第20讲 气体的制备及性质探究(能力课)
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。
常见气体的制备、净化、收集和尾气处理
1．气体制备实验的基本思路
2．常见气体的发生装置
依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：
(1)固体＋固体气体
制备气体：O2、NH3、CH4等。
(2)固体＋液体(或液体＋液体)气体
制备气体：Cl2、C2H4等。
(3)固体＋液体(不加热)气体
制备气体：CO2、H2、SO2、NH3等。
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
类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固体、加热
装置 (洗气瓶) Ⅰ (干燥管) Ⅱ (U形管) Ⅲ (硬质 玻璃管) Ⅳ
常见试剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 除杂试剂 Cu、CuO、 Mg等
处理气体 干燥Cl2、CO2、CH4等；不宜干燥NH3等碱性气体或H2S等还原性气体 干燥H2、O2、Cl2、CO2等，不能干燥NH3 干燥NH3、CH4、H2、O2等；不能干燥CO2、Cl2、HCl等 除杂O2或转化H2、CO等
酸性干燥剂(如浓硫酸、P2O5)：不能干燥NH3等碱性气体；碱性干燥剂(如碱石灰、NaOH、CaO)：不能干燥SO2、Cl2等酸性气体；中性干燥剂(如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的成分反应的气体，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的成分反应的气体，如CH4、H2、NH3等。
“万能收集瓶”的使用
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．(人教版必修第二册内容改编)下列有关实验室制取、收集NO2并制备Cu(NO3)2·6H2O的实验原理和装置正确的是( )
A．用装置甲制取NO2
B．用装置乙收集NO2
C．用装置丙吸收NO2
D．用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2·6H2O
2．下列实验装置进行相应实验，设计正确且能达到实验目的的是( )
A．除去Cl2中的NO2
B．制取收集SO2
C．制备无水MgCl2
D．制取NaHCO3
3．ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体(沸点11 ℃)，实验室制备纯净ClO2溶液的装置如图所示：
已知下列反应：NaClO3＋HClNaCl＋ClO2＋Cl2＋H2O；NaClO2＋HClNaCl＋ClO2＋H2O；NaClO2＋Cl2NaCl＋ClO2(均未配平)。
下列说法正确的是( )
A．a中通入的N2可用CO2或SO2代替
B．b中NaClO2可用饱和食盐水代替
C．c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却
D．d中吸收尾气后只生成一种溶质
气体制备与性质探究综合实验
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
①制备的物质易潮解或水解时，制备装置前后必须有干燥装置。
②制备的物质易被氧化时，要注意用“惰气”排空并充满装置，同时防止空气从后面进入装置。
1．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。
Ⅱ.2HNO3＋8HCl＋4SnCl2===4SnCl4＋5H2O＋N2O↑，2NaNH2＋N2ONaN3＋NaOH＋NH3。
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_____________________________________________________。
2．(2025·青岛模拟)三氯化硼可用于有机反应催化剂、电子工业等。其熔点为－107 ℃，沸点为12.5 ℃，易水解。模拟工业以B2O3、木炭和氯气为原料制备三氯化硼的装置如图所示(夹持装置略)。
实验步骤：
(ⅰ)连接仪器，检验装置的气密性，盛装试剂；打开K1，通一段时间N2；
(ⅱ)关闭K1，加入适量浓盐酸，接通冷凝装置，加热管式炉；
(ⅲ)待反应结束，停止加热，打开K1，再通一段时间N2。
回答下列问题：
(1)仪器甲的名称为___________________________________________________，
试剂X为________，F处碱石灰的作用是________________________________
____________________________________________________________________。
(2)装置D的产物中含有极性的二元化合物分子，则该反应的化学方程式为____________________________________________________________________
____________________________________________________________________；
判断该反应结束的实验现象是__________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)反应结束后通入N2的目的是_________________________________________
