高二化学气体的制备归纳总结
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高二化学气体的制备归纳总结
气体制备装置一般分四大部分：发生装置，净化装置（干燥装置），收集装置，尾气处理装置。
一、气体的发生装置
一）固＋固（加热）：适用于制O2、NH3、（CH4课本没有）
二）固＋液体（不加热）：适用于制CO2、H2 、H2S（SO2、NO2、NO课本没有制法）
（一）常规类
（二）启普发生器类
三）固＋液或液＋液（加热）：适用于制C2H4、Cl2、SO2、乙酸乙酯、蒸馏（HCl课本没有）
a b c d e f
注意点：
1、用KMnO4制取O2时，为了防止生成的细小颗粒堵塞导管，在大试管口放一松软棉花。
2、实验室制取氨气时，由于氨气极易与空气中的水结合，导致外部空气向试管里“冲”，里面氨气向外逸出，在小试管口放一疏松棉花。
3、在制取C2H2时，若用大试管为反应器时，在大试管口放一松软棉花，防止生成的泡沫喷出。
4、Cu和浓硫酸制取SO2做性质试验的小试管口堵一块蘸有少量碱液的棉花防止污染。
二、气体的净化（干燥）装置
一）常见净化原理：气体的净化可分为物理方法和化学方法。遵循以下原理：
①不损失主体气体；②不引入新杂质；③在密闭容器中进行；④先除易除的气体。
1、物理方法：
（1）液化法：利用沸点不同从空气中分离N2和O2。
（2）水洗法：利用溶解度不同从N2和NH3中除去NH3；从NO和NO2中除去NO2。
2、化学方法：
（1）氧化还原法：灼热铜丝网除去混合物中的O2（2Cu＋O2＝2CuO）；CuO除去H2、CO等。
（2）酸碱法：NH3和CO2通过碱石灰除去CO2。(CaO＋CO2＝CaCO3)
（3）沉淀法：除去CO2中的H2S通过CuSO4溶液。H2S＋CuSO4＝CuS↓＋H2SO4
（4）最常用的为洗气法：
①用饱和NaCl除去Cl2中的HCl；
②用饱和NaHCO3除去CO2中的HCl、SO2等；
③用酸性高锰酸钾除去气体中的SO2；（如CO2中的SO2）
注意：以下考得比较少：
④用饱和NaHSO3除去SO2中的SO3；［浓硫酸也可除SO3（SO3易溶于浓硫酸）］；冷却同样可以除SO3。
⑤用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的乙醇或乙酸；
二）常见净化装置
a b c d e
a为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。b、c、d一般盛液体药品，用于洗液。e一般盛固体药品，往往根据增重可测出吸收物质的质量，用于定量计算。
三）常见干燥剂及气体的干燥
液态干燥剂 固态干燥剂
装置
常见干燥剂 浓硫酸 无水氯化钙 碱石灰
可干燥气体 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、CO H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、CO H2、O2、NH3、N2、CO、CH4
不可干燥气体 NH3、H2S、HBr、HI NH3 Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2
三、气体的收集装置
根据气体溶解性（分子极性）和密度（相对分子量，与29比较）不同，把气体的收集方法分为排液法（常为排水法）和排气法（常为排空气法）。装置图见下：
一）排液法：难溶或微溶于水且不与水发生化学反应的气体。例如：H2、O2、CO、CH4、NO（只能用排液法收集）、CH2＝CH2、CH≡CH等。注：Cl2不用排水法收集，但可用排饱和食盐水收集,CO2可以用排饱和NaHCO3收集。排液法的典型仪器是a，注意导管只能伸入集气瓶内少许。
