知识讲解 常见气体的制备与收集（提高)

1 常见气体的制备与收集 【考纲要求】 掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、仪器，反应原理和收集方法）。 【考点梳理】 考点一、几种气体实验室制备的反应原理 气体 反应原理(化学方程式) 2KClO3 2KCl+3O2↑ 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑氧气 氨气 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2O 氢气 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O SO2 Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+H2O+SO2↑ Cu+2 H2SO4(浓) CuSO4(浓)+ SO2↑+2H2O NO2 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O C2H2 CaC2+2H2O Ca(OH)2 + C2H2↑ 氯气 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O NO 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O C2H4 C2H5OH C2H4↑+H2O 考点二、气体的发生装置 1．设计原则：根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。 2．装置基本类型： 170℃ 浓硫酸 2 装置 类型 固体反应物（加热） 固液反应物（不加热） 固液反应物（加热） 装置 示意图 主要 仪器 酒精灯、试管 启普发生器 酒精灯、烧瓶、分液漏斗 典型 气体 O2、NH3、CH4 等 H2、CO2、H2S 等。 Cl2 操作 要点 ⑴试管口应稍向下倾斜， 以防止产生的水蒸气在管 口冷凝后倒流而引起试管 破裂； ⑵铁夹应夹在距试管口 l/3 处； ⑶胶塞上的导管伸入试管 里面不能太长，否则会妨 碍气体的导出。 ⑴在用简易装置时，如用长颈 漏斗，长颈漏斗的下口应伸入 液面以下，否则起不到液封的 作用； ⑵加入的液体反应物（如酸） 要适当； ⑶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。 ⑷制 C2H2： ⑴先把固体药品加入烧瓶， 然后加入液体药品； ⑵要正确使用分液漏斗。 ⑶制 C2H4： 考点三、气体的收集方法和装置 根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种。 1、收集方法： （1）排水集气法 凡难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体都可用排水法收集； （2）向上排空气法 凡是气体的相对分子质量大于空气的平均相对分子质量的可用此法； （3）向下排空气法 若气体的相对分子质量小于空气的平均相对分子质量，则用向下排空气法。 2、收集装置： 3 (1) 图甲可收集 O2、H2、N2、Cl2(饱和 NaCl 溶液)、NO、CO2(饱和 NaHCO3 溶液)、CO 等。 (2) 图乙可收集 Cl2 、NO2、CO2、SO2 等。 (3) 图丙可收集 H2、NH3、CH4 等。 (4) 图丁从 A 进气相当于图乙，从 B 进气相当于图丙。 考点四、气体的干燥净化装置 1、气体干燥净化装置: 气体的净化、干燥装置一般常用的有洗气瓶、干燥管、U 形管和双通加热管几种。 液态干燥剂 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 可干燥 的气体 H2 、 Cl2 、 O2 、 SO2、N2、CO2、 CO、CH4 H2 、 Cl2 、 O2 、 SO2、N2、CO2、 CO、CH4 H2 、 O2 、 N2 、 CO、CH4、NH3 可除去 H2、O2、 N2、 CO 不可干燥 的气体 HBr、NH3、HI NH3 Cl2、SO2、CO2、 NO2 等 (1)洗气瓶中一般装入液体除杂试剂。除杂试剂应通过化学反应将杂质吸收或将杂质气 体转化为所制取的气体。常见除杂试剂有： ①强碱溶液：如 NaOH 溶液可吸收 CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2 等呈酸性的气体。 ②饱和的酸式盐溶液，可将杂质气体吸收转化，如： 饱和 NaHCO3 溶液能除去 CO2 中混有的 HCl、SO2 等强酸性气体。 