____________________________________________________________________；
图示装置存在的缺陷是________________________________________________
____________________________________________________________________。
1．(2024·浙江6月卷，T4)下列说法不正确的是( )
A．装置①可用于铜与浓硫酸反应并检验气态产物
B．图②标识表示易燃类物质
C．装置③可用于制取并收集氨气
D．装置④可用于从碘水中萃取碘
2．(2023·北京卷，T8)完成下述实验，装置或试剂不正确的是( )
A．实验室制Cl2
B．实验室收集C2H4
C．验证NH3易溶于水且溶液呈碱性
D．除去CO2中混有的少量HCl
3．(2023·重庆卷，T5)下列实验装置或操作能够达到实验目的的是( )
A．制取NH3 B．转移溶液
C．保护铁件 D．收集NO
利用如图装置和化学试剂可以制备气体，其中合理的为________(填序号)。
①Ca(OH)2＋NH4ClNH3
②MnO2＋HCl(浓)Cl2
③KMnO4O2
④NaCl＋H2SO4(浓)HCl
⑤Cu＋H2SO4(浓)SO2
⑥NH4ClNH3
⑦Na2O2＋CO2O2
⑧KClO3＋MnO2O2
4．(2023·山东卷，T18)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如图装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。
回答下列问题：
(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为____________________________________________________________________
____________________________________________________________________；
判断制备反应结束的实验现象是________________________________________
____________________________________________________________________。
图示装置存在的两处缺陷是____________________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(2)已知电负性Cl>H>Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
SiHCl3中Si和H的化合价分别为__________、__________，SiHCl3与H2O反应的化学方程式为_____________________________________________。
第20讲 气体的制备及性质探究(能力课)
考点一
[关键能力提升]
1．C [Cu与稀硝酸反应生成NO，A错误；应用向上排空气法收集NO2，长管进短管出，B错误；NO2和NaOH溶液反应生成NaNO3、NaNO2和H2O，C正确；蒸干溶液不能获得含结晶水的Cu(NO3)2·6H2O，应该蒸发浓缩、冷却结晶，D错误。 ]
2．C [NO2与H2O反应生成新杂质NO，A错误；Cu与浓硫酸反应制SO2需加热，B错误；制取NaHCO3时，因氨在饱和食盐水中的溶解度远大于二氧化碳的，应将二氧化碳通入溶有氨的饱和食盐水中，D错误。]
3．C [a中通入N2的目的是将a中产生的ClO2和Cl2吹出并进入后续装置，继续实验，二氧化硫具有还原性，可将ClO2、NaClO3等物质还原，故A错误；b中NaClO2的作用是吸收ClO2中混有的氯气和氯化氢杂质气体，用饱和食盐水可吸收氯化氢气体，但不能吸收氯气，故B错误；ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体，故c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却，有利于吸收ClO2，故C正确；d中氢氧化钠溶液和ClO2发生歧化反应生成NaCl和NaClO3，溶质至少两种，故D错误。]
考点二
[关键能力提升]
1．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至三颈烧瓶冷却后，关闭分液漏斗活塞 防止E中液体倒吸入B中
2．解析：A为制备氯气的装置，该方法制备的氯气中有HCl和水蒸气杂质，需要依次通过饱和食盐水和浓硫酸除去，D为反应装置，F为尾气处理装置且可防止空气中的水蒸气进入E中；整个过程中需要注意三氯化硼熔点为－107 ℃，沸点为12.5 ℃，易水解。
答案：(1)三颈烧瓶 饱和食盐水 处理尾气中的氯气，防止空气中的水蒸气进入E中
(2)B2O3＋3Cl2＋3C2BCl3＋3CO 冷凝管中不再有液体流下
(3)将装置内的残留气体全部排出，防止污染空气 缺少CO处理装置
[高考真题 衍生变式]
1．C [铜与浓硫酸反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑，可用装置①制取，气态产物为SO2，可利用SO2的漂白性进行检验，故A正确；图②标识表示易燃类物质，故B正确；NH3的密度比空气小，应用向下排空气法进行收集，故C错误；萃取是利用物质在不同溶剂中溶解性的差异进行分离混合物，装置④可用于从碘水中萃取碘，故D正确。]
2．D [MnO2固体加热条件下将HCl氧化为Cl2，该固液加热的反应装置可用于制备Cl2，A正确；C2H4不溶于水，可选择排水法收集，B正确；挤压胶头滴管，水进入烧瓶将NH3溶解，烧瓶中气体大量减少，压强急剧降低，打开活塞，水迅速被压入烧瓶中形成红色喷泉，红色喷泉证明NH3与水形成碱性物质，C正确；Na2CO3与HCl、CO2发生反应，不能达到除杂的目的，应该选用饱和NaHCO3溶液，D错误。]
