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2012届高三一轮原创化学学案:36常见气体的实验室制法 (含答案)


常见气体的实验室制法 【学习目标】 1、掌握常见气体的实验室制法。

编号 36

2、小组合作探究实验装置的用途及其方案的设计、评价。 3、以极度的热情投入课堂,不断体验收获的快乐。 【使用说明】利用二节课完成。第一节课认真阅读课本完成基础自学部分,最后 10 分钟据答案自纠整理 学案;第二节课完成剩余部分,下课收齐。标有★★的 B 层可

不做,标有★或★★的 C 层 可不做。 【基础自学】 a、常见气体的实验室制法装置的安装顺序:

b、操作顺序: 装置连接→气密性检查→装固体药品→加液体药品→气体制取 一、常见气体的制取装置 1、 固+固(加热):适用于制 O2、NH3

制备原理:①制氧气: ②制氨气:

______________

; ;

2、 固+液体(不加热):适用于制 CO2、H2

制备原理:①制氢气:

______________

______



1

②制二氧化碳 : 3、 固+液或液+液(加热):适用于制 Cl2

.

氯气的制备原理___________________________

二 、气体的除杂、干燥 、收集、测量、尾气处理等装置 1、气体的除杂方法 除杂原则:①不损失主体气体 ②不引入新的杂质 ③在密闭装置内进行 ④先除易除的气体。

CO2(HCl)___________ _____ Cl2 (HCl) ________________ N2(O2)______________ 2、气体的干燥 酸性干燥剂不能干燥碱性气体②碱性干燥剂不能干燥酸性气体③具有强氧化性的干燥剂不能干燥具有强 还原性的气体。 (注 H2、CO、SO2 虽具有还原性,但可用浓硫酸干燥) 常见干燥剂及气体的干燥 NH3(H2O)__________________

液态干燥剂

固态干燥剂

装置

常见干燥剂 不可干燥 气体

浓硫酸

无水氯化钙

碱石灰

3、气体的收集 (从以下气体中选择:H2、O2、CO2、NH3、SO2、Cl2、NO2、NO、CH4、C2H4 )

2

⑴ 收集装置选择的原则是根据气体的溶解性和气体的密度以及气体的毒性等。只能用排水法收集的是 _____________________ 只能用排空气法收集的是 _________________________ ⑵ 可用排溶液法收集的是:Cl2( )、CO2( )、SO2( )

⑶ 向上排空气法:式量大于 29 的气体。如 _________________________________________ 典型装置是 _____ ⑷ 向下排空气法:式量小于 29 的气体。如 ____________________________________________ 典型装置是 _____

a b

A

B

C

D

E

(5)按气体收集方法列举常见气体填入表格内 E(a 进 b 出) E(b 进 a 出)

4、气体的测量 对难溶于水且不与水反应的气体,往往借助其排出水的体积,用量筒测定,从而确定气体的体积;读取 读数时,要使_________________________________,消除水位差造成的误差. . .. ...........

5、尾气的处理方法 (1)对于极易溶于水的尾气,如 NH3、HCl、HBr 等。可采用防倒吸装置吸收,可用水。

3

(2)对于溶解度不大的尾气。如 Cl2、H2S、SO2 等可直接将出气管 插入吸收剂液面中吸收,吸收剂可用____________________. (3)对于有毒且易燃的气体,如 CO 等,可采用在尾气出 口处放置一____________使 CO 燃烧转变为无毒 CO2 气体,或者用一气球收集。 6、防堵塞安全装置

7、液封装置

例 : 某同学想用右图装置制取 CO2,组长指出,这需要太多的稀盐酸才能淹没漏斗的下管口,起到液封 的作用。 选用一种仪器,加在右上图装置上, 既解决了液封的问题,又减少酸的用量,请把该仪器画在 图中应该放置的位置. 注意: (1)检验气体的纯度,点燃或加热通有可燃性气体(H2、CO 等)的装置前,必须检验气体的纯度,例如用 H2、CO 等气体还原金属氧化物时需要加热金属氧化物,在操作中, 应当先__________________,将装置 ... ... 中的空气排干净后,检查气体是否除净,待气体纯净后,再 .......................... _______________________________. (2)加热操作先后顺序的选择。若气体发生需加热,应先用酒精灯加热发生气体的装置,等产生气体后,再 给实验需要加热的固体物质加热,目的是:一则防止爆炸(如氢气还原氧化铜) ;二则保证产品的纯度,

