1.掌握常見氣體的制備、凈化、收集及尾氣處理的方法。2.能對整套氣體制備及性質(zhì)實驗裝置進(jìn)行分析,并能處理相關(guān)問題。
考點一　氣體的制備、凈化、收集及尾氣處理
考點二　常見氣體的典型制備裝置及儀器的連接
答題模板6 裝置氣密性的檢驗及描述
考點一氣體的制備、凈化、收集及尾氣處理
1.常見氣體的發(fā)生裝置
依據(jù)制備氣體所需的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇發(fā)生裝置
2.常見氣體的除雜裝置除雜試劑選擇的依據(jù)是氣體及雜質(zhì)在性質(zhì)上的差異,如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性等。
(1)實驗室制取Cl2時,尾氣的處理可采用________裝置。?(2)制取CO時,尾氣處理可采用________裝置。?(3)實驗室制取NH3時,尾氣的處理可采用________裝置。?
考向1 常見氣體的制備和收集例1實驗室制備下列氣體所選試劑、制備裝置及收集方法均正確的是(　　)
解析 制取NO2可選用Cu和濃硝酸反應(yīng),不能選用稀硝酸,A錯誤;NH4Cl受熱分解生成NH3和HCl,遇冷時NH3和HCl重新化合生成NH4Cl,不能用于制取NH3,B錯誤;H2O2在MnO2催化下分解生成H2O和O2,可用排水法收集O2,C正確;KMnO4和濃鹽酸在常溫下反應(yīng)生成Cl2,Cl2的密度大于空氣的密度,可采用向上排空氣法收集,選擇裝置c,D錯誤。
[對點訓(xùn)練1] 下列制備并收集氣體的方法不可行的是(　　)
解析 濃鹽酸具有還原性,高錳酸鉀具有強氧化性,兩者發(fā)生氧化還原反應(yīng)可以生成氯氣,而氯氣在飽和食鹽水中的溶解度比較低,故可以用排飽和食鹽水法收集Cl2,A不符合題意;氫氧化鈉溶于水放熱,且溶液中氫氧根離子濃度增大,導(dǎo)致氨氣放出,因為氨氣的密度比空氣小,可以用向下排空氣法收集,B不符合題意;二氧化氮與水會發(fā)生反應(yīng),故不能用排水法收集二氧化氮,C符合題意;銅與濃硫酸在加熱條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成二氧化硫,二氧化硫在亞硫酸氫鈉溶液中溶解度比較小,故可以利用排飽和亞硫酸氫鈉溶液法收集SO2,D不符合題意。
考向2 常見氣體的凈化和尾氣處理例2下列實驗裝置能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖?　　)
解析 將濃氨水滴入CaO中,CaO與水反應(yīng)放熱,使氨氣的溶解度降低,從而制得NH3,氨氣的密度比空氣小,可用向下排空氣法收集,試管口塞一團棉花,以防止氨氣與空氣發(fā)生對流,盡快地收集到純凈的NH3,A正確;H2S具有較強的還原性,能被濃硫酸氧化,不能用濃硫酸干燥H2S,B不正確;Cl2難溶于飽和食鹽水,HCl易溶于飽和食鹽水,使用洗氣法除去Cl2中混有的HCl時,導(dǎo)管應(yīng)左長右短,C不正確;NO2的密度比空氣大,使用排空氣法收集時,導(dǎo)管應(yīng)左長右短,D不正確。
[對點訓(xùn)練2] 下列實驗操作不正確的是(　　)
解析 洗氣時氣體從長導(dǎo)管進(jìn)入液體中,從短導(dǎo)管出,A正確;用干燥管干燥氣體時應(yīng)大口進(jìn)氣,小口出氣,B正確;氨氣極易溶于水,倒扣的漏斗可有效防止倒吸,C正確;收集H2應(yīng)該用排水法或者向下排空氣法,D錯誤。
考點二常見氣體的典型制備裝置及儀器的連接
1.實驗室制備Cl2
2.實驗室制備SO2及性質(zhì)檢驗
3.實驗室制備NH3及性質(zhì)檢驗
考向1 常見氣體的制備裝置綜合分析例1實驗室中部分氣體的制取、收集及尾氣處理裝置如圖所示(省略凈化裝置)。僅用此裝置和表中提供的物質(zhì)完成相關(guān)實驗,最合理的選項是(　　)
