考向01 以气体制备为主体的气体流程实验型（讲义）-2021年高考二轮小专题复习满分计划系列（专题三 基础实验）

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以气体制备为主体的气体流程型实验
一、高中教材三大气体制备装置的连接
1、Cl2的实验室制备系统
2、SO2的实验室制备系统
3、NH3的实验室制备系统
4、实验装置选择的思路：
二、气体的制备
1、常见气体制备的反应原理
试剂的选择：以实验室常用药品为原料，依据制气原理，选择方便、经济、安全的试剂，尽量做到有适宜的反应速率，且所得
气
体比较纯净。如：用锌粒与酸制取氢气，一般选择稀硫酸，而不用稀盐酸，原因是盐酸是挥发性酸，制取的氢气中常混有 HCl
气体
气体名称 反应原理 收集方法
氯气(Cl2)MnO2+4HCl(浓)
△
MnCl2+Cl2↑+2H2O
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
向上排空气法、排饱和食盐水法
氨气(NH3)2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O向下排空气法
二氧化硫(SO2)Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+SO2↑+H2O 向上排空气法、排饱和 NaHSO3溶液
乙烯( ) C2H5OH ↑+H2O排水法
乙炔(C2H2)CaC2+2H2O Ca(OH)2+C2H2↑排水法
氧气(O2)
2KClO32KCl+3O2↑，2H2O2 2H2O＋O2↑
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
排水法、向上排空气法
二氧化碳(CO2)CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O向上排空气法、排饱和 NaHCO3溶液
氢气(H2)Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑，Zn+2HCl ZnCl2+H2↑排水法、向下排空气法
硫化氢(H2S) FeS+H2SO4FeSO4+H2S↑，FeS+2HCl FeCl2+H2S↑ 向上排空气法、排饱和 NaHS 溶液
二氧化氮(NO2)Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O向上排空气法
一氧化氮(NO) Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O 排水法
氯化氢(HCl) NaCl+H2SO4(浓)
△
NaHSO4+2HCl↑ 向上排空气法
2、气体的发生装置
(1)装置的选择：由反应物的状态，反应条件和所制备气体的性质、量的多少决定
(2)加热操作要求
① 使用可燃性气体(如H2、CO、CH4等)，先用原料气赶走系统内的空气，再点燃酒精灯加热，以防止爆炸
② 制备一些易与空气中的成分发生反应的物质(如H2还原 CuO 的实验)，反应结束时，应先熄灭酒精灯，继续通原料气至试管冷
却
反应装置类型 装置图 适用气体 注意事项
固、固加热型 O2、NH3等
① 试管要干燥
② 试管口略低于试管底
③ 加热时先均匀加热再固定加强热
④用高锰酸钾制取氧气时，需在管口处塞
一小团棉花
固、液加热型
或液、液加热型
Cl2、HCl、SO
2等
① 加热烧瓶时要垫石棉网
② 反应物均为液体时，烧瓶内要加沸石或
碎瓷片
固、液不加热型
、 、
O2、H2、CO2
、SO2、NO、
NO2等
① 使用长颈漏斗时，漏斗下端管口要插入
液面以下
② 启普发生器只适用于块状固体与液体的
反应，反应不需要加热且气体不溶于水
③ 使用分液漏斗既可增强装置的气密性，
又可控制加入液体的速度
3、气体的净化装置
(1)判断气体中的杂质方法：凡 是反应物中有易挥发性液体，如盐酸、浓硝酸、溴水等，制得的气体中一定含有相应的杂质 HCl、
HNO3、溴蒸气及水蒸气等。还有一些发生副反应的，如用酒精和浓硫酸反应制乙烯时，由于副反应的发生而使乙烯中含有杂质
SO2、CO2和水蒸气
