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2024届高考一轮复习 第四章 非金属及其化合物 第6讲 以气体制备为主体的实验探究课件PPT
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这是一份2024届高考一轮复习 第四章 非金属及其化合物 第6讲 以气体制备为主体的实验探究课件PPT，共46页。PPT课件主要包含了答案A，答案C，答案D，气体干燥净化装置，排液集气装置，答案B等内容，欢迎下载使用。
1．(2022·北京等级考)利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是 ( )
解析：浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成碘，则淀粉碘化钾溶液变蓝不能说明浓硝酸分解生成二氧化氮，故A符合题意；铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，故B不符合题意；浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成能使酚酞溶液变红的氨气，故C不符合题意；乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不能与溴水反应，则溴水褪色能说明2-溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成丙烯，故D不符合题意。
2．(2021·全国乙卷)在实验室采用如图装置制备气体，合理的是( )
解析：氨气的密度小于空气，收集氨气需要用向下排空气法收集，A不合理；由题给装置图可知，该实验装置可用于固固加热型反应，而浓盐酸、浓硫酸是液体，所以不能用该装置制备Cl2、HCl，B、D不合理；KClO3受热分解制备氧气属于固固加热型，且氧气密度大于空气，可用向上排空气法收集，C合理。
3．(2021·全国甲卷)实验室制备下列气体的方法可行的是 ( )
解析：实验室可用氢氧化钙和氯化铵固体加热制氨气，而不用加热氯化铵固体制氨气，这是因为氯化铵固体加热生成氨气和氯化氢，二者冷却后又生成氯化铵固体，A不符合题意；将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化，在铝片表面生成致密的氧化膜，阻止反应进一步进行，故不能制得二氧化氮，B不符合题意；向硫化钠固体中滴加浓硫酸，浓硫酸有强氧化性，硫化钠有强还原性，二者会发生氧化还原反应，不能生成硫化氢气体，C不符合题意；加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，由于二氧化锰的催化作用，可加快氯酸钾的分解，从而制得氧气，D符合题意。
4．(2022·湖南等级考·节选)某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O，并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案：可选用试剂：NaCl晶体、BaS溶液、浓H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸馏水步骤1.BaCl2·2H2O的制备按如图所示装置进行实验，得到BaCl2溶液，经一系列步骤获得BaCl2·2H2O产品。
步骤2.产品中BaCl2·2H2O的含量测定①称取产品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加热至近沸；②在不断搅拌下，向①所得溶液逐滴加入热的0.100 ml·L－1H2SO4溶液；③沉淀完全后，60 ℃水浴40分钟，经过滤、洗涤、烘干等步骤，称量白色固体，质量为0.466 0 g。
回答下列问题：(1)Ⅰ是制取________气体的装置，在试剂a过量并微热时，发生主要反应的化学方程式为_____________________________________________。(2)Ⅱ中b仪器的作用是________；Ⅲ中的试剂应选用________。
(2)氯化氢极易溶于水，装置Ⅱ中b仪器的作用是防止倒吸；装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应生成H2S，H2S有毒，对环境有污染，装置Ⅲ中盛放CuSO4溶液，用于吸收H2S。
(一)发生装置1．一般发生装置(1)固、固加热型
(2)固、液加热型或液、液加热型
(3)固、液不加热型或液、液不加热型
图A的改进优点是能控制反应液的温度。图B的改进优点是使蒸馏烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液体顺利流下。