3．B [氯化铵受热分解为氨气和氯化氢，两者遇冷又会生成氯化铵，不适合制取氨气，A不符合题意；转移溶液时玻璃棒应该伸入容量瓶刻度线以下，B符合题意；保护铁件应该连接比铁更活泼的金属使得铁被保护，而不是连接惰性电极石墨，C不符合题意；NO会与空气中的氧气反应，不适合用排空气法收集，D不符合题意。]
真题变式 ③⑧
4．解析：(1)本实验中产品易水解，实验时需隔绝空气，故连接实验装置后，先检查装置的气密性，然后添加试剂，再通入一段时间的HCl排尽装置中的空气后开始实验；管式炉内反应生成的气态SiHCl3会在球形冷凝管中冷凝成液体滴入蒸馏烧瓶中，当球形冷凝管下端没有液体滴下时，表示反应结束。本实验需保证收集装置处于无水条件下，则需要在C、D之间加一个干燥装置，同时H2属于易燃易爆气体，需要进行尾气处理。(2)根据电负性顺序可知，SiHCl3中Si显＋4价，H显－1价，该反应可看作SiHCl3先与H2O反应生成H2SiO3、HCl、H2后，H2SiO3、HCl再与NaOH反应，则化学方程式为SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋3NaCl＋2H2O＋H2↑。
答案：(1)检查装置的气密性 球形冷凝管下端无液体滴下 缺少H2的尾气处理装置；C、D之间缺少干燥装置
(2)SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O
真题变式 ＋4 －1 SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋3HCl＋H2↑
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第一篇 考点突破
第二部分 元素及其化合物
第四章 非金属及其化合物
第20讲 气体的制备及性质探究(能力课)
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 常见气体的制备、净化、收集和尾气处理
1．气体制备实验的基本思路
2．常见气体的发生装置
依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：
(1)固体＋固体气体
制备气体：O2、NH3、CH4等。
(2)固体＋液体(或液体＋液体)气体
制备气体：Cl2、C2H4等。
(3)固体＋液体(不加热)气体
制备气体：CO2、H2、SO2、NH3等。
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
类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固体、加热
装置 (洗气瓶)Ⅰ (干燥管)Ⅱ (U形管)Ⅲ
(硬质玻璃管)Ⅳ
类型 液态干燥剂 固态干燥剂 固体、加热
常见试剂 浓硫酸(酸性、强氧化性) 无水氯化钙(中性) 碱石灰(碱性) 除杂试剂Cu、CuO、Mg等
处理气体 干燥Cl2、CO2、CH4等；不宜干燥NH3等碱性气体或H2S等还原性气体 干燥H2、O2、Cl2、CO2等，不能干燥NH3 干燥NH3、CH4、H2、O2等；不能干燥CO2、Cl2、HCl等 除杂O2或转化H2、CO等
酸性干燥剂(如浓硫酸、P2O5)：不能干燥NH3等碱性气体；碱性干燥剂(如碱石灰、NaOH、CaO)：不能干燥SO2、Cl2等酸性气体；中性干燥剂(如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的成分反应的气体，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的成分反应的气体，如CH4、H2、NH3等。
“万能收集瓶”的使用
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．(人教版必修第二册内容改编)下列有关实验室制取、收集NO2并制备Cu(NO3)2·6H2O的实验原理和装置正确的是( )
A．用装置甲制取NO2
B．用装置乙收集NO2
C．用装置丙吸收NO2
D．用装置丁蒸干溶液获得Cu(NO3)2·6H2O
√
C [Cu与稀硝酸反应生成NO，A错误；应用向上排空气法收集NO2，长管进短管出，B错误；NO2和NaOH溶液反应生成NaNO3、NaNO2和H2O，C正确；蒸干溶液不能获得含结晶水的Cu(NO3)2·6H2O，应该蒸发浓缩、冷却结晶，D错误。]
2．下列实验装置进行相应实验，设计正确且能达到实验目的的是( )
A．除去Cl2中的NO2
B．制取收集SO2
C．制备无水MgCl2
D．制取NaHCO3
√
C [NO2与H2O反应生成新杂质NO，A错误；Cu与浓硫酸反应制SO2需加热，B错误；制取NaHCO3时，因氨在饱和食盐水中的溶解度远大于二氧化碳的，应将二氧化碳通入溶有氨的饱和食盐水中，D错误。]
3．ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体(沸点11 ℃)，实验室制备纯净ClO2溶液的装置如图所示：
已知下列反应：NaClO3＋HClNaCl＋ClO2＋Cl2＋H2O；NaClO2＋HClNaCl＋ClO2＋H2O；NaClO2＋Cl2NaCl＋ClO2(均未配平)。
下列说法正确的是( )
A．a中通入的N2可用CO2或SO2代替
B．b中NaClO2可用饱和食盐水代替
C．c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却
D．d中吸收尾气后只生成一种溶质
√