(2)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
(3)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
(4)根据试剂选择合适的装置：洗气瓶、球形干燥管、U形管、硬质玻璃管
(5)除杂顺序：先除杂，后除水
(6)常见气体的净化实例
气体 所含杂质 净化剂 净化装置
Cl2HCl 饱和食盐水
洗气瓶
乙烯 SO2、CO2氢氧化钠溶液或碱石灰
乙炔 H2S硫酸铜溶液或氢氧化钠溶液
CO2HCl 饱和碳酸氢钠溶液
H2HCl 水或氢氧化钠溶液
SO2HCl 饱和亚硫酸氢钠溶液
CO2SO2饱和碳酸氢钠溶液
乙烷乙烯 溴水
O2Cl2氢氧化钠溶液
CO CO2氢氧化钠溶液
氨气 H2O 碱石灰
干燥管
乙烯 SO2、CO2碱石灰
CO CO2或H2O碱石灰
N2O2灼热的铜网
硬质玻璃管
CO2O2
CO2CO 灼热的氧化铜
4、气体的干燥：气体的干燥是指除去气体中所含的水蒸气，实质上也属于除杂范畴 (是一种特定的除杂过程)；气体干燥的关键是
选
择干燥剂，并根据干燥剂的状态选择干燥装置，常用的装置有洗气瓶、干燥管等
类型 液体干燥剂 固体干燥剂 固体干燥剂
装置
常见干燥剂 浓H2SO4 (酸性、强氧化性)无水氯化钙 (中性)碱石灰 (碱性)
可干燥的气体 N2、O2、H2、Cl2、CO、CO2、SO2、HC
l、NO、NO2、CH4、C2H4、C2H2等可干燥除 NH3以外的所有气体 可干燥 NH3及中性气体
不可干燥的气体 氨气、硫化氢、溴化氢、碘化氢等 氨气 氯气、硫化氢、氯化氢、二
氧化硫、二氧化碳等
5、气体的收集装置
收集方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法
收集原理 收集的气体不与水反应或难溶于水 与空气不反应且密度比空气的大 与空气不反应且密度比空气的小
收集装置
适用的气体 H2、O2、NO、CH4、C2H4等Cl2、CO2、NO2、SO 2H2、NH3
6、尾气处理装置
(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：
①转化处理：一般根据气体的相关性质，用溶液吸收或点燃使它们变为无毒、无害、无污染的物质，使其转化为非气态物质或
无毒物质。实验室中常见有毒气体的处理方法如表所示
Cl2SO2NO2H2S HCl NH3
CO、H
2
NO
NaOH 溶液 硫酸铜溶液或 NaOH 溶
液水 水或硫酸溶液 点燃 与氧气混合后通入 NaOH 溶液
②直接排入空气中：主要是针对无毒、无害气体的处理。如：N2、O2、CO2等
(3)吸收原则：能充分吸收气体；不能倒吸
(4)常见装置
①吸收溶解度较小的尾气(如：Cl2等)用图 D装置
②吸收溶解度较大的尾气(如：HCl、NH3等)用图 B、C装置 (防倒吸)
③CO、H2等气体可用点燃或收集的方法除去，用图 A、E装置
(5)防倒吸装置(以氨气吸收为例)
① 液体容纳：图甲、乙原理相同，当易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减小，吸收液上升到漏斗或干燥管中，导致烧杯
中
液面下降；使漏斗口、干燥管脱离液面，吸收液受自身重力作用又流回烧杯内，从而防止吸收液倒吸
② 安全瓶：如图丙所示，当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液进入安全瓶，从而防止吸收液进入受热仪器或反应容器，起
到
防倒吸作用
③间接吸收：如图丁所示，NH3、HCl 等易溶于水却不溶于 CCl4的气体，在 CCl4中形成气泡，增大与水的接触面积，进行间接
吸收，可以达到防倒吸的目的
④ 气压平衡：如图戊所示，为防止反应体系的压强减小引起吸收液的倒吸，可以在密闭系统中连接一个与大气相通的液封玻璃
管，
保持瓶内压强等于大气压而防止倒吸
三、创新型实验改装
1、气体制备装置的创新
(1)试管形状的创新
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：草酸晶体受热分解制取 CO2气体
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