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高三复习专题:气体的制备和性质探究

高三复习专题:气体的制备和性质探究

【热身】 硫化氢(H2S)是一种有毒气体,其密度比空气的密度大,且能溶于水形成氢硫酸。实验室通常用块状固体硫化亚铁和稀硫酸混合,常温下通过发生反应制得硫化氢气体。回答:

 

制取硫化氢气体的发生装置可以选用          

收集硫化氢气体可以用              法收集,原因是                  . 

为了验证硫化氢的水溶液呈酸性,可以将该气体通入装置DD中所盛的试剂应该是                 ,现象是              

做上述实验时,尾气要通入装置E吸收,原因是                               . 

1.掌握常见气体的实验室制法(包括所用试剂、反应原理、仪器和收集方法)

2.根据化学实验的目的和要求,能做到:

(1)设计实验方案

(2)正确选用实验装置;

(3)掌握控制实验条件的方法;

(4)预测或描述实验现象、分析或处理实验数据,得出合理结论;

(5)评价或改进实验方案。

核心知识必备

1.气体制备四环节及考查方向

 

 

 

2.化学实验方案设计顺序

(1)思考问题的顺序。

围绕主要问题思考。例如,选择适当的实验路线、方法;所用的药品、仪器简单易得;实验过程快速安全;实验现象明显。

思考物质制备、净化、吸收和存放的有关问题。例如,制取在空气中易水解、潮解的物质,往往在装置末端再加一个干燥装置,以防止空气中的水蒸气进入。

思考实验的种类以及如何合理选择组装仪器,并将实验与自己已学实验比较。例如,涉及气体的制取或者处理,对这类实验的操作程序及装置的连接顺序大体可概括为:发生装置除杂质干燥主体实验尾气处理。

(2)操作顺序。

仪器安装顺序:一般遵循自下而上,从左到右的原则,气体净化装置中不应干燥后又经过水溶液洗气。

接口的连接顺序:洗气时长进短出;量气时短进长出;干燥管除杂质大进小出

实验顺序:装置选择与连接气密性检验装固体药品装液体药品开始实验

例题.(2011莆田)某化学兴趣小组拟采用下图装置甲电解饱和氯化钠溶液,并用电解产生的H2还原CuO粉末来测定Cu的相对原子质量Ar(Cu),同时检验氯气的氧化性,图中夹持和加热仪器已略去。

 

2)为完成上述实验,正确的连接顺序为ab  (填写连接的字母)。

    设计实验方案三注意

(1)“合理选择是指仪器的选择、药品的选择、连接方式的选择等。仪器的选择又包括发生装置(几种基本类型)、净化装置(除杂质的试剂与顺序)、反应装置、尾气处理装置等;药品的选择包括药品的种类、浓度、状态等;连接方式的选择指仪器的先后顺序,导管接口的连接等。

(2)“排除干扰是指反应条件的控制、防止空气成分介入、副反应尽量避免、杂质的清除以及防止产物的挥发、水解等对实验的干扰。

(3)“操作准确则要求如何驱赶气体使其充分被吸收、气体的防倒吸。

2.气体的净化方法与净化装置

(1)常见气体的净化方法:气体的净化可分为物理方法和化学方法。

遵循的原则:不损失原来气体,不引入新杂质。

物理方法

液化法

利用沸点不同从空气中分离出N2O2

水洗法

利用溶解度不同从N2NH3的混合气体中除去NH3

化学方法

氧化还原法

通过灼热的铜丝网除去混合气体中的O2;通过灼热的CuO除去H2CO

酸碱法

NH3CO2的混合气体通过碱石灰除去CO2

沉淀法

除去CO2中的H2S可利用CuSO4溶液,H2SCuSO4===CuS↓H2SO4

 (2)常见净化装置

杂质气体吸收需固体且需加热。

杂质气体吸收需液体。

杂质气体吸收需固体且不需加热。

题组1 常见气体的制备、净化、收集和尾气处理的判断

破题

思路

分析实验目的确定反应原理(反应条件、试剂状态)→分析杂质气体的性质,判断净化装置和试剂且注意装置接口根据收集气体的性质判断收集方法根据尾气成分及性质判断处理方法

1.下列有关实验或操作的叙述正确的是()

