专题6气体的检验和除杂.doc

(完整版)专题6气体的检验和除杂气体的制备、检验、净化和装置连接归纳整理气体的制备、检验和净化是化学实验中的一个重要环节.气体的制备主要包括二氧化碳、氧气的制取过程中涉及到的实验药品的选择、实验仪器与装置的选择、实验步骤以及实验过程应该注意的问题.为了得到比较纯净的气体，还需要进行必要的检验和净化。这方面的知识是近年中考中考查的重要内容.一、常见气体氧气、二氧化碳的制备1、实验室制取气体的发生装置是由反应物、生成物的状态（固体或液体）,反应条件(是否需要加热)决定的;气体的收集装置是根据气体的水溶性、密度以及气体是否有毒来进行选择的。发生装置图：反应物状态固体与固体固体与液体反应条件加热不需要加热发生装置装置A装置B收集装置图：气体性质密度比空气大且不与空气中物质反应密度比空气小且不与空气中物质反应不溶于水收集装置装置D装置E装置F2氧气、二氧化碳、氢气的实验室制取方法和收集方法：氧 气二氧化碳氢 气药品方案1：过氧化氢和二氧化锰方案2：高锰酸钾大理石（或石灰石)和稀盐酸锌粒和稀硫酸（或稀盐酸）反应原理CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2Zn+2HCl=ZnCl2+H2Zn+H2SO=ZnSO4+H2反应类型分解反应复分解反应置换反应发生装置方案1:装置B；方案2:装置A装置B装置B收集装置装置D、装置F装置D装置E、装置F检验方法带火星的木条插入集气瓶内，若木条复燃，说明是氧气燃着的木条插入集气瓶内，若木条熄灭，说明是二氧化碳点燃该气体,检验其生成的产物验满或验纯带火星的木条靠近集气瓶口，若木条复燃,说明已收集满燃着的木条靠近集气瓶口，若木条熄灭，说明已收集满用拇指堵住倒置的已收集满气体的试管靠近火焰移开拇指若只听到轻微的声音，说明已纯净3另外，对于一些有毒的气体，如二氧化硫、一氧化碳等，还需要用适当的试剂和装置对尾气进行吸收处理，以防多余的气体直接排放到空气中造成空气污染。对于气体纯度要求比较高的实验，还需要对气体进行检验、净化、除杂等操作。常用的装置如图所示。常见气体的检验或吸收处理方法：气 体检 验吸 收气 体检 验吸 收氧气带火星的木条灼热的铜网氢气点燃，检验产物二氧化碳澄清的石灰水氢氧化钠溶液一氧化碳点燃,检验产物二氧化硫高锰酸钾溶液高锰酸钾溶液氢氧化钠溶液氨气湿润的红色石蕊试纸水、硫酸水蒸汽硫酸铜粉末(吸收水后会转化为蓝色的晶体）浓硫酸、碱石灰、固体氢氧化钠、生石灰、无水氯化钙氯化氢硝酸银溶液水、硝酸银溶液、氢氧化钠溶液问题探究:思考一：如何除去下列气体中混有的杂质 （括号内的物质）,把答案写在表格内相应处.方法化学方程式1CO(CO2）2CO2(CO）3CO2（O2）4CO(CO2、水蒸气）分析：二氧化碳通常用氢氧化钠溶液吸收；一氧化碳通常可以通过先转化为二氧化碳再吸收;氧气可以用通过灼热的铜网的方法除去;水蒸汽的吸收试剂很多，可以浓硫酸、碱石灰、氢氧化钠、生石灰等物质吸收，但还要考虑到实际情况来选择，例如二氧化碳中混有的水蒸汽就不能用碱石灰、氢氧化钠、生石灰等物质吸收，否则会连同二氧化碳一起被除去。另外，如果杂质气体不止一种，还要考虑吸收试剂使用的先后顺序。例如，除过水蒸汽后的气体就不能再通入水溶液,否则又会使气体中混有水蒸汽。