聚焦氣體制備六大考點

柴勇

常見氣體的制備在高考中是永恒的考點之一，基本上年年高考都會出現，是實驗知識中極為重要的內容，為了更好的復習這一內容，現將其常見考點進行全面總結，希望對同學們的高考備考有所幫助。

考點一、考查氣體的制備原理

分析反應原理的主要依據是：一般可以從化學方程式入手，達到反應速率平緩、反應條件簡單、副反應少、產物盡量純凈、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物且不易收集，因此不符合上述選擇依據），而是選擇了二氧化錳與濃鹽酸加熱的反應。對于選擇反應物的主要依據是：①所制取的氣體的性質，如氨氣因極易溶于水，所以在實驗室中選擇固態物質（氯化銨和氫氧化鈣）進行反應，而不能選擇其稀溶液；②反應物的價值（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，而沒有選擇銀片與濃硝酸反應；③反應速率，如乙炔的實驗室制取，選擇的是電石與飽和食鹽水的反應，而沒有直接用水跟電石反應，因為電石與水反應劇烈，不便于控制反應和收集氣體。

例1、下列反應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。根據所給反應，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，發現鋅粒與稀硫酸沒有接觸，為使該反應順利進行，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生具有強氧化性的硝酸，鋅粒與硝酸反應得不到氫氣；Na2CO3溶液與稀硫酸反應產生二氧化碳氣體；濃氨水與稀硫酸會發生反應。答案：A

考點二、考查氣體的發生裝置

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

例3、在氯氣的制備實驗中，有位同學設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.使反應的氯氣循環使用

C.使燒瓶內的壓強與大氣壓保持一致 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、隨關隨停”的是（ ）

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：根據題中所給裝置特點，制取氣體的反應應該具備以下特點：①反應不需加熱，②反應不能太劇烈，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，阻止反應進行，故A不符合。答案：B

考點三、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，這就需要對制取的氣體進行凈化，得到純凈的氣體。選擇凈化劑的依據是：不能減少目標氣體的量，這就要求目標氣體既不溶于該凈化劑，又不與該凈化劑反應，同時還要吸收非目標氣體（這一過程可以產生目標氣體，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能與堿石灰發生反應，應選濃H2SO4為干燥劑。選項C中藥品與干燥劑選擇均錯誤，應用濃硫酸作藥品，P2O5或CaCl2為干燥劑。選項D中的干燥劑選擇錯誤，應用堿石灰作干燥劑。答案：A

考點四、考查氣體的收集

選擇收集方法的主要依據是：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準應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）。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性質，如NO極易與空氣中的O2反應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，故氣體發生裝置應選②，氣體的凈化可選用④或⑤，氣體收集裝置應選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，應用向下排空氣法收集，用圖1，A錯；CO2的密度比空氣大，應用向上排空氣法收集，用圖2，B錯；銅和稀硝酸反應產生NO，不能用排空氣法收集，因2NO+O2===2NO2，C錯。答案：D

考點五、考查氣體的吸收和尾氣處理

對環境有害的氣體，必須進行尾氣處理。選擇尾氣吸收方法的依據是：使有害的氣體反應掉，同時不能再產生有害氣體。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計中的應用等內容。裝置A設計原理錯誤，氣體沒有“通路”，易發生爆炸；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、實驗現象等為核心進行命題，綜合考查學生設計實驗，改進實驗裝置、繪制和識別典型實驗裝置圖的能力，充分體現“基礎承載能力”的命題思想。

例9、實驗室常用30%（質量分數）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）反應的化學方程式為_________________________________。

（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裝置中應盛________（填藥品名稱），通過_______的現象可確定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行相關的實驗探究。

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過氧化鈉跟水反應的化學方程式為_______________。

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，使反應進行一段時間 （4）濃硫酸 Ⅲ中無水CuSO4不變藍色 （5）否 因為MnO2為粉末狀固體，用Ⅴ裝置無法控制反應 （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