資源簡介

第5課時　氣體的制取
/
/
/
/
一、氣體制取的化學原理(b)
1．制取氧氣化學原理
分解過氧化氫：__2H2O22H2O＋O2↑__。
分解高錳酸鉀：__2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑__。
分解氯酸鉀：__2KClO32KCl＋3O2↑__。
2．利用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳化學原理：__CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑__。
【知識拓展】
催化分解過氧化氫制氧氣無需加熱，節能環保；分解高錳酸鉀制氧氣無需催化劑(因為反應自身會產生MnO2催化劑)。
二、氣體發生裝置(b)
1．發生裝置：
/
圖5－1
(1)甲裝置為固液反應型
①適用于實驗室制氧氣(以雙氧水為原料)、二氧化碳、氫氣等氣體，特點是原料中有液體，反應無需加熱。
②該裝置若用長頸漏斗，則需將漏斗下端浸入液面以下形成液封。
③氣密性檢查采用壓水法，將導氣管用止水夾關閉，在漏斗中加水能形成一段水柱則氣密性良好。
(2)乙裝置為固體加熱型
①適用于實驗室利用高錳酸鉀或氯酸鉀加熱分解制取氧氣，特點是原料都為固體，反應需加熱。
②若以高錳酸鉀作原料，需在試管口加一團棉花，以防高錳酸鉀粉末通過導管進入水槽。
③氣密性檢查采用手握法，先將導管口的下端浸入水中，再用雙手緊握試管，利用手溫加熱試管，觀察導管口是否有氣泡冒出。
2．收集裝置：
/
圖5－2
①排水法適于收集難溶于水且不與水發生反應的氣體，如氧氣、氫氣等；
②向上(向下)排空氣法分別適于收集密度比空氣大(小)，且不與空氣成分反應的氣體，如CO2、O2(H2)等氣體。
3．氣體的驗滿與檢驗：
向上排空氣法收集氧氣時驗滿：將帶火星的木條放在瓶口。檢驗一瓶氣體是否為氧氣，可將帶火星的木條伸入瓶內。
向上排空氣法收集二氧化碳時驗滿：將燃著的木條放在瓶口。檢驗一瓶氣體是否為二氧化碳，可往瓶內加入澄清石灰水。
三、實驗室制取氣體的步驟(以用氯酸鉀制取氧氣為例)(b)
檢查裝置的__氣密性__；裝藥品；固定試管，先下后上，先左后右；加熱；當氣泡連續均勻冒出時，用排水法收集氧氣；從水槽中移出導管；熄滅酒精燈。
【知識拓展】
加熱氯酸鉀或高錳酸鉀制取氧氣時，收集氧氣完畢后，應先把導管移出水面，再熄滅酒精燈，以免水倒流引起試管炸裂。
四、洗氣瓶的應用(c)
1．洗氣瓶可用于收集氣體
排水法收集氣體：裝滿水，b管進氣；
向上排空氣法收集氣體：不裝水，a管進；
向下排空氣法收集氣體：不裝水，b管進。
/
圖5－3
2．洗氣瓶可用于凈化氣體
吸收水蒸氣：用濃硫酸；
吸收CO2：用氫氧化鈉溶液；
吸收HCl：用氫氧化鈉溶液；
吸收CO2中的HCl：用飽和碳酸氫鈉溶液。
3．洗氣瓶可用于檢驗氣體
檢驗CO2：用澄清石灰水；
檢驗HCl：用硝酸銀溶液。
/
/
類型一　制取氣體的原理
典例1 [2019·紹興]如圖是實驗室制取和收集氣體的常用裝置。請回答下列問題。
/
圖5－4
(1)甲同學用石灰石和稀鹽酸來制取和收集二氧化碳氣體，他應選用的實驗裝置是__BD__。(填字母)
(2)乙同學用加熱高錳酸鉀來制取氧氣，實驗過程中發現裝置A的試管口有少量水滴。這些水不是生成物的理由是高錳酸鉀不含__氫元素__。
