第二節(jié) 氣體的制備
【考點說明】
學會氧氣、二氧化碳、氫氣的實驗室制備原理、制取的裝置(包括發(fā)生裝置、收集裝置)和藥品、操作步驟(包括儀器的組裝順序和操作順序)、和檢驗(或驗滿、驗純)等基礎知識。
【知識整理】
1.實驗室制取氣體的發(fā)生裝置是根據(jù)反應物、生成物的狀態(tài)(固體或液體),反應條件(是否加熱)決定的;收集裝置是根據(jù)氣體的溶解性和密度決定的。
反應物狀態(tài)
固體與固體混合
固體與液體混合
反應條件
加熱
不需加熱
發(fā)生裝置
裝置A
裝置B
2.氧氣、二氧化碳和氫氣的實驗室制取方法和收集方法
氧氣
二氧化碳
氫氣
藥品
方案1:過氧化氫和二氧化錳
方案2:高錳酸鉀
大理石(或石灰石)和稀鹽酸
鋅粒和稀硫酸(或稀鹽酸)
化學反應原理
方案1:2H2O2 MnO2 2H2O+ O2 ↑
方案2:2KMnO4 △ K2MnO4 + MnO2 + O2↑
CaCO3+2HCl CaCl2
+H2O+CO2↑
Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑
制得氣體在水中
的溶解性
氧氣不易溶于水
二氧化碳能溶于水
氫氣難溶于水
制得氣體的密度與空氣的比較
氧氣密度比空氣密度大
二氧化碳密度比空氣密度大
氫氣密度比空氣密度小
發(fā)生裝置
方案1制取氧氣使用上表裝置B
方案1制取氧氣使用上表裝置A
使用上表裝置B
使用上表裝置B
收集方法
排水法或向上排空氣法
向上排空氣法
排水法或向下排空氣法
檢驗方法
將帶火星的木條插入集氣瓶內(nèi),若復燃,說明是氧氣
將氣體通入澄清的石灰水,若其變渾濁,說明是二氧化碳
點燃該氣體,檢驗其生成的產(chǎn)物
驗滿或驗純
將帶火星的木條靠近集氣瓶口,若木條復燃,說明已收集滿
將燃著的木條靠近集氣瓶口,若木條熄滅,說明已收集滿
用拇指堵住倒置已收集滿氫氣的試管,靠近火焰移開手指,若聽到“噗”的一聲,說明已純
【經(jīng)典例題】
例1 下圖是某同學設計的實驗室制取CO2裝置圖,請指出圖中的錯誤。
【分析】實驗室中氣體制取裝置選擇的依據(jù)是:根據(jù)反應物的狀態(tài)和反應條件來選擇發(fā)生裝置;根據(jù)產(chǎn)生氣體的性質(zhì)選擇收集裝置。在上圖的發(fā)生裝置中,長頸漏斗若不插入液面以下,產(chǎn)生的氣體會從漏斗口逸出,導氣管伸入液面以下,則不能導出產(chǎn)生的CO2氣體。上圖中收集裝置適合難溶于水的氣體,CO2能溶于水,且密度比空氣大,故只適宜采用向上排空氣法收集。
【答案】①發(fā)生裝置圖中:長頸漏斗沒插入液面以下;導氣管伸人瓶內(nèi)過長。
②收集裝置圖中:不能用排水法收集,只能用向上排氣法收集。
例2 試根據(jù)下圖回答(A―G為接口代號,甲―戊為裝置代號)
(1)寫出標有數(shù)字的儀器名稱 ① ② 。
(2)制取氫氣應選用發(fā)生裝置 。除去氫氣中混有的少量水蒸氣應選用裝置 ,除去氫氣中混有的少量氯化氫氣體應選用的裝置 。
(3)用濃鹽酸跟鋅粒反應制取并收集純凈的氫氣時,裝置的接口順序為 。【分析】制取純凈的氫氣應先除去氫氣中的氯化氫氣體后除去水蒸氣。相反操作氫氣中還混有水蒸氣。制出氣體后先除去氣體中的雜質(zhì)再干燥氣體。裝置接口時導管應長進短出。實驗儀器連接步驟:氣體發(fā)生裝置―除雜質(zhì)裝置―干燥裝置―氣體收集裝置。凈化劑和干燥劑的選擇:原則是被凈化或干燥的氣體不與凈化劑和干燥劑反應,也不能引入新雜質(zhì)。
【答案】(1)①試管 ② 酒精燈;(2)乙、丁、戊;(3)BGFDEC
【自主檢測】
一、選擇題(每小題只有一個正確選項)
1.實驗室用鋅粒和酸反應制取氫氣時,可選用的酸是 ( )
A.碳酸 B.硝酸 C.濃硫酸 D.稀硫酸
2.下列四瓶氣體存放方法正確的是 ( )
3.已知在常溫下,一氧化氮是一種難溶于水的氣體,密度比空氣略大,與空氣中的氧氣迅速反應生成二氧化氮。若要收集一瓶一氧化氮,下列采用方法中,正確的是 ( )
A. 排水法 B. 向上排空氣法
C. 排水法或向上排空氣法 D. 排水法或向下排空氣法
4.在下圖裝置中,燒瓶中充滿干燥氣體a,將滴管中的液體b擠入燒瓶內(nèi),輕輕振蕩燒瓶,然后打開彈簧夾p,燒杯中的液體b呈噴泉狀噴出,最終幾乎充滿燒瓶,則a和b分別是
