高考考点突破15 化学实验 考点三 气体的制备和收集 含解析.docVIP

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【要点解读】

1．常见气体制备的反应原理

（1）O2：2KClO3eq\o(=====,\s\up7(MnO2),\s\do5(△))2KCl＋3O2↑

或2H2O2eq\o(=====,\s\up7(MnO2),\s\do5())2H2O＋O2↑；

(2)H2：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；

(3)NH3：2NH4Cl＋Ca(OH)2eq\o(=====,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑；

(4)CO2：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑；

(5)Cl2：MnO2＋4HCl(浓)eq\o(=====,\s\up7(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O；

(6)SO2：Na2SO3＋H2SO4===Na2SO4＋H2O＋SO2↑；

(7)NO：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

2．常见气体制备的发生装置

选择反应装置一般需从反应物的状态、溶解性和反应条件确定制气装置类型，具体如表中所示：

反应装置类型

反应装置图

适用气体

操作注意事项

固、固加热型

O2、NH3等

①试管要干燥

②试管口略低于试管底

③加热时先预热再固定加热

④用KMnO4制取O2时，需在管口处塞一小团棉花

固、液加热型或液、液加热型

Cl2等

①加热烧瓶时要垫石棉网

②反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片

加热型

O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2等

①使用长颈漏斗时，要使漏斗下端插入液面以下②启普发生器只适用于块状固体和液体反应，且气体不溶于水

③使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速和用量

3.气体的收集方法

收集方法

排水法

向上排空气法

向下排空气法

收集原理

收集的气体不与水反应且难溶于水

收集的气体密度比空气大，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应

收集的气体密度比空气小，且与空气密度相差较大，不与空气中成分反应

收集装置

适用的气体

H2、O2、NO、CH4

Cl2、CO2、NO2、SO2

H2、NH3

特别提醒(1)NO不能用排空气法收集，主要因为NO易与空气中氧气反应生成NO2。

(2)密度与空气接近，且不与水反应或不溶于水的气体最好用排水法收集，如N2、CO、乙烯等。

【重难点指数】★★★

【重难点考向一】气体制备原理及发生装置的选择

【典型例题1】(2014·高考天津卷)实验室制备下列气体时，所用方法正确的是（）

A．制氧气时，用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置

B．制氯气时，用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体

C．制乙烯时，用排水法或向上排空气法收集气体

D．制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气

【答案】A

【解析】由Na2O2、H2O2制取O2的反应分别为2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、2H2O2eq\o(=====,\s\up7(MnO2))2H2O＋O2↑，均可选取固体与液体在不加热条件下制取气体的装置，A正确。Cl2通过饱和NaHCO3溶液时产生CO2气体，净化氯气时应先用饱和NaCl溶液除去HCl，再用浓硫酸进行干燥，B错误。乙烯难溶于水，其密度小于空气，故可采用排水法或向下排空气法收集乙烯，但由于乙烯与空气的密度相差不大，故采用向下排空气法收集到的乙烯不纯净，C错误。用水吸收NO2尾气时，发生的反应为3NO2＋H2O===2HNO3＋NO，产生污染性气体NO，故常用NaOH溶液吸收NO2，D错误。

【名师点睛】

(1)制备实验方案设计的基本思路

(2)有气体参加的反应实验方案设计(装置连接)的基本思路

【重难点考向二】气体收集装置的选择和利用

【典型例题2】某学生想利用如图所示装置(烧瓶位置不能移动)收集下列气体：①H2；②Cl2；③CH4；④HCl；⑤NH3；⑥NO；⑦NO2；⑧SO2，下列操作正确的是（）

A．烧瓶是干燥的，由A进气收集①③⑤

B．烧瓶是干燥的，由B进气收集②④⑥⑦⑧

C．在烧瓶中充满水，由A进气收集①③⑤⑦

D．在烧瓶中充满水，由B进气收集⑥

【答案】A

【解析】难溶于水的气体均能用排水法收集，易溶于水的气体则用排空气法收集；向下排空气法收集密度比空气小的气体，向上排空气法收集密度比空气大的气体，密度与空气接近的气体则不能用排空气法收集。分析可得A正确，B、C错误；用排水法收集气体时应该“短进长出”，D错误。

【趁热打铁】

1．某学生想利用如图装置(烧瓶位置不能移动)收集下列气体：①H2、②Cl2、③CH4、④HCl、⑤NH3、⑥NO、⑦NO2、⑧SO2，下列操作正确的是（）

A.烧瓶是干燥的，由A进气收集①③⑤

B.烧瓶是干燥的，由B进气收集