二）排气法：不与空气反应且密度与空气相差较大的气体；又可分为向上排空气法和向下排空气法。用排气法收集气体时，导气管一定要伸入集气瓶底部，把空气尽量排出。为了减少空气扩散，集气瓶口可盖上毛玻璃片（如图b）；试管口轻轻塞上一小团疏松的棉花（如图d）
（1）向上排空气法：式量大于29的气体。如O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2(只用排空气)、HCl等;典型装置是b。
（2）向下排空气法：式量小于29的气体。如H2、CH4、NH3等;典型装置是c。
a b向上排空气法 c向下排空气法 d
练习：（发散思维）
1、下列装置也能用于收集气体，试根据气体的流向判断收集气体的种类。
2、排水法收集的气体和排气法收集的气体纯度有何不同？
3、某些气体要求非常干燥，则收集前后都要干燥，如何组装仪器？
四、尾气处理装置
通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常用经典仪器有：
a b c d e
a用于NaOH吸收氯气、CO2；硫酸铜吸收H2S（气体溶解或反应速度不很快，不易引起倒吸）；
b用于收集少量气体然后处理；c、d收集极易溶且溶解很快的气体。如HCl、HBr、NH3等；其中d 吸收量少。e用于处理难以吸收（有毒）且可燃的气体。如H2、CO等。
实验装置总结思路
1、装置的安装顺序
2、操作顺序
装置连接→气密性检查→装固体药品→加液体药品→气体制取
要点1：气密性的检查
创新设计方案集锦：
1、气体安全装置
1）防倒吸安全装置
2）防堵塞安全装置
3）防污染安全装置 2、液封装置
3、量气体体积装置（读数时，要使量筒与洗气瓶中的液面保持水平，消除水位差造成的误差）
4、启普发生器原理及类似反应器
精选题
一、选择题
1．图5-19装置可用于 [ ]
A．加热NaHCO3制CO2 B．用铜和稀硝酸反应制NO
C．用NH4Cl与浓NaOH溶液反应制NH3
D．用NaCl与浓硫酸反应制HCl
2．按下述方法制备气体，合理而又实用的是 [ ]
A．锌粒与稀硝酸反应制备H2
B．向饱和氯化钠溶液中滴加浓硫酸制备HCl
C．亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2
D．大理石与浓硫酸反应制备CO2
3．图5-20是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是[ ]
A．铜屑和浓硝酸 B．二氧化锰和浓HCl
C．电石和水 D．碳酸钙和稀盐酸
4．现用二氧化锰氧化浓盐酸来制取氯气，将氯气经过净化装置、干燥装置后，再跟灼热的铜屑反应，以制取氯化铜固体，最后还应连接尾气吸收装置，以保护环境。在尾气吸收装置中，若只有以下试剂，你认为不适宜的试剂是 [ ]
A．溴化钠溶液 B．氢氧化钠溶液 C．氯化钠溶液 D．硫酸亚铁溶液
5．实验桌上只有烧碱、盐酸、铜片、大理石、蒸馏水五种试剂，从欠缺试剂的角度来看（实验仪器齐全），无法进行的实验项目是 [ ]
A．制取氢气 B．制取碳酸钠
C．制取氯化铜 D．测定盐酸的浓度
6．如图5-21装置，红磷、硫磺分别在a、b瓶中燃烧，当燃烧结束后同时打开两个夹子，可看到 [ ]
A．水同时流入a、b两集气瓶 B．水只流入a集气瓶
C．水只流入b集气瓶 D．a、b集气瓶中都无水流入
7．某实验室有锥形瓶、集气瓶、各种玻璃导管、橡皮塞、烧杯、药匙和所需药品，可以制备下列各组气体的是[ ]
A．H2、NO2、CH4 B．HCl、Cl2、O2 C．H2、CO2、H2S D．C2H2、NH3、C2H4
8．当氢气混有氯化氢、硫化氢、二氧化碳和水蒸气时，为得到干燥纯净的氢气，操作步骤和顺序完全正确的是（每一步只除去一种杂质） [ ]
①通过装浓硫酸的洗气瓶 ②通过装水的洗气瓶 ③通过装氢氧化钠溶液的洗气瓶 ④通过灼热的氧化铜 ⑤通过装硫酸铜溶液的洗气瓶 ⑥通过装有五氧化二磷的干燥管
