一輪學(xué)案微專題強化提升課氣體的制備凈化和收集

溫馨提示：此套題為Word版，請按住Ctrl,滑動鼠標(biāo)滾軸，調(diào)節(jié)合適的觀看比例，答案解析附后。關(guān)閉Word文檔返回原板塊。微專題強化提升課氣體的制備、凈化和收集本部分知識在高考考查中以選擇題和非選擇題的形式考查,考查學(xué)生對氣體的制備、凈化和收集的掌握,重點考查實驗的基本操作及實驗評價?？疾楹暧^辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認(rèn)知、科學(xué)探究與創(chuàng)新意識等學(xué)科素養(yǎng)。命題角度1:常見氣體的制備【典例1】(2021·懷化模擬)下列制備和收集氣體的實驗裝置合理的是 ()【解析】選D。用氯化銨和氫氧化鈣固體制氨氣時有水生成,試管口應(yīng)向下傾斜;NO能和空氣中的氧氣反應(yīng)生成NO2,應(yīng)用排水法收集;氫氣密度比空氣小,收集氫氣時導(dǎo)管應(yīng)短進(jìn)長出。命題角度2:新型氣體的制備及性質(zhì)實驗【典例2】二氧化氯(ClO2)是極易溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的黃綠色氣體,沸點為11℃,可用于處理含硫廢水?；卮鹣铝袉栴}:ClO2的制備:已知:SO2+2NaClO3+H2SO4=2ClO2+2NaHSO4。(1)裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。

(2)欲收集ClO2,選擇圖中的裝置,其連接順序為a→(按氣流方向,用小寫字母表示)。

(3)裝置D的作用是。

【解析】(1)裝置A中Cu與濃硫酸反應(yīng)制備二氧化硫,化學(xué)方程式為Cu+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O。(2)二氧化硫從a進(jìn)入裝置B中反應(yīng),為防止倒吸,故應(yīng)在之前有安全瓶,則a→g→h,為反應(yīng)充分,故再連接B裝置中的b,二氧化氯沸點較低,故在D中冰水浴收集,為充分冷卻,便于收集,故連接e,最后用NaOH溶液吸收未反應(yīng)完的二氧化硫,防止污染空氣,連接順序為a→g→h→b→c→e→f→d。(3)裝置D的作用為冷凝并收集ClO2。答案:(1)Cu+2H2SO4(濃)eq\o(=,\s\up7(△))CuSO4+SO2↑+2H2O(2)g→h→b→c→e→f→d(3)冷凝并收集ClO2(1)制取SO2最常用的方法是什么?試用化學(xué)方程式表示。提示:Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑(2)C裝置除了吸收尾氣外,還可以起到防止倒吸的作用,下列裝置中常見的防倒吸裝置有哪些?提示:②、③、④。②、③有大空間容納倒吸的液體,④氣體不溶于四氯化碳,可防止倒吸?！練w納總結(jié)】氣體制備實驗的基本思路1.三類氣體發(fā)生裝置類型固+固氣固(或液)+液氣固+液(不加熱)→氣發(fā)生裝置制備氣體O2、NH3、CH4等Cl2、C2H4等選擇合適的藥品和裝置能制取中學(xué)化學(xué)中常見的氣體2.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(zhì)氣體性質(zhì)上的差異,如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性。除雜原則:①不損失主體氣體;②不引入新的雜質(zhì)氣體;③在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行;④先除易除的雜質(zhì)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硫酸(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(dāng)CO2中混有O2雜質(zhì)時,應(yīng)選用上述Ⅰ～Ⅳ中的Ⅳ裝置除O2,除雜試劑是Cu粉。3.氣體的收集方法:收集方法收集氣體的類型可收集的氣體(舉例)排水法難溶于水或微溶于水,又不與水反應(yīng)的氣體H2、O2、NO、CO等向上排空氣法密度大于空氣且不與空氣中的成分反應(yīng)CO2、Cl2、SO2、NO2向下排空氣法密度小于空氣且不與空氣中的成分反應(yīng)H2、NH34.集氣裝置的創(chuàng)新——排液集氣裝置:裝置(Ⅰ)從a管進(jìn)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。①飽和食鹽水——收集Cl2。②飽和NaHCO3溶液——收集CO2。③飽和NaHS溶液——收集H2S。④四氯化碳——收集HCl或NH3。裝置(Ⅱ)儲氣式集氣。氣體從橡膠管進(jìn)入,可將水由A瓶排入B瓶,在A瓶中收集到氣體。5.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,逸散到空氣中,會污染空氣或者引發(fā)火災(zāi)、爆炸等災(zāi)害。(2)處理方法:一般根據(jù)氣體的相關(guān)性質(zhì),使其轉(zhuǎn)化為非氣態(tài)物質(zhì)或無毒物質(zhì),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)①實驗室制取Cl2時,尾氣的處理可采用b裝置。②制取CO時,尾氣處理可采用ac裝置。③制取H2時,尾氣處理可采用ac裝置。1.(雙選)關(guān)于下列各裝置圖的敘述中,正確的是()A.裝置①是洗氣裝置,除去氯氣中的氯化氫B.實驗室用裝置②制取氨氣C.裝置③可用于制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色D.裝置④中X若為四氯化碳,可用于吸收氨氣,并防止倒吸【解析】選A、D。裝置①作洗氣裝置時,應(yīng)長進(jìn)短出,A正確;制取氨氣時的藥品不能選擇氯化銨,因為加熱生成的氯化氫和氨氣在試管口處反應(yīng)重新生成氯化銨;制備氫氧化亞鐵時,膠頭滴管要伸入溶液中;由于氨氣在四氯化碳中溶解度很小,可以防止倒吸,D正確。2.下圖是實驗室常用的氣體制備、凈化和收集裝置。若依據(jù)反應(yīng)H2C2O4CO↑+CO2↑+H2O制取一氧化碳,則合理的裝置組合為()A.①⑤⑧B.③⑤⑦C.②⑤⑥D(zhuǎn).③④⑧【解析】選D。由反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件可選③作為制取裝置。除去CO2可選用④或⑤裝置,要收集CO只能用⑧裝置,故合理的裝置組合為③④⑧或③⑤⑧。3.ClO2與Cl2的氧化性相近。在自來水消毒和果蔬保鮮等方面應(yīng)用廣泛。某興趣小組通過圖1裝置(夾持裝置略)對其制備、吸收、釋放和應(yīng)用進(jìn)行了研究。(1)儀器D的名稱是。安裝F中導(dǎo)管時,應(yīng)選用圖2中的。