 

 

 

A.用图1中两套装置均可制备NH3(不考虑净化和收集)

B.可用图2装置制备H2,该装置符合随开随制,随关随停的要求

C.可用图3装置除去H2中混有的少量NH3

D.可用图4装置收集NO

2(2013·安徽高考)实验室中某些气体的制取、收集及尾气处理装置如图所示(省略夹持和净化装置)。仅用此装置和表中提供的物质完成相关实验,最合理的选项是()

选项

a中的物质

b中的物质

c中收集的气体

d中的物质

A

浓氨水

CaO

NH3

H2O

B

浓硫酸

Na2SO3

SO2

NaOH溶液

C

稀硝酸

Cu

NO2

H2O

D

浓盐酸

MnO2

Cl2

NaOH溶液

 

题组2 以常见气体的制备、净化、性质探究为目的的综合实验

破题

思路

分析实验目的明确反应原理审清净化装置和性质探究装置特点回答有关问题

3.高氯酸铵(NH4ClO4)可用作火箭推进剂,已知NH4ClO4对热不稳定,400 时发生分解反应:2NH4ClO4(=====)N22O2Cl24H2O。某化学兴趣小组利用实验室常用试剂,设计下图装置(已略去夹持装置)NH4ClO4热分解产生的气体进行分步吸收或收集。

回答下列问题:

(1)装置ANH4ClO4的热分解装置,可选取的装置是________(填字母序号)

 

 

 

 

 

 

 (2)暂不连接装置A,仪器组装完毕后,关闭弹簧夹1,打开弹簧夹2,点燃酒精灯微热装置D中的玻璃管,装置F中有气泡从导管口冒出,关闭弹簧夹2,打开弹簧夹1,停止微热,若____________________________,则装置气密性良好。

(3)装置B吸收的是NH4ClO4分解产生的Cl2,装置B中加入的试剂可以是_______________,发生反应的离子方程式为___________________

(4)装置C中的试剂为浓硫酸,其作用是__________________,装置E的作用是___________________,装置F中收集到的气体是________(写化学式)

(5)装置D中加入铜粉,吸收NH4ClO4分解产生的O2,实验结束后,某同学取少量装置D中的固体物质倒入洁净的试管中,加入蒸馏水,振荡、静置,观察到上层溶液为蓝色,产生该现象的可能原因是______________________,试设计实验进行验证:

____________________________

4.下图是实验室中制备气体或验证气体性质的装置图。

 

(1)仪器安装好后必须进行的操作是_______________________________________

(3)除去ClO2中的NH3可选用的试剂是__________(填序号)

A.饱和食盐水  B.碱石灰      C.浓硫酸  D.水

(2)利用上图装置制备纯净的氯气,并证明氧化性:Cl2>Fe3+Cl2>I2,则装置B中的溶液的作用是_____________________________________________________

装置中加的最佳试剂是(填序号)C__________________D________________

供选试剂:a.Na2SO3溶液 bFeCl2溶液 cKSCNFeCl2的混合溶液 dKI溶液 e.湿润的淀粉KI试纸

(3)在上图所示圆底烧瓶内加入碳,a中加入浓硫酸,开始实验,加热产生的气体缓慢通过后续装置同时完成如下实验:

实验1:证明SO2具有氧化性和还原性

实验2:证明碳元素的非金属性比硅元素的强

证明SO2具有氧化性和还原性:B中为少量Na2S溶液,现象为_________________  _____C中为少量酸性KMnO4溶液,发生反应的离子方程式为___________________H2O―→__________             (不用配平)

D中应加入足量的____________________(填溶液名称)E中加入____________溶液(填化学式),证明碳元素的非金属性比硅元素的强的现象为________________