答案：1、方法：通过氢氧化钠溶液，2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O；2、方法：通过灼热的CuO CuO+CO=Cu+CO23、方法：通过灼热的铜网 2Cu + O2=2CuO4、方法：先通过NaOH溶液除去CO2，再通过浓H2SO4除去水蒸气.2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O思考二：用锌与稀盐酸反应可制取哪种气体？制得的气体中可能混有哪些气体?如何除去这些杂质气体?分析:根据药品锌与稀盐酸的反应可知，所制取的气体应该是氢气。由于盐酸具有挥发性,所以氢气中会混有挥发出来的氯化氢气体；盐酸溶液中有水，氢气中肯定还混有水蒸汽,因此，制取的氢气中混有氯化氢气体和水蒸汽水（见图一）。氯化氢可以用水或氢氧化钠溶液来吸收；水蒸汽则可以在浓硫酸、碱石灰、氢氧化钠、生石灰等物质中选一种来吸收，考虑到氢气与浓硫酸、氢氧化钠、生石灰等物质都不反应，因此可以任选一种。接着就要考虑到是先除氯化氢还是先除水蒸汽的问题，即混合气体应该先通过哪种试剂。如果按照先除水蒸汽后除氯化氢的顺序,可以发现净化后的氢气中仍然混有从氢氧化钠溶液中挥发出的水蒸汽，杂质未完全除去。（见图二）答案:制取的气体是氢气;其中混有的气体是氯化氢气体和水蒸汽；除去气体杂质的方法是将混合气体先通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶除去氯化氢气体，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶(或盛有碱石灰、氢氧化钠、生石灰等物质的干燥管或“U”型管）除去水蒸汽。(见图三）注意：混合气体除杂时，往往先除其他气体，后除水蒸气。思考三:如何检验用锌与稀盐酸反应制得的氢气中可能混有氯化氢气体和水蒸汽?分析：氯化氢气体可以用硝酸银溶液来检验，水蒸汽可以用无水硫酸铜粉末（硫酸铜粉末是一种白色固体，吸收水后会转化为蓝色的晶体)来检验.那么，在实际操作中先将混合气体通过哪一种试剂呢?如果先将混合气体通过硝酸银溶液后通过无水硫酸铜粉末，则无论氢气中是否混有水蒸汽，干燥管中的粉末都会变蓝，因为气体通过硝酸银溶液时会从其中带出水蒸汽(见图四）。因此应该先将混合气体通过无水硫酸铜粉末检验水蒸汽，再通过硝酸银溶液来检验氯化氢气体。（见图五） 图四 图五答案：先将混合气体通过无水硫酸铜粉末检验水蒸汽，再通过硝酸银溶液来检验氯化氢气体。（见图五）注意：检验混合气体中各组分气体，一般先检验水蒸气,后检验其他气体.学以致用1水煤气的主要成分是一氧化碳和氢气,还有少量的二氧化碳和水蒸气，请利用以下装置和试剂，设计一个实验证明水煤气的主要成分。(1）若各组仪器只能用一次，则各仪器的接口顺序是(用小写英文字母填写）：水煤气 ， , e ， f ， 。（2）装置E的作用是 。（3）装置C的作用是 .（4）在所列仪器装置图中，很明显少了一个仪器,你认为还应该添加一个 。2废物利用可以节约资源,又可以保护环境。某课外兴趣小组设计了利用废旧干电池中的锌皮和右图装置来制取干燥、纯净的氢气,并验证气体中的杂质的试验。请回答下列问题：(1）除上述用品还用了下列家庭用品中的一部分:蔗糖溶液、食盐溶液、白醋。则装置A中的物质应是电池中的锌皮和所列家庭用品中 。(2）若实验中看到B中无水硫酸铜变蓝色，这说明产生的气体中含有杂质_（填化学式）。除此以外，该气体中还可能含有其他杂质气体，为了检验该杂质气体，可将E装置连接到上述装置中_和_（填序号）之间，气体从_（填“a”或“b”）进入装置E，E中所放试剂为_，可观察到的现象为_ _。 装置C的作用是_;（4）装置D的作用是_。