C [a中通入N2的目的是将a中产生的ClO2和Cl2吹出并进入后续装置，继续实验，二氧化硫具有还原性，可将ClO2、NaClO3等物质还原，故A错误；b中NaClO2的作用是吸收ClO2中混有的氯气和氯化氢杂质气体，用饱和食盐水可吸收氯化氢气体，但不能吸收氯气，故B错误；ClO2是一种极易溶于水且几乎不与冷水反应的黄绿色气体，故c中广口瓶最好放在冰水浴中冷却，有利于吸收ClO2，故C正确；d中氢氧化钠溶液和ClO2发生歧化反应生成NaCl和NaClO3，溶质至少两种，故D错误。]
考点二 气体制备与性质探究综合实验
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
①制备的物质易潮解或水解时，制备装置前后必须有干燥装置。
②制备的物质易被氧化时，要注意用“惰气”排空并充满装置，同时防止空气从后面进入装置。
1．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。
Ⅱ．2HNO3＋8HCl＋4SnCl2===4SnCl4＋5H2O＋N2O↑，2NaNH2＋N2ONaN3＋NaOH＋NH3。
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_______________________________________________。
afg(或gf)debch
SnCl2＋N2O＋(x＋1)H2O===SnO2·xH2O↓＋N2＋2HCl
继续通入N2O至三颈烧瓶冷却后，关闭分液漏斗活塞
防止E中液体倒吸入B中
[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。
2．(2025·青岛模拟)三氯化硼可用于有机反应催化剂、电子工业等。其熔点为－107 ℃，沸点为12.5 ℃，易水解。模拟工业以B2O3、木炭和氯气为原料制备三氯化硼的装置如图所示(夹持装置略)。
实验步骤：
(ⅰ)连接仪器，检验装置的气密性，盛装试剂；打开K1，通一段时间N2；
(ⅱ)关闭K1，加入适量浓盐酸，接通冷凝装置，加热管式炉；
(ⅲ)待反应结束，停止加热，打开K1，再通一段时间N2。
回答下列问题：
(1)仪器甲的名称为_____________________________，
试剂X为____________，F处碱石灰的作用是___________________
_________________________________________________________。
(2)装置D的产物中含有极性的二元化合物分子，则该反应的化学方程式为_________________________________________________；
判断该反应结束的实验现象是_____________________________。
三颈烧瓶
饱和食盐水
处理尾气中的氯气，
防止空气中的水蒸气进入E中
B2O3＋3Cl2＋3C2BCl3＋3CO
冷凝管中不再有液体流下
(3)反应结束后通入N2的目的是_______________________________
_________________________________________________________；
图示装置存在的缺陷是____________________________。
将装置内的残留气体全部排出，防止污染空气
缺少CO处理装置
[解析] A为制备氯气的装置，该方法制备的氯气中有HCl和水蒸气杂质，需要依次通过饱和食盐水和浓硫酸除去，D为反应装置，F为尾气处理装置且可防止空气中的水蒸气进入E中；整个过程中需要注意三氯化硼熔点为－107 ℃，沸点为12.5 ℃，易水解。
高考真题 衍生变式
1．(2024·浙江6月卷，T4)下列说法不正确的是( )
A．装置①可用于铜与浓硫酸反应并检验气态产物
B．图②标识表示易燃类物质
C．装置③可用于制取并收集氨气
D．装置④可用于从碘水中萃取碘
√
C [铜与浓硫酸反应的化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋2H2O＋SO2↑，可用装置①制取，气态产物为SO2，可利用SO2的漂白性进行检验，故A正确；图②标识表示易燃类物质，故B正确；NH3的密度比空气小，应用向下排空气法进行收集，故C错误；萃取是利用物质在不同溶剂中溶解性的差异进行分离混合物，装置④可用于从碘水中萃取碘，故D正确。]
2．(2023·北京卷，T8)完成下述实验，装置或试剂不正确的是( )
A．实验室制Cl2
B．实验室收集C2H4
C．验证NH3易溶于水且溶液呈碱性
D．除去CO2中混有的少量HCl
√
D [MnO2固体加热条件下将HCl氧化为Cl2，该固液加热的反应装置可用于制备Cl2，A正确；不溶于水，可选择排水法收集，B正确；挤压胶头滴管，水进入烧瓶将NH3溶解，烧瓶中气体大量减少，压强急剧降低，打开活塞，水迅速被压入烧瓶中形成红色喷泉，红色喷泉证明NH3与水形成碱性物质，C正确；Na2CO3与HCl、CO2发生反应，不能达到除杂的目的，应该选用饱和NaHCO3溶液，D错误。]
3．(2023·重庆卷，T5)下列实验装置或操作能够达到实验目的的是( )
√
A．制取NH3 B．转移溶液
C．保护铁件 D．收集NO
B [氯化铵受热分解为氨气和氯化氢，两者遇冷又会生成氯化铵，不适合制取氨气，A不符合题意；转移溶液时玻璃棒应该伸入容量瓶刻度线以下，B符合题意；保护铁件应该连接比铁更活泼的金属使得铁被保护，而不是连接惰性电极石墨，C不符合题意；NO会与空气中的氧气反应，不适合用排空气法收集，D不符合题意。]
利用如图装置和化学试剂可以制备气体，其中合理的为________(填序号)。
①Ca(OH)2＋NH4ClNH3 ②MnO2＋HCl(浓)Cl2
③KMnO4O2 ④NaCl＋H2SO4(浓)HCl
⑤Cu＋H2SO4(浓)SO2 ⑥NH4ClNH3
⑦Na2O2＋CO2O2 ⑧KClO3＋MnO2O2
③⑧