A．②、⑤、③、① B．①、③、④、⑤ C．②、④、③、① D．①、②、⑤、⑥
二、非选择题
9．图5-22所示装置可以收集以下气体：
H2、NO、CH4、HCl、Cl2、NH3、SO2。
（1）若集气瓶是干燥的，气体从a进入，可收集的气体有______。
（2）若将集气瓶盛满水，收集气体并测量气体的体积，可收集并测量体积的气体有______。此时气体应由______管进入，由______管通向量筒。
10．图5-23装置：（铁架台和加持仪器均略去）制得的气体X是干燥和纯净的，在装置A、B、C中盛放的试剂在下列①～（11）中选用。
①MnO2粉末 ②P2O5粉末 ③NaOH粒 ④无水CaCl2 ⑤NaBr粉粒 ⑥浓盐酸 ⑦浓硫酸 ⑧浓氨水 ⑨浓NaOH溶液 ⑩稀盐酸 (11)稀硫酸。试回答：
（1）A中a盛放的是（均用编号）______，B中盛放的是______，B中盛放的是______，C中盛放的是______。
（2）发生器中产生气体X的原理是______。
化学气体的制备归纳总结参考答案
1 2 3 4 5 6 7 8 9
B C AD C D B C A （1）Cl2、H2S、SO2；（2）H2、CH4、NO；b，a。
10
（1）a为⑧、b为③、B中为③、C中为③；（2）因浓氨水滴入固体NaOH时NaOH迅速溶解，同时放热使温度升高，溶液里OH－的浓度大增，使反应NH3＋H2O NH3·H2O NH4＋＋OH－的平衡向逆反应方向移动，并因升高温度使氨气的溶解度减小而逸出氨气。
制备原理：①制氧气：
②制氨气：
注意事项：l、试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在管口冷却后倒流而引起试管破裂。
2、铁夹应夹在距管口l／3处。
3、固体药品要放在试管底部平铺开，加热时首先均匀预热，然后在试管的最后部位集中加热，并逐步前移。
4、胶塞上的导管伸入试管里不能过长，否则会妨碍气体导出。
5、如用排气法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯。以防止水倒流。
制备原理：①制CO2：
②制H2：
③制SO2、NO2、H2S、NO：
注意事项：1．瓶内气密性要好。
2．先放固体后加液体。（为什么？）
3．加人酸的量要适当。
4．生成气体微溶或难溶于水。
制备原理：①制CO2：
②制H2：
③制H2S：
注意事项：1．在简易装置中长颈漏斗的下口应深入液面以下，否则起不到液封的作用而无法使用。
2．加入大小适宜不溶于水的块状固体，如果太碎会落入底部的酸中使反应无法控制。造成容器内压力过大，导致酸液溢出。
3．加人酸的量要适当。
4．在导管口点燃氢气或其它可燃性气体时，必须先检验纯度。
制备原理：①制C2H4：②制Cl2：③制NO：④f用于Cu和浓硫酸制取SO2：⑤冰醋酸和乙醇浓硫酸作用下制乙酸乙酯：
注意事项：l、瓶内反应物体积不宜超过烧瓶容积的1/3。
2、a、b、c加热前应放入碎瓷片，防止暴沸。
3、a装置温度计插入反应液面以下，测反应液温度；b装置温度计水银球与支管端口处相平，测气体温度，便于控制馏份。
4、d装置便于随时加入液体，但随反应进行烧瓶内压强增加，液体不易滴入。（改进方法见e）
△
1、将装置的导管口一端浸没于水中，再用双手手掌握住容器（试管可用一只手握住，如左图；复杂仪器还可微热），若在导管口处有气泡冒出，松手后，水在导管里形成了一段水柱，则装置的气密性良好。
概括为：微热看气泡，静置看液面（又称整体法）。
2、如左图，关闭止水夹后，从长颈漏斗向试管中注入一定量的水，使漏斗内液面高于试管内液面，静置后若漏斗内液面不下降，则装置的气密性良好；液面下降，则装置的漏气；
概括为：注液静置看液面（又称局部法）。
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气体制备装置一般分四大部分：发生装置，净化装置（干燥装置），收集装置，尾气处理装置。
