考点23 常见气体的实验室制法1．常见气体制备的反应原理气体名称反应原理收集方法氧气2KClO32KCl+3O2↑2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑排水法、向上排空气法氨气2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 向下排空气法氢气Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑排水法、向下排空气法硫化氢FeS+H2SO4FeSO4+H2S↑向上排空气法二氧化碳CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑向上排空气法二氧化硫Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+H2O+SO2↑向上排空气法二氧化氮Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑向上排空气法乙炔CaC2+2H2O Ca(OH)2+↑排水法氯气MnO2+4HCl(浓)MnCl2+2H2O+Cl2↑向上排空气法氯化氢NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑向上排空气法一氧化氮3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑排水法乙烯C2H5OH↑+H2O 排水法2．实验室制取气体的装置实验室制备气体发生装置选择的依据是反应物的状态及反应条件。
装置类型装置图适用气体注意事项固−固加热型O2、NH3等①试管要干燥；②试管口略低于试管底；③加热时先均匀加热再固定加强热固−液加热型或液−液加热型Cl2、HCl等①加热烧瓶时要垫石棉网；②反应物均为液体时，烧瓶内要加沸石或碎瓷片固−液不加热型或液−液不加热型H2、CO2、SO2、NO、NO2等①使用长颈漏斗时，漏斗下端管口要插入液面以下；②启普发生器只适用于块状固体与液体的反应，反应不需要加热且气体不溶于水；③使用分液漏斗既可增强装置的气密性，又可控制加入液体的速度气体制备口诀气体制备首至尾，操作步骤各有位，发生装置位于头，洗涤装置紧随后，除杂装置分干湿，干燥装置把水留；集气要分气和水，性质实验分先后，有毒气体必除尽，吸气试剂选对头；有时装置少几个，基本顺序不可丢，偶尔出现小变化，相对位置仔细求。
3．常见气体的除杂与干燥（1）气体的除杂气体的除杂一般是指除去水蒸气以外的杂质。
关于气体的除杂应掌握以下两点：①除杂原则。
a.不损失主体气体，即被净化的气体不能与除杂试剂发生化学反应；b.不引入新的杂质气体；c.在密闭装置内进行；d.常先除去易除的气体。
②选择除杂试剂的依据。
利用主体气体和杂质气体性质的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性等。
液体除杂试剂用洗气瓶，固体除杂试剂用干燥管。
（2）常见气体的净化气体所含杂质净化剂净化装置O2Cl2氢氧化钠溶液H2H2S 硫酸铜溶液CO2HCl 饱和碳酸氢钠溶液CO2SO2饱和碳酸氢钠溶液洗气瓶Cl2HCl 饱和食盐水SO2HCl 饱和亚硫酸氢钠溶液CH4乙烯溴水CO CO2或H2O 碱石灰干燥管N2O2灼热的铜网CO2CO 灼热的氧化铜硬质玻璃管（3）气体的干燥气体的干燥是指除去气体中所含的水蒸气，实质上也属于除杂范畴(是一种特定的除杂过程)；气体干燥的关键是选择干燥剂，并根据干燥剂的状态选择干燥装置，常用的装置有洗气瓶、干燥管等。
（4）常用的气体干燥剂碱性干燥剂中性干燥剂(固体)类型酸性干燥剂(固体)浓硫酸(具有强氧化常用试剂碱石灰、CaO 无水CaCl2性)、P2O5(固体)（5）气体干燥与除杂的顺序问题一般情况下，若采用溶液作除杂试剂，则先除杂后干燥；若采用加热法除去杂质，则先干燥后除杂。
4．气体的收集方法确定气体的收集方法时要考虑气体的密度、溶解性、稳定性。
（1）常见的收集方法收集方法排水法向上排空气法向下排空气法收集原理收集的气体不与水反应或难溶于水与空气不反应且密度比空气的大与空气不反应且密度比空气的小收集装置适用的气体H2、O2、NO、CH4Cl2、CO2、NO2、SO2H2、NH3（2）创新的收集装置气体的收集分析思路1．易溶于水或与水反应的气体，如NH3、HCl、NO2等，只能用排空气法收集。
2．常温下与O2反应的气体(如NO)、密度跟空气相近的气体(如N2、CO、C2H4、C2H6等)，都不能用排空气法收集。
3．能溶于水但溶解度不大的气体，可以用排某些饱和溶液的方法收集，如：CO2——排饱和NaHCO3溶液；SO2——排饱和NaHSO3溶液；H2S——排饱和NaHS溶液；Cl2——排饱和NaCl溶液。
4．注意集气装置中两根导气管的长短，应根据气体的密度来分析其进气和出气端。
5．气体体积的测量对难溶于水且不与水反应的气体，往往通过测量其排出水的体积来确定气体的体积(NH3常用排CCl4的方法来测体积)。
读数时，要使两边的液面保持水平，以消除水位差造成的误差。
常用装置如图所示：6．尾气处理方法对于有毒、有害、可燃、污染空气的气体尾气必须进行处理，用溶液吸收或点燃使它们变为无毒、无害、无污染的物质。
对于无毒、无害气体可直接排放，如N2、O2、CO2等。
（1）吸收原则：能充分吸收气体；不能倒吸。
（2）常见装置①吸收溶解度较小的尾气(如Cl2等)用图D装置；②吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图B、C装置；③CO、H2等气体可用点燃或收集的方法除去，用图A、E装置。
