1. 漏析實驗現象,錯失隐含條件。

【例1】　觀察下圖中有關操作和現象,判斷下列叙述正确的是( )。

A. 集氣瓶中的氣體可能是CO2

B. 集氣瓶中的氣體可能是空氣

C. 集氣瓶中的氣體可能是O2

D. 集氣瓶中的氣體可能是N2

【解析】 由圖中實驗現象可知:集氣瓶中的氣體不能支持木條持續燃燒,由此可排除B、C兩項。集氣瓶口向上放置,說明瓶内氣體的密度大于空氣,而N2的密度小于空氣,故D項被排除,故選A。

【答案】 A

【誤區糾錯】 不能忽視題圖所給信息,集氣瓶正放說明氣體密度比空氣的大,木條熄滅說明瓶中氣體不支持燃燒。

2. 木條混用,驗證、驗滿分不清。

【例2】　圖(Ⅰ)是實驗室制取二氧化碳氣體的裝置。請你運用所學化學知識回答下列問題:

(1)圖中儀器①的名稱是 ,儀器②的名稱是 。

(2)在實驗室裡,常用 和大理石反應制取二氧化碳氣體,不用Na2CO3代替大理石作反應原料的原因是 。

(3)小紅根據實驗室制取二氧化碳氣體的反應原理,設計了裝置Ⅱ。你認為,裝置Ⅱ與裝置Ⅰ相比較,裝置 (填"Ⅰ"或"Ⅱ")更好一些。理由是　。

為了探究二氧化碳氣體的性質,她将二氧化碳氣體通入澄清石灰水中,觀察到有白色沉澱産生,該反應的化學方程式為 。

(4)在實驗室裡,常用 法收集二氧化碳氣體。小紅又設計了如下三種不同方法驗證二氧化碳氣體是否收集滿。你認為,選擇 裝置更為合理。

【解析】 實驗室常用稀鹽酸和大理石或石灰石制取CO2氣體,而不用濃鹽酸,因為濃鹽酸易揮發出氯化氫氣體,使制得的CO2不純;不能用稀H2SO4代替稀鹽酸,因為稀H2SO4和石灰石反應生成微溶的CaSO4會覆蓋在石灰石的表面阻礙反應繼續進行;不能用Na2CO3粉末代替大理石或石灰石,因為反應速率太快,不利于CO2的收集,不便于操作。制取CO2的裝置是"固-液 常溫型"裝置,使用(Ⅰ)中的長頸漏鬥可随時添加酸液;使用(Ⅱ)中的分流漏鬥可逐滴加入酸液,便于控制反應的速率和總液量,故裝置Ⅱ比Ⅰ更好些。根據CO2的密度比空氣大且能溶于水的性質,常用向上排空氣法收集CO2。用向上排空氣法收集CO2氣體時,需要進行驗滿操作。驗滿時應将燃着的木條放在集氣瓶口,因而選B;而不能伸入瓶内或離瓶口太遠,若收集滿,現象是木條立即熄滅。

【答案】　(1)錐形瓶　集氣瓶

(2)稀鹽酸　碳酸鈉與鹽酸反應速率太快(或不易控制反應或不便于實驗操作等)

(3)Ⅱ　能随時控制滴加液體的量(或速度),可控制反應　Ca(OH)2 CO2

CaCO3↓ H2O

(4)向上排空氣　B

【誤區糾錯】 不能混淆用帶火星的木條(或燃着的木條驗證)或驗滿氣體的關鍵操作,避免對實驗現象的錯誤判斷。

名師點撥

氧氣、氫氣和二氧化碳三種氣體的實驗室制法是氣體制備的基礎,尤其是氧氣和二氧化碳的制取屬于重點掌握内容,在中考中是必考的知識點。常見氣體的檢驗和淨化常穿插于氣體的制取考題中,考查的方式通常有以下幾種:

1. 常規基礎題。考查有關三大氣體(O2、CO2、H2)制取的基礎知識。内容有:制取氣體的藥品、反應原理、實驗裝置、收集方法、檢驗方法、驗滿方法、操作步驟、注意事項、氣體的淨化和幹燥方法及裝置的連接。