饱和 NaHSO3 溶液能除去 SO2 中混有的 HCl、SO3 等气体。 饱和 NaHS 溶液能除去 H2S 中混有的 HCl 气体。 ③浓 H2SO4：利用它的吸水性，可除去 H2、SO2、HCl、CO、NO2、CH4 等气体中混有 的水蒸气。但由于浓 H2SO4 有强氧化性，不能用来干燥具有强还原性气体，如 H2S、HBr、 HI 等。 ④酸性 KMnO4 溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，如除去混在 CO2 4 气体中的 SO2、H2S 等。 (2)干燥管、U 形管一般装入固体的干燥剂。常见的固体干燥剂有： ①酸性干燥剂，用来干燥酸性气体。如 P2O5、硅胶等。 ②碱性干燥剂，用来干燥碱性气体。如 CaO、碱石灰、固体 NaOH 等。 ③中性干燥剂，既能干燥碱性气体又能干燥酸性气体。如 CaCl2(但 CaCl2 不能干燥 NH3，因易形成 CaCl2·8NH3 氨合物)。 (3)双通加热管一般装入固体除杂剂，除杂试剂和混合气体中的某一组分反应。例如：Cu 和混合气体中 O2 反应而将 O2 除去。 另外还常用固体的无水 CuSO4 装入干燥管中，通过颜色变化检验水蒸气的存在(但不能 用 CuSO4 作干燥剂，因 CuSO4 吸水率低)。用 Na2O2 固体也可将 CO2、H2O(气)转化为 O2。 2、尾气处理装置: 尾气处理与净化、干燥的原理和装置是一样的。 (1) 图甲装置中若装 NaOH 可吸收 Cl2、SO2、NO2、CO2 等酸性气体。若装 Na2SO3 可 吸收 Cl2、SO2、NO2 等。 (2) 图乙和图丙装置中若装碱石灰可吸收 Cl2、SO2、NO2、CO2 等酸性气体，同时他们 还是一个双吸收装置，应用于制取易潮解的物质，如，制无水 AlCl3 时，正好可吸收多余的 Cl2，反应结束后冷却过程中又可吸收回流的空气以防止潮解。 (3) 尾气处理还可以用下列装置： 甲 乙 丙 A. 甲装置吸收极易溶于水的气体如 HCl、NH3 等。 B. 乙装置吸收溶解度较小的气体如 Cl2 等。 C. 丙装置除去可燃的有毒气体如 CO 等。 D. 无需要吸收直接排放的气体有 O2、N2、H2、CO2、CXHY，其中 H2 和 CXHY 必须排 放到室外。 3、防倒吸完全装置: 4．测量气体的体积: 利用气体的不溶于某些液体的性质(如 H2 难溶于水，Cl2 难溶于饱和食盐水)可用排液法 粗略测量气体的体积。其多种量气装置见下图。 5 实验操作水平的高低决定了测量误差的大小。为减少量气误差，应注意： 装置(A)，反应后应恢复到室温再读数，实验前集气瓶应充满水。气体体积即量筒中水 的体积， 装置(B)：读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平。读取反应前后甲管中液面 体积读数的差值即为气体体积． 装置(C)：测量收集到气体体积，应先使气体冷却至室温，再慢慢将量筒下移，使量筒 内外液面高度相同，再读取读数． 装置(D)：实验中水面要没过漏斗颈，量筒中装满水，反应在漏斗中进行，生成 气体的体积即为量筒内气体的体积。 装置(E)：用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的体积分数．读数时球形容器和量气 管液面相平，量气管内增加的水的体积等于不被反应管吸收的气体的体积． 考点五、气体制备实验的基本过程 1、气体制备实验一般分为以下六个环节: 制气 → 安全装置 → 除杂 → 干燥 → 反应 → 尾气处理 2、气体制备实验操作的一般步骤： (1) 组装(从下到上、从左到右) (2) 检验气密性 (3) 加入药品 (4) 排尽装置内的空气 (5) 验纯 (6) 性质实验或反应 (7) 拆除装置 【典型例题】 类型一、实验室制取气体的原理 例 1、下列实验装置图正确的是 6 【思路点拨】A 项中制乙烯的温度计应插入液面以下以测溶液的温度；C 项中没有除杂 装置；D 项收集乙酸乙酯时导管不能插入液面以下。 【答案】B 【解析】A 选项：实验室制备乙烯控制乙醇的分解温度是关键，乙醇在圆底烧瓶中，温 度计的水银球必须置于反应混合液的液面以下测乙醇的分解温度；C 选项：实验室制备氯气 是在加热条件下反应的，该装置没有热源，由于反应在加热条件下进行，盐酸的挥发性导致 一部分氯化氢气体随着氯气挥发出来，同时伴有少量的水蒸气的产生，所以在收集装置前应 该连有两个洗气瓶，一个装有饱和食盐水除去氯气中的氯化氢气体，一个装有浓硫酸除去氯 气中的水蒸气，而该装置中没有热源和除杂装置；D 选项：随着乙酸乙酯挥发出来的有乙醇 和乙酸，其中乙醇极易溶于水，而乙酸又能和碳酸钠溶液反应，导管插入液面就会产生倒吸， 使反应得不到乙酸乙酯。答案 B. 