一、气体的发生装置
一）固＋固（加热）：适用于制O2、NH3、（CH4课本没有）
二）固＋液体（不加热）：适用于制CO2、H2 、H2S（SO2、NO2、NO课本没有制法）
（一）常规类
（二）启普发生器类
三）固＋液或液＋液（加热）：适用于制C2H4、Cl2、SO2、乙酸乙酯、蒸馏（HCl课本没有）
a b c d e f
注意点：
1、用KMnO4制取O2时，为了防止生成的细小颗粒堵塞导管，在大试管口放一松软棉花。
2、实验室制取氨气时，由于氨气极易与空气中的水结合，导致外部空气向试管里“冲”，里面氨气向外逸出，在小试管口放一疏松棉花。
3、在制取C2H2时，若用大试管为反应器时，在大试管口放一松软棉花，防止生成的泡沫喷出。
4、Cu和浓硫酸制取SO2做性质试验的小试管口堵一块蘸有少量碱液的棉花防止污染。
二、气体的净化（干燥）装置
一）常见净化原理：气体的净化可分为物理方法和化学方法。遵循以下原理：
①不损失主体气体；②不引入新杂质；③在密闭容器中进行；④先除易除的气体。
1、物理方法：
（1）液化法：利用沸点不同从空气中分离N2和O2。
（2）水洗法：利用溶解度不同从N2和NH3中除去NH3；从NO和NO2中除去NO2。
2、化学方法：
（1）氧化还原法：灼热铜丝网除去混合物中的O2（2Cu＋O2＝2CuO）；CuO除去H2、CO等。
（2）酸碱法：NH3和CO2通过碱石灰除去CO2。(CaO＋CO2＝CaCO3)
（3）沉淀法：除去CO2中的H2S通过CuSO4溶液。H2S＋CuSO4＝CuS↓＋H2SO4
（4）最常用的为洗气法：
①用饱和NaCl除去Cl2中的HCl；
②用饱和NaHCO3除去CO2中的HCl、SO2等；
③用酸性高锰酸钾除去气体中的SO2；（如CO2中的SO2）
注意：以下考得比较少：
④用饱和NaHSO3除去SO2中的SO3；［浓硫酸也可除SO3（SO3易溶于浓硫酸）］；冷却同样可以除SO3。
⑤用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的乙醇或乙酸；
二）常见净化装置
a b c d e
a为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。b、c、d一般盛液体药品，用于洗液。e一般盛固体药品，往往根据增重可测出吸收物质的质量，用于定量计算。
三）常见干燥剂及气体的干燥
液态干燥剂 固态干燥剂
装置
常见干燥剂 浓硫酸 无水氯化钙 碱石灰
可干燥气体 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、CO H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、CO H2、O2、NH3、N2、CO、CH4
不可干燥气体 NH3、H2S、HBr、HI NH3 Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2
三、气体的收集装置
根据气体溶解性（分子极性）和密度（相对分子量，与29比较）不同，把气体的收集方法分为排液法（常为排水法）和排气法（常为排空气法）。装置图见下：
一）排液法：难溶或微溶于水且不与水发生化学反应的气体。例如：H2、O2、CO、CH4、NO（只能用排液法收集）、CH2＝CH2、CH≡CH等。注：Cl2不用排水法收集，但可用排饱和食盐水收集,CO2可以用排饱和NaHCO3收集。排液法的典型仪器是a，注意导管只能伸入集气瓶内少许。
二）排气法：不与空气反应且密度与空气相差较大的气体；又可分为向上排空气法和向下排空气法。用排气法收集气体时，导气管一定要伸入集气瓶底部，把空气尽量排出。为了减少空气扩散，集气瓶口可盖上毛玻璃片（如图b）；试管口轻轻塞上一小团疏松的棉花（如图d）
