專題03 氣體的制取、凈化、收集（原卷版）

專題03氣體的制取、凈化、收集【解題技巧】氣體的制取實(shí)驗(yàn)也是中考中常見的問題。實(shí)驗(yàn)室制取氣體的實(shí)驗(yàn)往往與氣體的干燥與凈化綜合在一起。氣體綜合實(shí)驗(yàn)的裝置選擇及連接順序?yàn)椋和瑢W(xué)們可按照上圖的流程來(lái)選擇合適的裝置進(jìn)行氣體制取實(shí)驗(yàn)【例題精析】一．檢查裝置的氣密性1．實(shí)驗(yàn)室常用飽和亞硝酸鈉與氯化銨溶液反應(yīng)制取純凈的氮?dú)猓磻?yīng)的化學(xué)方程式為：NaNO2+NH4Cl＝NaCl+N2+2H2O（此反應(yīng)是放熱反應(yīng)），實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示．試回答：（1）裝置中A部分的分液漏斗與蒸餾瓶之間連接的導(dǎo)管所起的作用是（填編號(hào)）A．防止NaNO2飽和溶液蒸發(fā)B．保證實(shí)驗(yàn)裝置不漏氣C．使NaNO2飽和溶液容易滴下（2）B部分的作用是（填編號(hào)）A．冷凝B．冷卻氮?dú)釩．緩沖氮?dú)饬鳎?）加入藥品前必須進(jìn)行的一個(gè)實(shí)驗(yàn)步驟是，加熱片刻后，即應(yīng)移去酒精燈以防反應(yīng)物沖出，其原因是（4）收集N2最適宜的方法是（填編號(hào)）A．用排氣法收集在集氣瓶中B．用排水法收集在集氣瓶中C．直接收集在氣球或塑料袋中．二．常用氣體的發(fā)生裝置和收集裝置與選取方法2．氯氣（Cl2）是黃綠色氣體，氯氣溶于水部分以Cl2分子存在于溶液中，部分與水反應(yīng)Cl2+H2O＝HCl+HClO．產(chǎn)物中，次氯酸HClO是一種弱酸．氯氣溶于水所得溶液稱為氯水．把品紅試紙（染有品紅顏料的濾紙）放入氯水中，品紅試紙褪色．如圖是實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的成套裝置圖，請(qǐng)?zhí)羁眨海?）儀器X的名稱是：．（2）從反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件看，裝置甲屬于型氣體發(fā)生裝置．（3）氯氣在裝置丁中被收集，其收集方法為，裝置戊中可得到氯水．（4）曉紅對(duì)“氯水使品紅試紙褪色”產(chǎn)生興趣，她所在的學(xué)習(xí)小組進(jìn)行了如下探究，請(qǐng)你一起來(lái)完成：提出問題：氯水中的什么成分使品紅試紙褪色？猜想：猜想1：氯水中的水使品紅試紙褪色；猜想2：氯水中的Cl2使品紅試紙褪色；猜想3：氯水中的鹽酸使品紅試紙褪色；猜想4：氯水中的（填化學(xué)式）使品紅試紙褪色．實(shí)驗(yàn)探究：實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論①把品紅試紙放入水中（A）猜想1不成立②把品紅試紙放入干燥的氯氣中試紙不褪色猜想2不成立③試紙不褪色猜想3不成立結(jié)論：學(xué)習(xí)小組通過討論，找到了氯水中使品紅試紙褪色的物質(zhì)．反思：向氯水中滴加幾滴紫色石蕊試液，會(huì)觀察到的現(xiàn)象是．3．圖1是實(shí)驗(yàn)室制備某些常見氣體的裝置示意圖．（1）實(shí)驗(yàn)室制備CO2的化學(xué)方程式為可用的發(fā)生裝置是（選填圖1字母序號(hào)）．（2）排水法收集與排空氣法收集CO2的比較比較項(xiàng)目排水法向上排空氣法收集方法可行性分析CO2氣體生成和從水面逸出的速率遠(yuǎn)大于其溶解和與水反應(yīng)的速率CO2不與空氣中主要成分反應(yīng)，且收集驗(yàn)滿過程分析集滿的現(xiàn)象是：集氣瓶?jī)?nèi)液面降至瓶口，且有從瓶口逸出集滿的現(xiàn)象是：用燃燒的木條放在瓶口，燃燒的木條（3）塊狀石灰石（雜質(zhì)不溶于水，也不與鹽酸反應(yīng)）和適量稀鹽酸反應(yīng)至氣泡逸出不明顯后，測(cè)得其殘留液pH等于2．