【点评】本题考查了：①了解化学实验常用仪器的主要用途和使用方法，②能绘制和识 别典型实验仪器的装置图，③掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、仪器、反应原理 和收集方法）。认真注意课本中的每个演示实验和学生实验。 举一反三： 【变式 1】右图是一套实验室制气装置，用于发生、干燥 和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验 的是 A．铜屑和浓硝酸 B．二氧化锰和浓 HCl C．电石和水 D．碳酸钙和稀硫酸 【答案】A 【变式 2】右图是制取和收集某气体的实验装置，该装置可用于 7 水 A．用浓盐酸和二氧化锰反应制取 Cl2 B．用过氧化钠固体和水反应制取 O2 C．用浓硝酸与铜反应制取 NO2 D．用浓氨水和生石灰反应制取 NH3 【答案】B 例 2、拟用下图装置制取表中的四种干燥、纯净的气体（图中铁架台、铁夹、加热及气体收 集装置均已略去；必要时可以加热；a、b、c、d 表示相应仪器中加入的试剂）。 气体 a b c d C2H4 乙醇 浓 H2SO4 NaOH 溶液 浓 H2SO4 Cl2 浓盐酸 MnO2 NaOH 溶液 浓 H2SO4 NH3 饱和 NH4Cl 溶液 消石灰 H2O 固体 NaOH NO 稀 HNO3 铜屑 H2O P2O5 ⑴上述方法中可以得到干燥、纯净的气体是 。 ⑵指出不能用上述方法制取的气体，并说明理由（可以不填满） ①气体 ，理由是 。 ②气体 ，理由是 。 ③气体 ，理由是 。 ④气体 ，理由是 。 【思路点拨】从气体的发生、净化和干燥等方面综合考虑。 【答案】⑴NO ⑵①C2H4 装置中没有温度计，无法控制反应温度 ②Cl2 反应 生成的 Cl2 被 c 中的 NaOH 溶液吸收了 ③NH3 反应生成的 NH3 被 c 中的 H2O 吸收了 【解析】若制取乙稀，由于装置中没有温度计，无法控制反应温度，实验无法进行。后 面的除杂试剂 NaOH 溶液（用于吸收 CO2 和 SO2）和干燥剂浓 H2SO4 的选用都是正确的。 若用该装置制取氯气是可以的，用浓 H2SO4 对氯气进行干燥也是可以的。但要除去氯 气中混有的 HCl 气体，c 中应选用饱和食盐水。 我们熟悉的制取氨气的装置是以 NH4Cl 固体和消石灰作反应物的固体加热制气装置， 用本题中装置和题给反应物也能制取氨气（a 中也可以加入浓氨水），但 c 中的水能吸收氨 气且能发生倒吸。若 c 中不加入任何物质倒是可以的。 若用该装置制取 NO 气体，制得的气体中可能混有 NO2 气体，c 中用水能将 NO2 转化为 a b c d 气体 8 NO，d 中的 P2O5 起干燥作用。我们熟悉的干燥装置一般由两种：本题中 d 装置和干燥管 （或 U 型管），d 装置中一般装液体干燥剂如浓硫酸，干燥管（或 U 型管）中装入固体干燥 剂。这里 d 装置中装入固体干燥剂是一种非常规方法。 【总结升华】本题考查制取气体实验中根据已有装置选择反应物、除杂试剂和干燥剂的 能力，其中有常规方法和非常规方法。 举一反三： 【变式 1】下列装置应用于实验室制氯气并回收氯化锰的实验，能达到实验目的的是(  ) A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙除去氯气中的少量氯化氢 C．用装置丙分离二氧化锰和氯化锰溶液 D．用装置丁蒸干氯化锰溶液制 MnCl2·4H2O 【答案】C  【解析】A 项，利用 MnO2 和浓盐酸制氯气，需要加热，故无法达到实验目的；B 项，洗 气装置气体应该是长进短出，且 Cl2 和 HCl 都能与 NaHCO3 溶液反应，应用饱和食盐水除去 Cl2 中的 HCl，故无法达到实验目的；C 项，MnO2 不溶于水，MnCl2 能溶于水，因此可以用过 滤法分离，正确；D 项，加热蒸干时 MnCl2 会发生水解：MnCl2＋2H2O Mn(OH)2＋ 2HCl↑，无法制得 MnCl2·4H2O。 例 3、下列反应适用于实验室制氢气的是(  ) ①锌与稀硫酸反应 ②甲烷热分解 ③电解稀硫酸 ④赤热的炭与水蒸气反应 A．只有①         B．①② C．①③ D．①②④ 【思路点拨】实验室里制备气体要操作简单，容易分离，经济实惠，切实可行。 【答案】C 9 【解析】甲烷在高温下才能分解成 H2 和 C，实验室里很难办到。赤热的炭和水蒸气反 应生成 CO 和 H2，既难反应，又难分离，难以在实验室里实现。可用锌和稀硫酸反应、电 解稀硫酸(即电解水，但反应比电解纯水快)的方法制取氢气。 【总结升华】工业制法重在考虑原料来源丰富、生产成本低。方法④适用于工业制法， 赤热的炭与水蒸气反应生成 CO 和 H2，CO 和 H2O 在催化剂条件下继续反应生成 CO2 和 H2， 除掉混合气中的 CO2 后即得到 H2。 