常見氣體的制取

張微微

[原題呈現(xiàn)]

例（2020·遼寧·錦州·第19題）實(shí)驗(yàn)可以培養(yǎng)同學(xué)們的化學(xué)核心素養(yǎng)，根據(jù)圖1回答問題。

（1）儀器a的名稱_______。

（2）若實(shí)驗(yàn)室制取氧氣的發(fā)生裝置選用A裝置，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：__________。用C裝置進(jìn)行氧氣性質(zhì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，水的作用是____。

（3）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳應(yīng)選擇的發(fā)生裝置是_______（填字母序號(hào)），將制得的二氧化碳通入到D裝置中，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：________。

（4）若用E裝置收集一瓶干燥的氣體，則該氣體可能是（? ? ） （填字母序號(hào)）。

A. H2? ? ? ? ? ? ? ? ? B. CO2? ? ? ? ? ? ? C. O2

[分析拓展]

分析：（1）儀器a的名稱是：長頸漏斗。

（2）A裝置適用于固體加熱制取氧氣，且試管口有棉花，適用于高錳酸鉀制取氧氣，高錳酸鉀受熱分解為錳酸鉀、二氧化錳和氧氣，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為： [2KMnO4] [? ?△? ? ] [K2MnO4+MnO2+O2↑]。鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成的高溫熔融物濺落，容易炸裂瓶底，故水的作用是：防止高溫熔融物濺落炸裂瓶底。

（3）實(shí)驗(yàn)室通常用石灰石或大理石和稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，該反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)為固體和液體，且反應(yīng)條件為常溫下進(jìn)行，故發(fā)生裝置應(yīng)選B。將制得的二氧化碳通入到D裝置中，二氧化碳與氫氧化鈣反應(yīng)生成碳酸鈣和水，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為： [Ca（OH）2+CO2] [? ?__? ] [CaCO3↓+ H2O] 。

（4）若用E裝置收集一瓶干燥的氣體，該氣體不可與濃硫酸反應(yīng)，收集時(shí)該氣體從短管進(jìn)入，所以該氣體的密度要比空氣小，故選A。

答案：（1）長頸漏斗

（2）[2KMnO4] [? ?△? ? ] [K2MnO4+ MnO2+O2↑] 防止高溫熔融物濺落炸裂瓶底（表述合理即可）

（3）B [Ca（OH）2+CO2] [? ? ? ? ? ? ? ? ] [CaCO3↓+ H2O]

（4）A

拓展：1. 固液常溫型制取氣體發(fā)生裝置的優(yōu)化：圖2中，B裝置與A裝置相比較，優(yōu)點(diǎn)是能隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止;C裝置與A裝置相比較（分液漏斗可以用注射器代替），優(yōu)點(diǎn)是能通過控制液體滴加的速率來控制反應(yīng)速率，同時(shí)還可以節(jié)約藥品。如：電石和水可以生成乙炔氣體，該反應(yīng)非常劇烈，可以選擇C裝置作為發(fā)生裝置。

2. 圖2中D裝置在實(shí)驗(yàn)中的用法：

（1）觀察氣體的流動(dòng)速率：可以在瓶中裝入適量的水，氣體從a口通入。

（2）洗氣或檢驗(yàn)氣體：如除去氧氣中的水蒸氣可以在瓶中加入適量的濃硫酸，氣體從a口通入;檢驗(yàn)二氧化碳?xì)怏w可以在瓶中加入適量的澄清石灰水，氣體從a口通入。

（3）收集氣體：

①用排水法收集氣體時(shí)，將瓶中裝滿水，氣體從b口通入，水從a口排出;

②用排空氣法收集密度比空氣大的氣體時(shí)，氣體從a口通入，空氣從b口排出;

③用排空氣法收集密度比空氣小的氣體時(shí)，氣體從b口通入，空氣從a口排出。

[跟蹤鞏固]

根據(jù)圖3中的裝置，請(qǐng)回答下列問題。

（1）圖A裝置中，①儀器的名稱是_______。

（2）實(shí)驗(yàn)室用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，應(yīng)選取的發(fā)生裝置和收集裝置是_____（填字母序號(hào)），該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：______ 。

（3）實(shí)驗(yàn)室制取氧氣，若用E裝置收集氧氣，則氣體應(yīng)從______（填“左”或“右”）端管口進(jìn)入。

分析：（1）圖A裝置中，①儀器是鐵架臺(tái)。

（2）實(shí)驗(yàn)室用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣，該反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)為固體和液體，且反應(yīng)條件為常溫下進(jìn)行，應(yīng)選取的發(fā)生裝置是B。氫氣的密度比空氣的密度小，可用向下排空氣法收集;氫氣不溶于水，也可用排水法收集，故收集裝置是D。該反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Zn + H2SO4 [? ? ? ? ? ? ? ? ] ZnSO4 + H2↑。