（1）向上排空气法：式量大于29的气体。如O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2(只用排空气)、HCl等;典型装置是b。
（2）向下排空气法：式量小于29的气体。如H2、CH4、NH3等;典型装置是c。
a b向上排空气法 c向下排空气法 d
练习：（发散思维）
1、下列装置也能用于收集气体，试根据气体的流向判断收集气体的种类。
2、排水法收集的气体和排气法收集的气体纯度有何不同？
3、某些气体要求非常干燥，则收集前后都要干燥，如何组装仪器？
四、尾气处理装置
通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常用经典仪器有：
a b c d e
a用于NaOH吸收氯气、CO2；硫酸铜吸收H2S（气体溶解或反应速度不很快，不易引起倒吸）；
b用于收集少量气体然后处理；c、d收集极易溶且溶解很快的气体。如HCl、HBr、NH3等；其中d 吸收量少。e用于处理难以吸收（有毒）且可燃的气体。如H2、CO等。
实验装置总结思路
1、装置的安装顺序
2、操作顺序
装置连接→气密性检查→装固体药品→加液体药品→气体制取
要点1：气密性的检查
创新设计方案集锦：
1、气体安全装置
1）防倒吸安全装置
2）防堵塞安全装置
3）防污染安全装置 2、液封装置
3、量气体体积装置（读数时，要使量筒与洗气瓶中的液面保持水平，消除水位差造成的误差）
4、启普发生器原理及类似反应器
精选题
一、选择题
1．图5-19装置可用于 [ ]
A．加热NaHCO3制CO2 B．用铜和稀硝酸反应制NO
C．用NH4Cl与浓NaOH溶液反应制NH3
D．用NaCl与浓硫酸反应制HCl
2．按下述方法制备气体，合理而又实用的是 [ ]
A．锌粒与稀硝酸反应制备H2
B．向饱和氯化钠溶液中滴加浓硫酸制备HCl
C．亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2
D．大理石与浓硫酸反应制备CO2
3．图5-20是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是[ ]
A．铜屑和浓硝酸 B．二氧化锰和浓HCl
C．电石和水 D．碳酸钙和稀盐酸
4．现用二氧化锰氧化浓盐酸来制取氯气，将氯气经过净化装置、干燥装置后，再跟灼热的铜屑反应，以制取氯化铜固体，最后还应连接尾气吸收装置，以保护环境。在尾气吸收装置中，若只有以下试剂，你认为不适宜的试剂是 [ ]
A．溴化钠溶液 B．氢氧化钠溶液 C．氯化钠溶液 D．硫酸亚铁溶液
5．实验桌上只有烧碱、盐酸、铜片、大理石、蒸馏水五种试剂，从欠缺试剂的角度来看（实验仪器齐全），无法进行的实验项目是 [ ]
A．制取氢气 B．制取碳酸钠
C．制取氯化铜 D．测定盐酸的浓度
6．如图5-21装置，红磷、硫磺分别在a、b瓶中燃烧，当燃烧结束后同时打开两个夹子，可看到 [ ]
A．水同时流入a、b两集气瓶 B．水只流入a集气瓶
C．水只流入b集气瓶 D．a、b集气瓶中都无水流入
7．某实验室有锥形瓶、集气瓶、各种玻璃导管、橡皮塞、烧杯、药匙和所需药品，可以制备下列各组气体的是[ ]
A．H2、NO2、CH4 B．HCl、Cl2、O2 C．H2、CO2、H2S D．C2H2、NH3、C2H4
8．当氢气混有氯化氢、硫化氢、二氧化碳和水蒸气时，为得到干燥纯净的氢气，操作步骤和顺序完全正确的是（每一步只除去一种杂质） [ ]
①通过装浓硫酸的洗气瓶 ②通过装水的洗气瓶 ③通过装氢氧化钠溶液的洗气瓶 ④通过灼热的氧化铜 ⑤通过装硫酸铜溶液的洗气瓶 ⑥通过装有五氧化二磷的干燥管
A．②、⑤、③、① B．①、③、④、⑤ C．②、④、③、① D．①、②、⑤、⑥
二、非选择题
9．图5-22所示装置可以收集以下气体：