举一反三： 【变式 1】下列反应适用于实验室制备氧气的是 ( ) ①高锰酸钾热分解 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑ ②硝酸铵热分解 2NH4NO3 4H2O+2N2↑+O2↑ ③过氧化氢催化分解 2H2O2 2H2O+O2↑ ④二氧化氮热分解 2NO2 2NO+O2 A.只有① B.①和② C.①和③ D.①③④ 【答案】C 【变式 2】如图是实验室常见的气体制取、干燥和收集装置。若用过氧化氢和催化剂二氧化 锰制取干燥的氧气，则合理的装置组合为(  ) A．①⑤⑧  B．③④⑦ C．②⑤⑥ D．②④⑧ 【答案】C 【解析】用 H2O2 制 O2 的反应原理为： ，由反应物的状态和 反应条件可选②作为制取装置。干燥 O2 可选用④或⑤装置，要收集干燥的 O2 只能用⑥装置， 故合理的装置组合为②⑤⑥。 【高清课堂 406671 例 4】 【变式 3】可用右图装置制取（必要时可加热）、净化、收集的气体是 A．铜和稀硝酸制一氧化氮 10 B．氯化钠与浓硫酸制氯化氢 C．锌和稀硫酸制氢气 D．硫化亚铁与稀硫酸制硫化氢 【答案】B 类型二、气体的净化和干燥 例 4、制备下列气体过程中，净化除杂的有关操作（括号内是杂质）其中正确的是（ ） A、CO2（CO）——气体通过灼热的 CuO B、C2H4（SO2）——气体通过盛有溴水的洗气瓶 C、NO（NO2）——通过水洗干燥后，用向下排空气法收集 D、NH3（H2O）——浓 H2SO4 【思路点拨】C2H4 和 SO2 与溴水均发生反应；浓 H2SO4 与 NH3 反应。 【答案】A 【解析】溴水会吸收 C2H4，B 不正确；NO 会与 O2 反应，C 不正确；浓 H2 SO4 吸收 NH3，D 不正确。 【总结升华】除杂时，除杂试剂一般不能与被提纯物质反应。 举一反三： 【变式 1】既能用浓 H2SO4 干燥，又可用 CaO 干燥的气体有(  ) ①H2 ②O2 ③N2 ④SO2 ⑤H2S ⑥CH4 ⑦NH3 ⑧CO2 A．①②③⑥ B．①②③⑧ C．④⑤⑥ D．④⑤ 【答案】A 【解析】能用浓 H2SO4 干燥的有：①②③④⑥⑧，能用 CaO 干燥的有：①②③⑥。 【变式 2】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 【答案】A  【变式 3】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 ①O2(Cl2)：__________________________________________________________________； ②CO(CO2)：________________________________________________________________ ③NO(NO2)：________________________________________________________________； 11 (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)：_______________________________________________________________。 【答案】(1)①饱和 NaHCO3 溶液 ②饱和 NaHSO3 溶液 ③饱和食盐水 (2)①NaOH 溶液 ②NaOH 溶液 ③H2O (3)饱和 NaHCO3 溶液或酸性高锰酸钾溶液 (4)①灼热 Cu ②灼热 Cu (5)CCl4 类型三、气体的收集 例 5、利用如右图所示的装置收集以下 8 种气体：①H2；②Cl2；③O2；④HCl；⑤NH3；⑥ NO；⑦SO2；⑧NO2。 （1）若烧瓶是干燥的，则由 B 口进气，可收集的气体有________，若由 A 口 进气，可收集的气体有________。 （2）若在烧瓶内充满水，可收集的气体有________，气体应由________口进 入。 （3）若烧瓶中装入适量浓硫酸，可以用它来干燥的气体有________，气体应由________ 口进入。 【思路点拨】相对分子质量大于 29（空气的平均相对分子质量）的，密度比空气大。 密度比空气大的气体才能用向上排空气法收集。 【答案】（1）②③④⑦⑧ ①⑤ （2）①③⑥ A （3）①②③④⑥⑦⑧ B 【解析】（1）从 B 口进气是收集密度比空气大的气体，若从 A 口进气则收集密度比空气 小的气体，用排空气法收集的气体必须与 O2 不反应，且密度与空气密度相差较大。 （2）若用排水法收集，则气体必须不溶于水，应从 A 口进。 （3）若用浓 H2SO4 干燥气体，必须从 B 口进。 【总结升华】对同一个装置，从不同的角度去审视可能有不同的作用。