全国版2021高考化学一轮复习题型突破3有关气体的制备净化收集和检验型实验题课件 36页

化学计量在实验中的应用 第一章 题型突破 3 　有关气体的制备、净化、收集和检验型实验题 有关气体的制备、净化、收集和检验型实验题是对非金属单质及其化合物知识和化学实验仪器及操作技能的综合考查，命题形式和命题角度灵活，同时也能够很好地考查学生的化学实验与探究能力，检测实验探究与创新意识学科核心素养的形成，是多年来高考命题的热点和重点，在选择题和非选择题中常有涉及，其常见的命题方向是依托气体的制备原理和性质，借助于化学实验考查有关气体的制备、净化、收集、检验、探究和尾气的处理，其解题的关键是了解气体的制备原理，明确气体的性质，掌握基本实验技能。 01 解 题 策 略 02 真 题 示 例 栏 目 导 航 03 即 时 训 练 01 解 题 策 略 改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如用草酸晶体受热分解制取 CO 2 气体。 ②制备气体： O 2 、 NH 3 、 CH 4 等。 发散源 (2) 固体＋液体 ( 不加热 )―→ 气体 ①发生装置： ② 制备气体： H 2 、 CO 2 、 H 2 S 、 SO 2 等。 2 ． 气体的除杂原则和方法 (1) 除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。 除杂原则：①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装置内进行；④先除易除的杂质气体。 (2) 气体干燥净化装置 [ 想一想 ] (1)NH 4 HCO 3 固体受热分解得 NH 3 、 CO 2 、 H 2 O 等混合气体，如何除去 CO 2 、 H 2 O 得纯净的 NH 3? 提示： 可让混合气体通过装有足量碱石灰的干燥管。 (2) 实验室制得 Cl 2 中往往含 H 2 O 、 HCl 等杂质，如何得到纯净的 Cl 2? 提示： 可让气体先通过装有饱和食盐水的洗气瓶除 HCl 杂质，再通过装有浓硫酸的洗气瓶除水蒸气杂质，两者顺序不能颠倒。 3 ． 气体的收集方法及其拓展应用 (1) 气体的常见收集方法 (2) 气体收集方法的拓展应用 ①排气法 ② 排液法 装置 (Ⅰ) 从 a 管进气 b 管出水可收集难溶于水的气体，如 H 2 、 O 2 等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。 a ．饱和食盐水 —— 收集 Cl 2 。 b ．饱和 NaHCO 3 溶液 —— 收集 CO 2 。 c ．饱和 NaHS 溶液 —— 收集 H 2 S 。 d ．四氯化碳 —— 收集 HCl 或 NH 3 。 装置 (Ⅱ) 储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由 A 瓶排入 B 瓶，在瓶 A 中收集到气体。 4 ． 尾气处理的原因、方法及装置 (1) 原因：有些气体有毒或有可燃性，任其逸散到空气中，会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。 (2) 处理方法：一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。 (3) 尾气处理装置 ( 见下图 a 、 b 、 c 、 d) ① 实验室制取 Cl 2 时，尾气的处理可采用 ab 装置。 ②制取 CO 时，尾气处理可采用 cd 装置。 ③制取 H 2 时，尾气处理可采用 cd 装置。 ④制取 NH 3 、 HCl 时尾气处理可采用 b 装置。 5 ． 气体性质的检验 检验气体是根据气体的性质，一般从以下 5 方面考虑：①气体的颜色和气味；②水溶液的酸碱性；③助燃、可燃及燃烧现象和产物；④遇空气的变化；⑤其他特征。 