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1、專題五氣體的制取與凈化 一實(shí)驗(yàn)室制取氧氣、氫氣、二氧化碳的比較 二氣體的凈化與干燥在實(shí)驗(yàn)室制備的各種氣體中,常含有少量的酸霧、水蒸氣和其他氣體雜質(zhì),須經(jīng)過凈化與干燥才能得到實(shí)驗(yàn)所需的純凈氣體。1.氣體的凈化選擇氣體吸收劑的原則是所選吸收劑只吸收氣體中的雜質(zhì),而與被提純的物質(zhì)不反應(yīng),也不產(chǎn)生新的雜質(zhì)。多種氣體雜質(zhì)共存時,要注意試劑的選擇和除雜質(zhì)的順序,一般水蒸氣最后除去。選擇“洗氣瓶”等吸收裝置,不僅要注意藥品的名稱,還要注意“長進(jìn)短出”的原則,干燥管要“大進(jìn)小出”。常見氣體雜質(zhì)的吸收劑見下表: 常見氣體的吸收劑 2.氣體的干燥選用干燥劑應(yīng)根據(jù)氣體的性質(zhì)和干燥劑的性質(zhì)確定,其原則是干燥劑只能吸收

2、氣體中的水分,而不能與氣體發(fā)生反應(yīng)。常見氣體的干燥劑的選擇見下表:常見氣體的干燥劑 3.氣體凈化裝置的選擇凈化即除去氣體中的雜質(zhì)。常見的氣體凈化裝置有洗氣瓶(如圖a)和干燥管兩類,干燥管有球形干燥管(如圖b)和U形干燥管(如圖c)。洗氣瓶主要用于盛放液體吸收劑,通入裝置時要注意氣體必須“長進(jìn)短出”以利于雜質(zhì)的吸收。干燥管則主要用于盛放固體吸收劑,球形干燥管中氣流方向應(yīng)為“大進(jìn)小出”,這樣可以形成回旋氣流,雜質(zhì)吸收充分;U形干燥管結(jié)構(gòu)對稱,無進(jìn)出口之分。 4.有關(guān)氣體的制取、檢驗(yàn)和凈化實(shí)驗(yàn)中的“先”“后”順序(1)制取氣體時,先檢查裝置氣密性,后裝藥品。(2)收集氣體時,先凈化后收集。(3)檢驗(yàn)

3、氣體時,先驗(yàn)水后驗(yàn)雜(其他氣體雜質(zhì))。(4)凈化氣體時,先除雜后干燥。 類型一類型二氣體的制取下圖是實(shí)驗(yàn)室制取常見氣體及檢驗(yàn)相關(guān)性質(zhì)的裝置圖,據(jù)圖回答問題。 類型一類型二(1)指出裝置中標(biāo)號儀器的名稱:X,Y。(2)用過氧化氫溶液與二氧化錳混合制取氧氣時,需要選用的發(fā)生裝置是(填裝置標(biāo)號,下同),反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)二氧化碳的收集裝置可選用,二氧化碳的檢驗(yàn)裝置可選用。(4)實(shí)驗(yàn)室常用加熱無水醋酸鈉與堿石灰固體混合物來制取甲烷氣體。要制取并收集甲烷(密度比空氣小,難溶于水),可選用的發(fā)生、收集裝置依次是。 類型一類型二解析 (1)X與Y的名稱分別是長頸漏斗、集氣瓶。(2)實(shí)驗(yàn)室用過氧化氫溶

4、液與二氧化錳混合制取氧氣,是固液反應(yīng)且不需加熱,故選用作發(fā)生裝置,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2H2O22H2O+O2。(3)二氧化碳的密度比空氣大且溶于水,所以用收集,檢驗(yàn)二氧化碳用澄清石灰水,用裝置。(4)制取甲烷是固液反應(yīng)需要加熱,故選用作發(fā)生裝置;甲烷的密度比空氣小,難溶于水,故選用或收集。答案 (1)長頸漏斗集氣瓶(2)2H 2O22H2O+O2(3)(4)(或) 類型一類型二氣體的凈化根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)裝置圖回答下列問題:(1)寫出圖中的名稱:。(2)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳?xì)怏w,在加入藥品前,必須要進(jìn)行的一步操作是,選用的氣體發(fā)生裝置是。(3)實(shí)驗(yàn)室用氯酸鉀和二氧化錳制取氧氣的化學(xué)反應(yīng)方程式為,若用過