2. 遷移運用題(或信息處理題)。将課本外的氣體制取納入考試範圍,給足實驗信息,考查學生正确處理信息的能力,及将三大氣體的制取規律遷移到新的問題情境中來,考查學生分析解決新問題的能力。

3. 分析評價題。分析實驗中出現實驗現象的原因、操作過程中的漏洞;評價三種氣體的制取方案,如藥品的選擇、制取方案是否可行、發生裝置及收集裝置的選擇等。考查學生思維的靈活性及分析判斷能力。

提分策略

1. 了解氣體實驗室制法的思路和方法。

(1)研究制取氣體的反應原理,即在什麼實驗條件下(如常溫、加熱、加催化劑等)、用什麼藥品、通過什麼反應來制取這種氣體。

(2)研究制取這種氣體應采用的實驗裝置。

(3)研究如何驗證制得的氣體就是所要制取的氣體。

2. 認真比較歸納O2、H2、CO2的實驗室制法,并通過對比分析,總結歸納,推斷其他氣體的制取方法。

實驗室制取O2、H2、CO2的比較

氣體的檢驗

4. 氣體的幹燥與淨化。

在實驗室制備的各種氣體中,常含有少量的酸霧、水蒸氣和其他氣體雜質,須經過淨化與幹燥才能得到實驗所需的純淨氣體。

(1)氣體的淨化

選擇氣體吸收劑的原則是所選吸收劑隻吸收氣體中的雜質,而與被提純的物質不反應。常見氣體雜質的吸收劑見下表:

(2)氣體的幹燥

選用幹燥劑應根據氣體的性質和幹燥劑的性質而定,其原則是幹燥劑隻能吸收氣體中的水分,而不能與氣體發生反應。常見氣體的幹燥劑的選擇見下表:

5. 關鍵題型的解法和注意事項。

(1)氣體發生裝置的選擇

主要依據:根據反應物的狀态及反應條件選取合适的裝置。

①反應物為固體(或固體混合物),反應需加熱,選擇加熱高錳酸鉀或氯酸鉀與二氧化錳混合物制氧氣的發生裝置(如圖1),歸納為"固-固加熱型"發生裝置。

圖1

②反應物是塊狀固體和液體,反應不需加熱,選擇制H2或CO2或用MnO2與H2O2的混合物制O2的發生裝置(如圖2),歸納為"固-液常溫型"發生裝置。

圖2

(2)氣體收集方法的選擇

主要依據:根據氣體的密度和溶解性選擇合适的收集方法。

①氣體不易或難溶于水,且不與水反應,采用排水法收集(如圖a)。

②氣體的密度比空氣大,采用向上排空氣法收集(如圖b);密度比空氣小,采用向下排空氣法收集(如圖c)。

③有毒氣體的收集,若氣體不溶于水,采用類似洗氣瓶的裝置排水法收集(如圖d);若氣體易溶于水,同樣采用類似洗氣瓶的裝置排空氣收集,密度比空氣大的氣體導入集氣瓶時"長進短出"(如圖e);反之,則"短進長出"(如圖f)。

圖3

(3)若要收集幹燥氣體,則選擇排空氣法收集;若要收集較為純淨的氣體,則選擇排水法收集(條件是該氣體适用排水法收集)。

6. 氣體淨化裝置的選擇。

淨化即除去氣體中的雜質。常見的氣體淨化裝置有洗氣瓶(圖a)和幹燥管兩類,幹燥管有球形幹燥管(圖b)和U形幹燥管(圖c)。

洗氣瓶主要用于盛放液體吸收劑,連入裝置時要注意氣體必須"長進短出",以利于雜質的吸收。幹燥管則主要用于盛放固體吸收劑,球形幹燥管中氣流方向應為"大進小出",這樣可以形成回旋氣流,雜質吸收充分;U形幹燥管結構對稱,無進出口之分。