加强思维的灵活 性和开放性训练是思维训练的重要方面，是打破思维定式的有效方式。 举一反三： 【变式 1】 (2016 东城一模)利用下图装置可以进行实验并能达到实验目的的是（ ）。 选项 实验目的 X 中试剂 Y 中试剂 A 用 MnO2 和浓盐酸制取并收集纯净干燥的 Cl2 饱和食盐水 浓硫酸 B 用 Cu 与稀硝酸制取并收集纯净干燥的 NO 水 浓硫酸 12 C 验证电石与饱和食盐水反应生成的气体的性质 并收集 CuSO4 溶液 KMnO4 溶液 D CaCO3 和稀盐酸制取并收集纯净干燥的 CO2 饱和 NaHCO3 溶液 浓硫酸 【答案】D 【解析】A 项，MnO2 和浓盐酸常温下不反应，缺少加热装置，故 A 错误；B 项，一氧化氮 能与氧气反应，不能用排空气法收集，故 B 错误；C 项，乙炔的相对分子质量为 26，密度 与空气接近，不应用排空气法收集，故 C 错误；D 项，二氧化碳的密度比空气大，可用向 上排空气法收集，故 D 正确。故选 D。 【变式 2】下列各组气体在常温下能共存且能用向上排空气法收集的是 A．NO 和 O2 B．HCl 和 NH3 C．H2 和 CO D．SO2 和 CO2 【答案】D 【解析】A 和 B 选项中的两组气体会发生反应，不能共存；C 选项中的 H2 不能用向上 排空气法收集，而 CO 一般用排水法收集；而 D 选项中的 SO2 和 CO2 常温下不发生反应， 而且两者的密度均比空气大，都可以用向下排空气法收集。所以符合题意的选项为 D。 【变式 3】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 ________________；检查 C 装置气密性的操作方法是____________________________ ________________________________________________________________________。 (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 ________(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 下图是某学生设计收集气体的几种装置，其中不可行的是________。 (3)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________； ①CO2 ②NO ③Cl2 ④H2 其中在 D 装置中连接小烧杯的目的是_______________________________________ ________________________________________________________________________。 【答案】(1)浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等) 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产生，松开手或停止加热后，在导管里形 13 成一段水柱，说明 C 装置气密性良好 (2)②④ b c (3)③ 吸收尾气，防止污染空气 【解析】(1)采用 B 装置制取氨气时应选用消石灰和氯化铵固体；C 装置适用于固体与 液体不需要加热的反应，故应选用浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等)。检查 C 装 置气密性的操作是将导管通入水槽中，用手捂或用酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处 有气泡产生，松开手或停止加热后，在导管里形成一段水柱，则说明 C 装置气密性良好。 (2)选择气体收集方法，无需考虑气体的颜色和热稳定性，根据密度和是否与氧气反应 选择能否采用向上或向下排空气法，根据溶解性判断能否选择排水或排其他液体的方法。收 集气体时不应采取 b、c 装置，前者密闭不能排出空气，后者伸入试管内的导管过长。 (3)制取 CO2 时不需加热，也不必处理尾气；NO 常温下与氧气反应，不能用排空气法收 集；制取 H2 时不需加热，应采用向下排空气法，尾气处理时一般用点燃的方法，故 X 可能 是氯气。D 装置中的小烧杯是用来吸收尾气，防止污染空气。 【高清课堂 406671 例 2】 【变式 4】下图所示为常见气体制备、分离、干燥和性质验证的部分仪器装置(加热设备及 夹持固定装置均略去)，请根据要求完成下列各题(仪器装置可任意选用，必要时可重复选择， a、b 为活塞)。 (1)若气体入口通入 CO 和 CO2 的混合气体，E 内放置 CuO，选择装置获得纯净干燥的 CO，并验证其还原性及氧化产物，所选装置的连接顺序为 (填代号)。