(2)“固＋液―→气体”装置的创新
(3)“固＋固―→气体”装置的创新
改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。
(二)除杂装置1．除杂试剂选择的依据 主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。2．除杂原则①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装置内进行；④先除易除的杂质气体。
3．气体除杂的注意事项(1)需净化的气体中含有多种杂质时，除杂顺序：一般先除去酸性气体，如氯化氢气体、CO2、SO2等，水蒸气要在最后除去。(2)除杂选用方法时要保证杂质完全除掉。如除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液。
(三)常见气体的收集方法1．一般收集方法
装置Ⅰ从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体：①饱和食盐水——收集Cl2。②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。③饱和NaHS溶液——收集H2S。④四氯化碳——收集HCl或NH3。装置Ⅱ为储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在瓶A中收集到气体。
(四)尾气处理分析对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。
[注意] 溶液或水吸收尾气时防倒吸装置
(五)常见气体制备及其性质探究的仪器连接1．Cl2的实验室制备系统
2．SO2的实验室制备系统
3．NH3的实验室制备系统
[典例] 硫氰化钾(KSCN)是一种用途广泛的化学试剂，常用于合成树脂、杀虫杀菌剂等。某实验小组用如图所示的装置制备硫氰化钾。
①装置A中________(填“能”或“不能”)直接加热NH4Cl固体制取氨气。②仪器B的名称是_____________________________________。③装置C的作用是_____________________________________。
④三颈烧瓶左侧导管口必须插入到下层的CS2液体中，主要原因是_____________________________________(写出一条原因即可)。(2)制备KSCN溶液：①熄灭A处的酒精灯，关闭K1，移开水浴，将装置D继续加热至105 ℃，NH4HS完全分解后(化学方程式为NH4HS△,NH3↑＋H2S↑)，打开K2，继续保持溶液温度为105 ℃，缓缓滴入适量的KOH溶液，制得KSCN溶液。反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________。
②装置E可用于处理尾气，已知酸性重铬酸钾溶液能将H2S氧化生成浅黄色沉淀，铬元素被还原为Cr3＋，写出其氧化H2S的离子方程式：__________________________________________________________________________________________________________________。(3)制备KSCN晶体：先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再减压蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥，得到硫氰化钾晶体。[解析] (1)①若装置A中直接加热NH4Cl固体，生成的氨气和HCl在试管口冷凝又形成NH4Cl固体，不能制取氨气；②仪器B的名称是球形干燥管；
③通过观察C中产生气泡的速率，控制A中产生氨气的速率；④插入下层液体是为了让氨气和二硫化碳充分接触，充分反应，还可以起到防倒吸的作用。(2)①由于二硫化碳不溶于水，生成的NH4SCN易溶于水，故当液面不再分层的时候，说明二硫化碳反应完全；装置D中NH4SCN和KOH反应生成KSCN，化学方程式是 ＋H2O↑；②装置E中，H2S被酸性重铬酸钾氧化生成浅黄色沉淀S，铬元素被还原为Cr3＋，根据氧化还原得失电子守恒与原子守恒即可写出反应的离子方程式。(3)先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再减压蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到硫氰化钾晶体。
[答案] (1)①不能 ②球形干燥管 ③通过观察C中产生气泡的速度，控制A中产生氨气的速度④防倒吸
[思维建模]气体制备的一般流程
[综合应用训练]1．(2021·北京等级考)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是 ( )