H2、NO、CH4、HCl、Cl2、NH3、SO2。
（1）若集气瓶是干燥的，气体从a进入，可收集的气体有______。
（2）若将集气瓶盛满水，收集气体并测量气体的体积，可收集并测量体积的气体有______。此时气体应由______管进入，由______管通向量筒。
10．图5-23装置：（铁架台和加持仪器均略去）制得的气体X是干燥和纯净的，在装置A、B、C中盛放的试剂在下列①～（11）中选用。
①MnO2粉末 ②P2O5粉末 ③NaOH粒 ④无水CaCl2 ⑤NaBr粉粒 ⑥浓盐酸 ⑦浓硫酸 ⑧浓氨水 ⑨浓NaOH溶液 ⑩稀盐酸 (11)稀硫酸。试回答：
（1）A中a盛放的是（均用编号）______，B中盛放的是______，B中盛放的是______，C中盛放的是______。
（2）发生器中产生气体X的原理是______。
化学气体的制备归纳总结参考答案
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B C AD C D B C A （1）Cl2、H2S、SO2；（2）H2、CH4、NO；b，a。
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（1）a为⑧、b为③、B中为③、C中为③；（2）因浓氨水滴入固体NaOH时NaOH迅速溶解，同时放热使温度升高，溶液里OH－的浓度大增，使反应NH3＋H2O NH3·H2O NH4＋＋OH－的平衡向逆反应方向移动，并因升高温度使氨气的溶解度减小而逸出氨气。
制备原理：①制氧气：
②制氨气：
注意事项：l、试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在管口冷却后倒流而引起试管破裂。
2、铁夹应夹在距管口l／3处。
3、固体药品要放在试管底部平铺开，加热时首先均匀预热，然后在试管的最后部位集中加热，并逐步前移。
4、胶塞上的导管伸入试管里不能过长，否则会妨碍气体导出。
5、如用排气法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯。以防止水倒流。
制备原理：①制CO2：
②制H2：
③制SO2、NO2、H2S、NO：
注意事项：1．瓶内气密性要好。
2．先放固体后加液体。（为什么？）
3．加人酸的量要适当。
4．生成气体微溶或难溶于水。
制备原理：①制CO2：
②制H2：
③制H2S：
注意事项：1．在简易装置中长颈漏斗的下口应深入液面以下，否则起不到液封的作用而无法使用。
2．加入大小适宜不溶于水的块状固体，如果太碎会落入底部的酸中使反应无法控制。造成容器内压力过大，导致酸液溢出。
3．加人酸的量要适当。
4．在导管口点燃氢气或其它可燃性气体时，必须先检验纯度。
制备原理：①制C2H4：②制Cl2：③制NO：④f用于Cu和浓硫酸制取SO2：⑤冰醋酸和乙醇浓硫酸作用下制乙酸乙酯：
注意事项：l、瓶内反应物体积不宜超过烧瓶容积的1/3。
2、a、b、c加热前应放入碎瓷片，防止暴沸。
3、a装置温度计插入反应液面以下，测反应液温度；b装置温度计水银球与支管端口处相平，测气体温度，便于控制馏份。
4、d装置便于随时加入液体，但随反应进行烧瓶内压强增加，液体不易滴入。（改进方法见e）
△
1、将装置的导管口一端浸没于水中，再用双手手掌握住容器（试管可用一只手握住，如左图；复杂仪器还可微热），若在导管口处有气泡冒出，松手后，水在导管里形成了一段水柱，则装置的气密性良好。
概括为：微热看气泡，静置看液面（又称整体法）。
2、如左图，关闭止水夹后，从长颈漏斗向试管中注入一定量的水，使漏斗内液面高于试管内液面，静置后若漏斗内液面不下降，则装置的气密性良好；液面下降，则装置的漏气；
概括为：注液静置看液面（又称局部法）。
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