5、氧化氫溶液和二氧化錳制取干燥的氧氣,所選氣體制取、 干燥、收集裝置的接口連接順序?yàn)?用接口字母和“”表示)。 類型一類型二解析 (1)根據(jù)儀器的形狀和用途確定其名稱。(2)實(shí)驗(yàn)室在制取任何一種氣體前都要先檢查裝置的氣密性。根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件確定制取氣體的發(fā)生裝置,實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳是利用固體石灰石和液體稀鹽酸反應(yīng)制取的,故應(yīng)選用固液不加熱型的發(fā)生裝置B。(3)根據(jù)反應(yīng)物、生成物和反應(yīng)條件書寫化學(xué)反應(yīng)方程式;從B裝置出來的二氧化碳?xì)怏w應(yīng)按照“長(管)進(jìn),短(管)出”的原則通過濃硫酸進(jìn)行干燥,然后再根據(jù)二氧化碳的密度比空氣的密度大的性質(zhì)選擇D裝置來收集CO 2,故從e口進(jìn)氣收集CO2氣體。

6、答案 (1)鐵架臺(2)檢查裝置的氣密性B(3)2KClO32KCl+3O2bfge 1.(2018安徽)下圖是實(shí)驗(yàn)室中常見裝置,回答下列問題。查閱資料:常溫下,CO2難溶于飽和NaHCO3溶液。(1)儀器X的名稱是。(2)實(shí)驗(yàn)室制取CO2應(yīng)選用的發(fā)生裝置是(填字母序號),反應(yīng)的化學(xué)方程式是,該反應(yīng)屬于(填反應(yīng)類型)。(3)常溫下,下列收集CO 2的方法中不可行的是(填字母序號)。a.向上排空氣法b.向下排空氣法 c.排飽和NaHCO3溶液法(4)某同學(xué)進(jìn)行圖D所示的操作時,觀察到高的蠟燭先熄滅,其原因可能是。 答案 (1)長頸漏斗(2)ACaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2復(fù)分解反

7、應(yīng)(3)b(4)二氧化碳傾倒過快,先使高蠟燭火焰附近氧氣濃度減小解析 (1)由圖知,X儀器的名稱是長頸漏斗。(2)實(shí)驗(yàn)室用石灰石(或大理石)與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳?xì)怏w,由于反應(yīng)物為固體和液體,反應(yīng)條件為常溫,故可選用A裝置作發(fā)生裝置(B圖長頸漏斗下端管口未液封,會使產(chǎn)生的二氧化碳逸出);大理石或石灰石的主要成分是碳酸鈣,與鹽酸發(fā)生反應(yīng)生成氯化鈣、水和二氧化碳,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為CaCO 3+2HClCaCl2+H2O+CO2;該反應(yīng)是碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)生成氯化鈣和碳酸,碳酸不穩(wěn)定,分解生成水和二氧化碳,故該反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)。(3)CO2密度大于空氣,可用向上排空氣法收集;CO2難溶于NaH

8、CO3飽和溶液,也可用排飽和NaHCO3溶液法收集。(4)若二氧化碳傾倒過快,會先使高位蠟燭火焰附近氧氣濃度減小而熄滅。 2.(2018遼寧大連)根據(jù)下列裝置圖回答問題:(1)寫出儀器a和b的名稱:a,b。(2)實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸制取并收集二氧化碳,應(yīng)選用的裝置為(填字母),若用F裝置干燥二氧化碳?xì)怏w,F中應(yīng)加入的試劑是。(3)實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氣體,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(4)實(shí)驗(yàn)室取用藥品要注意節(jié)約,如果沒有說明用量,一般應(yīng)該取用 最少量,固體藥品只需蓋滿試管底部,液體藥品取用mL。 答案 (1)試管集氣瓶(2)BD濃硫酸(3)2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2(4)12 3.

9、(2018江蘇徐州)請根據(jù)下列實(shí)驗(yàn)裝置圖回答有關(guān)問題:圖1(1)裝置B中標(biāo)號儀器的名稱是。(2)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的化學(xué)方程式為。選擇的發(fā)生裝置是(填字母編號)。(3)用雙氧水和二氧化錳制取氧氣的化學(xué)方程式為,反應(yīng)后過濾、干燥,所得到的二氧化錳(填“能”或“不能”)繼續(xù)作為雙氧水分解的催化劑。(4)裝置C、D、E、F在實(shí)驗(yàn)室中都可收集氣體,其中不能用來收集 氧氣的是(填字母編號)。若用F裝置收集二氧化碳,氣體應(yīng)從(填“a”或“b”)端通入。 (5)某化學(xué)興趣小組借助氧氣傳感器探究微粒的運(yùn)動,數(shù)據(jù)處理軟件可實(shí)時繪出氧氣體積分?jǐn)?shù)隨時間變化的曲線。收集一塑料瓶氧氣進(jìn)行以下三步實(shí)驗(yàn):敞口放置;雙手貼在

