考點 1　氣體的制備和收集1．常見氣體的實驗室制法(1)O2的實驗室制法
(2)CO2的實驗室制法
(3)H2的實驗室制法
(4)NH3的實驗室制法
(5)Cl2的實驗室制法
2．實驗室制備氣體的發(fā)生裝置
3.常見氣體的收集方法
1．在加熱條件下，使用可燃燒氣體(如H2、CO、CH4等)，為防止爆炸應(yīng)如何操作？________________________________________________________________________________________________________________________2．制備一些易與空氣中的成分發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)(如H2還原CuO)，反應(yīng)結(jié)束時應(yīng)如何操作？________________________________________________________________________________________________________________________
提示：1.先用反應(yīng)氣趕走系統(tǒng)內(nèi)空氣，再點燃酒精燈進行加熱。2．先熄滅酒精燈，繼續(xù)通入H2至試管冷卻。
(1)用大理石和稀硫酸反應(yīng)制備CO2。(　　)(2)用鎂粉和稀硝酸反應(yīng)制備H2。(　　)(3)加熱NH4Cl可制得純凈Cl2。(　　)(4)用排水法可收集NH3、NO2。(　　)(5)用排空氣法可收集CH2CH2和NO等氣體。(　　)(6)用排飽和NaCl溶液法收集Cl2。(　　)
圖A的改進優(yōu)點是能控制反應(yīng)液的溫度。圖B的改進優(yōu)點是使圓底燒瓶和分液漏斗中的氣體壓強相等，便于液體順利流下。
2．百變的“啟普發(fā)生器”
啟普發(fā)生器(如圖a所示)①用啟普發(fā)生器制取氣體的三個條件：塊狀固體與液體反應(yīng)；不需加熱；生成的氣體難溶于水。②使用方法：使用時，打開導氣管上的旋塞，球形漏斗中的液體進入容器與固體反應(yīng)，氣體的流速可用旋塞調(diào)節(jié)。停止使用時，關(guān)閉旋塞，容器中的氣體壓強增大，將液體壓回球形漏斗中，使液體和固體脫離，反應(yīng)停止。
3．集氣裝置的創(chuàng)新——排液集氣裝置
裝置(Ⅰ)從a管進氣b管出水可收集難溶于水的氣體，如H2、O2等。若將廣口瓶中的液體更換，還可以收集以下氣體。①飽和食鹽水——收集Cl2。②飽和NaHCO3溶液——收集CO2。③飽和NaHS溶液——收集H2S。④四氯化碳——收集HCl或NH3。裝置(Ⅱ)儲氣式集氣。氣體從橡膠管進入，可將水由A瓶排入B瓶，在瓶A中收集到氣體。
4．化學實驗操作中的先后原則(1)“從下往上”原則以Cl2的實驗室制法為例，組裝發(fā)生裝置的順序是放好鐵架臺→擺好酒精燈→根據(jù)酒精燈位置固定好鐵圈→墊上石棉網(wǎng)→固定好圓底燒瓶。(2)“從左到右”原則組裝復(fù)雜裝置應(yīng)遵循從左到右的原則，如氣體制取實驗中裝置連接順序為發(fā)生裝置→除雜裝置→集氣裝置→尾氣吸收裝置。
(3)先“塞”后“定”原則帶導管的塞子在燒瓶固定前塞好，以免燒瓶固定后因不宜用力而塞不緊或因用力過猛而損壞燒瓶。(4)“固體先放，液體后加”原則固體試劑應(yīng)在固定儀器前加入，而液體藥品在儀器固定后加入。如實驗室用MnO2和濃鹽酸制取Cl2，MnO2應(yīng)在燒瓶固定前裝入，而濃鹽酸應(yīng)在燒瓶固定后從分液漏斗中緩慢加入。
(5)“先驗氣密性”原則進行與氣體有關(guān)的實驗時，應(yīng)在裝入藥品前進行氣密性檢查。(6)“先驗純”原則可燃性氣體在點燃前，必須先檢驗氣體的純度，否則可能會發(fā)生爆炸。
