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2019版高考化學一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 專題講座二 氣體的實驗室制備、凈化和收集學案.doc

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2019版高考化學一輪復習 第四章 非金屬及其化合物 專題講座二 氣體的實驗室制備、凈化和收集學案.doc

專題講座二氣體的實驗室制備、凈化和收集1氣體制備實驗的基本思路2重要氣體的發(fā)生裝置依據(jù)制備氣體所需的反應物狀態(tài)和反應條件,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化學中常見的氣體。3氣體制備裝置的改進(1)改進的目的:用于加熱易熔化的固體物質的分解,這樣可有效地防止固體熔化時造成液體的倒流,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的改進優(yōu)點是能控制反應液的溫度。圖B的改進優(yōu)點是使圓底燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強相等,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):主體氣體和雜質氣體性質上的差異,如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。除雜原則:不損失主體氣體;不引入新的雜質氣體;在密閉裝置內進行;先除易除的雜質氣體。(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,加熱裝置常見干燥劑濃H2SO4(酸性、強氧化性)無水氯化鈣(中性)堿石灰(堿性)除雜試劑Cu、CuO、Mg等當CO2中混有O2雜質時,應選用上述中的裝置除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H2、NH36.集氣裝置的創(chuàng)新排液集氣裝置裝置()從a管進氣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。飽和食鹽水收集Cl2。飽和NaHCO3溶液收集CO2。飽和NaHS溶液收集H2S。四氯化碳收集HCl或NH3。裝置()儲氣式集氣。氣體從橡膠管進入,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,會污染空氣或者引發(fā)火災、爆炸等災害。(2)處理方法:一般根據(jù)氣體的相關性質,使其轉化為非氣態(tài)物質或無毒物質,如酸性有毒氣體用堿溶液吸收,可燃性氣體用點燃等措施。(3)尾氣處理裝置(見下圖a、b、c)實驗室制取Cl2時,尾氣的處理可采用b裝置。制取CO時,尾氣處理可采用ac裝置。制取H2時,尾氣處理可采用ac裝置。題組一氣體的制備與性質探究1(2017臨沂市高三上學期期中考試)用下圖所示裝置進行實驗,下列實驗現(xiàn)象描述錯誤的是()實驗試劑甲試劑乙試劑丙丙中的現(xiàn)象A稀鹽酸CaCO3Na2SiO3溶液有白色沉淀生成B濃硫酸Na2SO3BaCl2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{色D濃鹽酸KMnO4Na2S溶液有淡黃色沉淀生成答案B解析A項,鹽酸和碳酸鈣反應生成CO2,CO2與硅酸鈉溶液反應生成硅酸白色沉淀,正確;B項,濃硫酸與亞硫酸鈉反應生成SO2,但SO2與氯化鋇不反應,錯誤;C項,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碘,碘遇淀粉顯藍色,正確;D項,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試劑能達到實驗目的的是()選項實驗目的試劑a試劑b試劑c裝置A驗證非金屬性:S>C>Si稀硫酸Na2CO3Na2SiO3溶液B制備純凈的氯氣濃鹽酸MnO2飽和食鹽水C檢驗溶液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,裝置b中出現(xiàn)氣體,說明硫酸的酸性強于碳酸,裝置c中出現(xiàn)沉淀,說明碳酸的酸性強于硅酸,最高價氧化物對應水化物的酸性越強,非金屬性越強,即S>C>Si,正確;B項,MnO2和濃鹽酸反應,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,錯誤;C項,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,錯誤;D項,氯水具有強氧化性,能把SO氧化成SO,不能達到實驗目的,錯誤。3(2017湖北省部分重點高中協(xié)作體高三上學期聯(lián)考)利用如圖所示裝置進行下列實驗,能得到相應實驗結論的是()選項實驗結論A濃硫酸Na2SO3KMnO4溶液褪色SO2有漂白性B濃鹽酸KMnO4FeBr2溶液變?yōu)辄S色氧化性:Cl2>Br2C稀硫酸碳酸鈉CaCl2溶液無明顯變化CO2不與CaCl2反應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,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,錯誤;B項,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,錯誤;C項,碳酸的酸性弱于鹽酸,所以二氧化碳不與氯化鈣反應,正確;D項,溴水褪色說明有二氧化硫生成,證明了濃硫酸的強氧化性,錯誤。4(2017江西省臨川區(qū)第一中學高三上學期期中考試)用下圖所示裝置進行實驗,下列對實驗現(xiàn)象的解釋不合理的是()選項中試劑中現(xiàn)象解釋A品紅溶液溶液褪色SO2具有漂白性BNa2SiO3溶液產(chǎn)生膠體沉淀酸性:H2SO3>H2SiO3CBa(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Cu2H2SO4(濃)CuSO4SO22H2O。