待检物 操作步骤 现象 O 2 用试管或集气瓶取待检气体，然后向试管或集气瓶中插入带有火星的木条 带火星的木条复燃 H 2 使待检气体通过尖嘴玻璃导气管并点燃，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯 有浅蓝色火焰，烧杯里有水雾生成 NH 3 ① 用湿润的红色石蕊试纸检验 变蓝 ② 把待检气体收集在集气瓶里，盖上玻璃片，用玻璃棒蘸取浓盐酸，开启玻璃片放在瓶口上方 生成白烟 SO 2 在洁净试管里加入 5 mL 品红溶液，再通入待检气体，再加热待颜色变化后 品红溶液褪色，加热后又恢复红色 待检物 操作步骤 现象 CO 2 闻气味，并将其通入澄清石灰水中 无色无味，石灰水变浑浊，继续通入后变澄清 Cl 2 用湿润的 KI －淀粉试纸靠近集气瓶口 变蓝 Br 2 ( 蒸气 ) ① 观察气体颜色，并用湿润的淀粉－ KI 试纸检验 红棕色气体，能够使湿润的淀粉－ KI 试纸变蓝色 ② 观察气体颜色，并把该气体通入水中，再观察溶液的颜色 红棕色气体，其水溶液呈橙色 NO 2 观察气体颜色，溶于水再观察溶液的颜色，并用蓝色的石蕊试纸检验 红棕色气体，其水溶液呈无色，能使湿润的蓝色石蕊试纸显红色 NO 观察气体颜色，并与空气混合 无色气体遇空气变为红棕色 [ 想一想 ] (3) 将气体通入澄清石灰水中，若石灰水先变浑浊，后又变澄清，能否判断该气体一定是 CO 2? 提示： 不能。若气体是 SO 2 ，也有相同的现象发生。若该气体无色无味，则可以判断是 CO 2 。 02 真 题 示 例 1 ． (2017 · 全国卷 Ⅰ ， 10) 实验室用 H 2 还原 WO 3 制备金属 W 的装置如图所示 (Zn 粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气 ) 。下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．①、②、③中依次盛装 KMnO 4 溶液、浓 H 2 SO 4 、焦性没食子酸溶液 B ．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度 C ．结束反应时，先关闭活塞 K ，再停止加热 D ．装置 Q( 启普发生器 ) 也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 B 　 解析　 A 错：若 ③ 中为焦性没食子酸溶液，则进入 ④ 中的气体还会有水蒸气。 B 对：若在 ④ 处收集气体点燃，发出 “ 噗 ” 声，则证明制取的氢气较纯，可以加热管式炉。 C 错：为了防止生成的 W 被氧化，反应结束时应先停止加热，待管式炉冷却后再关闭活塞 K 。 D 错：二氧化锰与浓盐酸反应制取氯气需要加热，而启普发生器不能加热。 2 ． (2017 · 江苏卷， 4) 下列制取 SO 2 、验证其漂白性、收集并进行尾气处理的装置和原理能达到实验目的的是 ( 　　 ) B 　 解析　 A 错：铜片和稀硫酸不反应，无法制取 SO 2 。 B 对： SO 2 能使品红溶液褪色，因此可以验证 SO 2 的漂白性。 C 错： SO 2 密度比空气大，用排空气法收集 SO 2 时，导气管应 “ 长进短出 ” 。 D 错： SO 2 和饱和 NaHSO 3 溶液不反应，因此 NaHSO 3 溶液不能作为吸收液，可用 NaOH 溶液。 03 即 时 训 练 1 ．以下气体发生装置中，不易控制反应产生气体的量的是 ( 　　 ) B 　 解析　 A 项可通过控制加入液体的量来控制产生气体的量； C 、 D 两项中装置类似于启普发生器，可通过活塞的开关调节反应器的压强，控制反应与否，来控制产生气体的量。 B 　 解析　 SO 2 易溶于水，且③中为 KMnO 4 酸性溶液，能与 SO 2 反应，所以在①③之间需要加一个安全瓶，用于防止倒吸，故 A 正确；③ Ba(NO 3 ) 2 溶液可与 SO 2 反应生成 BaSO 4 白色沉淀，故 B 错误；④中反应为 SO 2 ＋ 2H 2 S===3S ↓ ＋ 2H 2 O ，说明 SO 2 具有氧化性，故 C 正确； SO 2 能使品红溶液褪色，证明 SO 2 具有漂白性，品红溶液褪色后再用酒精灯加热，溶液又恢复红色，证明这种漂白是可逆的，故 D 正确。 3 ． (1) 利用如图装置，进行 NH 3 与金属氧化物 M x O y 反应生成 M 、 N 2 、 H 2 O ，通过测量生成水的质量来测定 M 的相对原子质量。 a 中试剂是浓氨水。 ① 仪器 a 的名称为 __________ ，仪器 b 中装入的试剂可以是 _________________ __________________ 。 ②按气流方向正确的装置连接顺序为 __________( 填字母，装置可重复使用 ) 。 