1、专题五 气体的制取与净化一 实验室制取氧气、氢气、二氧化碳的比较 二 气体的净化与干燥 在实验室制备的各种气体中 ,常含有少量的酸雾、水蒸气和其他气体杂质 ,须经过净化与干燥才能得到实验所需的纯净气体。1.气体的净化选择气体吸收剂的原则是所选吸收剂只吸收气体中的杂质 ,而与被提纯的物质不反应 ,也不产生新的杂质。多种气体杂质共存时 ,要注意试剂的选择和除杂质的顺序 ,一般水蒸气最后除去。选择 “洗气瓶 ”等吸收装置 ,不仅要注意药品的名称 ,还要注意 “长进短出 ”的原则 ,干燥管要 “大进小出 ”。常见气体杂质的吸收剂见下表 :常见气体的 吸收剂 2.气体的干燥选用干燥剂应根据气体的性质和干
2、燥剂的性质确定 ,其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分 ,而不能与气体发生反应。常见气体的干燥剂的选择见下表 :常见气体的干燥剂3.气体净化装置的选择净化即除去气体中的杂质。常见的气体净化装置有洗气瓶 (如图a)和干燥管两类 ,干燥管有球形干燥管 (如图 b)和 U形干燥管 (如图 c)。洗气瓶主要用于盛放液体吸收剂 ,通入装置时要注意气体必须 “长进短出 ”以利于杂质的吸收。干燥管则主要用于盛放固体吸收剂 ,球形干燥管中气流方向应为 “大进小出 ”,这样可以形成回旋气流 ,杂质吸收充分 ;U形干燥管结构对称 ,无进出口之分。4.有关气体的制取、检验和净化实验中的 “先 ”“后 ”顺序(1)制取
3、气体时 ,先检查装置气密性 ,后装药品。(2)收集气体时 ,先净化后收集。(3)检验气体时 ,先验水后验杂 (其他气体杂质 )。(4)净化气体时 ,先除杂后干燥。类型一 类型二气体的制取下图是实验室制取常见气体及检验相关性质的装置图 ,据图回答问题。类型一 类型二(1)指出 装置中标号仪器的名称 :X ,Y 。 (2)用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气时 ,需要选用的发生装置是 (填装置标号 ,下同 ),反应的化学方程式为 。(3)二氧化碳的收集装置可选用 ,二氧化碳的检验装置可选用 。 (4)实验室常用加热无水醋酸钠与碱石灰固体混合物来制取甲烷气体。要制取并收集甲烷 (密度比空气小 ,难溶
4、于水 ),可选用的发生、收集装置依次是 。 类型一 类型二解析 (1)X与 Y的名称分别是长颈漏斗、集气瓶。 (2)实验室用过氧化氢溶液与二氧化锰混合制取氧气 ,是固液反应且不需加热 ,故选用 作发生装置 ,反应的化学方程式为 2H2O2 2H2O+O2。 (3)二氧化碳的密度比空气大且溶于水 ,所以用 收集 ,检验二氧化碳用澄清石灰水 ,用装置 。 (4)制取甲烷是固液反应需要加热 ,故选用 作发生装置 ;甲烷的密度比空气小 ,难溶于水 ,故选用 或 收集。答案 (1)长颈漏斗 集气瓶(2) 2H2O2 2H2O+O2(3) (4) (或 )类型一 类型二气体的净化根据下列实验装置图回答下列
5、问题 :(1)写出图中 的名称 : 。 (2)实验室制取二氧化碳气体 ,在加入药品前 ,必须要进行的一步操作是 ,选用的气体发生装置是 。(3)实验室用氯酸钾和二氧化锰制取氧气的化学反应方程式为 ,若用过氧化氢溶液和二氧化锰制取干燥的氧气 ,所选气体制取、干燥、收集装置的接口连接顺序为 (用接口字母和 “” 表示 )。 类型一 类型二解析 (1)根据仪器的形状和用途确定其名称。 (2)实验室在制取任何一种气体前都要先检查装置的气密性。根据反应物的状态和反应条件确定制取气体的发生装置 ,实验室制取二氧化碳是利用固体石灰石和液体稀盐酸反应制取的 ,故应选用固液不加热型的发生装置 B。 (3)根据反
6、应物、生成物和反应条件书写化学反应方程式 ;从 B装置出来的二氧化碳气体应按照 “长 (管 )进 ,短 (管 )出 ”的原则通过浓硫酸进行干燥 ,然后再根据二氧化碳的密度比空气的密度大的性质选择 D装置来收集 CO2,故从 e口进气收集 CO2气体。答案 (1)铁架台 (2)检查装置的气密性 B(3)2KClO3 2KCl+3O2 bfge1.(2018安徽 )下图是实验室中常见装置 ,回答下列问题。查阅资料 :常温下 ,CO2难溶于饱和 NaHCO3溶液 。(1)仪器 X的名称是 。 (2)实验室制取 CO2应选用的发生装置是 (填字母序号 ),反应的化学方程式是 ,该反应属于 (填反应类型
7、 )。 (3)常温下 ,下列收集 CO2的方法中不可行的是 (填字母序号 )。 a.向上排空气 法 b.向下排空气 法 c.排饱和 NaHCO3溶液法(4)某同学进行图 D所示的操作时 ,观察到高的蜡烛先熄灭 ,其原因可能是 。 答案 (1)长颈漏斗(2)A CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2 复分解反应(3)b(4)二氧化碳倾倒过快 ,先使高蜡烛火焰附近氧气浓度减小解析 (1)由图知 ,X仪器的名称是长颈漏斗。 (2)实验室用石灰石 (或大理石 )与稀盐酸反应制取二氧化碳气体 ,由于反应物为固体和液体 ,反应条件为常温 ,故可选用 A装置作发生装置 (B图长颈漏斗下端管口未液封
