聚焦氣體制備六大考點(diǎn)

柴勇

常見氣體的制備在高考中是永恒的考點(diǎn)之一，基本上年年高考都會出現(xiàn)，是實驗知識中極為重要的內(nèi)容，為了更好的復(fù)習(xí)這一內(nèi)容，現(xiàn)將其常見考點(diǎn)進(jìn)行全面總結(jié)，希望對同學(xué)們的高考備考有所幫助。

考點(diǎn)一、考查氣體的制備原理

分析反應(yīng)原理的主要依據(jù)是：一般可以從化學(xué)方程式入手，達(dá)到反應(yīng)速率平緩、反應(yīng)條件簡單、副反應(yīng)少、產(chǎn)物盡量純凈、便于收集等。如氯氣的實驗室制法沒有選擇電解飽和食鹽水的方法（因電解飽和食鹽水有兩種氣體產(chǎn)物且不易收集，因此不符合上述選擇依據(jù)），而是選擇了二氧化錳與濃鹽酸加熱的反應(yīng)。對于選擇反應(yīng)物的主要依據(jù)是：①所制取的氣體的性質(zhì)，如氨氣因極易溶于水，所以在實驗室中選擇固態(tài)物質(zhì)（氯化銨和氫氧化鈣）進(jìn)行反應(yīng)，而不能選擇其稀溶液；②反應(yīng)物的價值（用賤不用貴），如二氧化氮的制取選擇的是銅片與濃硝酸的反應(yīng)，而沒有選擇銀片與濃硝酸反應(yīng)；③反應(yīng)速率，如乙炔的實驗室制取，選擇的是電石與飽和食鹽水的反應(yīng)，而沒有直接用水跟電石反應(yīng)，因為電石與水反應(yīng)劇烈，不便于控制反應(yīng)和收集氣體。

例1、下列反應(yīng)適用于實驗室制取氧氣的是（ ）

①高錳酸鉀受熱分解：2KMnO4 K2MnO4+MnO4+O2↑ ②硝酸銨受熱分解：2NH4NO3 4H2O+2N2↑+O2↑ ③過氧化氫催化分解：2H2O2 2H2O+O2↑ ④二氧化氮受熱分解：2NO2 2NO+O2

A.①② B.②④ C.①③ D.③④

解析：實驗室制取氣體要求制法容易、裝置簡單、生成的氣體純度較高、便于收集及實驗安全等。根據(jù)所給反應(yīng)，①和③適用于實驗室制取氧氣。答案：C

例2、如圖為實驗室制氫氣的簡易裝置。若在加稀硫酸時，發(fā)現(xiàn)鋅粒與稀硫酸沒有接觸，為使該反應(yīng)順利進(jìn)行，則可以從長頸漏斗中加入的試劑是（ ）

①食鹽水 ②KNO3溶液 ③適量稀硫酸銅溶液 ④Na2CO3溶液 ⑤CCl4 ⑥濃氨水

A.①③⑤ B.②⑥ C.③⑤ D.①②④

解析：KNO3溶液與稀硫酸混合會產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化性的硝酸，鋅粒與硝酸反應(yīng)得不到氫氣；Na2CO3溶液與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w；濃氨水與稀硫酸會發(fā)生反應(yīng)。答案：A

考點(diǎn)二、考查氣體的發(fā)生裝置

選擇怎么樣的氣體發(fā)生裝置，其選擇的主要依據(jù)是：①反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件，如實驗室制HCl氣體（反應(yīng)物是粉末狀的NaCl和濃硫酸，反應(yīng)條件是微熱）就不能選擇啟普發(fā)生器；②所制取氣體的性質(zhì)，要從所要制取的氣體的物理、化學(xué)性質(zhì)綜合分析從而找出合理可行的實驗裝置；③要注意利用啟普發(fā)生器原理改裝的裝置。

