化学中考专题复习：专题9气体的制取与收集 13页

1 中考专题复习 专题九 气体的制取与收集 ☞ 中考考查热点： 一、1．氧气、二氧化碳的实验室制法及相关实验操作程序 2．制取某种气体所给的原料选择，发生、收集装置的选择及错误操作所造成的后果 及原因分析。 3．对氧气和二氧化碳三种气体的发生与收集装置进行分析比较，归纳总结出结论并 加以应用，来解决某些未知气体的制取问题。 其中，判断实验室制取某种气体的方案的分析、研究及拓展应用是近年来中考命题的 一大趋势。 二、题型与注意事项 1、题型一：仪器识别与使用 （1）、发生装置的选择 ①规律应用； ○2装置改进:。（2）收集装置的选择 2、题型二：实验方案设计与评价 3、实验室制取气体的一般顺序是：连接装置→检查气密性→装药品（先固体，后液 体）→反应→收集气体（应等到装置中空气排净后再收集）。 4、氧气、氢气和二氧化碳的实验室制法列表比较： 氧气 氢气 二氧化碳 药 药 品 KClO3和 MnO2或 KMnO4 或 H2O2和 MnO2 Zn 和稀 H2SO4 大理石(或石灰石) 和稀 HCl 反 反 应 原 理 2KClO 3 2KCl+3O2↑ 2KMnO 4 K2MnO 4 +MnO 2 +O2↑ 2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑ Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑ CaCO3+ 2HCl=CaCl2 +H2O+CO2↑ 2 a 注明： 1.固液不加热装置——凡是反应物为固体和液体且反应不需加热的发生装置图 学科王 2.固固加热装置——凡是反应物都为固体且反应需要加热的发生装置图 4、“万能瓶”的几种主要用途： (1).集气：（贮气）学科王 ①如瓶中为空气，即用排空气法收集气体时，密度比空气大的气体从 a管进，密度小的 从 b 管进。 ②若瓶中为水，即用排水法收集气体时，气体从 b 管进。 (2).洗气：（长入短出） 瓶内装浓硫酸或氢氧化钠溶液。 (3).量气：（短入长出） 瓶内装满水，气体从 b 端进入，a 端接量筒，通过测量量筒内水的体积从而测得生成 气体的体积。 (4).安全瓶：（长入短出） 点燃可燃气体时，瓶内装少量水，将点燃的气体与从发生装置产生的气体分隔开。 ☞中考在线 【中考在线 1】下列有关制取干燥的氧气和二氧化碳的实验中错误的是（ ） 发 发 生 装 置 和 收 集 装 置 收 收 集 排水法或 向上排空气法 排水法或 向下排空气法 向上排空气法 检 检 验 使带火星的木条复燃 点燃，火焰呈淡蓝色， 产物只有水 使澄清石灰水变浑浊 3 【答案】C 【名师解析】 反应物地状态和反应条件决定了气体的发生装置，气体的性质决定了气体的干燥、收集 和验满。氧气和二氧化碳都可以用“固体和液体不加热”的方法原理来制备，都可用 A发 生装置；二者都不溶于浓硫酸，都可以用装有浓硫酸的洗气瓶 B 干燥；二者密度都比空气 的大（可用比较相对分子质量法比较气体密度大小，空气的平均相对分子质量为 29），都 可用 D向上排空气法收集。氧气具有助燃性，可用带火星的木条放在瓶口验满；二氧化碳 不能燃烧，也不能支持燃烧，可用燃着的木条放在瓶口验满。所以 C错误。 【名师剖析】 本题综合考查氧气和二氧化碳的发生、干燥、验满、收集等实验基本知识点。解题关键是掌 握制取常见气体的反应原理和气体的物化性质，进而分析气体发生装置的适用范围与反应物 状态和反应条件的关系，干燥装置和干燥剂的选择、气体的验满方法和气体的收集方法分别 由气体的什么性质决定的。 【中考在线 2】（2013•鄂州）如图所示装置（不可倒置）有多种用途，下列叙述正确的是 （ ） A．若用排空气法往装置内收集 H2时，气体应从 A端通入 B．若要除去 H2中 CO2可在此装置中装入 NaOH溶液，气体从 B端通入 C．若用排空气法往装置内收集 CO2时气体应从 A端通入 D．