第23讲　常见气体制备方法及装置的研究(能力课)（共57张PPT）-2024届高考化学一轮复习

(共57张PPT)
第23讲　常见气体制备方法及装置的研究(能力课)
第二部分　元素及其化合物
第四章　非金属及其化合物
　　　　 1.掌握常见气体的制备原理、发生装置、净化装置、收集装置和尾气处理装置。　2.根据实验目的，灵活掌握仪器的组装和连接。　3.气体制备与性质探究实验装置分析与评价。
考点一　氯及其重要化合物
核心知能突破
关键能力训练
01
1．气体制备实验的基本思路
2．常见气体的发生装置
　　　　　　　
图1　　　　图2
3．常见气体的净化(包含气体的干燥)
(1)除杂(净化)试剂选择：被净化气体和除杂试剂不发生溶解、氧化、还原或其他反应。即①不损失主体气体、②不引入新的杂质气体、③在密闭装置内进行、④先除易除的杂质气体。
(2)气体干燥净化装置
　　　　酸性干燥剂(浓硫酸、P2O5)：不能干燥NH3等碱性气体；碱性干燥剂(碱石灰、NaOH、CaO)：不能干燥SO2、Cl2等酸性气体；中性干燥剂(CaCl2)：不能干燥NH3。
4．常见气体的收集方法
(1)排水法：收集难溶于水且不与水反应的气体，如O2、H2、N2、NO、CO、C2H4等。
(2)排液法：收集难溶于所选溶液的气体，如Cl2用排饱和食盐水法收集。
(3)向上排空气法：收集气体密度比空气大且相差较大又不与空气中成分反应的气体，如Cl2、CO2、NO2等。
(4)向下排空气法：收集气体密度比空气小且不与空气中成分反应的气体，如CH4、H2、NH3等。
　　　　①“万能收集瓶”的使用
②排液集气收集装置的创新
5．尾气处理的原因、方法及装置
(1)原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。
(2)处理方法：一般使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施处理。
(3)尾气处理装置(Cl2尾气—b，CO、H2尾气—ac)
　　　　尾气吸收防倒吸装置
1．下列实验方案最合理的是(　　)
[答案]　B
2．下列气体发生装置，当加入适当的块状固体和液体时不具有随开随关功能的是(　　)


、



[答案]　D
3．水合肼(N2H4·H2O)是重要的氢能源稳定剂，其制备的反应原理为NaClO＋2NH3===N2H4·H2O＋NaCl。下列装置和操作不能达到实验目的的是(　　)
A．在装置甲的圆底烧瓶中加入碱石灰制取NH3
B．用装置乙作为反应过程的安全瓶
C．制备水合肼时从装置丙的b口通入NH3
D．用装置丁吸收反应中过量的NH3
C　[浓氨水遇碱放出氨气，在装置甲的圆底烧瓶中加入碱石灰可以制取NH3，故A正确；氨气极易溶于水，为防止倒吸，用装置乙作为反应过程的安全瓶，故B正确；氨气密度比空气小，为有利于氨气和NaClO溶液反应，制备水合肼时应从装置丙的a口通入NH3，故C错误；氨气会污染环境，用装置丁可以吸收反应中过量的NH3，并能防止倒吸，故D正确。]
4．下列实验装置或操作正确的是(　　)
B　[氨气会和硫酸反应，所以不能用浓硫酸干燥氨气，A项错误；关闭弹簧夹，捂热烧瓶，若玻璃管中液面上升，则说明气密性良好，B项正确；使用长颈漏斗会导致生成的气体逸出，使测定结果偏小，C项错误；由于电石和饱和食盐水制备乙炔的反应剧烈，放出大量的热，不易控制等原因，不能使用启普发生器制备乙炔，D项错误。]
5．(2022·广州模拟)实验室制取SO2时，下列装置能达到实验目的的是(　　)
D　[铜片与浓硫酸反应制备SO2需要加热，装置中缺少加热装置，A不符合题意；碱石灰为碱性干燥剂，会与SO2反应，不能用于干燥SO2，B不符合题意；SO2的密度比空气大，应使用向上排空气法收集，即从长导管进气，短导管出气，C不符合题意；SO2是酸性气体，可使用NaOH溶液吸收，用倒置的漏斗防止倒吸，D符合题意。]