例3、在氯氣的制備實驗中，有位同學(xué)設(shè)計了如圖所示的制備裝置，其中分液漏斗與燒瓶瓶塞之間連接一段橡膠管和玻璃管。下列對其作用的敘述中正確的是（ ）

A.防止氯氣造成大氣污染 B.使反應(yīng)的氯氣循環(huán)使用

C.使燒瓶內(nèi)的壓強(qiáng)與大氣壓保持一致 D.使分液漏斗中的液體更容易注入燒瓶

解析：橡膠管連接的是燒瓶內(nèi)體系與分液漏斗溶液以上體系，所以保證了這兩個體系的壓強(qiáng)相同，從而使分液漏斗中的液體更容易流入燒瓶。答案：D

例4、右圖是氣體制取裝置，下列能用此裝置制取氣體并能“隨開隨用、隨關(guān)隨?！钡氖牵?）

A.大理石和稀硫酸制取二氧化碳 B.鋅粒和稀硫酸制氫氣

C.濃鹽酸和二氧化錳制氯氣 D.電石和水制取乙炔

解析：根據(jù)題中所給裝置特點(diǎn)，制取氣體的反應(yīng)應(yīng)該具備以下特點(diǎn)：①反應(yīng)不需加熱，②反應(yīng)不能太劇烈，因此C、D選項不合理；又因硫酸鈣微溶于水，故生成的CaSO4附著于大理石表面，阻止反應(yīng)進(jìn)行，故A不符合。答案：B

考點(diǎn)三、考查氣體的干燥與凈化

通常制取出的氣體中會含有其它氣體雜質(zhì)，這就需要對制取的氣體進(jìn)行凈化，得到純凈的氣體。選擇凈化劑的依據(jù)是：不能減少目標(biāo)氣體的量，這就要求目標(biāo)氣體既不溶于該凈化劑，又不與該凈化劑反應(yīng)，同時還要吸收非目標(biāo)氣體（這一過程可以產(chǎn)生目標(biāo)氣體，如制取的CO2中含有HCl，用飽和的NaHCO3溶液作凈化劑，除去HCl的同時又產(chǎn)生CO2）。氣體的凈化、干燥裝置一般常用的有洗氣瓶、干燥管、U型管和硬質(zhì)玻璃管等。常見干燥劑和裝置歸納如下：

例5、實驗室制取下列氣體，所用藥品和干燥劑都正確的是（ ）

解析：選項A中制取H2的藥品及干燥劑的選擇均正確。選項B中干燥劑選擇錯誤，因為Cl2能與堿石灰發(fā)生反應(yīng)，應(yīng)選濃H2SO4為干燥劑。選項C中藥品與干燥劑選擇均錯誤，應(yīng)用濃硫酸作藥品，P2O5或CaCl2為干燥劑。選項D中的干燥劑選擇錯誤，應(yīng)用堿石灰作干燥劑。答案：A

考點(diǎn)四、考查氣體的收集

選擇收集方法的主要依據(jù)是：①氣體的水溶性和氣體相對于空氣的密度大小，不溶于水的氣體可選擇排水法收集；比空氣密度小的氣體可選擇向下排空氣法收集；比空氣密度大的氣體可選擇向上排空氣法收集（排空氣法收集氣體的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是該氣體的密度與空氣的密度相差較大，且不與空氣中的成分反應(yīng)）。如氫氣的收集既可選用排水法，又可選用向下排空氣法。②分析所制取的氣體的化學(xué)性質(zhì)，如NO極易與空氣中的O2反應(yīng)且密度與空氣非常接近，如果要求所得到的氣體不干燥，就用排水法收集；如果要求得到干燥氣體，就應(yīng)先通過濃硫酸，再用氣囊收集。

例6、如下圖是實驗室常見的氣體制取、干燥和收集裝置。若用過氧化氫和催化劑MnO2制取干燥的NH3，則合理的裝置組合為（ ）

A.①⑤⑧ B.③④⑦ C.②⑤⑥ D.②④⑧

解析：實驗原理為：2H2O2 2H2O+O2↑，屬于“固+液”不加熱型，故氣體發(fā)生裝置應(yīng)選②，氣體的凈化可選用④或⑤，氣體收集裝置應(yīng)選⑥，對照可得答案。答案：C