4

防止反应物或生成物与空气中其他物质反应。例如用浓硫酸和甲酸共热产生 CO,再用 CO 还原 Fe2O3. ............ .... .....,实验 . . . . .. 时应首先点燃 _________________ ,生成的 CO 赶 空气后,再点燃___________________,但熄灭酒精灯 ...... ..... . ....... . ....... 的顺序则相反,原因是:在还原性气体中冷却 Fe,可防止灼热的 Fe 在被空气中的 O2 氧化,并防止石灰水被 ....... 倒吸。 (3)拆卸时的安全性和科学性。实验仪器的拆卸要注意安全性和科学性,有些实验为防止“爆炸”或“氧化”, 应考虑停止加热或停止通气,如对有尾气吸收装置的实验,必须将尾气导管移出后才能熄灭酒精灯,以免 .............................. 造成溶液倒吸;用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯,同时继续通氢气,待加热区冷却 ...... ....................................... 后再停止通氢气,这是为了避免空气倒吸入加热区使铜氧化,或形成易爆气体;拆卸用排水法收集需要加 .................................. ........... 热制取气体的装置时,需先把导管从水槽中取出,才能熄灭酒精灯,以防止水倒吸;拆下的仪器要先清洗、 ..................................... 干燥、归位。 【合作探究】 1、 (1)在没有现成的 CO2 气体发生器的情况下,请你选用下图中的部分仪器,装配成一个简易的、 能随开随用、随关随停的 CO2 气体发生装置,应选用仪器是 _________ (填编号)

a

b

c

d

e

f

g

h

⑵ 若用上述装置制取 CO2 气体,而实验室只有稀 H2SO4、浓 HNO3、水、块状纯碱、块状石灰石,比 较合理的方案中应选用的药品是 。

2、实验室用氨气还原氧化铜的办法测定铜的近似相对原子量,反应的化学方程式为: 2NH3+3CuO N2+3Cu+3H2O,试回答:

(1)如果选用反应物 CuO 和生成物 H2O 质量(mH2O,mCuO)时,请用下列仪器设计一个简单的实验方案。

5

a

b

c

d 。 。 。

①仪器连接顺序(用字母编号表示,仪器可重复使用) : d 中浓硫酸的作用是: 实验完毕时观察到 a 中的现象是: ②列出计算 Cu 的原子量的表达式:铜的原子量= ③下列情况将使测定结果偏大的是: (a)CuO 未被全部还原(b)CuO 受潮(c)CuO 中混有 Cu (2)如果仍采用上述仪器装置,其它方案可选用测定的物理量有: (a)mCuO 和 mCu (b)mN2 和 mH2O (c)mNH3 和 mH2O 【课堂训练】

1、下图中装置可以用来发生、洗涤、干燥、收集(不考虑尾气处理)气体。该装置可用于 A、锌和盐酸生成氢气 C、碳酸钙和盐酸生成二氧化碳 B、二氧化锰和浓盐酸生成氯气 D、生石灰和浓氨水生成氨气

( )

2、下图是一套实验室制备气体的装置。利用这套装置快速制取少量 O2、C12、HCI、NH3 则下列选项中错 误的是( )

(2 图) 选项 制取的气体

(1 图) 选择的试剂 仪器中 A 所放试剂 仪器中 B 所放试剂 MnO2 KMnO4 浓盐酸 浓硫酸

A B C D

O2 Cl2 HCl NH3 )

H2O2 浓 HCl 浓硫酸 浓氨水

3、不能用同种方法收集的同组气体是( A、O2 和 H2 B、C12 和 CO2

C、NH3 和 NO

D、NO2 和 HCl

6

4、用同一套实验装置能够制备的同组气体是 ( A、H2O2 与 MnO2 制 O2 和 Fe 与稀硫酸制 H2

)

