3. 常见气体的制备与净化:

(1)气体的发生装置:

类型
固+固气
固+液气
固+液气+液
发生装置



所制气体
、、
、、、、、
、、、、

(2)气体的收集方法:

① 排水法和排饱和食盐水方法

② 排气法

(3)气体的净化和干燥:

① 气体除杂的四项原则:不损失主体气体;不引入新的杂质气体;在密闭装置中进行;先易后难。

常见气体的除杂试剂:

杂质
气体

、














除杂
试剂
水或饱和食盐水
饱和溶液
或
浓
碱石灰
强碱
溶液
溴水
灼热
灼热铜网

② 气体的干燥:

干燥剂的选择及干燥装置;常见的干燥剂及使用范围:

类型
干燥剂
可干燥的气体
酸性干燥剂
浓
P2O­5、硅胶
N2、O2、H2、Cl2、CO、CO2、NO2、CH4、SO2、HCl
N2、O2、H2、Cl2、HCl、H2S、CO、CO2、NO2、SO2、CH4、C2H2、C2H4
碱性干燥剂
碱石灰
N2、O­2、H2、CH4、C2H2、C2H4、NH3
中性干燥剂
无水
N2、O2、H2、HCl、H2S、CO、CO2、SO2、CH4、C2H2、C2H4

(4)尾气处理

(5)制取气体的装置安装顺序:

发生装置净化装置干燥装置收集装置吸收装置

[典型例题]

[例1] 下列实验操作中,错误的是(   )

A. 配制5%食盐溶液时,将称量的食盐放入烧杯中加计量的水搅拌溶解

B. 硫酸铜结晶水含量测定时,需用小火缓慢加热,防止晶体飞溅

C. 测定未知NaOH溶液浓度时,酸式滴定管需用标准酸液润洗2-3次

D. 配制0.1mol/L的H2SO4溶液时,将量取的浓H2SO4放入容量瓶中加水稀释

解析:容量瓶是用来配制准确的物质的量浓度溶液的仪器,不能用来长期盛装试剂,更不能用来溶解固体或稀释液体及盛装热的溶液。稀释浓H2SO4时会放出大量的热,所以D不正确。

答案:D

[例2] 资料显示:“氨气可在纯氧中安静燃烧……”。某校化学小组学生设计如下装置(图中铁夹等夹持装置已略去)进行NH3与氧气在不同条件下反应的实验。

    

         A             B            C

(1)用装置A制取纯净、干燥的NH3,大试管内碳酸盐的化学式是    ,碱石灰的作用是     。

(2)将产生的NH3与过量的O2通到装置B(催化剂为铂石棉)中,用酒精喷灯加热:

① 催化氧化的化学方程式是      ;试管里气体变为红棕色,该反应的化学方程式是        。

② 停止反应后,立即关闭B中两个活塞。一段时间后,将试管浸入冰水中,试管内气体颜色变浅,请结合化学方程式说明原因。

(3)将过量的O2与A产生的NH3分别从、两管进气口通入到装置C中,并在管上端点燃:

① 两气体通入的先后顺序是      ,其理由是      。

② 氨气燃烧的化学方程式是        。

解析:

(1)实验室一般使用铵盐和强碱共热来制取,这里使用的铵盐可以是或者。或者受热分解还会产生H2O和CO2,需要利用碱石灰除去。

(2)工业上利用催化氧化法制取,原理和该反应类似。发生的反应分别是:,(无色气体)+(红棕色气体)试管中存在平衡:(红棕色气体)(无色气体),正反应为放热反应。用冰水冷却时,平衡向正反应方向移动,气体颜色变浅。

(3)通入气体的顺序是:先通,后通。因为先通不能在空气中燃烧,必须在浓度较高的中才能燃烧。如果先通,就会直接逸出,造成污染。发生的化学反应为:。

答案:

(1)或;可除去产生的和

(2)①  

② 因试管中存在的平衡,冷却时平衡向生成的方向移动,使颜色由(红棕)变为(无色),颜色变浅。

(3)① 先通,后通。理由(略)

(无色气体)=(红棕色气体)

②

[例3] 用示意图中的装置进行A、B、C、D四组实验,在、、中加入的试剂如表中所示,填写表中空格。

 



