2021届一轮复习（人教版）气体的制备、净化和收集学案

2021届一轮复习（人教版）气体的制备、净化和收集学案

气体的制备、净化和收集 ‎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:‎ 类型 固+固气体 固+液气体 液+液气体 固+液(不加热)→气体 发生 装置 制备 气体 O2、NH3、CH4等 Cl2、C2H4等 选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体 ‎3.气体制备装置的改进 ‎(1)改进的目的:用于加热易熔化的固体物质的分解,这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流,如草酸晶体受热分解制取CO2气体。‎ ‎(2)“固体+液体→气体”装置的创新 ‎(3)“固(液)+液气体”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,便于液体顺利流下。‎ ‎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。‎ 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 固态 干燥剂 固体,‎ 加热 装置 常见 干燥 剂 浓硫酸 ‎(酸性、强 氧化性)‎ 无水氯化钙(中性)‎ 碱石灰(碱性)‎ 除杂试剂Cu、CuO、Mg等 当CO2中混有O2杂质时,应选用上述Ⅰ～ Ⅳ中的Ⅳ装置除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 可收集的 气体(举例)‎ 排水法 难溶于水或微溶于水,又不与水反应的气体 H2、O2、NO、CO等 向上排 空气法 密度大于空气且不与空气中的成分反应 CO2、Cl2、SO2、NO2‎ 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:有些气体有毒或有可燃性,逸散到空气中,会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。‎ ‎(2)处理方法: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)尾气处理装置(见下图a、b、c)‎ ‎①实验室制取Cl2时,尾气的处理可采用b装置。‎ ‎②制取CO时,尾气处理可采用ac装置。‎ ‎③制取H2时,尾气处理可采用ac装置。‎ ‎【典例】二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体,沸点为11℃,可用于处理含硫废水。回答下列问题:‎ ClO2的制备:‎ 已知:SO2+2NaClO3+H2SO42ClO2+2NaHSO4。‎ ‎(1)装置A中反应的化学方程式为___________________________________。 ‎ ‎(2)欲收集ClO2,选择图中的装置,其连接顺序为a→________(按气流方向,用小写字母表示)。 ‎ ‎(3)装置D的作用是____________________________________________。 ‎ ‎【思维建模】按气体流向连接装置的基本思路:‎ 发生装置⇨净化装置⇨干燥装置⇨收集装置⇨吸收装置 ‎【解析】(1)装置A中Cu与浓硫酸反应制备二氧化硫,化学方程式为Cu+‎ ‎2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)二氧化硫从a进入装置B中反应,为防止倒吸,故应在之前有安全瓶,则a→g→h,为反应充分,故再连接B装置中的b,二氧化氯沸点较低,故在D中冰水浴收集,为充分冷却,便于收集,故连接e,最后用NaOH溶液吸收未反应完的二氧化硫,防止污染空气,连接顺序为a→g→h→b→c→e→f→d。(3)装置D的作用为冷凝并收集ClO2。‎ 答案:(1)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O ‎(2)g→h→b→c→e→f→d ‎(3)冷凝并收集ClO2‎ ‎【延伸探究】(1)制取SO2最常用的方法是什么?试用化学方程式表示。‎ 提示:Na2SO3+H2SO4Na2SO4+H2O+SO2↑‎ ‎(2)C装置除了吸收尾气外,还可以起到防止倒吸的作用,下列装置中常见的防倒吸装置有哪些?‎ 提示:②、③、④、⑤。②、③、⑤有大空间容纳倒吸的液体,④气体不溶于四氯化碳,可防止倒吸。‎ ‎1.以CO2和Na2O2为原料,制取纯净干燥的O2,实验装置如下:‎ 下列说法不正确的是 (　　)‎ A.装置②中试剂可以是NaOH溶液 B.装置③的作用是干燥O2‎ C.收集氧气应选择装置a D.装置②、③之间应增加盛有澄清石灰水的洗气瓶 ‎【解析】选C。二氧化碳通过U形管与过氧化钠反应生成氧气,氧气和没有反应的二氧化碳通入碱液洗气瓶除二氧化碳,可增加盛有澄清石灰水的洗气瓶验证二氧化碳是否除尽,再通过盛有浓硫酸的洗气瓶干燥氧气,最后收集; A.装置②中试剂可以是NaOH溶液,用来除掉二氧化碳气体,故不选A;B.装置③中盛有浓硫酸,作用是干燥O2,故不选B;C.由于氧气密度大于空气,收集O2选择装置b,故选C;D.装置②、③之间应增加盛有澄清石灰水的洗气瓶,验证二氧化碳是否除尽,故不选D。‎ ‎2.草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O,相对分子质量为180)呈淡黄色,可用作照相显影剂。某小组进行纯净草酸亚铁晶体热分解产物中气体产物成分的探究。小组成员采用如下装置(可重复选用)进行实验: ‎ 按照气流从左到右的方向,上述装置的连接顺序为__________→尾气处理装置(填仪器接口的字母编号)。 ‎ ‎【解析】草酸亚铁晶体在装置A中加热分解,生成的气体通过装置D中硫酸铜检验水蒸气的存在,通过装置B中澄清石灰水检验二氧化碳的生成,通过装置E中碱石灰干燥后,气体通入装置C中玻璃管和氧化铜反应生成铜和二氧化碳,再通过B装置检验生成的二氧化碳气体,按照气流从左到右的方向,上述装置的连接顺序为agfbchi(或ih)de(或ed)bc,最后连接尾气处理装置。‎ 答案:agfbchi(或ih)de(或ed)bc