7. 有關氣體的制取、檢驗和淨化實驗中的"先""後"順序。

(1)制取氣體時,先淨化後收集。

(2)檢驗氣體時,先驗水後驗雜(其他氣體雜質)。

如:實驗制取的氫氣中含有HCl、水蒸氣、CO2,應先讓混合氣體通過盛有無水硫酸銅的幹燥管,觀察到硫酸銅變藍色時,則說明含有水蒸氣;再通過硝酸銀溶液,當觀察到生成白色沉澱,則說明含有氯化氫氣體;接着通過澄清石灰水,當觀察到石灰水變渾濁,則說明含有二氧化碳。

(3)淨化氣體時,先除雜後幹燥。

如:除去氫氣中含有的HCl、水蒸氣、CO2的操作中,先通過氫氧化鈉溶液除雜,再通過濃硫酸或堿石灰幹燥。

【例1】　(2014·四川廣元)根據下列裝置圖回答問題。

(1)圖中标示①儀器的名稱是 。

(2)實驗室制取二氧化碳氣體時,發生裝置可選擇圖中的 (填裝置編号),反應的化學方程式為　。

(3)采用上述方法制取的二氧化碳中常含有氯化氫氣體和水蒸氣。為獲得純淨、幹燥的二氧化碳氣體,可選用如圖所示的F裝置和G裝置進行除雜和幹燥,導管口連接的正确順序是:氣體→( )→( )→( )→( )→D。

(4)若将裝置A和D連接制取并收集氧氣,其中裝置A中的試管口略向下傾斜的目的是 。

證明氧氣已收集滿的方法是 。

【解析】 (1)圖中标示①儀器的名稱是酒精燈,常用作熱源。(2)碳酸鈣和稀鹽酸反應屬固體和液體反應不需要加熱制氣體,應該用B裝置作為發生裝置,反應的化學方程式為:CaCO3 2HCl

CaCl2 H2O CO2↑。(3)除去二氧化碳氣體中的水蒸氣和氯化氫氣體時,應該遵循先除雜(氯化氫),後幹燥(水)的原則,防止水分再次帶入。導管口連接的正确順序是:氣體先通過c導管進入飽和碳酸氫鈉溶液中,除去氯化氫後通過d導管導出,再通過a導管進入濃硫酸中,幹燥二氧化碳,再由b導管導出,通過d裝置可以收集到幹燥的二氧化碳。(4)其中裝置A中的試管口略向下傾斜的目的是防止水蒸氣冷凝、回流炸裂試管;證明氧氣已收集滿的方法是把帶火星的木條放在集氣瓶口,如果帶火星的木條複燃,說明已經收集滿。

【答案】 (1)酒精燈　(2)B　CaCO3 2HCl

CaCl2 H2O CO2↑　(3)c　d　a　b　(4)防止水蒸氣冷凝後回流炸裂試管　把帶火星的木條放在集氣瓶口,如果帶火星的木條複燃,說明已經收集滿

專項訓練

一、 選擇題

1. (2014·江蘇蘇州·中考模拟二)下列實驗室制取氣體所用物質和裝置均正确的是( )。

2. (2014·上海奉賢·中考二模)要證明混合氣體中含有H2、CO、水蒸氣,混合氣體通過下列試劑的先後順序,正确的是( )。

①澄清石灰水溶液　②無水硫酸銅　③濃硫酸　④灼熱的氧化銅

A. ②④①②③B. ②③④②①

C. ②①④③②D. ②③④①②

3. (2014·江蘇揚州中學教育集團樹人學校九年級三模)下表中,除去物質所含雜質的方法正确的是( )。

4. (2013·江蘇蘇州·模拟)根據啟普發生器原理,将幹燥管浸沒在燒杯或從燒杯中取出能達到随開随用随關随停。下列氣體的制取宜使用該裝置的是( )。

A. 用大理石粉末與稀鹽酸反應制取二氧化碳

B. 鎂粉與稀硫酸反應制取氫氣

C. 用二氧化錳粉末與雙氧水溶液制氧氣

D. 用塊狀大理石與稀鹽酸反應制取二氧化碳

5. (2013·山東費縣·模拟)下列反應制取氣體,可用如圖裝置制取、幹燥和收集的是( )。

A

二、 填空題

6. (2014·湖北天門·模拟)請你根據提供的實驗儀器和藥品參與實驗室氣體制備的研究與實踐。實驗儀器如圖所示(導管、橡皮塞等未畫出):