(3)丙同學在選用B裝置探究“二氧化錳能加快過氧化氫分解制氧氣”的實驗時，老師要求他補充“在盛有少量二氧化錳的試管中加入適量水，并把帶火星的木條伸入試管，觀察現象。”的實驗，增補該對照實驗的目的是__排除水中加入二氧化錳也會產生氧氣的可能性__。
【解析】 (1)石灰石和稀鹽酸反應無需加熱，且稀鹽酸為液體藥品，因此反應裝置應選擇B；CO2可溶于水，且密度大于空氣，因此用向上排空氣法收集，一般不用排水法(排水法收集到的CO2會混有水蒸氣)。
跟蹤訓練1 [2019·寧波北侖區校級二模]根據“綠色化學”的思想，某化學家設計了下列化學反應步驟：①CaBr2＋H2OCaO＋2HBr；
②2HBr＋HgHgBr2＋H2↑；
③HgBr2＋CaOHgO＋CaBr2；
④2HgO2Hg＋O2↑。該方案的主要目的是為了制備(　C　)
A．HBr 　B．CaO 　C．H2 D．Hg
類型二　制取氣體的發生和收集裝置
典例2 [2019·臺州模擬]實驗室常用下列裝置來制取氧氣：
/
圖5－5
(1)用雙氧水和二氧化錳來制取干燥氧氣時，可選用的發生和收集裝置是__BE__(填字母)，二氧化錳是一種不溶于水的黑色固體粉末，實驗結束后可采用__過濾__的方法，予以回收利用。
(2)將產生的氧氣分別通入G、H裝置，實驗現象說明可燃物的燃燒必備的一個條件是__可燃物與氧氣充分接觸(或可燃物達到著火點)__。
(3)實驗室常用氯化銨固體與堿石灰固體共熱來制取氨氣，它們發生反應的化學方程式是：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O。常溫下NH3是種無色、有刺激性氣味的氣體，密度比空氣小，極易溶于水。則制取并收集氨氣，應選擇的裝置是__AD__(填字母)。
跟蹤訓練2 [2019·杭州模擬]N2在諸多領域用途廣泛。某化學興趣小組為探究在實驗室制備較為純凈N2的方法，進行了認真的準備。請你參與交流與討論。
【查閱資料】N2的制法有下列三種方案：
方案1：加熱NaNO2和NH4Cl的濃溶液制得N2。
方案2：加熱條件下，以NH3還原CuO可制得N2，同時獲得活性銅粉和水。
方案3：將空氣緩緩通過灼熱的銅粉獲得較純的N2。
【實驗準備】以實驗室常見儀器(藥品)等設計的部分裝置如下圖(有的夾持和加熱儀器未畫出)。
/
圖5－6
【分析交流】
(1)若以方案1制得N2，應選擇的發生裝置是__A__。
(2)若按方案2制得干燥、純凈的N2，且需要的NH3以生石灰和濃氨水作原料，整套制氣裝置按氣流從左到右的連接順序是(填寫字母)__E→D→B→C__。獲得N2的反應原理是__2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O__(寫反應方程式)。
類型三　制取氣體的操作
典例3 如圖是實驗室用高錳酸鉀或氯酸鉀制取并收集氧氣的實驗裝置圖，下列關于實驗操作正確的是(　B　)
/
圖5－7
A．用氯酸鉀為原料制取氧氣時試管口須塞一小團棉花
B．為防止冷凝水流入試管底部，就使試管口略向下傾斜
C．為減少浪費，加熱后一產生氣體就馬上開始收集氣體
D．實驗結束時，應先熄滅酒精燈然后把導管口移出水面
【解析】 用氯酸鉀為原料制取氧氣時試管口不用塞一小團棉花。加熱后須等導管口氣泡連續均勻冒出再收集。實驗結束時，應先把導管口移出水面再熄滅酒精燈，以防水被倒吸進試管。