知识点二　气体制备、性质探究综合实验的仪器连接
02
核心知能突破
关键能力训练
1．“仪器连接顺序”正确思维流程
2．接口连接三个细节
(1)净化装置应“长”进“短”出，如图1。
(2)量气装置应“短”进“长”出，如图2。
(3)干燥管应“粗”进“细”出，如图3。
3．防堵塞安全装置
实验室制取次磷酸钠。将黄磷(P4)和过量烧碱溶液混合加热，生成NaH2PO2和PH3，PH3与NaClO溶液反应也可生成次磷酸钠。
(1)利用以下装置制取次磷酸钠，正确的连接顺序是________(用小写字母表示)。
(2)装置C的作用为_______，装置D的作用为_______。
(3)装置B中发生反应的化学方程式为______。
[思路点拨]　①明确实验原理与目的
②明确各装置的可能作用
A．利用PH3与NaClO制NaH2PO2
B．利用P4与NaOH反应制PH3和NaH2PO2
C．防止倒吸或收集瓶
D．吸收尾气且防止倒吸
　　　　 根据实验原理和目的，进行仪器连接
1．(2022·襄阳模拟)学习小组根据下述各装置制备NaN3。
查阅资料：
Ⅰ.氨基钠(NaNH2)熔点为208 ℃，易潮解和氧化；N2O有强氧化性，不与酸、碱反应；叠氮酸(HN3)不稳定，易分解爆炸。
回答下列问题：
(1)按气流方向，上述装置合理的连接顺序为________________(填仪器接口字母)。
(2)实验时E中生成SnO2·xH2O沉淀，反应的化学方程式为_____。
(3)C处充分反应后，停止加热，需继续进行的操作为_______，其目的为_____。
[解析]　(1)由实验目的和原理知，A用于制备N2O，D用于吸收N2O中混有的HNO3和水蒸气，C用于制备NaN3，B用于防止E中水蒸气进入C中干扰实验，E用于尾气处理。则按气流方向，上述装置合理的连接顺序为afg(或gf)debch。
[答案]　(1)afg(或gf)debch　
(2)SnCl2＋N2O＋(x＋1)H2O===SnO2·xH2O↓＋N2＋2HCl　
(3)继续通入N2O至三颈瓶冷却后，关闭分液漏斗活塞　防止E中液体倒吸入B中
　　　　　对实验综合连接装置的分析与评价
2．AlCl3是有机反应的重要催化剂。用下列装置制备AlCl3。
已知：实验室在常温下用KMnO4和浓盐酸反应制备Cl2。AlCl3易潮解，升华温度为178 ℃。
(1)图中明显错误的有________(填字母标号)，修改后，进行实验。
a．1处 b．2处
c．3处 d．4处
(2)装置A中发生反应的离子方程式为_______。
(3)装置B的作用是_______。
若装置F中没有气体逸出，可能生成________种盐(填数字)。
[解析]　(1)氯化铝易凝华，导出氯化铝的导管太细，易堵塞导管；氯化铝易潮解，装置F中饱和纯碱溶液中水易挥发进入装置E，使产品变质，共2处错误。(2)高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯化钾、二氯化锰、氯气和水。(3)饱和食盐水用于除去氯气中少量氯化氢，否则氯化氢与铝反应生成氢气，氢气与氯气混合受热易发生事故。没有气体逸出，说明氯气与碳酸钠溶液反应，没有二氧化碳产生，即发生反应为2Na2CO3＋Cl2＋H2O===NaCl＋2NaHCO3＋NaClO，生成3种盐。
真题感悟·明确考向
03
真题 感悟
情境 探究
1．(2022·北京等级考，T10)利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是(　　)
1
3
2
1
3
2
a中反应 b中检测试剂及现象
A 浓HNO3分解生成NO2 淀粉 KI溶液变蓝
B Cu与浓H2SO4生成SO2 品红溶液褪色
C 浓NaOH与NH4Cl溶液生成NH3 酚酞溶液变红
D CH3CHBrCH3与NaOH乙醇溶液生成丙烯 溴水褪色