B、KClO3 与 MnO2 制 O2 和 CaCO3 与稀盐酸制 CO2 C、铜与浓硝酸制 NO2 和 加热 NaHCO3 制 CO2

D、铵盐与消石灰制 NH3 和 浓氨水与碱石灰制 NH3 5、设计学生试验要注意安全、无污染、现象明显。根据启普发生器原理,可用 底部有小孔的试管制简易的气体发生器(见上图) 。若关闭 K,不能使反应停止, 可将试管从烧杯中取出(会有部分气体逸出) 。下列气体的制取宜使用该装置的是( A.用二氧化锰(粉末)与双氧水制氧气 C.用硫化亚铁(块状)与盐酸制硫化氢 B.用锌粒与稀硫酸制氢气 D.用碳酸钙(块状)与稀硫酸制二氧化碳 )

6、化学实验室制取气体的方法之一是将浓硫酸滴入浓盐酸中。请从下图中挑选所需仪器,在方框内画出 用该方法制备、收集干燥氯化氢气体的装置简图,并在图中标明所用试剂。 (仪器可重复使用,固定装 置不必画出)

试管

圆底烧瓶

集气瓶

烧杯

普通漏斗

量筒 分液漏斗 长颈漏斗 导管

橡胶塞

胶皮管

7、现用 U 型管(用硬质玻璃管弯制) 、干燥管、酒精灯、 胶塞和玻璃导管等仪器设计下图装置来证实稀硝酸与铜反应生成 NO。 (1)补充完成下列实验步骤: ①检查装置的气密性,方法是__________________________ __________________________________________________________________ ②打开活塞 A,从 U 型管长管一端注入稀硝酸,一直注到 ③关闭活塞 A,用酒精灯在 U 型管短管一侧加热,当观察到 热。 (2)记录描述观察到的实验现象: ①可在 U 型管短管上方观察到 __ 色气体产生。若铜丝和稀硝酸均未完全反应,在 为止。 ______ 现象时,立即停止加

7

__________________________________________________________时反应也可自行停止。 ②反应自行停止后,如果慢慢打开活塞 A,可立即观察到 。以上现象说明 8、已知氨气和氧化铜反应可以制备氮气:2NH3+3CuO=3Cu+3H2O+N2,纯氮气跟镁在高温下反应 可得到氮化镁,但氮化镁遇水即反应生成氢氧化镁和氨气。某化学小组同学设计如下两个制备氮化镁 的实验方案,请见实验方案装置图(夹持及加热仪器没有画出) ,且在实验前系统内的空气均以排出。 (方案一)用浓氨水逐滴加到新制的生石灰中制氨气,其实验方案见下图,并回答有关问题: _____

(1)该方案中,组装氨气的发生装置需要哪些仪器? (2)该实验完成后,能否得到纯净的氮化镁 (3)装置 C 的作用是 (4)装置 D 中盛放的试剂 (5)装置 E 中盛放的试剂 ,其作用 ,其作用 (填“能”或“不能”;用文字简述其理由 ; ) ; ; ;

(方案二)用硫酸铵固体与消石灰共热制备氨气,其实验方案见下图,已知:

? 6NH3+3Mg ?? ? ? 3Mg(NH2)2+3H2↑。请回答下列有关问题:
一定条件

(1)请在框图中画出氨气的发生装置图; (2)该设计方案存在的主要问题是 会造成什么后果 解决上述问题的最佳方案是 ; ; ;

8

(3)实验时,若在标准状况下制得 6.72L NH3,则理论上可制得氮化镁

g。

9、过碳酸钠(Na2CO4)和盐酸反应的化学方程式是:2Na2CO4+4HCl=4NaCl+2CO2↑+O2↑+2H2O。商品过 碳酸钠固体中往往含有少量的碳酸钠,为了测定其纯度,现称 0.9g 样品进行实验,供选用的仪器及 试剂如下图所示: A B C
D

E 碱石灰

F





I



④ 无水 CuSO4

G

H

J

K

L

M

5% NaOH ⑤ ⑥ ⑦ ⑧

水 ⑨

饱和 Ca(OH)2 溶液

(1)为了使实验尽可能简单,应选用的装置是_________________________(填编号) 。 (2)所选用的装置连接的顺序是_________________________(填字母,胶管已略去) 。 (3)为了通过计算求出样品的纯度,应测定的物质名称及物理量分别是___________。 (4)实验室有 50mL、100mL、500mL 三种规格的量筒,该实验应选用的量筒的规格是_______,理由是 ___________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ (5)在测定氧气的体积之前是否需要排尽烧瓶中的空气?__________________ (6)若产生氧气 m 克, 则过碳酸钠的纯度为__________________