此時(shí)取適量反應(yīng)后溶液，逐滴滴入碳酸鈉溶液，并用pH數(shù)字探測(cè)儀連續(xù)監(jiān)測(cè)，得曲線如圖2[pH為縱坐標(biāo)，時(shí)間s（秒）為橫坐標(biāo)]：①在AB段實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是，產(chǎn)生該現(xiàn)象的化學(xué)方程式為，②BC“平臺(tái)”段實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是，產(chǎn)生該現(xiàn)象的化學(xué)方程式為．③CD段上升說明碳酸鈉溶液已經(jīng)．進(jìn)行到D點(diǎn)時(shí)，溶液中所含溶質(zhì)是．4．氫化鈣（CaH2）固體是一種儲(chǔ)氫材料，是登山運(yùn)動(dòng)員常用的能源提供劑．【閱讀資料】①堿石灰是氧化鈣和氫氧化鈉的混合物．②鈣遇水立即發(fā)生劇烈反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣．③氫化鈣要密封保存，遇水反應(yīng)生成氫氧化鈣和氫氣．【氫化鈣的制備】氫化鈣通常用氫氣與鈣加熱制得．某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)的制取裝置如圖1所示（固定裝置省略）．回答下列問題：（1）裝置A中制取氫氣的化學(xué)方程式為．（2）裝置B的作用是．（3）裝置C中制取氫化鈣的化學(xué)方程式為．（4）若不改變溫度，整套裝置氣密性的檢查方法是．【產(chǎn)品的定量測(cè)定】通過上述方法制得的氫化鈣樣品中常混有未完全反應(yīng)的鈣（其余可能的雜質(zhì)忽略不計(jì)）．樣品純度的測(cè)定步驟如下：①檢查裝置氣密性，裝入藥品，按圖2（固定裝置省略）所示連接儀器．②調(diào)整水準(zhǔn)管高度，使量氣裝置兩邊的液面保持同一水平．讀取液面所在的刻度數(shù)據(jù)為10.0mL．③將Y形管慢慢傾斜，直到A端的水全部與B端的樣品混合．④反應(yīng)結(jié)束，冷卻至室溫，再次讀取液面所在刻度數(shù)據(jù)為110.0mL．回答下列問題：（5）如何判斷樣品與水完全反應(yīng)：．（6）反應(yīng)生成氫氣的體積為mL．（7）已知該實(shí)驗(yàn)條件下，氫氣的密度為0.09mg/mL．樣品中氫化鈣的純度為．（結(jié)果精確到0.1%）5．某鐵礦石的主要成分是Fe2O3，是冶煉金屬鐵的原料．某興趣小組想測(cè)定該鐵礦石中鐵的含量，利用氫氣來(lái)還原Fe2O3，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案（注：鐵礦石中的雜質(zhì)在高溫下不分解，也不參加反應(yīng)）．（1）如果用鋅粒與濃鹽酸來(lái)制取氫氣，可以選擇圖（一）（填序號(hào)）發(fā)生裝置；裝置②的主要儀器有分液漏斗、帶導(dǎo)管的雙孔膠塞和（填儀器名稱）．（2）制得的氫氣常含有少量水蒸氣和HCl氣體，若要得到干燥、純凈的氫氣，需要通過④和⑤裝置，則裝置按導(dǎo)管字母連接的順序是：發(fā)生裝置→→→→