(2)打開B的活塞,A中發(fā)生反應(yīng):2NaClO3+4HCl=2ClO2↑+Cl2↑+2NaCl+2H2O。為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收,滴加稀鹽酸的速度宜(填“快”或“慢”)。

(3)關(guān)閉B的活塞,ClO2在D中被穩(wěn)定劑完全吸收生成NaClO2,此時F中溶液的顏色不變,則裝置C的作用是。

(4)已知在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2,該反應(yīng)的離子方程式為,

在ClO2釋放實驗中,打開E的活塞,D中發(fā)生反應(yīng),則裝置F的作用是。

【解析】(1)根據(jù)儀器特征,儀器D的名稱是錐形瓶;根據(jù)操作分析,F裝置應(yīng)是Cl2和KI反應(yīng),所以應(yīng)長管進(jìn)氣,短管出氣,選b。(2)為使ClO2在D中被穩(wěn)定劑充分吸收,滴加稀鹽酸的速度要慢。(3)F裝置中若有Cl2,則發(fā)生Cl2+2KI=2KCl+I2,淀粉遇碘變藍(lán),所以F中溶液的顏色不變,則裝置C的作用是吸收Cl2。(4)在酸性條件下NaClO2可發(fā)生反應(yīng)生成NaCl并釋放出ClO2，該反應(yīng)的離子方程式為4H＋＋5ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))=Cl－＋4ClO2↑＋2H2O；在ClO2釋放實驗中，打開E的活塞，D中發(fā)生反應(yīng)，則裝置F的作用是驗證是否有ClO2生成。答案：(1)錐形瓶b(2)慢(3)吸收Cl2(4)4H＋＋5ClOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(2))=Cl－＋4ClO2↑＋2H2O驗證是否有ClO2生成【加固訓(xùn)練—拔高】1.用如圖所示裝置制取表中的四種氣體(圖中加熱及氣體收集裝置均已略去;必要時可以加熱;a、b、c、d表示相應(yīng)儀器中加入的試劑)。氣體abcdCO2稀鹽酸CaCO3飽和Na2CO3溶液濃H2SO4Cl2濃鹽酸MnO2NaOH溶液濃H2SO4SO2稀H2SO4Cu品紅溶液濃H2SO4H2稀鹽酸鋅粒NaOH溶液濃H2SO4上述方法中可以得到干燥、純凈的氣體是()A.CO2B.Cl2C.SO2D.H2【解析】選D。制備CO2時不能用飽和碳酸鈉溶液吸收HCl,因為CO2能與飽和碳酸鈉溶液反應(yīng),應(yīng)用飽和碳酸氫鈉溶液,A錯誤。除去Cl2中混有的HCl氣體不能用NaOH溶液,因為Cl2也能與NaOH溶液反應(yīng),應(yīng)用飽和食鹽水,B錯誤。銅與稀硫酸不反應(yīng),不能用于制備SO2,C錯誤。2.(Ⅰ)某同學(xué)擬用如圖所示裝置分別制取H2和NO。而實驗室只有水、濃硫酸、濃硝酸、銅片。(1)制取H2時,還缺少的固體試劑是(填名稱),反應(yīng)的離子方程式是;