实验现象
解释
A
饱和
食盐水
碳化钙

溶液
中
 
/
中
 
 
B
浓盐酸

溶液
中
 
 
中
 
 
C
稀盐酸
大理石
溶液
中
 
/
中
 
 
D
浓硫酸
浓盐酸
紫色石蕊溶液
中
 
 
中
 
/

解析:A中用饱和食盐水和碳化钙反应制乙炔时,反应快但不剧烈,有利于得到平稳的乙炔气流。B中的氧化性较强,在常温下即可氧化HCl制得。D中向浓盐酸中滴加浓,由于混合放热及浓的吸水性,导致大量挥发,从而制得气体。

答案:

A
 
中
有气泡生成
/
中
溶液紫色褪去
乙炔易被氧化剂氧化
B
 
中
有黄绿色气体生成
氧化性比强
中
溶液由无色变橙色
氧化性比强
C
 
中
有气泡生成
/
中
有白色胶状沉淀生成
碳酸的酸性比硅酸强
D
 
中
有白雾生成,放出大量的热
浓稀释时放出大量热;盐酸挥发出与水蒸气结合成酸雾。
中
紫色石蕊试液变红色
/

[模拟试题]

10. 为了测人体新陈代谢呼出气体中CO2的体积分数,某学生课外小组设计了如下图的实验装置。实验中用过量NaOH溶液吸收气体中的CO2,准确测量瓶I中溶液吸收CO2后的增量及剩余气体的体积(实验时只用嘴吸气和呼气),请填空。

   (1)图中瓶II的作用是___________________________

   (2)对实验装置尚有以下A、B、C、D四种建议,你认为合理的是(填代号)_____。

   A. 在E处增加CaCl2干燥管

   B. 在F处增加CaCl2干燥管

   C. 在E和F两处增加CaCl2干燥管

   D. 不必增加干燥管

   (3)将插入溶液的管子下端做成具有多孔的球泡(图中的II),有利于提高实验的准确度,其理由是_____________________________。

   (4)实验时先缓缓吸气,再缓缓呼气,反复若干次,得如下数据:瓶I溶液增重a克,收集到的气体体积(标准状况)为b升,该呼出气体中CO2的体积分数是(列出算式):___________________________

   (5)实验中猛吸猛呼,会造成不安全后果,猛吸时_______________,猛呼时会______

____________________。

[疑难解析]

   例题. 在一定条件下用铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,俗称“引火铁”。请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的

中必要的铁架台、铁夹、石棉网、加热设备等在图中均已略去。填写下列空白:

   (1)实验进行时试管A中应加入的试剂是_______________。烧瓶B的作用是_____

__________。烧瓶C的作用是_______________。在试管D中收集得到的是____________。

   (2)实验时,U型管G中应加入的试剂是__________;长颈漏斗H中应加入_______。

   (3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)_________。

   (4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是_____________。

   (5)试管E中发生反应的化学方程式是__________________________________。

   (6)为了安全,在E管中的反应发生前,在F出口必须_______________。E管中的反应开始后,在F出口处应_______________。

   分析:本题以中学化学中H2还原CuO和Fe与高温水蒸气为素材,改造编写成高考试题,试题设置了两套外形非常相似的装置。要求学生判断各是哪一反应的装置,本题考查选择适宜实验装置的能力。试题通过气体制备原理、仪器作用和操作细节的提问,也考查了学生对基本实验的掌握程度。

   试题两个相反方向的反应中,有一个是氢气还原铁的氧化物生成“引火铁”的反应,由于需要产生氢气,可判断出图中带长颈漏斗和圆底烧瓶的气体发生装置是用于此反应的。a图是用来完成铁粉与水蒸气反应的装置。这一步的分析是解答本题的突破口。

中完成此反应。可推知A中放有铁粉,烧瓶B是产生水蒸气的装置。在b图中,由I和H中产生的氢气中往往含有水蒸气和少量HCl(因用盐酸与锌粒反应生成的氢气),则U型管G中应装有碱性干燥剂。

   答案:(1)普通铁粉。作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)。防止水倒吸(或

B、E。(4)加快氢气产生的速度(或通过锌表面置换出铜,形成微电池,加快氢气产

 0  346706  346714  346720  346724  346730  346732  346736  346742  346744  346750  346756  346760  346762  346766  346772  346774  346780  346784  346786  346790  346792  346796  346798  346800  346801  346802  346804  346805  346806  346808  346810  346814  346816  346820  346822  346826  346832  346834  346840  346844  346846  346850  346856  346862  346864  346870  346874  346876  346882  346886  346892  346900  447090 

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