→收集裝置．（3）若要檢驗(yàn)氫氣中的雜質(zhì)HCl，可把裝置．中的試劑換成，實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是試劑變成了紅色．（4）圖（一）中的③裝置是一個(gè)用排空氣法收集氫氣的裝置，由集氣瓶和導(dǎo)管組成，請(qǐng)你在方框內(nèi)畫出該裝置．（5）圖（二）是氫氣與鐵礦石樣品反應(yīng)的裝置，在加熱反應(yīng)之前要先通入一段時(shí)間的氫氣，原因是；而在反應(yīng)結(jié)束時(shí)先要停止加熱，一段時(shí)間后再停止通入氫氣，原因是．（6）已知參加反應(yīng)的鐵礦石樣品的質(zhì)量為m1g，完全反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量為m2g，裝置⑦增加的質(zhì)量為m3g，裝置⑧增加的質(zhì)量為m4g．（假設(shè)每一步都進(jìn)行完全）若要計(jì)算鐵礦石樣品中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下面可計(jì)算到結(jié)果的數(shù)據(jù)組合有．（填字母）Am1g與m2gB、m1g與m3gC、m1g與m4gD、m2g與m4g．6．某化學(xué)課外活動(dòng)小組進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)探究，請(qǐng)按要求作答：（1）實(shí)驗(yàn)室可用Zn粒和稀硫酸制氫氣，甲同學(xué)按圖（Ⅰ）所示配制實(shí)驗(yàn)所需的稀硫酸，你認(rèn)為他的操作是否正確？．（請(qǐng)?zhí)睢罢_”或“不正確”）（2）按要求從以下A→E裝置中選擇（填裝置的字母序號(hào)）．乙同學(xué)要用高錳酸鉀制取和收集氧氣，則應(yīng)選擇．（3）小松同學(xué)探究B裝置后，作了改進(jìn)，改進(jìn)的裝置如圖（Ⅱ）所示．寫出一個(gè)可用此裝置制取氣體的化學(xué)方程式．（4）小松同學(xué)使用圖（Ⅱ）裝置制取CO2，現(xiàn)有①Na2CO3固體、②塊狀大理石、③稀HCl和④稀H2SO4，應(yīng)選用的試劑是（填序號(hào)）；反應(yīng)進(jìn)行過程中，關(guān)閉該裝置中的止水夾a后，可以觀察到的現(xiàn)象是．（5）小亮同學(xué)也改進(jìn)了B裝置，改進(jìn)的裝置如圖（Ⅲ）所示，與B裝置相比較，圖（Ⅲ）裝置以分液漏斗代替漏斗，其優(yōu)點(diǎn)是；橡皮管的作用是．7．已知甲酸（HCOOH）與濃硫酸共熱到60～80℃可發(fā)生脫水型的分解反應(yīng)，并由此而制得CO氣體。實(shí)驗(yàn)室用甲酸和濃硫酸混和后制取CO時(shí)，常不需加熱，其具體操作方法如下：在試管內(nèi)倒入一定體積的甲酸，然后再小心、緩慢地沿試管壁倒入等體積的濃硫酸，這時(shí)可見試管內(nèi)液體分上、下兩層，在兩層液體的界面處有少量氣泡，輕輕振動(dòng)試管，可見液體交界面氣泡增多，改變振動(dòng)的力度可控制氣泡產(chǎn)生的速率。試回答下列問題：（1）用上述方法制取CO的化學(xué)反應(yīng)方程式為；（2）用該法制CO不需加熱的原因；（3）以上操作方法可控制反應(yīng)速率的原因。（4）具支試管（試管側(cè)壁有一支管，如圖所示）在實(shí)驗(yàn)室有多種用途，試只用具支試管、橡皮塞（橡皮塞上最多只能打一個(gè)孔）、玻璃導(dǎo)管及連接和夾持儀器裝配一個(gè)用濃硫酸和甲酸的混合液制取CO氣體、用CO還原氧化銅、并檢驗(yàn)其氧化產(chǎn)物的實(shí)驗(yàn)裝置。試畫出該裝置示意圖方框內(nèi)（同類儀器最多只能有三件，不必畫夾持儀器，但需注明所裝的藥品）。三．常用氣體的收集方法8．某小組在學(xué)習(xí)“二氧化碳制取的研究”課題時(shí)，探究了二氧化碳?xì)怏w的收集方法?！静殚嗁Y料】通常狀況下，1體積水約能溶解1體積二氧化碳，所得溶液pH約為5.6?！咎岢鰡栴}】二氧化碳能不能用排水法收集？【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與操作】實(shí)驗(yàn)一、在通常狀況下，測(cè)定二氧化碳溶液水所得溶液的PH，判斷二氧化碳在水中溶解的體積。