（5）从D出来的气体应用 法收集.参考答案:1（1）若各组仪器只能用一次，则各仪器的接口顺序是（用小写英文字母填写）：水煤气 j ， i g ， h e ， f c ， d b .（2)装置E的作用是 吸收二氧化碳 ，装置C的作用是 把氢气、一氧化碳分别转化为水和二氧化碳以便于检验 。（3)在所列仪器装置图中，很明显少了一个仪器，你认为还应该添加一个燃着的酒精灯 。2（1）白醋。（2）水蒸汽；B、C;b,滴有石蕊试液的水,石蕊试液变成红色。（3)除去醋酸蒸汽。（4）除去水蒸汽。（5）向下排空气法。考虑到版面有限,特备下列题目供选编：1已知氨气跟氧化铜反应可以制备氮气（2NH3+3CuO3Cu+3H2O+N2)纯氮气跟镁在高温下反应可得到氮化镁，但氮化镁遇水即反应生成氢氧化镁和氨气。（1)下面是某化学课外小组的同学提出的实验室制备氨气的两种方案：A浓氨水逐滴加到新制的生石灰中 B. 硫酸铵固体与消石灰共热;其中B反应的化学方程式为 .（2）该小组同学设计的制备氮化镁的方案有以下两个。分别见实验方案的装置图（夹持及加热仪器没有画出)。且在实验前系统内的空气均已排除方案一： 该实验完成后，能否得到纯净的氮化镁 （填“能”或“不能)；简述理由 ；装置C的作用是 .方案二已知:6NH3+3Mg3Mg(NH2)2+3H2该方案中存在的主要问题是 。解决上述问题的办法是 。2、我国化工专家候德榜的“候氏制碱法”曾为世界制碱工业做出了突出贡献，他制得的“红三角”纯碱曾获国际金奖。他利用NaHCO3 、NaCl、 NH4Cl等物质的溶解度的差异,以食盐、氨气为原料先制得NaHCO3 ，进而生产出纯碱.下面是在实验室中模拟“候氏制碱法”中制取NaHCO3的实验步骤。第一步：连接好装置，检验气密性，在仪器内装药品。第二步：先让一装置发生反应,直到产生的气体不能再在C中溶解时，再通入另一装置中产生的气体,片刻后，C中出现固体。继续向C中通入两种气体，直到不再有固体产生。第三步：过滤C中所得的混合物，得到NaHCO3固体。第四步：向滤液中加入适量的NaCl粉末,有NH4Cl晶体析出请回答下列问题:（1）图中装置的连接顺序是:（a）接（ ）（ ）接（ )；（b）接( ）（2）A中常选用的固体反应物为 ;D中应选用的液体为 ；B中发生反应的化学方程式是 。（3)第二步骤中必须先让 装置发生反应.(4)C中用球形干燥管而不用直管，其作用是 ，C中广口瓶内产生固体的总的化学方程式是 .混合气体3、现有H2、CO、CO2和少量水蒸汽的混合气体，为证明上述四种气体的存在，某同学用下列装置设计了一组实验.气体（纯净物）石蕊试液黑色粉末（纯净物）澄清石灰水ABC4某纯净气体通过下图装置时，可观察到:A中紫色石蕊试液不变色，C中澄清石灰水变浑浊。据此判断：气体和黑色粉末可能的组合是 .5浓硫酸和某固体物质X在加热的情况下反应的化学方程式为：X+2H2SO4（浓）=CO2+2SO2+2H2O。该固体物质的化学式是 .其中生成的SO2能使紫色高锰酸钾溶液或品红溶液褪色，还能使澄清石灰水变浑浊，为了验证上述三种生成物，用如图装置进行实验。(1）若各组仪器只能用一次,则各仪器的接口顺序是（用小写英文字母填写):混合气体 , ， . （2）D装置的作用是 。(3）实验时，若SO2被高锰酸钾溶液全部吸收，则观察到D装置中的现象是 。 【答案：固体物质的化学式为 C (1）混合气体 a ， b e , f d 。（2)确认二氧化硫已经被高锰酸钾溶液吸收完。（3）不褪色。】7