（3）實(shí)驗(yàn)室制取氧氣，若用E裝置收集氧氣，氣體應(yīng)從短管口進(jìn)入，將水從長管口排出，故氣體應(yīng)從右端管口進(jìn)入。

答案：（1）鐵架臺(tái)? ? （2）BD? ? Zn + H2SO4 [? ? ? ? ? ? ? ? ] ZnSO4 + H2↑? ?（3）右

[原題呈現(xiàn)]

例（2020·遼寧·營口）圖4是實(shí)驗(yàn)室制取氣體常用的裝置，請(qǐng)完成下列問題。

（1）寫出標(biāo)號(hào)①儀器的名稱? ______，實(shí)驗(yàn)室制取CO2選擇的藥品是______（填字母序號(hào)）。

A.塊狀大理石 B.碳酸鈉粉末 C.碳酸鈣粉末 D.稀鹽酸 E.稀硫酸

（2）寫出實(shí)驗(yàn)室用A裝置制取O2的化學(xué)方程式_______，若要在相同時(shí)間內(nèi)收集到純度較高的O2，則接口a應(yīng)與接口_______（填導(dǎo)管接口字母）相連，若此時(shí)收集到的O2仍然不純，則可能的原因是________（答一點(diǎn)即可）。

[分析提升]

分析：（1）儀器①是長頸漏斗。實(shí)驗(yàn)室制取CO2選擇的藥品是塊狀大理石和稀鹽酸。碳酸鈉粉末及碳酸鈣粉末和稀鹽酸反應(yīng)速率太快，因此不能選B、C。稀硫酸和大理石反應(yīng)生成的硫酸鈣微溶于水，會(huì)附著在大理石表面，阻止反應(yīng)進(jìn)行，因此不能選E。故本題選擇A、D。

（2）A裝置為固體加熱型，且試管口塞一團(tuán)棉花防止固體顆粒進(jìn)入導(dǎo)管，所以是高錳酸鉀制取氧氣的裝置，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2KMnO4 [? ?△? ? ] K2MnO4 + MnO2 + O2↑。要在相同時(shí)間內(nèi)收集到純度較高的O2，應(yīng)選擇排水法收集，所以接口a與接口e相連，若此時(shí)收集到的O2仍然不純，可能的原因是剛加熱沒等氣流穩(wěn)定，就連接導(dǎo)管收集氣體，或者集氣瓶中沒有裝滿水，還有少量空氣混入。

答案：（1）長頸漏斗? ?A、D（多選、漏選均不得分） （2）2KMnO4 [? ?△? ? ] K2MnO4 + MnO2 + O2↑ e 沒等A裝置氣流穩(wěn)定就開始收集或E裝置未充滿水（合理即可）

小結(jié)：本題主要考查同學(xué)們實(shí)驗(yàn)室制取氧氣和二氧化碳的知識(shí)，根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件確定發(fā)生裝置，根據(jù)氣體的密度和水溶性確定收集裝置。用排水法收集到的氣體更純凈，用排空氣法收集到的氣體更干燥。

[跟蹤鞏固]

如圖5所示，A～F是實(shí)驗(yàn)室制取氣體的常用裝置，回答下列問題。

（1）儀器a的名稱是_______。

（2）實(shí)驗(yàn)室制取氧氣和二氧化碳均可選擇的裝置組合是（? ?）（填字母序號(hào)）。

（3）若選用B、E裝置加熱高錳酸鉀制取氧氣，有下列操作：①熄滅酒精燈;②裝藥品，固定裝置;③檢查裝置氣密性;④收集氣體;⑤連接儀器;⑥點(diǎn)燃酒精燈，加熱;⑦從水槽中取出導(dǎo)氣管。正確的操作順序?yàn)椋? ?） 。

A. ⑦②③①④⑤⑥

B. ⑤③②⑥④①⑦

C. ⑤③②⑥④⑦①

D. ⑤②③⑥④①⑦

（4）如果實(shí)驗(yàn)室用鋅粒和稀硫酸反應(yīng)制取一瓶氫氣，所選的裝置組合是A、F，則A裝置的導(dǎo)氣管應(yīng)該和F裝置的（? ?）（填“m”或“n”）端相連。

答案：（1）酒精燈 （2）A、D （3）C （4）n