例7、下圖是實驗室制取氣體的裝置，其中發(fā)生裝置相同，干燥和集氣裝置有兩套，分別用圖1和圖2表示。下列選項中正確的是（ ）

解析：C2H2密度比空氣小，應(yīng)用向下排空氣法收集，用圖1，A錯；CO2的密度比空氣大，應(yīng)用向上排空氣法收集，用圖2，B錯；銅和稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生NO，不能用排空氣法收集，因2NO+O2===2NO2，C錯。答案：D

考點(diǎn)五、考查氣體的吸收和尾氣處理

對環(huán)境有害的氣體，必須進(jìn)行尾氣處理。選擇尾氣吸收方法的依據(jù)是：使有害的氣體反應(yīng)掉，同時不能再產(chǎn)生有害氣體。主要方法有：①水溶性大的氣體可采用“水封法”（即將該氣體通入水中，如HCl、NH3等）；②酸性氣體可采用“堿封法”（即將該氣體通入堿液中，如SO2、Cl2等）；③可燃性氣體可采用“火封法”（即將該氣體點(diǎn)燃，如CO、CH4、C2H4、C2H2等）；④H2S氣體可用CuSO4溶液吸收等。另外還要注意防止倒吸，常見的防倒吸裝置有：

例8、以下各種尾氣吸收裝置中，適合于吸收易溶性氣體，而且能防止倒吸的是（ ）

解析：本題主要考查基本儀器在尾氣的吸收及防止液體倒吸裝置的設(shè)計中的應(yīng)用等內(nèi)容。裝置A設(shè)計原理錯誤，氣體沒有“通路”，易發(fā)生爆炸；裝置C漏斗已插入液面以下，不能防止倒吸。答案：BD

考點(diǎn)六、對氣體制備的綜合考查

一般以常用儀器的用途、常見氣體的實驗室制法、實驗現(xiàn)象等為核心進(jìn)行命題，綜合考查學(xué)生設(shè)計實驗，改進(jìn)實驗裝置、繪制和識別典型實驗裝置圖的能力，充分體現(xiàn)“基礎(chǔ)承載能力”的命題思想。

例9、實驗室常用30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的H2O2溶液快速制取少量O2，可采用如下圖所示裝置。試回答：

（1）MnO2的作用是________。

（2）反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________。

（3）在實驗過程中，除去Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ裝置中的空氣的操作是：________________________。

（4）若要在Ⅳ裝置中收集的氣體為干燥的O2，則Ⅱ裝置中應(yīng)盛________（填藥品名稱），通過_______的現(xiàn)象可確定Ⅳ裝置中為干燥的O2。

（5）圖中Ⅰ裝置能否用Ⅴ裝置代替？____（填“能”或“否”），其理由是______。

（6）利用右圖所示裝置制取氧氣并進(jìn)行相關(guān)的實驗探究。

將3.9 g過氧化鈉放入燒瓶中，加入100 mL H2O，用排水法收集氣體。

①過氧化鈉跟水反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________。

②集氣瓶充滿氣體后，怎樣從水槽中取出集氣瓶？簡述操作方法________。

答案：（1）催化劑 （2）2H2O2=====MnO22H2O+O2↑ （3）打開Ⅰ中分液漏斗活塞，使反應(yīng)進(jìn)行一段時間 （4）濃硫酸 Ⅲ中無水CuSO4不變藍(lán)色 （5）否 因為MnO2為粉末狀固體，用Ⅴ裝置無法控制反應(yīng) （6）①2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑②用玻璃片在水面下蓋住集氣瓶口，將玻璃片與集氣瓶一起移出水面，將蓋有玻璃片的集氣瓶正放在桌上