能验证 CO 氧 化产物的现象是 。 (2)停止 CO 和 CO2 混合气体的通入，E 内放置 Na2O2，按 A→E→D→B→H 装置顺序制 取纯净干燥的 O2，并用 O2 氧化乙醇。此时，活塞 a 应 ，活塞 b 应 。需要加热 的仪器装置有 (填代号)，m 中反应的化学方程式为 。 (3)若气体入口改通空气，分液漏斗内改加浓氨水，圆底烧瓶内装 NaOH 固体，E 内装 铂铑合金网，按 A→G→E→D 装置顺序制取干燥氨气，并验证氨的某些性质。 ①装置 A 中能产生氨气的原因有： 。 ②实验中观察到 E 内有红棕色气体出现，证明氨气具有_____________性。 【答案】(1)ACBECF 14 AB 之间的 C 装置中溶液保持澄清．EF 之同的 C 装置中溶液变浑浊 (2)关闭 打开 k m 2CH3CH2OH＋O2 2CH3CHO＋2H2O (3)氢氧化钠溶于水放出大量热，温度升高，使氨的溶解度减小而放出；氧氧化钠吸水， 促使氨放出；氢氧化钠电离出的 OH－增大了氨水中 OH－浓度，促使氨水电离平衡左移，导 致氨气放出，还原。 【巩固练习】 一、选择题（每题有 1~2 个选项符合题意） 1、(2015·广西四市联考)下列实验装置正确且能达到相应实验目的的是(  ) A．装置①可用于已知浓度的氢氧化钠溶液滴定未知浓度的盐酸 B．装置②可用于氯化铵固体和氢氧化钙固体反应制取少量氨气 C．装置③可用于收集 SO2，并吸收多余的 SO2 D．装置④可用于制取少量 Cl2 2、如图装置可用于收集 SO2 并验证其某些化学性质，下列说法正确的是(  ) 选项 试剂 现象 结论 A 酸性 KMnO4 溶液 溶液褪色 SO2 有氧化性 B 品红溶液 溶液褪色 SO2 有漂白性 C NaOH 溶液 无明显现象 SO2 与 NaOH 溶液不反应 D 紫色石蕊试液 溶液变红后不褪色 SO2 有酸性、没有漂白性 3、利用下列各组中的物质制备并收集少量相应的气体，能采用右图装置 的是 （ ）  → ∆，Cu 15 ①浓氨水和固体 NaOH 制 NH3 ②大理石和浓盐酸制 CO2 ③过氧化氢溶液和二氧化锰制 O2 ④稀硝酸和铜片制 NO ⑤浓盐酸和二氧化锰制 Cl2 ⑥电石与水制 C2H2 ⑦锌粒和稀硫酸制 H2 ⑧乙醇和浓硫酸制 C2H4 A．②③ B．①⑥⑦ C．②⑤⑧ D．①④⑥ 4、（2016 全国高考卷 1）下列实验操作能达到实验目的的是（ ） A．用长颈漏斗分离出乙酸与乙醇反应的产物 B．用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的 NO C．配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释 D．将 Cl2 与 HCl 混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的 Cl2 5、（2015•重庆）下列实验中，所使用的装置(夹持装置略)、试剂和操作方法都正确的是（ ） A． B． C． D． 6、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 7、下列装置或操作能达到实验目的的是(   ) 16 8、（2016 四中同步）实验是研究化学的基础，下列图中所示的实验方法、装置或操作中正 确的是(  ) A．干燥 SO2 B．实验室制取并收集 O2 C．装置气密性的检查 D．分离乙醇和乙酸的混合液 9、下面是实验室制取氨气的装置和选用的试剂，其中正确的是(  ) 10、已知 KMnO4 和浓盐酸在常温下反应能产生 Cl2。若用下图所示的实验装置来制备纯净 的氯气，并试验它与金属的反应。每个虚线框表示一个单元装置，其中有错误的是(  ) A．只有①和②处 B．只有②处 C．只有②和③处 D．只有②③④处 17 二、填空题 1、有常用玻璃仪器组成的下列六种实验装置（根据需要可在其中加入液体或固体）   （1）能用做干燥二氧化硫气体的装置有________（填代号，下同）   （2）既能用于收集氯气又能用于收集一氧化氮气体的装置有________   （3）在氯气和铁反应实验中，能添加在制气和化合反应装置之间以除去氯气中氯化氢 等杂质气体的装置有________   （4）在乙烯与溴水反应制二溴乙烷的实验中，能添加在制乙烯装置和加成反应装置之 间，达到控制气流使其平衡目的的是________   （5）若用 C 装置做二氧化硫与烧杯中氢氧化钠溶液反应实验，则其中广口瓶的作用是 ________ 。 2、请回答下列实验室中制取气体的有关问题。 (1)下图是用 KMnO4 与浓盐酸反应制取适量氯气的简易装置。 