若用水将此装置中 O2的排出，水应从 B端进入 【答案】C 【名师解析】 A、本装置中，密度比空气大的气体从长管进入，密度比空气小的气体从短管进入，排空气 法收集氢气-气体从装置的 B端通入，故 A错误； B、除去 H2中 CO2 可在此装置中装入 NaOH溶液，且二氧化碳的密度比 NaOH溶液小，所 以气体应从 A端通入，故 B错误； C、本装置中，密度比空气大的气体从长管进入，密度比空气小的气体从短管进入，排空气 法收集氢气-气体从装置的 A端通入，故 C正确； D、氧气的密度比水小，水应该从长管进入，气体从短管出，故 D错误． 4 故选 C． 【名师剖析】 本考点考查了气体的收集、检验和干燥方法，要记忆常用气体的性质，理解应用．本考点考 查了学生的实验设计能力、分析能力和实验评价能力，希望同学们认真把握． 【中考在线 3】（2013威海市）在实验室里，利用下列物质和装置制取气体的方法正确的是 （ ） A．二氧化锰和氯酸钾制取氧气 B．大理石和稀盐酸制取二氧化碳 C．二氧化锰和 5%的过氧化氢溶液制取氧气学科王 D．铜和稀硫酸制取氢气 【答案】C 【名师解析】 此装置中的发生装置是固液常温型，反应物应为固体与液体，反应条件为常温，收集装置 是排水法收集，说明该气体不易或难溶于水． A、氯酸钾和二氧化锰是固体，反应条件是加热，发生装置应选用给固体加热装置，故错 误； B、石灰石是固体，稀盐酸是液体，反应条件是常温，发生装置选用固液常温型装置，二 氧化碳能溶于水，不能用排水法收集，故错误； C、过氧化氢是液体，二氧化锰是固体，反应条件是常温，发生装置选用固液常温型；氧 气不易溶于水，可用排水法收集，正确． D、铜排在金属活动性顺序表中氢的后面，和稀硫酸不反应，不能用来制取氢气，故错误； 故选 C． 【名师剖析】反应物是固体与液体，反应条件是常温，可用固液常温型装置；不易或难溶于 水的气体可用排水法收集． 【中考在线 4】(2013安徽省）空气是人类活动必需的自然资源。工业上常用分离空气的方 法制取氧气，实验室常用物质分解的方法制取氧气。 A B C D E （1）工业制氧气是变化________（填“物理”或“化学”）变化。 5 （2）图中仪器 a的名称是___________。 （3）实验室制取并收集氧气，可选择_________装置（填字母代号），此法制取氧气的化学 方程式为____________________________________________________。 （4）检查 B装置气密性的方法是（可借助水和图中的其他装置）______________________ _____________________________________________________________________________。 【答案】 （1）物理；（2）铁架台； （3）A和 C（或 E）；2KMnO4 加热 K2MnO4 + MnO2 + O2↑ ； 也可选 B和 C（或 E）；2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑；（4）将 B和 C相连的橡皮管用止水 夹夹住，从长颈漏斗中倒入水至淹没下端管口，使长颈中形成一段水柱，过一会，水柱不下 降证明装置气密性良好． 【名师解析】 （1）是利用氧气和氮气的沸点不同分离氧气的，属于物理变化；（2）a是用于固定的铁 架台； （3）实验室若用加热高锰酸钾制氧气，属于固体加热型，故选发生装置 A，该反应生成 锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的方程式为：2KMnO4 加热 K2MnO4 + MnO2 + O2↑； 实验室若用过氧化氢溶液在二氧化锰的作用下制取氧气，属于固液常温型的 B装置，反 应产生水和氧气，反应的方程式为：2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑； 因为氧气不溶于水，可以用排水法收集，又因为密度比空气大，所以也可以向上排空气法， 故答案为 C或 D； （4）检查 B 装置气密性的方法是：将 B和 C 相连的橡皮管用止水夹夹住，从长颈漏斗 中倒入水至淹没下端管口，使长颈中形成一段水柱，过一会，水柱不下降证明装置气密性 良好． 【名师剖析】 本题主要考查了制取氧气反应原理及发生装置和收集装置的选择，属于基础性的考查， 注意若采用 A装置时要看试管口是否有一团棉花． 