（3）有些反应物需要防潮处理(如FeCl3、AlCl3等)，这时尾气处理前必须有干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入，如图所示。
7．几种常见气体的检验（1）可燃性气体的检验考向一气体的制备、收集与检验典例1亚硝酰氯(NOCl)的沸点为－5.5 ℃，具有刺鼻恶臭味，在潮湿空气中易水解，溶于浓硫酸，是有机合成中的重要试剂。
某同学用如图装置，由NO与干燥纯净的Cl2反应制备NOCl。
已知：①Cl2沸点为－34.6 ℃，NO2Cl沸点为－15 ℃②2NO＋Cl2===2NOCl2NO2＋Cl2===2NO2Cl回答下列问题：（1）铜与稀硝酸反应的化学方程式为____________________________；装置A中设计了可上下移动的铜丝，其优点是______________________________。
（2）图中实验装置的连接顺序为a―→____________________________。
（3）实验时，先制取氯气使其充满除A、B、C外的整套装置，目的是____________________；装置中充满氯气后，下一步是制取NO，具体操作是_____________________________；E中冰盐水的温度可低至－22 ℃，其作用是____________________________。
（4）该同学的实验设计可能的不足之处是________________________(答出一条即可)。
（5）若无C装置，则不利于NOCl的制备，主要原因是______________________(用化学方程式表示)。
【解析】（1）Cu被稀HNO3氧化为Cu2＋，稀HNO3被还原成NO，根据化合价升降守恒配平即可；可上下移动的铜丝设计的目的是节约药品，通过铜丝的拉动，可以控制反应的开始与结束。
（2）Cl2由气体发生装置a出来，连接净化除杂装置，先通过饱和食盐水(d、e)除去HCl气体，再通过浓H2SO4(b、c)除去水蒸气，再连接反应装置(i、j)，再通过干燥管(f、g)防止空气中水蒸气进入导致产物水解，最后通过NaOH溶液除尾气。
（3）由于NO易被氧化，故需先通氯气赶尽装置中的O2；打开止水夹目的是保证装置畅通，使气体顺利通过，将铜丝伸入稀HNO3中即可启动反应产生NO；NOCl的沸点为－5.5 ℃，采取低温冷却的目的是液化NOCl。
（4）该实验中先通Cl2，后通NO，部分NO会被B和C装置上部的O2氧化，导致产物不纯。
（5）题干中提示NOCl在潮湿的空气中易发生水解，故若没有C装置，会发生NOCl的水解反应，得到HNO2和HCl。
【答案】（1）3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O可控制反应的开始和停止(其他合理答案均可)（2）d、e→b、c→i、j→f、g→h（3）排出装置中的空气打开止水夹，并将铜丝插入稀硝酸中将NOCl冷凝为液态（4）B、C上部的空气会将NO氧化(或E中制得的NOCl产品中可能混有少量NO2Cl)（5）NOCl＋H2O===HNO2＋HCl1．某同学用如图所示装置制取和探究气体(H2、O2、NH3、Cl2、SO2、NO2)的性质。
（1）装药品前，应先进行的操作是。
（2）如果用该装置制取H2、O2、NH3，可选用的试剂组合是(填序号)。
H2O2NH3①Zn、稀盐酸KClO3、MnO2氯化铵固体、氢氧化钙固体②Zn、稀硫酸H2O2溶液、MnO2浓氨水、NaOH固体③Zn、稀硝酸KMnO4浓氨水、生石灰（3）题给六种气体中，可同时采用如图所示两种收集装置收集的是。
（4）甲、乙两同学分别利用题给装置制取并探究气体的性质。
甲同学利用Na2SO3固体与稀硫酸反应制取SO2，乙同学利用KMnO4和稀盐酸反应制取氯气。
请回答下列问题：①写出Na2SO3固体与稀硫酸反应制取SO2的化学方程式：。
②若溶液A为溴水，通入SO2后可观察到的现象是；若溶液A为NaBr溶液，通入氯气时发生反应的离子方程式为。
实验证明Br2、SO2和Cl2的氧化性由强到弱的顺序为。
③甲、乙两同学想比较Cl2和SO2漂白速率的快慢，溶液A分别选取的是相同量的品红溶液。
同时制取Cl2和SO2气体，观察品红溶液褪色的时间，比较褪色的快慢，该方法存在的缺陷为。
两同学还想比较Cl2和SO2漂白性的差异，还需要的操作和可能观察到的现象为。
有关气体制备实验的分析思路考向二气体的净化和尾气处理典例1向盛有H2O2溶液的试管中滴入少量浓盐酸，经检验生成的混合气体中只含有O2、Cl2、HCl和水蒸气。
将气体通入X溶液(如图)，依据观察到的现象，能判断气体中含有Cl2的是选项X溶液现象A 稀硝酸酸化的AgNO3溶液有白色沉淀生成B 滴有KSCN的FeSO4溶液溶液变为红色C 淀粉KI酸性溶液溶液变为蓝色D 紫色石蕊溶液溶液先变红后褪色【解析】含氯化氢也可生成白色沉淀，不能判断是否含有氯气，A不选；氧气可氧化亚铁离子，溶液变为红色，不能判断是否含有氯气，B不选；氧气可氧化碘化钾，溶液变蓝，不能判断是否含氯气，C不选；紫色石蕊溶液先变红后褪色，可知一定含氯气，氯气与水反应生成盐酸和次氯酸，具有酸性和漂白性，D可选。
【答案】D2．实验室制取下列气体时，下列尾气吸收方法中不正确的是A．Cl2的尾气，可用NaOH溶液吸收B．H2S的尾气，可用CuSO4溶液吸收C．SO2的尾气，可用酸性KMnO4溶液吸收D．NO2的尾气，可用H2O来吸收气体除杂原则（1）先除杂质后干燥；用加热法除去杂质时，应先干燥后加热。