化学高考备战：气体制备与实验

【高考化学·考试大纲】设计实验方案;掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)。

【课程标准·学业要求】(1)能利用典型代表物的性质和反应,设计常见物质制备等简单任务的方案。(2)能根据反应原理选取实验装置制取物质。

1.下列判断正确的是(　)

A.[16 全国Ⅰ,9]用向上排空气法收集铜粉与稀硝酸反应产生的NO

B.[16 全国Ⅰ,9]将Cl2与HCl混合气体通过饱和食盐水可得到纯净的Cl2

C.[16 全国Ⅲ,9]浓盐酸与MnO2反应制备纯净Cl2,气体产物先通过浓硫酸,后通过饱和食盐水

D.[17 全国Ⅰ,10]启普发生器不能用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气

E.[17 全国Ⅰ,10]实验室用盐酸与Zn粒反应制取纯净的H2,在发生装置后依次连接洗气装置的顺序是:KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液(焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)

F.[18 全国Ⅱ,13]制取并纯化氢气:可通过向稀盐酸中加入锌粒,将生成的气体依次通过NaOH溶液、浓盐酸和KMnO4溶液,达到实验目的

2.[18 全国Ⅱ,28]某小组为探究三草酸合铁酸钾{K3[Fe(C2O4)3]·3H2O}的热分解产物,按下图所示装置进行实验。

(1)通入氮气的目的是___________________。

(2)实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有_______、______。

(3)为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是______________________________。

3.[16 全国Ⅰ,26]氨气的制备

(1)气体的发生装置可以选择上图中的_______,反应的化学方程式为____________________________。

(2)欲收集一瓶干燥的氨气,选择上图中的装置,其连接顺序为:发生装置→_________________________(按气流方向,用小写字母表示)。

4.[全国高考]制备氮化镁的装置示意图如下:

(1)a的名称是________,b的名称是__________;

(2)写出NaNO2和(NH4)2SO4反应制备氮气的化学方程式________________________________________;

(3)C的作用是______________________,D的作用是___________,是否可以把C和D的位置对调并说明理由_______________________________________;

(4)写出E中发生反应的化学方程式____________________________________________________________;

(5)请用化学方法确定是否有氮化镁生成,并检验是否含有未反应的镁,写出实验操作及现象__________________________________________________________________________________。

5.[17 全国Ⅲ,26]为探究硫酸亚铁的分解产物,将硫酸亚铁样品装置A接入下图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。

①C、D中的溶液依次为_________(填标号)。C、D中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为_____________________________________________。

a.品红　b.NaOH　c.BaCl2　d.Ba(NO3)2　e.浓H2SO4

②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式____________________________________。

一、常见气体的发生装置和气体的收集装置

A:

B:

C:

二、常见气体的实验室制法

表一

三、气体的净化和干燥

【考型1】气体的检验、吸收、净化(www.xing528.com)

1.[海南高考]下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3,仪器连接顺序正确的是(　)

A.a-b-c-d-e-f-g-h　B.a-e-d-c-b-h-i-g

C.a-d-e-c-b-h-i-g　D.a-c-b-d-e-h-i-f

【考型2】气体制备装置流程

2.[山东高考]无水AlCl3(183℃升华)遇潮湿空气即产生大量白雾,实验室可用下列装置制备。

装置B中盛放饱和NaCl溶液,该装置的主要作用是__________。F中试剂的作用是__________。用一件仪器装填适当试剂后也可起到F和G的作用,所装填的试剂为____________________。

气体综合实验的设计,特别注意实验中物质的性质,仪器和注意事项的描述(解读隐含条件是解答实验题成功的关键)。这些内容一定要在分析中多加考虑。例如:实验的要求,所给仪器的规格和试剂、浓度、纯度、仪器是否可以重复选用,物质的性质特点:酸碱性、氧化还原性、熔沸点、溶解性、挥发性、吸水性、毒性等。从正反两方面加强对题意的理解,分析这些信息对实验原理、条件的影响(如果说有些装置可以重复使用,一般说来就有装置会重复使用)。设计实验是否符合要求可通过看是否能用所给的仪器和试剂来完成实验。若采用溶液除杂,则“先净化后干燥”,若采用加热除杂,则干燥在前;若用固体吸收剂常温除杂,则据题意而定。