實驗藥品:5%雙氧水、大理石、稀鹽酸、稀硫酸、高錳酸鉀、二氧化錳

比較研究:請填寫下表

實驗探究:

(1)某同學選用a、c、d、f、j等組裝制取和收集氧氣的裝置

①該同學選用的藥品 。

②下列是該同學部分實驗操作,其中不合理的是 。

A. 先檢查裝置的氣密性,後加藥品

B. 先固定試管,後放置酒精燈

C. 先将導管伸入集氣瓶,後加熱試管

D. 實驗結束先将導管移出水面,後熄滅酒精燈

③若用k裝置收集氧氣,則氧氣從 管通入(填"m"或"n"),檢驗K裝置中收滿氧氣的方法是: 。

(2)三位同學根據提供的實驗儀器分别設計了下列三套制取和收集二氧化碳的裝置。

①他們對設計的裝置相互進行了交流評價。其中可能收集不到二氧化碳氣體的裝置是 ;

②要檢驗集氣瓶中收集的是否是二氧化碳具體的方法: 。

反思小結:

發生裝置——反應物狀态和反應條件 ;

氣體制取和收集裝置的選擇依據

收集裝置—— 和氣體是否與水反應。

7. (2014·江蘇無錫崇安區·一模)實驗室利用圖1所示裝置進行相關實驗,請回答問題:

圖1

圖2

(1)寫出有标号儀器的名稱:① 。

(2)若用高錳酸鉀制取氧氣,實驗結束後,小紅發現水槽中的水變成了淺紫紅色,從實驗操作角度分析其原因是 ;若用B裝置制取氧氣,B中發生反應的化學方程式是　。

(3)實驗室制取并收集二氧化碳的裝置組合是 (填字母),驗滿CO2的方法是　。

小海用如圖2裝置驗證二氧化碳與水的反應,為說明使石蕊變色的物質是碳酸而不是水或二氧化碳,應該采取的實驗操作順序是 (填序号,可重複選用)。

①從b端通氮氣

②将用石蕊溶液染成紫色的幹燥紙花放入廣口瓶中

③從a端通二氧化碳

④從分液漏鬥中滴加适量水

(4)已知硫化氫(H2S)是一種有臭雞蛋氣味的有毒氣體,能溶于水,其水溶液是氫硫酸,具有揮發性。實驗室常用硫化亞鐵固體與稀硫酸在常溫下反應制取硫化氫。現制取并收集一瓶H2S氣體,且符合"綠色化學"理念,小明選用上圖中B、G、H三個裝置,則從左到右的連接順序為(填接口序号):a→ → → → 。

8. (2013·安徽安慶市·十八校聯考一模)根據下圖所示實驗裝置回答問題:

圖1

圖2

(1)小明同學選擇A裝置準備以高錳酸鉀為原料制取一瓶氧氣,寫出該方法制取氧氣的化學反應方程式: 。

(2)小華同學想以過氧化氫溶液和二氧化錳為原料代替高錳酸鉀制取一瓶比較幹燥的氧氣,她選擇的裝置組合是 (填圖1中字母)。

(3)當過氧化氫接觸到二氧化錳後,反應便立即開始,不能人為控制其速率和生成氧氣的量。如果你稍改變所選擇的裝置,便可控制其反應速率,請從圖2的儀器中選擇一種儀器更換小華同學選擇的裝置中一種儀器,以達到控制反應速率的目的,你選擇的儀器是 (填圖2中序号),它更換原裝置中的 (填名稱)。改裝後的裝置可以制取乙炔(C2H2)氣體;乙炔是用CaC2固體和水反應制取。請完成制取乙炔的化學方程式:CaC2 2