4．(2023·山东卷，T18)三氯甲硅烷(SiHCl3)是制取高纯硅的重要原料，常温下为无色液体，沸点为31.8 ℃，熔点为－126.5 ℃，易水解。实验室根据反应Si＋3HClSiHCl3＋H2，利用如图装置制备SiHCl3粗品(加热及夹持装置略)。
回答下列问题：
(1)制备SiHCl3时进行操作：(ⅰ)……；(ⅱ)将盛有硅粉的瓷舟置于管式炉中；(ⅲ)通入HCl，一段时间后接通冷凝装置，加热开始反应。操作(ⅰ)为________________________；
判断制备反应结束的实验现象是___________________________。
图示装置存在的两处缺陷是__________________________________
_____________________________________________。
检查装置的气密性
球形冷凝管下端无液体滴下
缺少H2的尾气处理装置；C、D之间缺少干燥装置
(2)已知电负性Cl>H>Si，SiHCl3在浓NaOH溶液中发生反应的化学方程式为_________________________________________________。
SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋3NaCl＋H2↑＋2H2O
[解析] (1)本实验中产品易水解，实验时需隔绝空气，故连接实验装置后，先检查装置的气密性，然后添加试剂，再通入一段时间的HCl排尽装置中的空气后开始实验；管式炉内反应生成的气态SiHCl3会在球形冷凝管中冷凝成液体滴入蒸馏烧瓶中，当球形冷凝管下端没有液体滴下时，表示反应结束。本实验需保证收集装置处于无水条件下，则需要在C、D之间加一个干燥装置，同时H2属于易燃易爆气体，需要进行尾气处理。(2)根据电负性顺序可知，SiHCl3中Si显＋4价，H显－1价，该反应可看作SiHCl3先与H2O反应生成H2SiO3、HCl、H2后，H2SiO3、HCl再与NaOH反应，则化学方程式为SiHCl3＋5NaOH===Na2SiO3＋3NaCl＋2H2O＋H2↑。
SiHCl3中Si和H的化合价分别为__________、__________，SiHCl3与H2O反应的化学方程式为__________________________________
_________________________________________________________。
＋4
－1
SiHCl3＋3H2O===H2SiO3＋3HCl＋
H2↑
课时数智作业(二十) 气体的制备及性质探究
题号
1
3
5
2
4
6
7
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共15分)
1．(2025·辽阳模拟)已知O2与焦性没食子酸(含KOH)反应很快，利用下列装置不能达到实验目的的是( )
(建议用时：30分钟 总分：40分)
题号
1
3
5
2
4
6
7
√
A．选择①装置制备氧气
B．选择②装置干燥并收集氧气
C．选择③装置探究焦性没食子酸(含KOH)与氧气的反应
D．选择④装置分离MnO2和K2MnO4
题号
1
3
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2
4
6
7
D [高锰酸钾固体受热分解，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，可采用“固＋固加热”装置(①装置)制备氧气，A能达到实验目的；氧气的密度比空气的大，可用向上排空气法收集，不与碱石灰反应，则选择②装置干燥和收集氧气，B能达到实验目的；已知O2与焦性没食子酸(含KOH)反应很快，则可进行喷泉实验，故选择③装置可探究焦性没食子酸(含KOH)与氧气的反应，C能达到实验目的；MnO2和K2MnO4都不升华，不能用④装置分离，D不能达到实验目的。]
题号
1
3
5
2
4
6
7
2．(2025·广州模拟)实验室用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2，按照制备、净化、性质检验、收集及尾气处理的顺序进行实验。下列装置不能达到实验目的的是( )
A B
C D
√
题号
1
3
5
2
4
6
7
D [浓盐酸与二氧化锰在加热条件下发生反应制备氯气，A能达到实验目的；生成的氯气中混有HCl气体和水，用稀硫酸中的水吸收HCl气体，用浓硫酸吸收水，B能达到实验目的；氯气本身没有漂白性，遇水后生成的次氯酸具有漂白性，所以通过观察到干燥的有色布条不褪色，湿润的有色布条褪色可得出相应的结论，C能达到实验目的；氯气的密度比空气大，收集时应长口进短口出，D不能达到实验目的。]
选项 气体(杂质) Q
A SO2(CO2) 碳酸钠溶液
B C2H4(H2S) 氢氧化钠溶液
C C3H8(SO2) 酸性高锰酸钾溶液
D NO(NO2) 氢氧化钠溶液
题号
1
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7
3．如图为除去气体中少量杂质并收集相应气体的装置，能实现相应目的的是( )
√
题号
1
3
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4
6
7
C [二氧化硫、二氧化碳均能与碳酸钠溶液反应，不能达到除杂的目的，A不符合题意；硫化氢可以与氢氧化钠溶液反应而乙烯不与氢氧化钠溶液反应，但是乙烯的密度和空气接近，不能用排空气法收集，B不符合题意；酸性高锰酸钾溶液能够氧化二氧化硫，而丙烷的性质稳定，其密度大于空气的密度，能够用向上排空气法收集，C符合题意；一氧化氮的密度与空气接近，且能与氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集，D不符合题意。]
题号
1
3
5
2
4
6
7