高三化学一轮复习学案答案 一 、1、2KClO3
MnO 2 △

编号 36 CaCl2+2NH3↑+2H2O

2KCl+3O2↑

Ca(OH)2+2NH4Cl



2、Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑

9

3、4HCl(浓)+MnO2



MnCl2+Cl2↑+2H2O

二、1、CO2(HCl) 盛有饱和 NaHCO3 溶液的洗气瓶 Cl2 (HCl) 盛有饱和食盐水的洗气瓶

N2(O2) 通过装有灼热的 Cu 网 NH3(H2O)通过盛有碱石灰的干燥管 2、 液态干燥剂 固态干燥剂

装置

常见干燥剂 可干燥气体 不可干燥 气体

浓硫酸 H2、O2、Cl2、SO2、CO2 CH4、N2、CO NH3、H2S、HBr、HI

无水氯化钙 H2、O2、Cl2、SO2、CO2 CH4、N2、CO NH3 CO2

碱石灰 H2、O2、NH3、N2、CO CH4 Cl2、H2S、HCl、SO2

3、⑴ 只能用排水法收集的是 CO、NO、N2、C2H4; 只能用排空气法收集的是 NH3、H2S、HCl、NO2 ⑵ Cl2(排饱和食盐水)、CO2(排饱和 NaHCO3 溶液)、SO2(排饱和 NaHSO3 溶液) ⑶ 向上排空气法 如 O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2、HCl 等;典型装置是:B ⑷ 向下排空气法: 如 H2、CH4、NH3 等;典型装置是 CD (5) O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2(只用排空气)、HCl; H2、CH4、NH3

4、量筒与广口瓶中的液面保持水平 5、 NaOH 溶液 注意 : 通入气体 点燃的酒精灯 点燃酒精灯加热金属氧化物。 加热 Fe2O3 的酒精灯

CO 发生装置的酒精灯

【合作探究】

10

1、 (1) a c d e

⑵ 块状石灰石、浓硝酸、水

2、 (1)①bcacd 吸收未反应的氨气,防止空气中的水分进入 c 装置 固体由黑色变为红色 ②18 mCuO / mH2O-16 【课堂训练】 1-5 6、 浓 H2SO4 A D C A B ③(a) (c) (2) (a)

浓 HCl ①

浓 H2SO4 ② ③

H2O ④

7、(1) ① 关闭玻璃管活塞 A,向 U 型管长管一端加水至液面高于短管,静置一段时间后,若两管中液面 高度差不变,则不漏气。 ② U 型管短管内液面接触到活塞 A ③ 铜丝上有气泡

(2)① 无;NO 将硝酸溶液排入长管,使硝酸与铜脱离接触 ②U 型管长管内液面下降,短管内液面 上升,干燥管的球型容器中有红棕色气体生成;Cu 与稀 HNO3 反应生成的气体为 NO。 8、 (方案一) (1)平底烧瓶(锥形瓶,集气瓶) ,分液漏斗,双孔橡皮塞,导气管或(试管)圆底烧瓶, 附有铁架台,铁夹。 (2)不能;F 装置后缺少一个干燥装置,部分 Mg3N2 与空气中水蒸气发生水解反应 生成氢氧化镁导致产品不纯。 (3) 安全瓶, D 中溶液倒吸入 B 中 (4) 吸收 NH3 (5) H2SO4, 防 水, 浓 吸收 H2O 或干燥 N2 (方案二) (1)导管口略倾斜向下 铁夹夹持离管口 1/3 处 酒精灯内灯芯,酒 精量,火焰 导管离胶塞近一端(图略) ②缺少吸收 NH3 装置 通入 Mg 粉中 N2 中混有 NH3,因 Mg 也可与 NH3 作用,造成产品不纯 将 D 装置改成装有浓 H2SO4 的洗气瓶,并在装置 C 与装置 D 添加一个 安全瓶 (3)15g 9、(1) ①②⑧③⑥. (2) A-B-C-K-J-D. (3) 氧气 氧气的体积

(4) 100mL. 若 0.9g 样品全为过碳酸钠,其与盐酸完全反应产生氧气体积为 82.6mL,所以应选取 100mL 的量筒 (5)否 (6)
61 m 7 .2

×100%.

11


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