分液漏斗　 NaOH 或生石灰 　 或碱石灰 　 BDADC 　 (2) 亚硝酸钠是一种工业盐，在生产、生活中应用广泛。现用下图所示装置 ( 夹持装置已省略 ) 及药品，探究亚硝酸钠与硫酸反应及气体产物成分。 ① 反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，目的是 __________________________________________ 。 ②为了检验装置 A 中生成的气体产物，仪器的连接顺序 ( 从左向右连接 ) ： A→__________ ；组装好仪器后，接下来进行的操作是 __________________ 。 解析　 (1)① 仪器 a 的名称为分液漏斗，仪器 b 中装入的试剂可以是 NaOH 或生石灰或碱石灰。②该实验在 B 处产生氨，通过 D 干燥氨，在 A 处 NH 3 与 M x O y 反应，生成的水在 D 处被吸收，残留氨被 C 吸收，所以按气流方向正确的装置连接顺序为 BDADC 。 排出装置中的空气，防止干扰 NO 的检验　 CEDB 　 检查装置的气密性 　 (2) ① 反应前应打开弹簧夹，先通入一段时间氮气，排出装置中的空气，防止干扰 NO 的检验，否则会影响 NO 和 NO 2 的检验。 ② 为了检验装置 A 中生成的气体产物，仪器的连接顺序 ( 从左向右连接 ) ： A 是发生装置， C 是干燥除去水。因为 NO 2 更易液化，先分离 NO 2 ，所以接 E 冷却二氧化氮， NO 2 分离后再检验 NO ，再接 D 通氧气，观察到气体从无色变成红棕色，说明是 NO ， B 是尾气处理；吸收反应后剩余的 NO 和 NO 2 的混合气体，防止污染空气。装置的连接为 A → C → E → D → B ；有气体参与或生成的实验必须检查装置的气密性，故组装好仪器后，接下来进行的操作是检查装置的气密性。 4 ． (2019 · 江西南昌模拟 ) 为了证明在实验室制备 Cl 2 的过程中会有水蒸气和 HCl 挥发出来，甲同学设计了如图所示的实验装置，按要求回答问题： (1) 请根据甲同学的意图，连接相应的装置，接口顺序： b 接 ____ ， ____ 接 ____ ， ____ 接 a 。 (2)U 形管中所盛试剂的化学式为 ________ 。 (3) 装置③中 CCl 4 的作用是 __________ 。 (4) 乙同学认为甲同学的实验有缺陷，不能证明最终通入 AgNO 3 溶液的气体只有一种。为了确保实验结论的可靠性，证明最终通入 AgNO 3 溶液的气体只有一种，乙同学提出在某个装置之后再加装置⑤。你认为装置⑤应加在 ____( 填装置序号 ) 之后，瓶中可以放入 ____________________________________________________ 。 (5) 丙同学看到甲同学设计的装置后提出无需多加装置⑤，只需将原烧杯中 AgNO 3 溶液换成其他溶液。你认为可将溶液换成 ________________ ，如果观察到 __________________________ 的现象，则证明制 Cl 2 时有 HCl 挥发出。 e 　 f 　 d 　 c 　 CuSO 4 　 吸收 Cl 2 　 ③ 　 湿润的淀粉－ KI 试纸 ( 或湿润的有色布条等其他合理答案 ) 　 紫色石蕊溶液　 紫色石蕊溶液变红而不褪色 　 解析　 为验证其猜测，应先检验水蒸气的存在，之后再检验 HCl 的存在。水蒸气的检验一般使用无水 CuSO 4 ( 变蓝 ) ， HCl 的检验一般使用 AgNO 3 溶液 ( 生成白色沉淀 ) 。但是 Cl 2 的存在会干扰 HCl 的检验，故在检验 HCl 之前应先除去其中的 Cl 2 ( 用 CCl 4 吸收 ) 。在检验 HCl 之前为确认 Cl 2 已经除尽，可在 ③ 之后增加装置 ⑤ ，其中可以放入湿润的淀粉－ KI 试纸或湿润的有色布条等。由于 HCl 的水溶液有酸性，能够使紫色石蕊溶液变为红色，而氯气的水溶液既有酸性也有漂白性，能够使紫色石蕊溶液先变红，后褪色，所以丙同学看到甲同学设计的装置后提出无需多加装置 ⑤ ，只需将原烧杯中 AgNO 3 溶液换成其他溶液，可将溶液换成紫色石蕊溶液，如果观察到紫色石蕊溶液变红而不褪色的现象，则证明制 Cl 2 时有 HCl 挥发出。 气体制备实验的解题思路