实验2不严谨之处应如何改进_________________________________________

(5)ClO2处理过的饮用水(pH5.56.5)常含有一定量对人体不利的亚氯酸根离子ClO2001年我国卫生部规定,饮用水的ClO含量应不超过0.2 mg·L1。若饮用水中ClO的含量超标,可向其中加入适量的某还原剂,该反应的氧化产物是____________(填化学式)

题组3 以定量测定为目的综合实验探究

破题

思路

阅读题意,明确测定的物理量根据题中信息,寻找出涉及的化学反应方程式确定已知与未知的数量关系求出测定的物理量

完成一个定量实验通常包含以下内容:

1.根据实验目的和要求(有时还需要根据现有的实验仪器及试剂),确定与其相适应的合理的测定方法。

2.根据确定的测定方法设计正确合理的实验操作步骤,确定需直接测定的量和计算式。

3.正确规范的实验操作过程。

4.分析实验结果,并对可能产生实验误差的原因进行分析和讨论。

【解法指导】定量测定常用的实验方法有气体体积法、气体质量法、重量法、滴定法等多种方法。对于同一个定量实验,往往可以采用不同的实验方法。

1、气体体积法

原理:排水法测量气体的体积

注意事项:

冷却至室温;

调节两液面相平;

视线与凹液面的最低处相切。

2、气体质量的测定

原理:吸收装置前后的质量差就是气体的质量。

注意事项:

排除外界空气中CO2H2O的干扰

保证气体被完全吸收(“鼓气装置)

产生的气体质量不能太小。

1:用纯碱样品中常含有杂质NaCl,请设计实验测定Na2CO3的质量分数

方法1

(1)干燥管的作用是_____________________

(2)该装置的存在缺陷为___________________________________________

方法2:取一定量的纯碱试样,与足量的稀硫酸反应,用如图所示,排饱和NaHCO3溶液的方法测定生成的CO2体积。

(3)能否用水代替饱和NaHCO3溶液,为什么?________________________________________

(4)使用该装置前需要检查气密性,具体操作为________________________________________

(5)使用该装置,读数前需要注意的事项有(写出三项)__________________________________

3、重量分析法

原理:得到难溶沉淀,测定沉淀的质量。

程序:沉淀、过滤、洗涤,干燥、称重

注意事项:

尽可能选择所得沉淀相对分子量较大的沉淀试剂

保证待测组分完全沉淀

洗涤沉淀,证明沉淀已经洗涤干净

4、滴定分析法

原理:用已知准确浓度的标准溶液,与被测物质定量反应。

注意事项:滴定终点的判断舍去异常的数据待测物质总体积与实际参加滴定溶液体积的倍数关系

练习.亚硫酸盐是一种常见食品添加剂。为检验某食品中亚硫酸盐含量(通常以1 kg样品中含SO2的质量计)。某研究小组设计了如下两种实验流程:

(1)气体A的主要成分是________。为防止煮沸时发生暴沸,必须先向烧瓶中加入________;通入N2的目的是____________________________________

(2)写出甲方案第步反应的离子方程式: _________________________________

(3)甲方案第步滴定前,滴定管需用NaOH标准溶液润洗,其操作方法是__________________________________________________________

(4)若用盐酸代替稀硫酸处理样品,则按乙方案实验测定的结果________(偏高”“偏低无影响”)

(5)若取样品w g,按乙方案测得消耗0.010 00 mol·L1 I2溶液V mL,则1 kg样品中含SO2的质量是________________g(用含wV的代数式表示)

【答案】 (1)SO2 碎瓷片(或沸石) 将生成的SO2全部赶出 (2)SO2H2O2===2HSO4(2-) (3)滴定管用蒸馏水洗涤干净后,加入少量NaOH标准溶液,将滴定管横放,轻轻转动,均匀润洗滴定管内壁,然后将润洗液从下端尖嘴处放出,重复操作23

(4)无影响

(5)w(0.64V)

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