（1）如圖1甲裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式是。（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)，需先將甲裝置中的空氣排盡。其操作是：開啟彈簧夾、關(guān)閉彈簧夾，打開活塞，滴加稀鹽酸至空氣排盡。檢驗(yàn)空氣已排盡的方法是。（3）關(guān)閉K1，打開K2，K3．待丙裝置中收集半瓶氣體時(shí)，關(guān)閉活塞K2和K3，充分振蕩丙裝置。然后用pH計(jì)測(cè)得如下數(shù)據(jù)：物質(zhì)丁裝置中溶液丙裝置中溶液pH6.505.60分析可知，在丙和丁裝置中所溶解二氧化碳的體積（填“大于”“小于”“等于”）丙和丁裝置中溶液的總體積。（4）實(shí)驗(yàn)中，乙裝置的作用是。若沒有乙裝置，則測(cè)出的溶液pH會(huì)。實(shí)驗(yàn)二：在通常狀況下分別測(cè)定排空氣法和排水法收集的氣體中氧氣的體積分?jǐn)?shù)，從而得到二氧化碳的體積分?jǐn)?shù)。（5）用氧氣測(cè)量?jī)x測(cè)得收集的氣體中氧氣體積分?jǐn)?shù)隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖2（起始時(shí)氧氣的體積分?jǐn)?shù)都以21%計(jì)算），則最終兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)較大的是

（填“排空氣”或“排水”）法，兩種方法收集的氣體中二氧化碳體積分?jǐn)?shù)的差值是。【結(jié)論與反思】（6）由實(shí)驗(yàn)一、二分析，你認(rèn)為二氧化碳（填“能”或“不能”）用排水法收集，能減少二氧化碳在水中溶解度的措施是。（寫一條即可）四．常見氣體的檢驗(yàn)與除雜方法9．課堂上教師要求學(xué)生根據(jù)以下實(shí)驗(yàn)裝置準(zhǔn)確測(cè)定出某混合氣體中（成分：CO、CO2、H2）各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)上提供的試劑有：①NaOH溶液，②澄清石灰水，③濃硫酸。且裝置中試劑均足量。已知：Fe2O3+3H2＝2Fe+3H2O，為了準(zhǔn)確測(cè)定氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，學(xué)生設(shè)計(jì)的思路有如下說法：（1）實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先通一段時(shí)間氮?dú)猓瑢⒀b置中的空氣排盡，然后進(jìn)行測(cè)定實(shí)驗(yàn)（2）進(jìn)行測(cè)定實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先用管式爐加熱，再打開活塞K通混合氣體（3）裝置戊的主要作用是吸收反應(yīng)生成的水蒸氣（4）若甲、乙中依次盛裝試劑①、試劑③，可通過甲、乙反應(yīng)前后的質(zhì)量差測(cè)出混合氣體中CO2的質(zhì)量（5）測(cè)得各裝置甲、乙、丁反應(yīng)前后的質(zhì)量差即可求出各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（6）若甲、乙、丁中依次盛裝試劑①、試劑③、試劑③，反應(yīng)結(jié)束后，將丙裝置拆下后放在空氣中冷卻后稱重，根據(jù)丙裝置反應(yīng)前后的質(zhì)量差及（4）中測(cè)得CO2的質(zhì)量可以求出CO、H2的質(zhì)量上面的說法正確的個(gè)數(shù)有（）A．2 B．3 C．4 D．510．