A　[浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成遇淀粉溶液变蓝色的碘，则淀粉碘化钾溶液变蓝色不能说明浓硝酸分解生成二氧化氮，故A符合题意。]
1
3
2
2．(2021·全国乙卷，T8)在实验室采用如图装置制备气体，合理的是(　　)
1
3
2
选项 化学试剂 制备的气体
A Ca(OH)2＋NH4Cl NH3
B MnO2＋HCl(浓) Cl2
C MnO2＋KClO3 O2
D NaCl＋H2SO4(浓) HCl
C　[氨气的密度小于空气，收集氨气需要用向下排空气法收集，A不合理；由题给装置图可知，该实验装置可用于固固加热型反应，而浓盐酸是液体，所以不能用该装置制备Cl2，B不合理；KClO3受热分解制备氧气属于固固加热型，且氧气密度大于空气，可用向上排空气法收集，C合理；浓硫酸是液体，所以不能用该装置制备HCl，D不合理。]
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3．(2021·浙江7月选考)用下图所示装置进行实验，证明过氧化钠(Na2O2)可在呼吸面具和潜水艇中做供氧剂。
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请回答：
(1)装置A中盛放稀盐酸的仪器名称是______________。
(2)装置B的作用是_______。
(3)装置C中过氧化钠与二氧化碳反应的化学方程式是_______。
(4)装置D中盛放的试剂是______。
(5)当装置内气流平稳后开始用试管收集气体，该气体能______，
证明过氧化钠可做供氧剂。
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2
[答案]　(1)分液漏斗(或滴液漏斗)　(2)除去CO2中的HCl　(3)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2　(4)NaOH溶液　(5)使带火星的木条复燃
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已知：①ClO2是一种易溶于水而难溶于有机溶剂的黄绿色气体，沸点为10.0 ℃，氧化性比氯气强；
②ClO2极易爆炸分解，若用空气、二氧化碳、氮气等气体稀释时，爆炸性降低；
③在干燥空气稀释条件下，可用干燥的氯气与亚氯酸钠(NaClO2)固体反应制备二氧化氯。
某化学课题小组在实验室用以下装置制备和收集ClO2。
(1)制备和收集ClO2时导管口的连接顺序为_________________。
(2)装置A中导管k的作用为_______。
(3)装置B中盛装NaClO2固体的仪器名称为______________；装置B中反应的化学方程式为_______。
(4)通入干燥空气的作用是______。
[解析]　(1)由实验装置图可知，装置A中二氧化锰和浓盐酸共热制备氯气，氯气中混有挥发出的氯化氢气体，装置D中盛有的饱和食盐水能除去氯气中混有的氯化氢，装置C中盛有浓硫酸可用于干燥氯气，装置B中氯气与亚氯酸钠固体反应制备二氧化氯，装置E中碱石灰用于吸收尾气，防止污染环境，故导管口的连接顺序为a→d→e→c→b→m→n(或n→m)→g。
(2)装置A用于制取Cl2，为了防止因反应过于剧烈、烧瓶内压强增大使液体无法滴下，用导管k将分液漏斗与烧瓶连通，平衡体系的压强，确保浓盐酸能顺利滴下。
[答案]　(1)a→d→e→c→b→m→n(或n→m)→g　(2)平衡气压，使液体顺利滴下　(3)三颈烧瓶(三口烧瓶)　Cl2＋2NaClO2===2ClO2＋2NaCl　
(4)降低二氧化氯的浓度，减少其爆炸的可能性
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