装置 B、C、D 的作用分别是： B_____________________________________________________________________； C_____________________________________________________________________； D______________________________________________________________________。 (2)在实验室欲制取适量 NO 气体。 ①下图中最适合完成该实验的简易装置是________(填序号)； ②根据所选的装置完成下表(不需要的可不填)： 应加入的物质 所起的作用 A B C 18 D ③简单描述应观察到的实验现象 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 3、（I）某同学拟用右图装置分别制取 H2 和 NO。而实验室只有水、浓硫酸、浓硝酸、铜 片。 ①制取 H2 时，还缺少的固体试剂是 ，（填名称） 反应的离子方程式： ； ②制取 NO 时，请你从上述试剂中为他选择比较合理 的试剂是 ；反应产生的气体需要 用 法收集。 （II）有一份由两种物质混合而成的白色混合物，分别取 适量该混合物置于三支试管中进行实验。 ①加热第一支试管中的白色混合物，试管口有水滴凝结 ②在第二支试管中逐滴加入 4mol·L-1 的 NaOH 溶液至过量， 同时不断振荡试管，有气泡产生，反应结束后试管中还有白色不溶物 ③在第三支试管中逐滴加入 4mol·L-1 盐酸，同时不断振荡试管，有无色无味的气体 产生，反应结束后得到无色透明溶液 （1）符合以上实验现象的是 混合物（填选项）； A．NaHCO3、AgNO3 B．BaCl2、MgCO3 C．NH4HSO3、MgCl2·6H2O D．NH4Cl、Ca(HCO3)2 （2）该混合物中的某一成分水溶液的 pH＜7，该物质是： （填化学 式）； （3）该混合物在实验②中产生白色不溶物的离子方程式： 。 4、某课外活动小组学生模拟呼吸面具的原理(过 氧化钠与潮湿二氧化碳反应)，设计用下列 仪器来制取氧气并测量氧气的体积。 下图中量气装置 E 是由甲、乙两部分组成的，它们用橡胶管连通，并装入适量水。乙 管可上下移动，以调节液面高低。 19 实验室可供选用的药品还有稀硫酸、盐酸、过氧化钠、碳酸钠、大理石、水。 试回答： (1)上述装置的连接顺序是(填各接口的编号，其中连接橡胶管及夹持装置均省 略)__________________ __________________。 (2)装置 C 中放入的反应物是______________________。 (3)装置 A 的作用是________；装置 B 的作用是______________。 (4)为了较准确地测量氧气的体积，除了必须检查整个装置的气密性之外，在读取反应 前后甲管中液面的读数，求其差值的过程中，应注意________和________(填写字母编号)。 a．视线与凹液面最低处相平 b．等待片刻，待乙管中液面不再上升时，立刻读数 c ．读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平 d．读数时不一定使甲、乙两管液面相平 5、实验室用下列装置所示的流程进行气体性质实验。图中用箭头表示气体的流向，A 为一 种纯净、干燥的气体，B 是另一种气体，己中有红棕色气体出现。实验中所用的药品只能从 下列物质中选取：Na2CO3、NaHCO3、Na2O、Na2O2、NaCl、无水 CaCl2、(NH4)2CO3、碱石 灰等固体和蒸馏水。 根据图中装置和现象回答： （1）丙中发生反应的化学方程式为 。 （ 2 ） 丁 中 应 选 用 的 干 燥 剂 是 ___ __ ， 为 什 么 不 选 用 所 给 的 另 一 种 干 燥 剂 __ __。 （3）甲中发生反应的化学方程式______________ ____。 20 （4）戊中发生的主要反应的化学方程式 _。此反应是吸热反应还 是放热反应__ __，估计可看到什么现象足以说明你的判断 。 【答案与解析】 一、选择题 1、B  【解析】A 项，酸式滴定管不能盛装碱溶液；C 项，SO2 密度大于空气，收集时应“长进短 出”；D 项，1 mol·L－1 的盐酸是稀盐酸，稀盐酸与 MnO2 共热不反应，应用浓盐酸。 2、B 【解析】A 项体现的是 SO2 的还原性；C 项由于 SO2 与 NaOH 可以生成亚硫酸钠也可能生 成亚硫酸氢钠或者是两者混合物，反应无明显现象，但不能说明 SO2 与 NaOH 溶液不反应。 D 项溶液变红后不褪色并不能说明 SO2 没有漂白性。SO2 的漂白性是由于它溶于水生成的亚 硫酸与有色物质直接结合，形成不稳定的无色化合物，退色后在一定的条件下又能恢复原来 的颜色，例如 SO2 使品红溶液褪色。 