C2H2↑。

(4)若實驗室對你開放,選用B和D裝置還可制取 氣體(不與上述所制氣體重複,下同),你還需向實驗老師領取的藥品有 (填名稱);選用B和E裝置還可制取 氣體;F裝置可用來測量生成的這種氣體的體積,其中在水面上放一層植物油的目的是 。

參考答案與解析

1. C　解析:A. 實驗室制取二氧化碳不用稀硫酸和碳酸鈉制取,因其反應速度太快而不好控制和收集,但此裝置中選用的分液漏鬥可以控制稀硫酸的滴加速度進而控制反應速度,可行,但二氧化碳的密度比空氣大,不能用向下排空氣法收集,故A不符合題意;B. 實驗室用稀硫酸和鋅粒制氫氣屬塊狀固體和液體反應不需加熱,故藥品和發生裝置正确,但氫氣的密度比空氣小,不能用向上排空氣法收集,故B不符合題意;C. 實驗室可以用過氧化氫溶液和二氧化錳利用該裝置制取氧氣,氧氣的密度比空氣大,可以用向上排空氣法收集,該選項制取氣體所用物質和裝置均正确;D. 實驗室可以用稀鹽酸和石灰石制取二氧化碳,二氧化碳的密度比空氣大,不能用向下排空氣法收集,該選項制取氣體所用物質和發生裝置正确,收集方法不正确;故選C。

2. B　解析:要證明混合氣體中含有H2、CO、水蒸氣,需要先證明有水蒸氣,故先通過②使無水硫酸銅變藍則證明含有水蒸氣,然後再通過③濃硫酸,把其中的水蒸氣除去以避免對氫氣檢驗的幹擾;然後利用H2和CO的還原性,通過④灼熱的氧化銅,将黑色的氧化銅還原為紅色的銅,同時得到水蒸氣和二氧化碳,當二氧化碳和水同時存在時,需先證明水的存在,所以再通過②無水硫酸銅,使之變藍則證明有水蒸汽進而證明原混合物中有氫氣,最後通過①澄清石灰水溶液,使之變渾濁則證明有二氧化碳,進而證明原混合物中有一氧化碳。故選B。

3. A、C　解析:A. HCl氣體可以用NaOH溶液吸收,氫氣可以用濃硫酸幹燥,故選項正确;B. Na2CO3與稀硫酸反應會産生新的雜質硫酸鈉,故選項錯誤;C. 通過灼熱的Fe2O3能除去一氧化碳,生成的氣體産物是二氧化碳,未引入新雜質,故選項正确;D. AgNO3與HCl反應生成AgCl沉澱的同時,引入了新雜質HNO3,故選項錯誤;故選A、C。

4. D　解析:由于"幹燥管底部有一個小孔",所以幹燥管不能用來盛放液體或粉末狀固體,但是可以用來放置大顆粒固體,因為A、B、C中都是粉末狀固體,所以A、B、C選項錯誤;隻有塊狀大理石與稀鹽酸制取二氧化碳是可行的。故選D。

5. B　解析:該反應表示鋅與稀硫酸常溫下反應制取氫氣,可用圖示的發生裝置進行氣體的制取,也可使用氫氧化鈉幹燥氫氣,但氫氣密度小于空氣,不能用向上排空氣法進行收集;故A不正确;該反應表示常溫下過氧化氫分解制取氧氣,可用圖示的發生裝置進行氣體的制取,也可使用氫氧化鈉幹燥氧氣,氧氣密度大于空氣,也能使用向上排空氣法收集;故B正确;該反應表示常溫下碳酸鈣與鹽酸反應制取二氧化碳,可用圖示的發生裝置進行氣體的制取,但二氧化碳會被氫氧化鈉吸收而不能使用氫氧化鈉進行幹燥;故C不正确;該反應表示氯化铵與氫氧化鈣兩種固體物質反應制取氨氣,不可用圖示的發生裝置進行氣體的制取;故D不正确。故選B。