4．(2025·丽江模拟)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均合理的是( )
题号
1
3
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2
4
6
7
C [A．CO2不能用石灰石与稀硫酸反应制备，错误；B．Cl2溶于水，不能用排水法收集，错误；D．受热易爆炸，不能用于制NH3，错误。]
选项 气体 试剂 制备装置 收集方法
A CO2 块状石灰石＋稀硫酸 c d
B Cl2 MnO2＋浓盐酸 a f
C O2 KClO3＋MnO2 b f
D NH3 NH4NO3＋Ca(OH)2 b e
√
题号
1
3
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2
4
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7
5．(2025·成都模拟) 已知：NCl3为黄色、油状、易水解的液体，熔点为－40 ℃，沸点为71 ℃，95 ℃以上易爆炸。实验室可用Cl2和NH4Cl溶液反应制取NCl3，装置如图所示。下列说法正确的是( )
题号
1
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2
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6
7
A．仪器a的名称是蒸馏烧瓶
B．装置B需控制水浴温度为71～95 ℃
C．应先对装置B进行加热，再由仪器b的下口通入冷水
D．装置D的作用只是除去尾气
√
题号
1
3
5
2
4
6
7
B [装置A中制备Cl2，装置B中Cl2和NH4Cl溶液反应制取NCl3，装置C中收集NCl3，装置D的作用是除去尾气Cl2和防止空气中的H2O进入装置C使NCl3水解。仪器a的名称是圆底烧瓶，A项错误；NCl3沸点为71 ℃，95 ℃以上易爆炸，为使装置B中生成的NCl3挥发出来而又不发生爆炸，装置B需控制水浴温度为71～95 ℃，B项正确；为防止NCl3损失，应先由仪器b的下口通入冷水，再对装置B进行加热，C项错误；Cl2有毒，NCl3易水解，装置D的作用是除去尾气Cl2和防止空气中的H2O进入装置C使NCl3水解，D项错误。]
题号
1
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4
6
7
6．(11分)五氧化二氮(N2O5)是有机合成中常用的绿色硝化剂。N2O5常温下为白色固体，可溶于CH2Cl2等氯代烃溶剂，微溶于水且与水反应生成强酸，高于室温时不稳定。
(1)某化学兴趣小组设计臭氧(O3)氧化法制备N2O5，反应原理为N2O4＋O3===N2O5＋O2。实验装置如图，回答下列问题：
题号
1
3
5
2
4
6
7
①装置C的名称为____________________，装置D的作用是___________；装置E的作用是______________________________。
②写出装置A中发生反应的化学方程式：_____________________
_________________________________________________________。
三颈烧瓶
防止倒吸
防止空气中的水蒸气进入装置C中
Cu＋4HNO3(浓)===
＋2NO2↑＋2H2O
题号
1
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2
4
6
7
③实验时，将装置C浸入________(填“热水”或“冰水”)中，打开装置A中分液漏斗的活塞，一段时间后C中液体变为红棕色。关闭分液漏斗的活塞，打开活塞K，通过臭氧发生器向装置C中通入含有臭氧的氧气。(8分)
(2)判断C中反应已结束的简单方法是___________________。(3分)
冰水
红棕色褪去
题号
1
3
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2
4
6
7
[解析] (1)①由仪器构造可知，装置C为三颈烧瓶；装置D是安全瓶，可以防止倒吸现象的发生；由N2O5“微溶于水且与水反应生成强酸”可知，装置E的作用是防止空气中的水蒸气进入装置C中。②装置A中Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，结合守恒原则即可写出化学方程式。③装置C用于制备N2O5，由于N2O5“高于室温时不稳定”，故实验时应将装置C浸入冰水中。(2)装置C中发生反应：2NO2 N2O4、N2O4＋O3===N2O5＋O2，NO2溶于CH2Cl2，使溶液变为红棕色，N2O4反应生成N2O5时，促进NO2转化为N2O4，平衡正向移动，故当红棕色褪去，可推断NO2完全转化为N2O4，即C中反应已结束。
题号
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7
7．(14分)(2025·南宁模拟)三氯化铬是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被氧气氧化。实验室可利用下面装置模拟制取三氯化铬(K1、K2为气流控制开关)。
题号
1
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7
原理：Cr2O3＋3CCl43COCl2＋2CrCl3
已知：COCl2气体有毒，遇水发生水解产生两种酸性气体
题号
1
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7
(1)实验装置合理的连接顺序为a→____________________________
(填仪器接口字母标号)。(2分)
(2)步骤如下：