解析：KMnO4是固体物质，加热分解产生O2，由于O2难溶于水，因此可以用排水方法或向上排空气的方法收集，故不可以使用d装置收集O2，A错误；Zn与H2SO4发生置换反应产生H2，块状固体与液体反应制取气体，产生的H2难溶于水，因此可以用排水方法收集，故可以使用装置b、e制取H2，B正确；Cu与稀HNO3反应产生NO气体，NO能够与O2发生反应产生NO2气体，因此不能使用排空气的方法收集，C错误；石灰石与稀硫酸反应产生CaSO4、CO2气体，CaSO4微溶于水，使制取CO2气体不能持续发生，因此不能使用该方法制取CO2气体，D错误。
2．某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)，下列说法不正确的是 ( )
解析：根据实验原理利用NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，所以首先应制备纯净的干燥的NO，利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸和水蒸气，则先通过装置丁除去挥发出的HNO3等酸性气体，然后再通过己干燥，得到的纯净干燥的NO进入戊中与铁粉反应，最后处理多余的NO，又因为NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过乙氧化NO，后再通过丙吸收，A正确；
装置丁盛放的是水，其作用是除去挥发出的HNO3等酸性气体，C正确；装置乙盛放的是浓硝酸，依题意知可以氧化NO，便于NaOH溶液吸收，D错误。
3．硫酰氯(SO2Cl2)是生产医药、农药、染料的重要原料。硫酰氯与硫酸的部分性质如表：
实验室用干燥纯净的氯气和过量的二氧化硫在活性炭的催化作用下合成硫酰氯，反应的化学方程式为SO2(g)＋Cl2(g)===SO2Cl2(l) ΔH＜0，其实验装置如图所示(夹持仪器已省略)：
(2)能替代装置戊中KMnO4的是________(填标号)。A．氯酸钾 B．二氧化锰C．五氧化二磷 D．漂白粉(3)若缺少装置乙和丁，对产品硫酰氯会有何影响，请用化学方程式表示：____________________________________________________________。(4)反应过程中，为防止SO2Cl2分解，可采取的措施有__________________________(至少写一条)。(5)实验开始时，戊中加入p g KMnO4固体，假设KMnO4在过量浓盐酸的作用下完全反应，若实验结束后得到硫酰氯q ml，请计算硫酰氯的产率：______________(列出表达式)。
解析：(2)戊装置用于制取氯气，因为没有加热设备，需要常温下制取，因此只能选氧化性强的氯酸钾或漂白粉。(3)根据信息可知硫酰氯易水解，乙和丁装置作用为除去二氧化硫和氯气中的水蒸气，若没有乙和丁装置，生成的硫酰氯会与水反应，产生大量白雾，生成两种强酸，其化学方程式为SO2Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。(4)根据信息可知硫酰氯受热易分解，且制备硫酰氯的反应为放热反应，所以可以采取调节装置甲、戊中液体滴入的速率，减慢气体通入丙(三颈烧瓶)的速率或给丙(三颈烧瓶)冷水浴降温等措施防止SO2Cl2分解。
1．(2022·北京等级考)利用如图所示装置(夹持装置略)进行实验，b中现象不能证明a中产物生成的是 ( )
解析：浓硝酸具有挥发性，挥发出的硝酸也能与碘化钾溶液反应生成碘，则淀粉碘化钾溶液变蓝不能说明浓硝酸分解生成二氧化氮，故A符合题意；铜与浓硫酸共热反应生成的二氧化硫具有漂白性，能使品红溶液褪色，故B不符合题意；浓氢氧化钠溶液与氯化铵溶液共热反应生成能使酚酞溶液变红的氨气，故C不符合题意；乙醇具有挥发性，挥发出的乙醇不能与溴水反应，则溴水褪色能说明2-溴丙烷与氢氧化钠乙醇溶液共热发生消去反应生成丙烯，故D不符合题意。
2．(2021·全国乙卷)在实验室采用如图装置制备气体，合理的是( )
解析：氨气的密度小于空气，收集氨气需要用向下排空气法收集，A不合理；由题给装置图可知，该实验装置可用于固固加热型反应，而浓盐酸、浓硫酸是液体，所以不能用该装置制备Cl2、HCl，B、D不合理；KClO3受热分解制备氧气属于固固加热型，且氧气密度大于空气，可用向上排空气法收集，C合理。
3．(2021·全国甲卷)实验室制备下列气体的方法可行的是 ( )
解析：实验室可用氢氧化钙和氯化铵固体加热制氨气，而不用加热氯化铵固体制氨气，这是因为氯化铵固体加热生成氨气和氯化氢，二者冷却后又生成氯化铵固体，A不符合题意；将铝片加到冷浓硝酸中会发生钝化，在铝片表面生成致密的氧化膜，阻止反应进一步进行，故不能制得二氧化氮，B不符合题意；向硫化钠固体中滴加浓硫酸，浓硫酸有强氧化性，硫化钠有强还原性，二者会发生氧化还原反应，不能生成硫化氢气体，C不符合题意；加热氯酸钾和二氧化锰的混合物，由于二氧化锰的催化作用，可加快氯酸钾的分解，从而制得氧气，D符合题意。