A項,SO2具有漂白性,能使品紅溶液褪色,正確;B項,通入SO2后產(chǎn)生膠體沉淀,說明產(chǎn)生H2SiO3,即H2SO3酸性強于H2SiO3,正確;C項,SO2溶于水,溶液顯酸性,NO在酸性條件下具有強氧化性,能把H2SO3或SO氧化成SO,因此沉淀是BaSO4,錯誤;D項,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的儀器連接分析5(2017全國卷,10)實驗室用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,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,用試管在處收集氣體并點燃,通過聲音判斷氣體純度C結束反應時,先關閉活塞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制備氯氣答案B解析A項,氣體從溶液中逸出易帶出水蒸氣,所以濃硫酸應放在中,錯誤;B項,先通H2以排除空氣,加熱前應先檢驗H2的純度,正確;C項,若先停止通H2,空氣有可能重新將W氧化,應先停止加熱,再關閉活塞K,錯誤;D項,MnO2和濃鹽酸反應制氯氣需要加熱,不能用啟普發(fā)生器制備,錯誤。6(2018海南省海南中學高三月考)用下圖所示裝置測定水中氫、氧元素的質量比,其方法是分別測定通氫氣前后玻璃管的質量差和U形管的質量差,實驗測得m(H)m(O)>18。下列對導致這一結果的原因分析中,一定錯誤的是()A、裝置之間缺少干燥裝置B裝置之后缺少干燥裝置C裝置中玻璃管內有水冷凝DCuO沒有全部被還原答案D解析用H2還原CuO時,裝置中CaCl2吸收的是生成的水,而裝置中玻璃管通H2前后的質量差為反應時消耗CuO中氧的質量,即生成水中氧元素的質量,而m(水)m(氧)m(氫)。當Zn和稀硫酸反應產(chǎn)生的H2不干燥m(水)偏大,裝置后不加干燥裝置,使中CaCl2吸收空氣中的水分m(水)偏大,中玻璃管內有水冷凝m(氧)偏小,都會造成測得m(H)m(O)>18。H2O的組成與CuO是否完全反應無關,只與通H2前后玻璃管的質量差和生成的水有關。7(2017河北省武邑中學高三上學期期中考試)Cl2O是一種強氧化劑,易溶于水且會與水反應生成次氯酸,與有機物或還原劑接觸會發(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的熔點為116 ,沸點為3.8 ;Cl2的沸點為34.6 ;HgO2Cl2=HgCl2Cl2O。下列說法正確的是()A裝置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從裝置中逸出氣體的主要成分是Cl2OD裝置與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,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,即裝置中盛裝的試劑依次是飽和食鹽水和濃硫酸,錯誤;B項,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,錯誤;C項,從裝置中逸出氣體的主要成分是Cl2,錯誤;D項,裝置與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,測定生成氣體在通常狀況(約20 ,1.01105 Pa)的體積。某同學擬選用如圖實驗裝置完成實驗: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EDG9實驗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dcabihg10亞硝酸鈉是一種工業(yè)鹽,在生產(chǎn)、生活中應用廣泛?,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及氣體產(chǎn)物成分。已知: NONO22OH=2NOH2O氣體液化的溫度:NO2(21 )、NO(152 )(1)反應前應打開彈簧夾,先通入一段時間氮氣,目的是_。(2)為了檢驗裝置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,接下來進行的操作是_。答案(1)排出裝置中的空氣,防止干擾NO的檢驗 (2)CEDB檢查裝置的氣密性解析(1)反應前應打開彈簧夾,先通入一段時間氮氣,排出裝置中的空氣,防止干擾NO的檢驗,否則會影響NO和NO2的檢驗。(2)為了檢驗裝置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。因為NO2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;吸收反應后剩余的NO和NO2的混合氣體,防止污染空氣。裝置的連接為ACEDB;有氣體參與或生成的實驗必須檢查裝置的氣密性,故組裝好儀器后,接下來進行的操作是檢查裝置的氣密性。11利用如圖裝置,進行NH3與金屬氧化物MxOy反應生成M、N2、 H2O,通過測量生成水的質量來測定M的相對原子質量。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為_(填字母,裝置可重復使用)。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)該實驗在B處產(chǎn)生氨,通過D干燥氨,在A處NH3與MxOy反應,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為BDADC。

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