8、 ,会使产生的二氧化碳逸出 );大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙 ,与盐酸发生反应生成氯化钙、水和二氧化碳 ,发生反应的化学方程式为 CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2;该反应是碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙和碳酸 ,碳酸不稳定 ,分解生成水和二氧化碳 ,故该反应为复分解反应。 (3)CO2密度大于空气 ,可用向上排空气法收集 ;CO2难溶于 NaHCO3饱和溶液 ,也可用排饱和NaHCO3溶液法收集。 (4)若二氧化碳倾倒过快 ,会先使高位蜡烛火焰附近氧气浓度减小而熄灭。2.(2018辽宁大连 )根据下列装置图回答问题 :(1)写出仪器 a和 b的名称 :a ,b 。 (2)实验室
9、用大理石和稀盐酸制取并收集二氧化碳 ,应选用的装置 为(填字母 ),若用 F装置干燥二氧化碳气体 ,F中应加入的试剂是 。 (3)实验室用高锰酸钾制取气体 ,该反应的化学方程式为 。(4)实验室取用药品要注意节约 ,如果没有说明用量 ,一般应该取用最少量 ,固体药品只需盖满试管底部 ,液体药品取用 mL。 答案 (1)试管 集气瓶(2)BD 浓硫酸(3)2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2(4)123.(2018江苏徐州 )请根据下列实验装置图回答有关问题 :图 1(1)装置 B中标号仪器 的名称是 。 (2)实验室制取二氧化碳的化学方程式为 。选择的发生装置是 (填字母编号 )。 (3
10、)用双氧水和二氧化锰制取氧气的化学方程式为 ,反应后过滤、干燥 ,所得到的二氧化锰 (填 “能 ”或 “不能 ”)继续作为双氧水分解的催化剂。 (4)装置 C、 D、 E、 F在实验室中都可收集气体 ,其中不能用来收集氧气的是 (填字母编号 )。若用 F装置收集二氧化碳 ,气体应从 (填 “a”或 “b”)端通入。 (5)某化学兴趣小组借助氧气传感器探究微粒的运动 ,数据处理软件可实时绘出氧气体积分数随时间变化的曲线。收集一塑料瓶氧气进行以下三步实验 : 敞口放置 ; 双手贴在塑料瓶外壁上 ; 将塑料瓶的瓶口朝下。三步实验中测得氧气的体积分数随时间变化的曲线依次为图 2中的 MN段、 NP段和
11、 PQ段。图 2 能够说明氧分子不断运动的曲线是 。 A.MN段 B.NP段 C.PQ段 MN段和 NP段相比较 ,说明 。 随着实验的进行 ,传感器测出氧气的体积分数约为 时几乎不再变化。 4.(2018山东青岛 )实验室制取气体时需要的一些装置如下图所示 ,请回答下列问题。(1)写出标有序号的仪器名称 : , 。 (2)实验室制取氧气和二氧化碳的发生装置都可选用 B装置的原因是 ,装置中使用分液漏斗的优点是 。(3)若要得到干燥的氧气 ,所选择装置的连接顺序 为B (填字母序号 )。 (4)检验二氧化碳是否收集满的操作方法是 。 (5)某兴趣小组的同学连接 B、 G、 H装置进行实验。若实
12、验时 G装置中蜡烛燃烧更剧烈 ,H装置中溶液变浑浊 ,则 B装置中反应的化学方程式为 。 答案 (1)酒精灯 锥形瓶(2)反应物是固体和液体 ,反应不需要加热 可以控制反应速率 ,节约药品(3)F E(4)将燃着的木条置于集气瓶口 (答案合理即可 )(5)2H2O2 2H2O+O25.(2017安徽 )实验室常用右图所示发生装置制备氢气 。(1)写出试管中反应的化学方程式 : 。 (2)仪器 a的名称是 。实验室可用 方法收集氢气。 (3)氢气作为新能源的优点是 (写出 1点即可 ,下同)。目前氢能源的大量使用仍存在一定困难 ,你认为针对氢能源的研究方向是 。 答案 (1)Zn+H2SO4 H2+ZnSO4(2)铁架台 向下排空气法 (或排水法 )(3)氢气燃烧产物是水 ,不污染环境 电解水6.(2017天津 )请结合下列实验装置 ,回答问题。(1)写出仪器 a和 b的名称 :a ,b 。 (2)加热氯酸钾和二氧化锰的混合物制取氧气 ,该反应的化学方程式为 。 (3)用石灰石和稀盐酸制取并收集二氧化碳 ,选用的装置为 (填字母 )。 (4)与集气瓶配套使用的玻璃片一般一面为光滑面 ,另一面为磨砂面 ,收集气体时用玻璃片的 (填 “光滑面 ”或 “磨砂面 ”)盖好集气瓶。 答案 (1)试管 铁架台(2)2KClO3 2KCl+3O2(3)BD (4)磨砂面