4．(2022·湖南等级考·节选)某实验小组以BaS溶液为原料制备BaCl2·2H2O，并用重量法测定产品中BaCl2·2H2O的含量。设计了如下实验方案：可选用试剂：NaCl晶体、BaS溶液、浓H2SO4、稀H2SO4、CuSO4溶液、蒸馏水步骤1.BaCl2·2H2O的制备按如图所示装置进行实验，得到BaCl2溶液，经一系列步骤获得BaCl2·2H2O产品。
步骤2.产品中BaCl2·2H2O的含量测定①称取产品0.500 0 g，用100 mL水溶解，酸化，加热至近沸；②在不断搅拌下，向①所得溶液逐滴加入热的0.100 ml·L－1H2SO4溶液；③沉淀完全后，60 ℃水浴40分钟，经过滤、洗涤、烘干等步骤，称量白色固体，质量为0.466 0 g。
回答下列问题：(1)Ⅰ是制取________气体的装置，在试剂a过量并微热时，发生主要反应的化学方程式为_____________________________________________。(2)Ⅱ中b仪器的作用是________；Ⅲ中的试剂应选用________。
(2)氯化氢极易溶于水，装置Ⅱ中b仪器的作用是防止倒吸；装置Ⅱ中氯化氢与BaS溶液反应生成H2S，H2S有毒，对环境有污染，装置Ⅲ中盛放CuSO4溶液，用于吸收H2S。
(一)发生装置1．一般发生装置(1)固、固加热型
(2)固、液加热型或液、液加热型
(3)固、液不加热型或液、液不加热型
图A的改进优点是能控制反应液的温度。图B的改进优点是使蒸馏烧瓶和分液漏斗中的气体压强相等，便于液体顺利流下。
(2)“固＋液―→气体”装置的创新
(3)“固＋固―→气体”装置的创新
改进的目的：用于加热易熔化的固体物质的分解，这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流，如草酸晶体受热分解制取CO2气体。
(二)除杂装置1．除杂试剂选择的依据 主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。2．除杂原则①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装置内进行；④先除易除的杂质气体。
3．气体除杂的注意事项(1)需净化的气体中含有多种杂质时，除杂顺序：一般先除去酸性气体，如氯化氢气体、CO2、SO2等，水蒸气要在最后除去。(2)除杂选用方法时要保证杂质完全除掉。如除CO2最好用NaOH不用Ca(OH)2溶液。
(三)常见气体的收集方法1．一般收集方法
装置Ⅰ从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体：①饱和食盐水——收集Cl2。②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。③饱和NaHS溶液——收集H2S。④四氯化碳——收集HCl或NH3。装置Ⅱ为储气式集气。气体从橡胶管进入，可将水由A瓶排入B瓶，在瓶A中收集到气体。
(四)尾气处理分析对有毒、有害的气体必须用适当的方法予以吸收或点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。
[注意] 溶液或水吸收尾气时防倒吸装置
(五)常见气体制备及其性质探究的仪器连接1．Cl2的实验室制备系统
2．SO2的实验室制备系统
3．NH3的实验室制备系统
[典例] 硫氰化钾(KSCN)是一种用途广泛的化学试剂，常用于合成树脂、杀虫杀菌剂等。某实验小组用如图所示的装置制备硫氰化钾。
①装置A中________(填“能”或“不能”)直接加热NH4Cl固体制取氨气。②仪器B的名称是_____________________________________。③装置C的作用是_____________________________________。
④三颈烧瓶左侧导管口必须插入到下层的CS2液体中，主要原因是_____________________________________(写出一条原因即可)。(2)制备KSCN溶液：①熄灭A处的酒精灯，关闭K1，移开水浴，将装置D继续加热至105 ℃，NH4HS完全分解后(化学方程式为NH4HS△,NH3↑＋H2S↑)，打开K2，继续保持溶液温度为105 ℃，缓缓滴入适量的KOH溶液，制得KSCN溶液。反应的化学方程式为_______________________________________________________________________________________________。