目前工業(yè)上氫氣的大規(guī)模生產(chǎn)多采用甲烷的重整，即甲烷與水蒸氣經(jīng)高溫催化反應(yīng)生成氫氣和一氧化碳。某化學(xué)興趣小組為檢驗(yàn)反應(yīng)后的混合氣體（以下簡(jiǎn)稱合成氣“）中是否含有氫氣和一氧化碳、同時(shí)檢驗(yàn)“合成氣”中是否含有未反應(yīng)完的甲烷和水蒸氣，進(jìn)行了如圖所示的實(shí)驗(yàn)。（假設(shè)每步均反應(yīng)完全）（查閱資料知，氧化鐵與氫氣在高溫條件下反應(yīng)生成鐵和水；氧化鐵與中烷在高溫條件下反應(yīng)生成鐵、二氧化碳和水）（1）請(qǐng)寫出一氧化碳與氧化鐵在高溫條件下反應(yīng)的化學(xué)方程式；（2）實(shí)驗(yàn)開始前要先通一會(huì)“合成氣”，然后再點(diǎn)燃B處的酒精噴燈，目的是；（3）裝置E的作用是；（4）裝置C和D的連接順序顛倒，會(huì)影響實(shí)驗(yàn)操作，原因是。（5）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，測(cè)得裝置A、C、D的質(zhì)量均增加，其中裝置C增加了2.7g，裝置D增加了2.2g。則可推斷出該“合成氣”的組成物質(zhì)為（寫化學(xué)式）。11．H2、CO、CO2和CH4都是初中化學(xué)常見的氣體。（1）可燃性氣體與空氣混合點(diǎn)燃可能會(huì)爆炸，所以可燃性氣體點(diǎn)燃前應(yīng)先。（2）某無(wú)色氣體X可能含有上述4種氣體中的一種或兩種。為了確認(rèn)氣體X的組成，同學(xué)們按如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。①同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)了裝置B，其作用是。②裝置C、D中盛放的試劑依次是（填序號(hào)）。a．燒堿溶液b．濃硫酸③若取1.6g氣體X進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（假設(shè)每步反應(yīng)都完全），發(fā)現(xiàn)裝置A中無(wú)明顯變化，裝置C增重1.8g，裝置D增重2.2g。則氣體X的組成是。12．（一）制備硫酸亞鐵銨晶體的探究硫酸亞鐵銨晶體【（NH4）aFeb（SO4）c?xH2O】（俗稱摩爾鹽晶體）是一種重要的化工原料，用途十分廣泛。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組制備硫酸亞鐵銨晶體并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)測(cè)定其組成的流程如下：資料：硫酸亞鐵銨晶體易溶于水，不溶于乙醇；（4）實(shí)驗(yàn)前，先用碳酸鈉溶液浸泡廢鐵屑表面油漬，碳酸鈉溶液可除去油漬是因?yàn)樘妓徕c溶液的pH7（填“＞”、“＝”、“＜”）（5）操作③中使用乙醇汽油洗滌可以快速晾干。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是；A、避免用水洗滌所造成的晶體損耗B、酒精易揮發(fā)，可低溫晾干晶體C、防止硫酸亞鐵被氧化（二）硫酸亞鐵銨晶體分解的定性探究硫酸亞鐵銨晶體受熱分解可得到氧化鐵。興趣小組在科研人員指導(dǎo)下設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究硫酸亞鐵銨晶體受熱分解的產(chǎn)物。（6）甲組同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1所示實(shí)驗(yàn)裝置：①實(shí)驗(yàn)中，裝置B中觀察到的現(xiàn)象是；②裝置D中觀察到酚酞溶液變紅色，由此可知分解的產(chǎn)物中有