专题讲座（四） 常见气体的实验室制备、净化和收集（讲）-2023年高考化学一轮复习讲练测（全国通用）（解析版）

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专题讲座（四） 常见气体的实验室制备、净化和收集
目录
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
第三部分：典型例题剖析
高频考点 1 考查气体的制备与性质探究
高频考点 2 考查实验仪器的连接分析与应用
高频考点 3 考查实验仪器的作用与实验评价
高频考点 4 考查气体制备装置的创新应用
正文
第一部分：网络构建（总览全局）
第二部分：知识点精准记忆
知识点一 常见气体的制备
1．气体制备实验的基本思路
（1）根据反应物的状态及反应条件选择气体发生装置;
（2）根据制备气体及气体杂质的性质选择气体净化装置;
（3）根据制备气体的性质选择干燥剂及干燥装置;
（4）根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置;
（5）根据制备气体的毒性选择尾气吸收剂及吸收装置。
2．气体制备实验的操作顺序
(1)仪器安装
①由下到上
(如制氯气的发生装置安装顺序是：放铁架台→摆酒精灯→固定铁圈→放置石棉网→固定圆底烧瓶)。
②从左到右
(如制氯气：发生装置→除杂装置→干燥装置→性质探究或收集装置→尾气处理装置(注意防倒吸)。
③先塞后定
(把带导管的胶塞在烧瓶固定前塞好，以免烧瓶固定后因不宜用力而塞不紧或因用力过猛而损坏仪器)。
(2)加试剂顺序
固体先放入，液体后滴加(即先固后液)。
(3)其他操作顺序及连接顺序⑩
①先检验气密性，后装入药品(便于在装置漏气时进行调整或更换仪器)，最后点燃酒精灯(所有准备工作完
毕后)；
②洗气瓶：在连接导管时，应长进短出；
③量气装置的导管应短进长出；
④干燥管应大口进小口出；
⑤U形管：无前后；
⑥加热玻璃管：无前后。
⑦有些实验为防倒吸，往往最后停止加热或最后停止通气；有些实验为防氧化往往最后停止通气。
⑧仪器拆卸的一般过程：从右到左，自上而下，先拆主体，后拆部件。
⑨净化气体时，一般先除去有毒、有刺激性气味的气体，后除去无毒、无气味的气体，最后除去水蒸气。
⑩制备易潮解的物质时，装置最后要连干燥装置。
3.常见气体的发生装置
根据反应物状态和反应条件我们主要掌握以下三类气体发生装置：
（1）固体＋固体――→气体：可选择 等装置，能制备 O2、NH3、CH4等;
操作注意事项①试管要干燥；②试管口略低于试管底；③加热时先预热再固定加热；④用 KMnO4制取O2
时，需在管口处塞一小团棉花。
（2） 固 (或 液 )体 ＋ 液 体 ――→ 气 体 ： 可 选 择 等 装 置 ， 能 制 备
Cl2、C2H4、NH3等;
（3）固体＋液体―→气体：可选择 、 、 等装置，能制备
H2、NH3、CO2、O2等。
4.气体的干燥、净化装置
(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。
(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)气体净化与干燥的先后顺序
1)若采用溶液除杂：应该是除杂在前，干燥在后。其原因是：气体除杂过程中会从溶液中带入水蒸气，干
燥剂可除去水蒸气。
如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备 CO2，欲制得干燥、纯净的 CO2，可先将产生的气体通过饱和
NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl 气体，再通过浓硫酸除去水蒸气。
2)若采用加热除杂：则一般是干燥在前。如 N2中混有O2、CO2、H2O(g)，可先将混合气体通过碱石灰，除
去CO2和H2O(g)，再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管，除去 O2，即可得到干燥、
纯净的 N2。若将混合气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，易使硬质玻璃管炸裂。
(4)根据制备气体及气体杂质的性质选择如下气体净化装置及干燥装置：
1）液态干燥剂或除杂试剂如浓H2SO4(酸性、强氧化性)、NaOH 溶液(碱性)等，可选用 洗气吸收装
置。
2）固态干燥剂如无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性)等，可选用 干燥管或 U形管吸收装置。
3）固态除杂试剂如 Cu、CuO、Mg 等，需加热，可选用 加热的硬质玻璃管吸收装置。
【注意】净化气体遵循的原则:不损失要净化的气体,不引入新的杂质气体。
5.气体的收集方法及收集装置
根据制备气体的水溶性及气体的密度选择收集方法及收集装置：
（1）排液法：难溶于水(或某溶液)或微溶于水(或某溶液)，又不与其反应的气体可用排液法收集，选用
、 等收集装置收集。用该装置可收集 O2、H2、Cl2(饱和NaCl 溶液)、NO、CO2(饱和
NaHCO3溶液)、CO、C2H2、C2H4等气体。
（2）向上排空气法：密度大于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向上排空气法收集，选用
等收集装置收集。用该装置可收集 Cl2、SO2、NO2、CO2等气体。
（2）向下排空气法：密度小于空气且不与空气中的成分反应的气体可用向下排空气法收集，选用
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