高中化学苏教版（2019）必修二 专题7 氮与社会可持续发展 微专题(三) 常见气体的实验室制法 学案
展开微专题(三) 常见气体的实验室制法
1．常见气体的制备原理
气体 | 制备反应原理 |
H2 | Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ |
O2 | 2H2O22H2O＋O2↑ 2KMnO4K2MnO4＋MnO2＋O2↑ |
Cl2 | MnO2＋4HCl(浓)MnCl2＋Cl2↑＋2H2O 2KMnO4＋16HCl(浓)===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O |
NH3 | 2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O |
SO2 | Na2SO3＋H2SO4(浓)===Na2SO4＋SO2↑＋H2O |
CO2 | CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O |
NO | 3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O |
NO2 | Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O |
2.常见气体实验室制备的发生装置
反应装 置类型 | 反应装置图 | 适用 气体 |
固、固加热型 | O2、NH3等 | |
固、液加热型或液、液加热型 | Cl2等 | |
固、液不加热型 | O2、H2、CO2、SO2、NO、NO2等 |
3.制取步骤
气体制取(性质验证)：气体发生装置→净化装置→干燥装置→收集装置(性质验证装置)→吸收装置。
1．(2021·天津滨海新区高一期中)下列气体中，既能用排水法收集，又能用排空气法收集的是( )
A．氢气 B．氨气 C．二氧化氮 D．二氧化硫
答案 A
解析 B项，NH3极易溶于水，不能用排水法收集；C项，由反应3NO2＋H2O===2HNO3＋NO知，NO2不能用排水法收集；D项，SO2易溶于水，不能用排水法收集。
2．(2021·靖西二中高一期中)下列气体既可以用浓硫酸干燥，又可以用碱石灰干燥的是( )
A．H2S B．NH3 C．CH4 D．CO2
答案 C
解析 A项，H2S为酸性气体，可与碱石灰反应，不能用其干燥，错误；B项，氨气为碱性气体，可与硫酸反应，不能用浓硫酸干燥，错误；D项，CO2为酸性气体，可与碱石灰反应，不能用其干燥，错误。
3．(2021·北师大二附中高一期中)如图所示装置制取、提纯并收集表中的四种气体(a、b、c表示相应仪器中加入的试剂)，其中可行的是( )
选项 | 气体 | a | b | c |
A | CO2 | 盐酸 | 碳酸钙 | 饱和NaHCO3溶液 |
B | SO2 | 浓硫酸 | Fe | 浓硫酸 |
C | NH3 | 浓氨水 | 生石灰 | 碱石灰 |
D | Cl2 | 浓盐酸 | MnO2粉末 | 浓硫酸 |
答案 A
解析 常温下，浓硫酸和铁发生钝化，且二氧化硫有毒，不宜采用排空气法收集，B错误；氨气的密度小于空气的密度，所以应用向下排空气法收集，C错误；实验室用二氧化锰和浓盐酸反应制取氯气需要加热，该发生装置不符，D错误。
4．(2020·青岛高一检测)已知氨气可以与灼热的氧化铜反应得到氮气和金属铜，用如图中的装置可以实现该反应。实验时C中粉末逐渐变为红色，D中出现无色液体。下列有关说法正确的是( )
A．反应中氧化剂和还原剂的物质的量之比为2∶3
B．装置D中液体可以使干燥的红色石蕊试纸变蓝
C．装置B中加入的物质可以是碱石灰或无水氯化钙
D．为防止装置D中发生倒吸，可以改用向下排空气法收集氮气
答案 B
解析 氨气与CuO反应的化学方程式为2NH3＋3CuO3Cu＋N2＋3H2O，氧化剂(CuO)和还原剂(NH3)的物质的量之比为3∶2，A错误；未完全反应的氨气在D中形成氨水，可使干燥的红色石蕊试纸变蓝，B正确；氨气不能用无水氯化钙干燥，C错误；N2和空气密度接近，不能用排空气法收集，D错误。
5．(2021·吉化一中月考)我们已经学过氢气、氧气、二氧化碳、氯气、二氧化硫、氨气等气体的制备方法和化学性质。图为实验室制备、洗涤、干燥气体及进行尾气处理的常见仪器装置。请结合所学知识回答下列问题：
(1)下列气体中，只能用碱石灰干燥的是________(填字母，下同)。
A．H2 B．Cl2 C．SO2 D．NH3 E．O2
(2)实验室用软锰矿(主要成分是MnO2)与浓盐酸混合加热制得氯气，所选制备装置是________，干燥氯气的装置是________，尾气处理装置是________。
(3)将10.7 g氯化铵固体与足量熟石灰混合加热，使之充分反应。生成的氨气在标准状况下的体积是________L，若将这些氨气溶于水配成500 mL氨水，该氨水的物质的量浓度是________。
答案 (1)D (2)B C E (3)4.48 0.4 mol·L－1
解析 (1)氢气和氧气用酸、碱、中性干燥剂都可以；二氧化硫为酸性氧化物，不能用碱石灰干燥；氯气能与氢氧化钠反应，不能用碱石灰干燥；氨气只能用碱石灰干燥。
(2)二氧化锰遇浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为2Cl－＋MnO2＋4H＋Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑，反应物为固液混合物，需要加热，发生装置选择B；氯气可用装置C浓硫酸干燥；吸收多余的氯气用装置E与NaOH反应生成氯化钠、次氯酸钠和水。
(3)10.7 g氯化铵的物质的量为＝0.2 mol，则可生成氨气0.2 mol，在标准状况下体积为0.2 mol×22.4 L·mol－1＝4.48 L；若将这些氨气溶于水配成500 mL氨水，该氨水的物质的量浓度是＝0.4 mol·L－1。
6．某化学小组为了证明二氧化硫和氯气的漂白性，设计了如图所示的实验装置：
(1)用来制取氯气的装置是________(填字母)，反应中浓盐酸所表现出的化学性质是________和________。
(2)反应开始一段时间后，B、D试管中的品红溶液均褪色。停止通气后，再给B、D两个试管分别加热，________(填“B”或“D”)试管中无明显现象。
(3)若装置D中的品红溶液换成紫色的石蕊溶液，则出现的现象是____________________。
(4)该小组同学将两种气体混合后通入品红溶液，一段时间后，品红溶液几乎不褪色。查阅资料得知：两种气体按体积比1∶1混合，再与水反应可生成两种常见的酸，因而失去漂白作用，该反应的化学方程式是________________________________。
答案 (1)E 还原性 酸性 (2)D (3)先变红，后褪色 (4)SO2＋Cl2＋2H2O===2HCl＋H2SO4
解析 (1)实验室制取氯气所用药品是固体和液体，反应条件是加热，所以应选用固液加热型装置E；由氯化氢生成氯化锰，氯元素化合价不变，由氯化氢生成氯气，氯元素化合价升高，所以浓盐酸所表现出的性质是酸性和还原性。
(2)氯气通入品红溶液中红色褪去，是利用次氯酸的强氧化性，生成的无色物质稳定，加热不复原；二氧化硫的漂白性是利用二氧化硫和有色物质化合生成无色物质，生成的无色物质不稳定，加热复原，D中通入氯气，褪色后加热无明显现象。
(3)若装置D中的品红溶液换成紫色的石蕊溶液，则出现的现象是先变红，后褪色。
(4)氯气有强氧化性，二氧化硫有还原性，二者能按1∶1发生氧化还原反应生成盐酸和硫酸而使气体失去漂白性，反应的化学方程式为Cl2＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。