題組一　氣體的制備原理及發(fā)生裝置的選擇1．實驗室對制備氣體反應(yīng)的基本要求是：反應(yīng)條件易滿足、能平穩(wěn)地產(chǎn)生氣流、所得氣體中盡可能不含雜質(zhì)成分(除少量水蒸氣及少量原料汽化形成的物質(zhì))。下列反應(yīng)一般能用于實驗室制備氣體的是(　　)A．Na2O2與CO2反應(yīng)制備O2B．H2O2溶液與MnO2混合制備O2C．加熱濃硝酸制備NO2D．加熱NH4Cl固體制備NH3
2．用KMnO4和濃鹽酸可制備Cl2：2KMnO4＋16HCl(濃)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。下列裝置可用于上述反應(yīng)制備Cl2的是(　　)解析：由題給反應(yīng)及化學方程式，可排除A、D兩項；KMnO4為粉末狀固體，故不能選用B裝置。
題組二　氣體收集裝置的選擇和利用3．某學生想利用如圖裝置(燒瓶不能移動)收集下列氣體：①H2；②Cl2；③SO2；④HCl；⑤NH3；⑥NO；⑦NO2。下列說法正確的是(　　)A．若燒瓶是干燥的，由b進氣，可收集②③④⑥⑦B．若燒瓶是干燥的，由a進氣，可收集①⑤C．在燒瓶中充滿水，由a進氣，可收集①⑤⑦D．在燒瓶中充滿水，由b進氣，可收集⑥
解析：NO不能用排空氣法收集，A錯誤；由a進氣可以收集比空氣密度小且與空氣中的成分不反應(yīng)的氣體，B正確；NH3、NO2不能用排水法收集，C錯誤；用排水法集氣不能由b進氣，D錯誤。
4．如圖為中學化學實驗中的常見實驗裝置。?(1)裝置A可用于制備多種氣體，請寫出用裝置A制備下列氣體時，圓底燒瓶和分液漏斗中應(yīng)裝的化學試劑。
(2)裝置B可用于收集多種氣體，若要用于收集氨氣，則進氣管為________；若要收集NO，簡述用裝置B收集NO的方法：_______________________________________________________________________。答案：(2)b　將集氣瓶中裝滿水，塞上塞子，從b端通入NO氣體，從a端排出水
A．①⑤⑧　　　　B．③⑤⑦C．②⑤⑥D(zhuǎn)．③④⑧
解析：由反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件可知只能選用③作為發(fā)生裝置，除去CO2可選用④或⑤裝置，收集CO選用⑧裝置，故合理的裝置組合為③④⑧或③⑤⑧。
6．如圖所示裝置可用于實驗室制備少量無水FeCl3，儀器連接順序正確的是(　　)A．a(chǎn)—b—c—d—e—h—j—fB．a(chǎn)—e—d—c—b—h—j—gC．a(chǎn)—d—e—c—b—h—j—gD．a(chǎn)—c—b—d—e—h—j—f
解析：先制備氯氣，再除去氯氣中的HCl和水蒸氣，將得到的純凈、干燥的氯氣通入裝有鐵粉的玻璃管中，最后要有尾氣吸收裝置，正確的連接順序是a—e—d—c—b—h(j)—j(h)—g。故選B。
考點 2　氣體的凈化和尾氣處理1．氣體的凈化(1)原理：酸性雜質(zhì)用堿性物質(zhì)吸收；堿性雜質(zhì)用酸性物質(zhì)吸收；易溶于水或能與水反應(yīng)的用水吸收；還原性雜質(zhì)可用氧化性較強的物質(zhì)來吸收或轉(zhuǎn)化；氧化性雜質(zhì)可用還原性較強的物質(zhì)來吸收或轉(zhuǎn)化。
2.尾氣的處理通常有毒和有污染的尾氣必須適當處理。常見儀器裝置有：(1)吸收溶解度較小的尾氣(如Cl2等)用A裝置。(2)吸收溶解度較大的尾氣(如HCl、NH3等)用B或C裝置。(3)CO等氣體可用點燃或收集于塑料袋(氣球)中的方法除去，如D裝置或E裝置。
欲對Cl2進行干燥、吸收，需選用下列裝置中的________(填序號)。答案：②④