ⅰ．连接装置，检查装置气密性，装入试剂并通N2；
ⅱ．加热反应管至400 ℃；
ⅲ．控制开关，加热CCl4溶液，温度保持在50～60 ℃；
ⅳ．加热石英管继续升温至650 ℃，直到E装置中反应基本完成，切断管式炉的电源；
h→i(或i→h)→d→e→b→c→f(g)
题号
1
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2
4
6
7
ⅴ．停止A装置水浴加热，……；
ⅵ．装置冷却后，结束制备实验。
①步骤ⅰ中，开关K1、K2的状态分别为__________________。
②补全步骤ⅴ的操作：__________________________，
其目的是______________________________________。(6分)
K1开，K2关
继续通入N2一段时间
将COCl2完全排入D装置被充分吸收
题号
1
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(3)从安全的角度考虑，整套装置的不足是_____________________
__________________________________________________。(3分)
(4)D装置中反应的离子方程式为_______________________________
_______________________________________________。(3分)
升华的三氯化铬易凝华，
堵塞导管
COCl2＋4OH－===＋2H2O
＋2Cl－
题号
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7
[解析] 三氯化铬易潮解，易升华，高温下易被氧气氧化，所以实验过程中要确保装置内不能存在氧气和水蒸气。A装置的作用是用N2将CCl4导入装置参与反应，B装置的作用是防止水蒸气进入反应装置，C装置的作用是收集气体，D装置的作用是处理COCl2尾气，E装置是发生装置。整个反应流程先用干燥的N2排除装置内的空气，然后再通入N2将CCl4带入E装置，与E装置中的Cr2O3反应，生成的COCl2有毒，用C装置收集，与D装置中的NaOH溶液反应从而进行吸收处理，为防止D装置中水蒸气进入反应装置，还需在C装置和D装置中间加一个干燥B装置。
谢 谢 ！课时数智作业(二十) 气体的制备及性质探究
(建议用时：30分钟 总分：40分)
(每小题只有一个选项正确，每小题3分，共15分)
1．(2025·辽阳模拟)已知O2与焦性没食子酸(含KOH)反应很快，利用下列装置不能达到实验目的的是 ( )
A．选择①装置制备氧气
B．选择②装置干燥并收集氧气
C．选择③装置探究焦性没食子酸(含KOH)与氧气的反应
D．选择④装置分离MnO2和K2MnO4
2．(2025·广州模拟)实验室用MnO2和浓盐酸反应制备Cl2，按照制备、净化、性质检验、收集及尾气处理的顺序进行实验。下列装置不能达到实验目的的是( )
A B
C D
3．如图为除去气体中少量杂质并收集相应气体的装置，能实现相应目的的是( )
选项 气体(杂质) Q
A SO2(CO2) 碳酸钠溶液
B C2H4(H2S) 氢氧化钠溶液
C C3H8(SO2) 酸性高锰酸钾溶液
D NO(NO2) 氢氧化钠溶液
4．(2025·丽江模拟)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均合理的是( )
选项 气体 试剂 制备装置 收集方法
A CO2 块状石灰石＋稀硫酸 c d
B Cl2 MnO2＋浓盐酸 a f
C O2 KClO3＋MnO2 b f
D NH3 NH4NO3＋Ca(OH)2 b e
5．(2025·成都模拟) 已知：NCl3为黄色、油状、易水解的液体，熔点为－40 ℃，沸点为71 ℃，95 ℃以上易爆炸。实验室可用Cl2和NH4Cl溶液反应制取NCl3，装置如图所示。下列说法正确的是( )
A．仪器a的名称是蒸馏烧瓶
B．装置B需控制水浴温度为71～95 ℃
C．应先对装置B进行加热，再由仪器b的下口通入冷水
D．装置D的作用只是除去尾气
6．(11分)五氧化二氮(N2O5)是有机合成中常用的绿色硝化剂。N2O5常温下为白色固体，可溶于CH2Cl2等氯代烃溶剂，微溶于水且与水反应生成强酸，高于室温时不稳定。
(1)某化学兴趣小组设计臭氧(O3)氧化法制备N2O5，反应原理为N2O4＋O3===N2O5＋O2。实验装置如图，回答下列问题：
①装置C的名称为______________，装置D的作用是______________；装置E的作用是____________________________________________________________
____________________________________________________________________。
②写出装置A中发生反应的化学方程式：_________________________________
____________________________________________________________________。
③实验时，将装置C浸入________(填“热水”或“冰水”)中，打开装置A中分液漏斗的活塞，一段时间后C中液体变为红棕色。关闭分液漏斗的活塞，打开活塞K，通过臭氧发生器向装置C中通入含有臭氧的氧气。(8分)
(2)判断C中反应已结束的简单方法是____________________________________
______________________________________________________________。(3分)
7．(14分)(2025·南宁模拟)三氯化铬是常用的媒染剂和催化剂，易潮解，易升华，高温下易被氧气氧化。实验室可利用下面装置模拟制取三氯化铬(K1、K2为气流控制开关)。