1.以气体流动为主的综合实验装置的设计

确定了实验所选用的方法和原理后,就要考虑选择实验装置来完成实验。一套完整的实验装置往往是由多个基本实验装置相互连接而成的,如有关气体的制取和性质实验:

设计思路:实验目的(即干什么?)→反应原理(依据是什么反应?怎么做?)→选择药品(分析提供的药品,浓度及给出量有什么意义?)。例如:CO中含有CO2杂除,定性实验,选用灼热的炭粉,将杂质转化成纯物质,提高原料的利用。定量实验测CO,则选用碱石灰吸收,不能选用“灼热的炭粉”,否则,测定结果将偏高。

★仪器组装:发生装置→净化装置(除杂与干燥)→主要实验(性质验证实验)→收集装置→尾气吸收(环境保护)或空气倒吸装置。

原理决定仪器的选用、组装;特殊操作的原因、仪器的结构,规格及其功用。

仪器间连接顺序:①对于吸收装置和洗气时“长进短出”,②干燥管除杂质时“大进小出”,③排水测量气体体积时“短进长出”。④对称装置,常以字母顺序(填写)选择先后等。

实验与讨论:操作步骤→实验现象(现象分析)→实验结论(结果处理,数据处理、问题讨论)。

当装置中有多个止水夹(活塞开关)时,答题时,一定要注意对每一个止水夹(活塞开关)开或关的状态和操作先后顺序进行叙述。

当有用字母标明仪器时,叙述这些仪器时强调字母和仪器,例如试管B。

2.验证气体时要注意排出杂质气体的干扰

常见混合气体的除杂(①②③)与测定(④⑤)顺序：

注意:在硬质玻璃管中的气体与固体的反应,一般不能完全反应,但只有完全反应后,才能用于定量实验。

例Ⅱ实验CO中CO2验证实验,证明有CO及还原性的现象是:前面洗气瓶②的澄清石灰水不变浑浊,后面洗气瓶⑤中的澄清石灰水变浑浊。两次验证中,出现“前无后有”的现象,但对于吸收比较完全的装置,也可以不设计装置②来验证除尽装置。

物质的除杂和提纯中经常是后除去水,以防止在后面的除杂过程中引入水蒸气,验证水蒸气时,先验证水蒸气的存在,防止引入水蒸气产生干扰。

3.实验装置的评价

(1)仪器:包括发生装置、净化装置、反应装置、收集装置、尾气处理装置等。

(2)药品:包括种类、浓度、物态等。

(3)连接方式:包括仪器的先后顺序、导管接口的连接等。

4.最佳方案的选用

几个实验方案都能达到目的时,通过对比,选出其中最佳的一个,并分析各方案的优劣。首先通过对照,找出各方案或装置的差异点,对差异点进行分析。(1)原理分析:原理正确与装置是否匹配、有无干扰现象。(2)简约性:装置(工艺)简单,操作简单;现象明显,生成物利于分离和提纯。

(3)成本问题:原料来源丰富、价格低廉,

(4)转化率:效率高(原料用量较少,制取时间短);纯度高(杂质含量少)。

(5)绿色理念与循环利用:污染减,排放少。(如分析工业上的CO2和过滤中的滤液,沉淀等)。副产物的利用等。

(6)安全性。

5.对实验产生不良影响的因素或方法的缺点

①倒吸问题;②热玻璃仪器的炸裂,严重后果可能是爆炸。③反应试剂的污染等。④污染环境。⑤硫酸对设备的腐蚀性。⑥纯度较低。⑦产生杂质。⑧溶液爆沸,中毒。