6. 向上排空氣法　密度比空氣大

(1)①高錳酸鉀　②B、C　③m　将帶火星的木條放在n導管口

(2)①A　②将澄清的石灰水倒入瓶中振蕩,若變渾濁則是二氧化碳

反思小結:是否需要加熱　氣體的密度和溶解性

解析:二氧化碳能溶于水,密度比空氣大,故隻能用向上排空氣法收集。(1)①由該同學選用的儀器中有酒精燈可知選取的是需要加熱的反應,藥品是高錳酸鉀;②氧氣的實驗室制取必須按照步驟的先後去做,不能颠倒,A. 先檢驗氣密性,再加藥品,防止裝置漏氣實驗失敗,故正确;B. 應先放置酒精燈确定高度,再固定試管,故錯誤;C. 當加熱一段時間後,導氣管口部連續冒氣泡時,再将導管放入集氣瓶口部,防止收集的氣體不純,故錯誤;D. 實驗結束先将導管移出水面,後熄滅酒精燈,防止水倒流炸裂試管,故正确。所以不合理的有B、C。③用k裝置,則是用向上排空氣法,應在上部預留空氣的出口,即氧氣從m進入瓶底,空氣被從瓶口導出,當氧氣收集滿後,會從n處逸出,故驗滿需在n處放一帶火星的小木條。(2)①三種裝置中,A的導管伸入反應器中過長不能導出氣體;②向集氣瓶中加入澄清的石灰水,振蕩,變渾濁,則證明是二氧化碳。關于氣體的收集方法的确立取決于氣體的密度和溶解性;關于生成物的鑒别采用實驗室常用的方法即可。反思小結:氣體制取裝置選擇時,除了要看反應物狀态(固體,或固體和液體)外,還要看反應條件——是否需要加熱;收集裝置的選擇依據是:氣體的密度和溶解性和氣體是否與水反應。

7. (1)鐵架台

(2)試管口未放一團棉花　2H2O2

2H2O O2↑

(3)B、D　将燃着的木條放在集氣瓶口,木條熄滅

②③①④③　(4)e→d→g→f

解析:(1)該儀器是鐵架台;(2)加熱高錳酸鉀制氧氣,實驗結束後,發現水槽中的水變成了淺紫紅色,可能是試管口未放棉花,導緻高錳酸鉀粉末進入導管,并進入水槽;B裝置制取制取氧氣是用過氧化氫分解的方法,雙氧水在二氧化錳的催化作用下分解生成水和氧氣,化學方程式為2H2O2

2H2O O2↑;(3)實驗室用稀鹽酸和碳酸鈣反應制取二氧化碳,反應物的狀态為固體和液體,反應條件不需要加熱,發生裝置選B;二氧化碳能溶于水,密度比空氣大,收集裝置選D,所以可選用的裝置組合是BD;判斷CO2已收集滿的方法是将燃着的木條放在集氣瓶口,若熄滅證明已滿;應該采取的實驗操作順序是:首先将用石蕊溶液染成紫色的幹燥紙花放入廣口瓶中,再從a端通二氧化碳,幹燥紙花不變色,說明二氧化碳不能使石蕊變色,再從B端通氮氣,把二氧化碳排出,再從分液漏鬥中滴加适量水,幹燥紙花不變色,說明水不能使石蕊變色,再從a端通二氧化碳,紙花變紅色,說明二氧化碳和水反應生成了使石蕊變紅色的物質——碳酸;(4)H2S相對分子質量為34大于空氣的平均相對分子質量29,比空氣重,又因H2S能溶于水,故應用向上排空氣法收集,故連接順序是a→e→d;因為硫化氫是一種有毒的氣體,故制取時需要對尾氣進行處理,因為其水溶液據揮發性,所以不用水吸收,而用堿性物質氫氧化鈉溶液吸收,故連接順序是a→e→d→g→f,這樣符合"綠色化學"理念。

8. (1)2KMO4

K2MnO4 MnO2 O2↑

(2)BE

(3)B　長頸漏鬥　H2O　Ca(OH)2

(4)氫氣　稀硫酸、鋅粒　CO2　起到液封的作用,防止CO2溶于水

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