解析 NH3的密度比空氣小,應(yīng)該采用向下排空氣法收集,裝置c中的導(dǎo)管應(yīng)改為短進(jìn)長出,A錯誤;濃硫酸可以與Na2SO3反應(yīng)生成SO2,SO2氣體的密度比空氣大,能使用向上排空氣法收集,SO2氣體能與NaOH溶液迅速反應(yīng),吸收裝置中要防倒吸,B正確;銅與濃硝酸反應(yīng)生成的氣體產(chǎn)物為NO2,NO2與水反應(yīng)生成HNO3的同時還生成NO(有毒氣體),不能用水進(jìn)行NO2的尾氣吸收,C錯誤;用MnO2與濃鹽酸制取Cl2時需要加熱,D錯誤。
[對點訓(xùn)練1] 用如圖裝置制取氣體(圖中加熱及氣體收集裝置均已略去;a、b、c、d表示相應(yīng)儀器中加入的試劑)。利用下列方案可得到干燥、純凈氣體的是(　　)
解析 濃鹽酸與MnO2共熱可制備Cl2,但NaOH溶液會與Cl2反應(yīng),應(yīng)選用飽和食鹽水除雜,且堿石灰不能干燥Cl2,故A錯誤;NH3極易溶于水,不能通入水中,故B錯誤;稀硝酸與銅反應(yīng)生成NO,NO難溶于水,且不與P2O5反應(yīng),故可以用水除雜,用P2O5干燥,故C正確;稀硝酸與Zn反應(yīng)生成NO,不生成H2,故D錯誤。
考向2 氣體制備中儀器的連接及應(yīng)用例2根據(jù)實驗?zāi)康脑O(shè)計的如下裝置的連接正確的是(　　)
A.制備收集C2H4:連接a→c→gB.制備收集NO:連接b→c→e→dC.制備收集NH3:連接b→d→e→cD.制備收集Cl2:連接a→f→c→e→d
解析 制備C2H4沒有控制溫度的溫度計,A錯誤;NO與O2反應(yīng),不能用排空氣法收集,B錯誤;用濃硫酸吸收多余的NH3易發(fā)生倒吸,C錯誤;用飽和食鹽水除去HCl氣體,用濃硫酸吸收水蒸氣,用堿石灰吸收多余的Cl2,D正確。
[對點訓(xùn)練2] 實驗室合成硫酰氯要先制取干燥的氯氣。制備干燥純凈的氯氣所用儀器如圖:
上述儀器的連接順序:e接　　,　　接　　,　　接　　,　　接　　(按氣流方向,用小寫字母表示)。?
考向3 氣體制備裝置的改進(jìn)與創(chuàng)新例3制備適量SO2,利用如圖裝置設(shè)計實驗比較H2SO3、H2CO3和H2SiO3的酸性強弱,并探究SO2的化學(xué)性質(zhì),下列說法錯誤的是(　　)
A.試劑Y是品紅溶液,用來檢驗產(chǎn)物是SO2B.試劑Z是NaOH溶液,用來處理尾氣C.溴水褪色,證明SO2具有還原性D.試劑X可以是酸性高錳酸鉀溶液
解析 由題意及圖示裝置分析可知,打開a、關(guān)閉b時,SO2與碳酸鈉溶液反應(yīng)生成CO2,試劑X為酸性高錳酸鉀溶液,可除去過量的SO2,試劑Y為品紅溶液,可檢驗SO2是否除盡,然后CO2與硅酸鈉溶液反應(yīng)生成硅酸沉淀,可比較H2CO3和H2SiO3酸性強弱;關(guān)閉a、打開b時,二氧化硫與溴水發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和HBr,反應(yīng)中二氧化硫是還原劑,證明SO2具有還原性,試劑Z為NaOH溶液,在反應(yīng)中可用于吸收尾氣。
[對點訓(xùn)練3] Ca3N2是一種極易潮解的試劑。某小組利用氨氣與鈣反應(yīng)制備氮化鈣。下列說法錯誤的是(　　)
解析 氨氣易溶于水、極易與酸反應(yīng),裝置D中球形干燥管的作用是防止倒吸,故A正確;C中硬質(zhì)玻璃管中NH3和Ca反應(yīng)生成Ca3N2和H2,故B正確;實驗過程中,先啟動裝置A處反應(yīng),排盡裝置中的空氣,一段時間后再點燃裝置C處酒精燈,故C正確;裝置E中氯化鈣帶有結(jié)晶水,不具有吸水作用,故D錯誤。
進(jìn)階1 練易錯·避陷阱1.工業(yè)上用螢石(主要成分是CaF2)、濃硫酸、氫氧化鋁和碳酸鈉溶液通過濕法制備冰晶石,某化學(xué)實驗小組模擬工業(yè)上制取Na3AlF6的裝置如圖,下列敘述錯誤的是(　　)
2.亞硝酰氯(ClNO)是有機化合物合成中的重要試劑,遇水反應(yīng)生成一種氫化物和兩種氧化物。某學(xué)習(xí)小組用Cl2和NO利用如圖所示裝置制備亞硝酰氯(ClNO),下列說法正確的是(　　)