②装置E可用于处理尾气，已知酸性重铬酸钾溶液能将H2S氧化生成浅黄色沉淀，铬元素被还原为Cr3＋，写出其氧化H2S的离子方程式：__________________________________________________________________________________________________________________。(3)制备KSCN晶体：先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再减压蒸发浓缩、________、过滤、洗涤、干燥，得到硫氰化钾晶体。[解析] (1)①若装置A中直接加热NH4Cl固体，生成的氨气和HCl在试管口冷凝又形成NH4Cl固体，不能制取氨气；②仪器B的名称是球形干燥管；
③通过观察C中产生气泡的速率，控制A中产生氨气的速率；④插入下层液体是为了让氨气和二硫化碳充分接触，充分反应，还可以起到防倒吸的作用。(2)①由于二硫化碳不溶于水，生成的NH4SCN易溶于水，故当液面不再分层的时候，说明二硫化碳反应完全；装置D中NH4SCN和KOH反应生成KSCN，化学方程式是 ＋H2O↑；②装置E中，H2S被酸性重铬酸钾氧化生成浅黄色沉淀S，铬元素被还原为Cr3＋，根据氧化还原得失电子守恒与原子守恒即可写出反应的离子方程式。(3)先滤去三颈烧瓶中的固体催化剂，再减压蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥，得到硫氰化钾晶体。
[答案] (1)①不能 ②球形干燥管 ③通过观察C中产生气泡的速度，控制A中产生氨气的速度④防倒吸
[思维建模]气体制备的一般流程
[综合应用训练]1．(2021·北京等级考)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是 ( )
解析：KMnO4是固体物质，加热分解产生O2，由于O2难溶于水，因此可以用排水方法或向上排空气的方法收集，故不可以使用d装置收集O2，A错误；Zn与H2SO4发生置换反应产生H2，块状固体与液体反应制取气体，产生的H2难溶于水，因此可以用排水方法收集，故可以使用装置b、e制取H2，B正确；Cu与稀HNO3反应产生NO气体，NO能够与O2发生反应产生NO2气体，因此不能使用排空气的方法收集，C错误；石灰石与稀硫酸反应产生CaSO4、CO2气体，CaSO4微溶于水，使制取CO2气体不能持续发生，因此不能使用该方法制取CO2气体，D错误。
2．某兴趣小组设计用铁粉将NO还原为N2(同时生成FeO)，下列说法不正确的是 ( )
解析：根据实验原理利用NO被灼热的铁粉还原为N2，同时生成FeO，所以首先应制备纯净的干燥的NO，利用铜与稀硝酸反应生成NO，由于硝酸具有挥发性，所以制得的NO中会混有硝酸和水蒸气，则先通过装置丁除去挥发出的HNO3等酸性气体，然后再通过己干燥，得到的纯净干燥的NO进入戊中与铁粉反应，最后处理多余的NO，又因为NaOH溶液不与NO反应，而浓硝酸可氧化NO生成NO2，所以先通过乙氧化NO，后再通过丙吸收，A正确；
装置丁盛放的是水，其作用是除去挥发出的HNO3等酸性气体，C正确；装置乙盛放的是浓硝酸，依题意知可以氧化NO，便于NaOH溶液吸收，D错误。
3．硫酰氯(SO2Cl2)是生产医药、农药、染料的重要原料。硫酰氯与硫酸的部分性质如表：
实验室用干燥纯净的氯气和过量的二氧化硫在活性炭的催化作用下合成硫酰氯，反应的化学方程式为SO2(g)＋Cl2(g)===SO2Cl2(l) ΔH＜0，其实验装置如图所示(夹持仪器已省略)：
(2)能替代装置戊中KMnO4的是________(填标号)。A．氯酸钾 B．二氧化锰C．五氧化二磷 D．漂白粉(3)若缺少装置乙和丁，对产品硫酰氯会有何影响，请用化学方程式表示：____________________________________________________________。(4)反应过程中，为防止SO2Cl2分解，可采取的措施有__________________________(至少写一条)。(5)实验开始时，戊中加入p g KMnO4固体，假设KMnO4在过量浓盐酸的作用下完全反应，若实验结束后得到硫酰氯q ml，请计算硫酰氯的产率：______________(列出表达式)。
解析：(2)戊装置用于制取氯气，因为没有加热设备，需要常温下制取，因此只能选氧化性强的氯酸钾或漂白粉。(3)根据信息可知硫酰氯易水解，乙和丁装置作用为除去二氧化硫和氯气中的水蒸气，若没有乙和丁装置，生成的硫酰氯会与水反应，产生大量白雾，生成两种强酸，其化学方程式为SO2Cl2＋2H2O===H2SO4＋2HCl。(4)根据信息可知硫酰氯受热易分解，且制备硫酰氯的反应为放热反应，所以可以采取调节装置甲、戊中液体滴入的速率，减慢气体通入丙(三颈烧瓶)的速率或给丙(三颈烧瓶)冷水浴降温等措施防止SO2Cl2分解。
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