(1)用五氧化二磷可干燥H2、NH3。(　　)(2)用飽和Na2CO3溶液可除去Cl2中混有的HCl。(　　)(3)用灼熱的銅粉可除去CO中混有的O2。(　　)(4)用堿石灰干燥氨氣，用濃硫酸干燥SO2。(　　)(5)實驗室制備Cl2時，可用石灰水進行尾氣處理。(　　)(6)實驗制備NH3時，可用CCl4吸收多余的NH3。(　　)
1．氣體除雜原則(1)不引入新的雜質(zhì)。如除去甲烷中的乙烯不能用酸性高錳酸鉀溶液，因為酸性高錳酸鉀溶液氧化乙烯會生成二氧化碳，又引入了新的雜質(zhì)。(2)不減少被凈化氣體的量。如除去CO2中混有的SO2，不能用NaOH溶液，而應(yīng)該用飽和NaHCO3溶液。
2．氣體的凈化和尾氣處理操作的注意事項(1)有氧化性的干燥劑(如濃硫酸)不能干燥有還原性的氣體(如H2S、HI等)。(2)不能用無水CaCl2干燥NH3，因為無水CaCl2與NH3能反應(yīng)。(3)當氣體中含有多種雜質(zhì)時，若采用洗氣裝置除雜，通常是除雜在前，干燥在后。若用加熱裝置除雜，通常是干燥在前，除雜在后。(4)尾氣處理裝置應(yīng)與大氣相通，如圖所示裝置不能作為尾氣處理裝置。
3．常見改進的尾氣吸收裝置
題組一　常見氣體的凈化1．有關(guān)氣體的除雜或收集方法。下列說法合理的是 (　　)A．要除去NO中混有的NO2，可以將混合氣體先通過足量水，然后用無水CaCl2干燥B．CO2中混有的CO氣體可用點燃法除去 C．除去H2S中混有的水蒸氣，用濃硫酸干燥即可D．如圖裝置只能用來收集CO2，不能收集H2、NH3等
解析：A項，NO中混有NO2時，先通過足量水，NO2與水發(fā)生反應(yīng)得到稀硝酸和NO，然后通過無水CaCl2干燥即可得到純凈的NO，正確；B項，由于CO2不支持燃燒，無法用點燃法除去CO2中混有的CO，可將混合氣體通過灼熱的CuO，利用CO的還原性將CO除去，錯誤；C項，H2S具有還原性，能被濃硫酸氧化，錯誤；D項，用題圖裝置收集氣體時，從a端進氣可收集CO2等密度比空氣大的氣體，從b端進氣可收集H2、NH3等密度比空氣小的氣體，錯誤。
2．(2021·山西孝義聯(lián)考)已知飽和氯化銨溶液與亞硝酸鈉晶體混合加熱可制備氮氣。利用如下裝置制取氮氣，并用氮氣制備Ca3N2，Ca3N2遇水發(fā)生水解反應(yīng)。下列說法錯誤的是(　　)
中有氧氣，為防止氧氣與鈣反應(yīng)，應(yīng)利用裝置③除去氧氣，而NaOH與O2不反應(yīng)，錯誤。D項，實驗結(jié)束，裝置⑤中有生成的Ca3N2，Ca3N2遇水發(fā)生水解反應(yīng)生成NH3和Ca(OH)2，NH3可以使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍，正確。答案：C
題組二　尾氣處理方法3．雙球洗氣管是一種多用途儀器，常用于除雜、氣體干燥、氣體吸收等實驗操作。如圖是一個以雙球洗氣管為尾氣處理裝置，用吸收劑X吸收氣體Y的情形，其中符合事實的組合是 (　　)
解析：A項，Cl2在飽和NaCl溶液中的溶解度很小，不能被吸收，錯誤；B項，因HCl極易溶于水，則極易被吸收，正確；C項，SO2能用濃硫酸干燥，但不能被吸收，錯誤；D項，NO有毒，不能直接排放到大氣中，且NO不能與NaOH反應(yīng)，不能被吸收，錯誤。
4．(2021·廣州期末聯(lián)考)MnSO4·H2O是一種易溶于水的微紅色斜方晶體，某同學設(shè)計下列裝置制備硫酸錳：下列說法錯誤的是(　　)A．裝置Ⅰ燒瓶中放入的藥品X為銅屑B．裝置Ⅱ中用“多孔球泡”可增大SO2的吸收速率C．裝置Ⅲ用于吸收未反應(yīng)的SO2D．用裝置Ⅱ反應(yīng)后的溶液制備MnSO4·H2O需經(jīng)歷蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥的過程