a(干燥氣體)
b(液體)
A
N2
水
B
O2
飽和NaCl溶液
C
H2
稀鹽酸
D
CO2
NaOH溶液
( )
5.集氣瓶被譽為“萬能瓶”,如下圖裝置是其中的一種。當被收集的氣體從a口進入時,瓶內(nèi)空氣從b口排出,相當于向上排空氣法收集氣體。現(xiàn)若將被收集的氣體從b口進入,則它可收集的氣體為:①H2 ②CH4 ③CO2
( )
A.只有① B.只有①和②
C.只有③ D①②③均可
二、簡答題
6.根據(jù)實驗裝置圖,回答下列問題:
⑴實驗室用排空氣法收集氧氣可選用 裝置(用編號回答)。
⑵實驗室用KMnO4制氧氣的反應方程式為 。用KMnO4制氧氣的實驗中,如果發(fā)現(xiàn)試管破裂,原因可能是
(填操作失誤方面的原因)。
⑶可選用 裝置除去CO中混有的CO2(用編號回答);該裝置中最好盛 溶液。
⑷實驗室用無水醋酸鈉固體和固體堿石灰加熱制取甲烷氣體。甲烷的密度比空氣小,不溶于水。制取甲烷的發(fā)生、收集裝置可選用 和 (用編號回答)。
⑸F裝置可收集和儲備氫氣,若用水將裝置中的氫氣排出,水應從(填a或b) 端通入。
7.實驗室擺放著如下一排儀器;
(1)儀器E的名稱是____________,使用該儀器時應當注意(寫一條即可):
,可以用它直接加熱的儀器是(填序號)________。
(2)你認為利用上面給出的這些儀器能制取哪些氣體(寫一種即可)_________。
假如小紅在實驗室中利用上述儀器中的A,B,C,F(xiàn),H去制取某種氣體,你猜她想制取的氣體是(寫一種即可)____________________。
8.某探險家牽著自己的狗進入一個山洞去探險。當走進洞底時,他發(fā)現(xiàn)狗突然暈倒在地。試簡要回答:
(1) 用你所學過的知識解釋其原因: ;
(2) 在采取了必要的安全措施后,他如何用最簡單的方法收集一集氣瓶洞底的氣體帶回實驗室進行研究: 。
9.小明同學在興趣小組活動中準備用右圖所示裝置制取氨氣,這時小華同學根據(jù)課外學到的知識,告訴小明:實驗室常用氯化銨與熟石灰固體混合物共熱制取氨氣,氨氣密度比空氣小,極易溶于水。在小華幫助下,小明知道了該裝置有幾處錯誤。請你指出圖中裝置的錯誤之處,并用文字簡要說明如何改正,將答案填入下表。
錯誤之處
應如何改正
10.被稱為“生命之源”的水(H2O)和被稱為“綠色氧化劑”的雙氧水(H2O2),都是由氫、氧兩種元素組成的化合物,通常情況下均為無色液體。在化學實驗開放日,實驗小組的同學用下面的方法鑒別水和雙氧水兩瓶無色液體,請?zhí)顚懹嘘P內(nèi)容:
實驗步驟
實驗現(xiàn)象
實驗結論
①將等體積的兩種無色液體分別加入A、B兩個試管中。
②分別向A、B兩試管中同時加入等質(zhì)量(少量)的二氧化錳,觀察現(xiàn)象。
A試管中無明顯現(xiàn)象
B試管中有氣泡產(chǎn)生
A試管中的無色液體是:
;
B試管中的無色液體是:
;
(1)B試管中發(fā)生反應的化學方程式:
(2)如何驗證B試管中產(chǎn)生的氣體(寫出操作步驟、實驗現(xiàn)象和結論)?
答案:1.D 2.B 3.A 4.D 5.B
6.⑴D;⑵2KMnO4 △ K2MnO4 + MnO2 + O2↑;加熱時試管外壁有水珠、試管口未略向下傾斜、未預熱、加熱時燈芯碰到了試管壁、加熱后在從水槽中取出導管前熄滅了酒精燈等。;⑶F ;NaOH;⑷A和C 或 A和E。、⑸a
7.(1)酒精燈 例如:要用外焰加熱等 B
(2)氧氣(或氫氣或二氧化碳) 氧氣(或氫氣)
8.(1)洞底存在不能供給呼吸且密度比空氣密度大的氣體。
(2)在洞外把集氣瓶裝滿水蓋上玻璃片,拿到洞底,將水倒出后蓋上玻璃片。
9.
錯誤之處
應如何改正
⑴試管a管口向上傾斜
⑵鐵夾夾的位置不對
⑶試管b管口向上
⑷試管b塞上橡皮塞
⑸反應物沒有加熱
應向下傾斜
應夾在離試管口約1/3處
試管b管口應向下
不應塞橡皮塞,應換棉花團
應添加酒精燈加熱
10.H2O;H2O2 (1)2H2O2 MnO2 2H2O+ O2 ↑
(2)用帶火星的木條放在試管口,復燃,證明是氧氣
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