跟蹤訓練3 用高錳酸鉀制氧氣，實驗中發現試管破裂，可能原因有：①試管外壁有水沒擦干；②加熱時試管底部觸及燈芯；③試管口沒放一小團棉花；④高錳酸鉀的量太多；⑤加熱過程中不時地移動酒精燈；⑥加熱時直接對準藥品部分加熱；⑦停止加熱后即將試管直立起來，等冷卻后洗滌。其中與之不相關的是(　B　)
A．②④⑦ B．③④⑤
C．③⑤⑦ D．①②⑥⑦
【解析】 ③試管口沒放一小團棉花會使高錳酸鉀顆粒進入導管，不會使試管炸裂；④高錳酸鉀的量太多浪費藥品，不會使試管炸裂；⑤加熱過程中不時移動酒精燈導致溫度不集中，分解速度慢，不會使試管炸裂。
類型四　氣體的凈化
典例4 [2019·杭州校級模擬]實驗室通常用硫化亞鐵(FeS)固體和稀硫酸在常溫下發生復分解反應制取硫化氫(H2S)氣體。常溫下硫化氫氣體是無色、有臭雞蛋氣味的有毒氣體，密度比空氣大、易溶于水，水溶液是一種酸。
/
圖5－8
(1)請選取合適的制取和收集裝置__BE__(填字母)。
(2)寫出利用氫氧化鈉溶液吸收硫化氫氣體的化學方程式：__H2S＋2NaOH===Na2S＋2H2O__。
跟蹤訓練4 [2019·東陽模擬]下列實驗操作合理的是(　D　)
/
圖5－9
A．用裝置①制取O2時，應先裝藥品，然后再檢查裝置①的氣密性
B．用裝置④收集CO2時，檢驗CO2是否收集滿的方法是在f處放置燃著的木條
C．用KMnO4制取并粗略測定O2的體積時，裝置的連接順序為b－g－h－i
D．用Zn和稀H2SO4制取并收集干燥的H2時，裝置的連接順序為a－c－d－e
/
1．在實驗室中制取下列氣體，所用原理最合理的是(　D　)
A．用Na2CO3和稀鹽酸反應制取CO2
B．用CaCO3和稀H2SO4反應制取CO2
C．用HgO加熱分解制取O2
D．用H2O2和MnO2制取O2
2．利用下列儀器制取相關氣體，不能實現的是(　A　)
/
圖5－10
A．用高錳酸鉀加熱分解制取氧氣
B．用雙氧水和二氧化錳制取氧氣
C．用鋅和稀硫酸制取氫氣
D．用石灰石和稀鹽酸制取二氧化碳
3．[2019·杭州西湖區三校模擬]在“創新實驗裝置”的競賽中，某化學興趣小組設計了如圖所示的裝置(固定裝置已略去)，引起同學們的興趣。如圖是四位同學對實驗中的部分現象進行的預測，預測正確的是(　D　)
/
圖5－11
/
4．[2018·衢州]小柯為了研究用向上排空氣法和排水法收集的氧氣濃度是否有差異，做了如下實驗：加熱高錳酸鉀固體，分別用兩種方法各收集三瓶氧氣，并使用傳感器測定收集到的氧氣濃度，數據見表。
收集方法
向上排空氣法
排水法
氧氣濃度(%)
79.6
79.7
79.9
90.0
89.8
89.3
氧氣平均濃度(%)
79.7
89.7
(1)小柯用向上排空氣法收集氧氣時，以能使放置在集氣瓶瓶口的帶火星木條復燃為氧氣集滿的標準；用排水法收集氧氣時，以觀察到__集氣瓶口有氣泡冒出(或觀察到瓶中水排盡)__為氧氣集滿的標準。
(2)以上兩種方法中，__排水__法收集到的氧氣更純凈。
(3)向上排空氣法收集到的氧氣濃度只有80%左右的原因有__ACD__。
A．氧氣的密度略大于空氣的密度
B．加熱高錳酸鉀固體產生氧氣的濃度只有80%左右
C．當觀察到帶火星木條復燃時，集氣瓶內還有空氣
D．當氧氣進入集氣瓶時，瓶內空氣與進入的氧氣相互擴散

展開更多......

收起↑