解析：Cu與濃硫酸常溫下不反應(yīng)，X不可能為Cu，A項錯誤；裝置Ⅱ中用“多孔球泡”，增大接觸面積，可增大SO2的吸收速率，B項正確；裝置Ⅲ中NaOH溶液可吸收尾氣，C項正確；用裝置Ⅱ反應(yīng)后的溶液制備MnSO4·H2O，需要經(jīng)過蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌及干燥的過程，D項正確。
巧記四個“3”3類氣體發(fā)生裝置，3種氣體凈化裝置、3種氣體收集裝置，3類尾氣處理裝置。
1．(2019·高考全國卷Ⅲ)下列實驗不能達到目的的是(　　)
解析：A錯：將Cl2通入碳酸鈉溶液中發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2Na2CO3＋H2O===NaCl＋NaClO＋2NaHCO3，不能制取較高濃度的次氯酸溶液。B對：在過氧化氫溶液中加入少量二氧化錳作催化劑，可加快氧氣的生成速率。C對：加入飽和碳酸鈉溶液可以中和乙酸，降低乙酸乙酯在水中的溶解度，便于析出。D對：向飽和亞硫酸鈉溶液中滴加濃硫酸，應(yīng)用強酸制弱酸的原理，可以制備二氧化硫氣體。
2．(2017·全國高考卷Ⅰ)實驗室用H2還原WO3制備金屬W的裝置如圖所示(Zn粒中往往含有硫等雜質(zhì)，焦性沒食子酸溶液用于吸收少量氧氣)。下列說法正確的是(　　)A．①、②、③中依次盛裝KMnO4溶液、濃H2SO4、焦性沒食子酸溶液B．管式爐加熱前，用試管在④處收集氣體并點燃，通過聲音判斷氣體純度C．結(jié)束反應(yīng)時，先關(guān)閉活塞K，再停止加熱D．裝置Q(啟普發(fā)生器)也可用于二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制備氯氣
解析：裝置Q是啟普發(fā)生器，是氫氣的發(fā)生裝置，裝置排列順序是氫氣發(fā)生裝置→安全瓶→除去HCl、O2裝置→除去H2S裝置→干燥氫氣裝置→氫氣還原氧化鎢裝置→尾氣處理裝置。Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑、ZnS＋2HCl===ZnCl2＋H2S↑，用裝置Q制得的氫氣中含有H2S、O2、HCl、H2O等雜質(zhì)，由于酸性高錳酸鉀溶液氧化氯化氫生成氯氣，所以，應(yīng)先用焦性沒食子酸溶液吸收氧氣，同時除去氯化氫(易溶于水)，再用酸性高錳酸鉀溶液吸收硫化氫，最后用濃硫酸干燥，試劑盛放順序依次為焦性沒食子酸溶液、酸性高錳酸鉀溶液、濃硫酸，A項錯誤；類似氫
氣還原氧化銅，實驗完畢后，先停止加熱，再繼續(xù)通入氫氣一段時間，C項錯誤；裝置Q不能加熱，適合塊狀固體與液體在常溫下反應(yīng)，而實驗室用二氧化錳與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣需要加熱，且二氧化錳是粉末狀固體，故不能用裝置Q制備氯氣，D項錯誤。
3．(2016·高考全國卷Ⅰ)氮的氧化物(NOx)是大氣污染物之一，工業(yè)上在一定溫度和催化劑條件下用NH3將NOx還原生成N2。某同學在實驗室中對NH3與NO2反應(yīng)進行了探究。回答下列問題：
(1)氨氣的制備①氨氣的發(fā)生裝置可以選擇上圖中的________，反應(yīng)的化學方程式為___________________________________________________________。②欲收集一瓶干燥的氨氣，選擇上圖中的裝置，其連接順序為發(fā)生裝置→________(按氣流方向，用小寫字母表示)。
(2)氨氣與二氧化氮的反應(yīng)將上述收集到的NH3充入注射器X中，硬質(zhì)玻璃管Y中加入少量催化劑，充入NO2(兩端用夾子K1、K2夾好)。在一定溫度下按圖示裝置進行實驗。

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