(2)制取NO時,請你從上述試劑中為他選擇比較合理的試劑:;反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要用法收集。

(Ⅱ)有一份兩種物質(zhì)混合而成的白色混合物,分別取適量該混合物置于三支試管中進(jìn)行實驗。a.加熱第一支試管中的白色混合物,試管口有水滴凝結(jié);b.向第二支試管中逐滴加入4mol·L-1的NaOH溶液至過量,同時不斷振蕩試管,有氣泡產(chǎn)生,反應(yīng)結(jié)束后試管中還有白色不溶物;c.向第三支試管中逐滴加入4mol·L-1鹽酸,同時不斷振蕩試管,有無色無味的氣體產(chǎn)生,反應(yīng)結(jié)束后得到無色透明溶液。(1)符合以上實驗現(xiàn)象的是混合物(填選項序號);

A.NaHCO3、AgNO3B.BaCl2、MgCO3C.NH4HSO3、MgCl2·6H2OD.NH4Cl、Ca(HCO3)2(2)該混合物中的某一物質(zhì)水溶液的pH<7,該物質(zhì)是(填化學(xué)式);

(3)該混合物在實驗b中產(chǎn)生白色不溶物的離子方程式:。

【解析】(Ⅰ)制取氫氣是利用鋅粒與稀硫酸反應(yīng)，制取NO，最好利用銅與濃硝酸反應(yīng)，生成的氣體利用排水法收集，可以得到較純凈的NO，不能將濃硝酸稀釋，因為影響反應(yīng)速率。(Ⅱ)(1)a.說明有水生成，b.說明有氨氣生成，原物質(zhì)中存在NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))，c.說明產(chǎn)生CO2，符合題意的只有D選項；(2)NHeq\o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4))的水解使溶液顯酸性；(3)生成的是CaCO3沉淀。注意是過量的NaOH溶液，最終溶液中的溶質(zhì)是Na2CO3。答案：(Ⅰ)(1)鋅Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑(2)水、濃硝酸、銅片排水(Ⅱ)(1)D(2)NH4Cl(3)Ca2＋＋2HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋2OH－=CaCO3↓＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋2H2O(或分兩步寫成HCOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋OH－=COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))＋H2O、Ca2＋＋COeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=CaCO3↓也可)3.在濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2,可以制得納米級碳酸鈣。下圖所示A～E為實驗室常見的儀器裝置(部分固定夾持裝置略去),請根據(jù)要求回答問題。(1)實驗室若用NH4Cl和熟石灰作試劑來制取、收集干燥的NH3,則需選用上述儀器裝置中的(填裝置序號)。若要制取、收集干燥的CO2,請選擇裝置并按氣流方向連接各儀器接口。

(2)向濃CaCl2溶液中通入NH3和CO2制納米級碳酸鈣時,應(yīng)先通入的氣體是,若實驗過程中有氨氣逸出,應(yīng)選用下列裝置回收(填代號)。

寫出制納米級碳酸鈣的化學(xué)方程式。

(3)試設(shè)計簡單的實驗方案,判斷所得碳酸鈣樣品顆粒是否為納米級。

【解析】(1)氯化銨與熟石灰加熱制備氨氣選用B裝置,通過堿石灰進(jìn)行干燥,選用D裝置,再用向下排空氣法收集,選用E裝置。制取二氧化碳可以用稀鹽酸與石灰石反應(yīng),選用A裝置,選用C裝置干燥,由于二氧化碳密度比空氣大,故選擇各儀器接口的順序為acd