10、塑料瓶外壁上;將塑料瓶的瓶口朝下。三步實(shí)驗(yàn)中測得氧氣的體積分?jǐn)?shù)隨時間變化的曲線依次為圖2中的MN段、NP段和PQ段。圖2能夠說明氧分子不斷運(yùn)動的曲線是。A.MN段B.NP段C.PQ段MN段和NP段相比較,說明 。隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行,傳感器測出氧氣的體積分?jǐn)?shù)約為時幾乎不再變化。 4.(2018山東青島)實(shí)驗(yàn)室制取氣體時需要的一些裝置如下圖所示,請回答下列問題。 (1)寫出標(biāo)有序號的儀器名稱:,。(2)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣和二氧化碳的發(fā)生裝置都可選用B裝置的原因是,裝置中使用分液漏斗的優(yōu)點(diǎn)是。(3)若要得到干燥的氧氣,所選擇裝置的連接順序?yàn)锽(填字母序號)。(4)檢驗(yàn)二氧化碳是否收集滿的操作方法是。(5)某

11、興趣小組的同學(xué)連接B、G、H裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。若實(shí)驗(yàn)時G裝置中蠟燭燃燒更劇烈,H裝置中溶液變渾濁,則B裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式為。 答案 (1)酒精燈錐形瓶(2)反應(yīng)物是固體和液體,反應(yīng)不需要加熱可以控制反應(yīng)速率,節(jié)約藥品(3)FE(4)將燃著的木條置于集氣瓶口(答案合理即可)(5)2H2O22H2O+O2 5.(2017安徽)實(shí)驗(yàn)室常用右圖所示發(fā)生裝置制備氫氣。(1)寫出試管中反應(yīng)的化學(xué)方程式:。(2)儀器a的名稱是。實(shí)驗(yàn)室可用方法收集氫氣。(3)氫氣作為新能源的優(yōu)點(diǎn)是(寫出1點(diǎn)即可,下同)。目前氫能源的大量使用仍存在一定困難,你認(rèn)為針對氫能源的研究方向是。 答案 (1)Zn+H2SO4H2+Zn

12、SO4(2)鐵架臺向下排空氣法(或排水法)(3)氫氣燃燒產(chǎn)物是水,不污染環(huán)境電解水 6.(2017天津)請結(jié)合下列實(shí)驗(yàn)裝置,回答問題。(1)寫出儀器a和b的名稱:a,b。(2)加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為。(3)用石灰石和稀鹽酸制取并收集二氧化碳,選用的裝置為(填字母)。(4)與集氣瓶配套使用的玻璃片一般一面為光滑面,另一面為磨砂面, 收集氣體時用玻璃片的(填“光滑面”或“磨砂面”)蓋好集氣瓶。 答案 (1)試管鐵架臺(2)2KClO32KCl+3O2(3)BD(4)磨砂面 7.(2017江蘇鎮(zhèn)江)請結(jié)合下圖回答問題:(1)儀器名稱:,。(2)用氯酸鉀和二氧化錳制

13、取氧氣,可選用裝置(選填序號)和D組合,反應(yīng)的化學(xué)方程式為,二氧化錳的作用是。(3)實(shí)驗(yàn)室可用裝置B或C制H 2,C裝置相對于B的優(yōu)點(diǎn)有。用E裝置收集H2,氣體應(yīng)從(填“a”或“b”)端通入。 (4)有同學(xué)將實(shí)驗(yàn)室制得的CO2通入澄清石灰水,石灰水未變渾濁,于是作如圖所示探究: 實(shí)驗(yàn)室制CO 2反應(yīng)的化學(xué)方程式:。裝置F、H中溶液變渾濁,G中溶液不變渾濁,則原石灰水未變渾濁的原因是。G裝置的作用是。 答案 (1)鐵架臺長頸漏斗(2)A2KClO32KCl+3O2催化作用(催化、催化劑)(3)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止(或隨開隨用,隨關(guān)隨停)a(4)CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2CO2

14、中含有HCl(或使用了濃鹽酸)證明HCl已被除盡解析 (3)H2用向下排空氣法,空氣從b管排出,H2從a管進(jìn)入。 8.(2017湖北孝感)根據(jù)如圖所示裝置,回答有關(guān)問題:(1)裝置A中,儀器X的名稱為;(2)若實(shí)驗(yàn)室用加熱氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣,則選取的發(fā)生裝置為;(3)若用裝置C收集氫氣,則氫氣應(yīng)從(填“a”或“b”)端導(dǎo)管口通入;(4)某同學(xué)點(diǎn)燃蠟燭,然后放入D中,迅速連接A、D、E,打開活塞進(jìn) 行實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)E中溶液逐漸變渾濁,則裝置A中產(chǎn)生的氣體(填“一定”或“不一定”)為二氧化碳?xì)怏w。 答案 (1)錐形瓶(2)B(3)b(4)不一定解析 (3)C裝置是排水集氣,水從a下端排出,氣體從b管進(jìn)入。