多余的SO2和Cl2‎ 解析：选AC。由于该反应放热会使SO2Cl2挥发损失，所以冷凝管的作用为冷凝回流，冷凝水应从a口进b口出，A项正确；由于SO2Cl2遇冷水逐渐分解，所以制得的氯气应先用饱和食盐水除去挥发出来的HCl气体，再用浓硫酸除去水蒸气，B项错误；从反应原理来看，活性炭不参与反应，而活性炭的特点是表面积大，具有吸附作用，所以其可增大两种反应物的接触面积，使反应速率加快，C项正确；B中盛装碱石灰，既要防止多余的SO2和Cl2逸出污染环境，也要防止空气中的水蒸气进入装置使SO2Cl2水解，D项错误。‎ ‎5．亚硝酸钠(NaNO2)是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用如图所示装置(夹持装置已省略)及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物的成分。‎ 已知：①NO＋NO2＋2OH－===2NO＋H2O；‎ ‎②气体液化的温度：NO2(21 ℃)，NO(－152 ℃)。‎ ‎(1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，目的是_______________________。‎ ‎(2)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(从左向右连接)：A→_____；组装好仪器后，接下来进行的操作是__________________________________。‎ 解析：(1)反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排尽装置中的空气，防止干扰NO的检验。(2)为了检验装置A中生成的气体产物，仪器的连接顺序(从左向右连接)：A是发生装置，C是干燥装置。因为NO2更易液化，先分离NO2，所以接E冷却二氧化氮，NO2分离后再检验NO，再接D通氧气，观察到气体从无色变成红棕色，说明是NO，B是尾气处理装置，吸收反应后剩余的NO和NO2的混合气体，防止污染空气。则装置的连接顺序为A→C→E→D→B；有气体参与或生成的实验必须检查装置的气密性，故组装好仪器后，接下来进行的操作是检查装置的气密性。‎ 答案：(1)排尽装置中的空气，防止干扰NO的检验 ‎(2)C→E→D→B　检查装置的气密性