A.X裝置可以隨開隨用,隨關(guān)隨停B.Y裝置中的藥品可以換成濃硫酸C.裝入藥品打開K2后,應(yīng)先打開K1再打開K3D.若無裝置Y,則Z中可能發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為2ClNO+H2O═2HCl+NO↑+N2O3↑
解析 打開K1,銅絲與稀硝酸接觸反應(yīng)生成的NO通過Y進(jìn)入Z中,關(guān)閉K1,NO不溶于稀硝酸,將液面壓到銅絲下方,反應(yīng)停止,A項符合題意;Y裝置中的藥品若換成濃硫酸,則NO氣體無法進(jìn)入Z中,B項不符合題意;實驗時應(yīng)先通入氯氣趕走裝置內(nèi)的空氣,防止NO被氧化為NO2,C項不符合題意;方程式未配平,N元素不守恒,D項不符合題意。
進(jìn)階2 練熱點·提素能3.利用如圖所示裝置(夾持裝置略)進(jìn)行實驗,b中現(xiàn)象不能證明a中產(chǎn)物生成的是(　　)
解析 濃硝酸具有揮發(fā)性,揮發(fā)出的硝酸也能與碘化鉀溶液反應(yīng)生成碘,則淀粉KI溶液變藍(lán)色不能說明濃硝酸分解生成二氧化氮,故A符合題意;銅與濃硫酸共熱反應(yīng)生成的二氧化硫有漂白性,可使品紅溶液褪色,故B不符合題意;濃氫氧化鈉溶液與氯化銨溶液共熱反應(yīng)生成氨氣,可使酚酞溶液變紅,故C不符合題意;乙醇具有揮發(fā)性,揮發(fā)出的乙醇不與溴水反應(yīng),溴水褪色則說明2-溴丙烷與氫氧化鈉乙醇溶液共熱發(fā)生消去反應(yīng)生成了丙烯,故D不符合題意。
進(jìn)階3 研真題·明考向5.實驗室制取乙烯并驗證其化學(xué)性質(zhì),下列裝置正確的是(　　)
解析 乙醇與濃硫酸混合液加熱到170 ℃,乙醇發(fā)生消去反應(yīng)可制備乙烯,要使用溫度計測量溶液的溫度,因此溫度計的水銀球要在溶液的液面以下,A錯誤;用NaOH溶液除去制取乙烯的雜質(zhì)時,導(dǎo)氣管應(yīng)該長進(jìn)短出,B錯誤;乙烯與Br2發(fā)生加成反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)生的1,2-二溴乙烷會溶解在四氯化碳中,使溶液橙色褪去,因此可以證明乙烯發(fā)生了加成反應(yīng),C正確;乙烯與空氣的密度非常接近,氣體容易與空氣混合,導(dǎo)致不能收集到純凈氣體,因此不能使用排空氣法收集乙烯,應(yīng)該使用排水法收集,D錯誤。
6.(2022·山東卷)某同學(xué)按圖示裝置進(jìn)行實驗,欲使瓶中少量固體粉末最終消失并得到澄清溶液。下列物質(zhì)組合不符合要求的是(　　)
【溫馨提示】在描述裝置氣密性檢查問題時要注意如下關(guān)鍵詞:(1)微熱法檢查:封閉、微熱、氣泡、水柱。(2)液差(封)法檢查:封閉、液差。
【典型裝置分析】檢查裝置氣密性必須在放入藥品之前進(jìn)行,其基本思路是使裝置內(nèi)外壓強不等,觀察氣泡或液面變化。
(1)微熱法:如圖a。用酒精燈微熱或用手焐熱容器,導(dǎo)管口產(chǎn)生氣泡,停止加熱或松開手,待裝置冷卻后導(dǎo)管內(nèi)形成一段穩(wěn)定水柱,證明裝置不漏氣。(2)液差法:如圖b、c。連接好儀器,b中夾緊彈簧夾,從長頸漏斗中注入適量水,使b中長頸漏斗中的液面高于錐形瓶中的液面,靜置,若液面位置保持不變,證明裝置不漏氣;c中,從乙管加入適量水,使乙管液面高于甲管液面,靜置,若液面位置保持不變,證明裝置不漏氣。(3)滴液法:如圖d。向分液漏斗中注入適量水,關(guān)閉彈簧夾,打開分液漏斗活塞,如果滴入少量水后很快停止流下,則裝置氣密性良好,證明裝置不漏氣。
為檢查如圖所示某有機合成裝置的氣密性,甲、乙兩位同學(xué)進(jìn)行以下操作和方法設(shè)計。

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