原理：Cr2O3＋3CCl43COCl2＋2CrCl3
已知：COCl2气体有毒，遇水发生水解产生两种酸性气体
(1)实验装置合理的连接顺序为a→______________________________________
________________________________________(填仪器接口字母标号)。(2分)
(2)步骤如下：
ⅰ.连接装置，检查装置气密性，装入试剂并通N2；
ⅱ.加热反应管至400 ℃；
ⅲ.控制开关，加热CCl4溶液，温度保持在50～60 ℃；
ⅳ.加热石英管继续升温至650 ℃，直到E装置中反应基本完成，切断管式炉的电源；
ⅴ.停止A装置水浴加热，……；
ⅵ.装置冷却后，结束制备实验。
①步骤ⅰ中，开关K1、K2的状态分别为__________________。
②补全步骤ⅴ的操作：_________________________________________________，
其目的是____________________________________________________。(6分)
(3)从安全的角度考虑，整套装置的不足是_________________________________
______________________________________________________________。(3分)
(4)D装置中反应的离子方程式为________________________________________
_____________________________________________________________。(3分)
课时数智作业(二十)
1．D [高锰酸钾固体受热分解，生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，可采用“固＋固加热”装置(①装置)制备氧气，A能达到实验目的；氧气的密度比空气的大，可用向上排空气法收集，不与碱石灰反应，则选择②装置干燥和收集氧气，B能达到实验目的；已知O2与焦性没食子酸(含KOH)反应很快，则可进行喷泉实验，故选择③装置可探究焦性没食子酸(含KOH)与氧气的反应，C能达到实验目的；MnO2和K2MnO4都不升华，不能用④装置分离，D不能达到实验目的。]
2．D [浓盐酸与二氧化锰在加热条件下发生反应制备氯气，A能达到实验目的；生成的氯气中混有HCl气体和水，用稀硫酸中的水吸收HCl气体，用浓硫酸吸收水，B能达到实验目的；氯气本身没有漂白性，遇水后生成的次氯酸具有漂白性，所以通过观察到干燥的有色布条不褪色，湿润的有色布条褪色可得出相应的结论，C能达到实验目的；氯气的密度比空气大，收集时应长口进短口出，D不能达到实验目的。]
3．C [二氧化硫、二氧化碳均能与碳酸钠溶液反应，不能达到除杂的目的，A不符合题意；硫化氢可以与氢氧化钠溶液反应而乙烯不与氢氧化钠溶液反应，但是乙烯的密度和空气接近，不能用排空气法收集，B不符合题意；酸性高锰酸钾溶液能够氧化二氧化硫，而丙烷的性质稳定，其密度大于空气的密度，能够用向上排空气法收集，C符合题意；一氧化氮的密度与空气接近，且能与氧气反应生成二氧化氮，不能用排空气法收集，D不符合题意。 ]
4．C [A．CO2不能用石灰石与稀硫酸反应制备，错误；B．Cl2溶于水，不能用排水法收集，错误；D．NH4NO3受热易爆炸，不能用于制NH3，错误。]
5．B [装置A中制备Cl2，装置B中Cl2和NH4Cl溶液反应制取NCl3，装置C中收集NCl3，装置D的作用是除去尾气Cl2和防止空气中的H2O进入装置C使NCl3水解。仪器a的名称是圆底烧瓶，A项错误；NCl3沸点为71 ℃，95 ℃以上易爆炸，为使装置B中生成的NCl3挥发出来而又不发生爆炸，装置B需控制水浴温度为71~95 ℃，B项正确；为防止NCl3损失，应先由仪器b的下口通入冷水，再对装置B进行加热，C项错误；Cl2有毒，NCl3易水解，装置D的作用是除去尾气Cl2和防止空气中的H2O进入装置C使NCl3水解，D项错误。]
6．解析：(1)①由仪器构造可知，装置C为三颈烧瓶；装置D是安全瓶，可以防止倒吸现象的发生；由N2O5“微溶于水且与水反应生成强酸”可知，装置E的作用是防止空气中的水蒸气进入装置C中。②装置A中Cu与浓硝酸反应生成硝酸铜、二氧化氮和水，结合守恒原则即可写出化学方程式。③装置C用于制备N2O5，由于N2O5“高于室温时不稳定”，故实验时应将装置C浸入冰水中。(2)装置C中发生反应：2NO2 N2O4、N2O4＋O3===N2O5＋O2，NO2溶于CH2Cl2，使溶液变为红棕色，N2O4反应生成N2O5时，促进NO2转化为N2O4，平衡正向移动，故当红棕色褪去，可推断NO2完全转化为N2O4，即C中反应已结束。
答案：(1)①三颈烧瓶 防止倒吸 防止空气中的水蒸气进入装置C中 ②Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O ③冰水 (2)红棕色褪去
7．解析：三氯化铬易潮解，易升华，高温下易被氧气氧化，所以实验过程中要确保装置内不能存在氧气和水蒸气。A装置的作用是用N2将CCl4导入装置参与反应，B装置的作用是防止水蒸气进入反应装置，C装置的作用是收集气体，D装置的作用是处理COCl2尾气，E装置是发生装置。整个反应流程先用干燥的N2排除装置内的空气，然后再通入N2将CCl4带入E装置，与E装置中的Cr2O3反应，生成的COCl2有毒，用C装置收集，与D装置中的NaOH溶液反应从而进行吸收处理，为防止D装置中水蒸气进入反应装置，还需在C装置和D装置中间加一个干燥B装置。
答案：(1)h→i(或i→h)→d→e→b→c→f(g)
(2)①K1开，K2关 ②继续通入N2一段时间 将COCl2完全排入D装置被充分吸收
(3)升华的三氯化铬易凝华，堵塞导管
(4)COCl2＋4OH-===C＋2H2O＋2Cl-
1/1