3、A 【解析】这个装置是固体+液体不加热型制气装置，用向上排空法收集气体符合条件的是② ③ 4、C 【解析】本题考查化学实验基本操作，涉及液体混合物的分离、气体的收集、溶液的配制、 气体的除杂等。乙醇与乙酸反应生成乙酸乙酯，用饱和碳酸钠除杂后再用分液漏斗分液，A 项错误；NO 会与空气中的 O2 反应，故不能用排空气法收集，B 项错误；氯化铁在溶解过 程中会发生水解，加入相应的酸可抑制水解，C 项正确；除去氯气中的氯化氢可用饱和食盐 水，但得不到纯净的氯气，因氯气中含有少量水蒸气，D 项错误。 5、A 【解析】A．由于 Fe(OH)2 极易被空气中的氧气氧化，所以需用植物油隔绝空气，用长的胶 头滴管插入 NaOH 溶液的底部，故 A 正确；B．容量瓶不能用于溶解固体，故 B 错误； C．NH4Cl 受热分解，离开热源又会重新生成 NH4Cl，得不到氨气，且氨气极易溶于水，不 能用排水法收集，故 C 错误；D．实验室制乙烯需要 170℃的温度，温度计的水银球应插入 21 反应溶液中，且不能接触烧瓶内壁，故 D 错误；故选 A。 6、B 7、C 【解析】Ａ中收集氨气装置无棉花，（棉花的目的是防止气体对流，在极短的时间内收集满 氨气）；B 中右边烧杯中电解质溶液应收硫酸铜，C 是实验中常见检查气密性的装置，C 对； 收集比空气重的气体应该是长进短出故 D 错。 8、C 【解析】A 选项 SO2 能与碱性物质反应，不能用碱石灰干燥；B 选项氧气比空气密度大，应 用向上排空气法收集；C 选项向右拉针筒活塞，装置内气压减小，长颈漏斗管中液面下降， 正确；D 选项乙醇和乙酸互溶，不能用分液法分离。 9、D 【解析】A 选项的设想是在加热时氯化铵分解为氯化氢和氨气，混合气体通过碱石灰时氯化 氢被吸收，从而得到氨气，实际反应过程中，氯化氢和氨气会在温度较低的试管口附近反应 生成氯化铵晶体，所以得不到氨气。B 选项中几乎无 NH3 放出。C 选项的实验装置中，大试 管的放置角度错误。D 选项利用了浓氨水的挥发性，通过加热可得到少量的氨气。 10、D 【解析】②中应装饱和食盐水除 HCl，③中导气管应长进短出，④装置封闭，不安全。 二、填空题 1、（1）AEF （2）AB （3）AF（或 AEF） （4）D （5）安全瓶防止碱液倒吸 2、(1)向上排气收集氯气 安全作用，防止 D 中的液体倒吸进入集气管 B 中 吸收尾气，防止氯气扩散到空气中污染环境 (2)①Ⅰ ② 应加入的物质 所起的作用 A 铜屑和稀硝酸 产生 NO 气体 B 水 排水收集 NO 气体 C 接收 B 中排出的水 D ③反应开始时，A 中铜表面出现无色小气泡，反应速率逐渐加快；A 管上部空间由无色 逐渐变为浅棕红色，随反应的进行又逐渐变为无色；A 中的液体由无色变为浅蓝色；B 中的 水面逐渐下降，B 管中的水逐渐流入烧杯 C 中 【解析】本题主要考查常见气体的制备，意在考查考生根据反应原理和气体的性质进行化学 实验的能力。高锰酸钾具有强氧化性，能将浓盐酸中的氯离子氧化为氯气，装置 B 用来收 集比空气重的氯气，装置 D 吸收尾气，装置 C 起到了防倒吸的作用。一氧化氮的密度与空 气接近，不能用排空气法收集，一氧化氮不与水反应，可以用排水法收集，选用装置 Ⅰ，A 装置中盛放铜片和稀硝酸，B 装置中盛放水，C 装置接收排出的水。 3、（I）①锌或铁； Zn+2H+══Zn2++H2↑ ②水、浓硝酸、铜屑；排水集气法 22 （II）（1）D； （2）NH4Cl； （3）Ca2+ + 2HCO3— + 2OH— ＝CaCO3 ↓+ CO32—+2H2O 4、(1)⑤③④⑥⑦②①⑧ (2)大理石、盐酸 (3)吸收混在 O2 中未反应的 CO2 吸收 CO2 中混有的 HCl(A、B 位置对换，则作用也对 换) (4)a c 【解析】根据实验目的及题目中所提供仪器分析可知，实验过程可分为二氧化碳的制取、除 去 CO2 中混有的 HCl、过氧化钠与二氧化碳反应、吸收混在 O2 中未反应的 CO2、测量氧气 的体积五个阶段。 5、（1） （2）碱石灰 因为另一种干燥剂的无水 ，只能吸收水，不能吸收 ，不能使 氨气完全净化。 （3） （4） 放热 可以看到戊中铂丝比开始反应时更 加红热 【解析】根据乙中有红棕色气体产生，是在红热铂丝催化下有 A、B 两种气体生成的，根据 所学知识可知，在戊中发生的反应为： ，A、B 为 和 ，根据所给药品知道，丙中制备的是 NH3，其反应为 。丁中的干燥剂是碱石灰，用来干燥氨气，同时除去 ， 而无水氯化钙再不能吸收 。 ( )NH CO NH CO H O4 2 3 3 2 22 ↑ + ↑ + CaCl2 CO2 Na O H O NaOH O2 2 2 22 + 2 = 4 + ↑ NH3 O2 Na O H O NaOH O2 2 2 22 + 2 = 4 + ↑ CO2 CO2