【中考在线 5】现有实验室制取气体的部分装置，请结合所学化学知识，回答有关问题： （1）请写出图中标有字母的仪器名称：a 6 （2）装置 A可用于实验室用高锰酸钾制取氧气，该反应的化学方程式 是 ．用 E装置收集氧气的合适时机是 ． （3）实验室用制取并收集氢气，可用的装置是 ，写出实验室常用反应的化学方 程式： ． （4）实验室制取二氧化碳并收集到干燥的二氧化碳气体时，应将发生装置与 F装置的 （填“m”或“n”）相连． 【答案】 （1）酒精灯；（2）2KMnO4 加热 K2MnO4 + MnO2 + O2↑；气泡连续、均匀冒出时；（3）B； Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑；（4）m． 【名师解析】 （1）图中标有字母的仪器是用于加热的酒精灯； （2）高锰酸钾在加热的条件下，生成锰酸钾和二氧化锰和氧气，方程式是 2KMnO4 加热 K2MnO4 + MnO2 + O2↑；排水法收集氧气的合适时机是气泡连续、均匀冒出时，因为 开始出来的气体中含有较多的空气； （3）实验室是用稀硫酸和锌制取氢气的，该反应不需加热，属于固液常温型，故选发生装 置 B，锌和硫酸反应生成硫酸锌和氢气，方程式是 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑； （4）洗气装置中导管要长 进短出，让气体和浓硫酸充分接触干燥； 【名师剖析】本考点主要考查氧气和氢气的制法和气体的干燥，还考查了化学方程式的书写 和气体发生装置选择的依据．综合性比较强．气体的制取装置的选择与反应物的状态和反应 的条件有关；气体的收集装置的选择与气体的密度和溶解性有关． ☞例题经典 【经典例题 1】右图是老师放置在实验桌上的三瓶无色气体，它们可能是 H2 、O2 、CO2。 下列关于这三种气体的的鉴别方法中，不正确的是 A.根据瓶③倒置，可判断瓶③存放的是 H2 B.用带火星的木条放入①中，若复燃，则存放的是 O2 C.用点燃的木条伸入②中，若火焰熄灭，则存放的是 CO2 D.向②中加入少量蒸馏水，若变为红色，则存放的是是 CO2 【答案】 D 【名师解析】 A、由于氢气密度比空气小，应倒置；O2、CO2的密度比空气都大，故 A正确； B、由于氧气有助燃性，能使带火星的木条复燃，故 B正确； C、氢气能够燃烧并发出蓝色火焰，氧气有助燃性，只有二氧化碳既不燃烧也不支持燃烧； 故 C正确； 7 D、二氧化碳溶于水没有颜色变化，通入石蕊试液变红．故 D错误． 故选 D． 【点悟】要熟记氢气能够燃烧并发出蓝色火焰的特性，氧气有助燃性，二氧化碳不支持燃烧， 能使澄清石灰水变浑浊的特性． 【经典例题 2】通过一年的化学学习，相信你已掌握了实验室制取气体的有关知识．请结合 图示回答下列问题． （1）请写出图中标号 a、b仪器的名称：a ；b ． （2）实验室常用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，发生反应的化学方程式为 ，选用 的发生装置是 ，（填装置序号，下同）收集装置是 ． （3）F装置可用来测量生成的 CO2气体的体积，在水面上放一层植物油的目的是 ，植物油 上方原有的空气对实验的结果 （填“有”或“没有”）明显影响． 【答案】 （1）试管； 集气瓶 （2）2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑； B ；D或 E （3）防止 CO2溶解于水中 ； 没有 【名师解析】 （1）a、b仪器的名称是试管、集气瓶．故填：试管；集气瓶． （2）过氧化氢在二氧化锰的催化作用下反应的化学方程式为：2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑． 反应不需要加热，可以选择 B 装置制取氧气，氧气的密度比空气大，不易溶于水，可以用 向上排空气法或排水法收集．故填：B；D或 E． （3）在水面上放一层植物油的目的是防止二氧化碳溶于水中，使测量结果不准确．实验结 束后，只要植物油上方仍然保持和原来相同体积的气体，对实验结果没有明显影响． 【点悟】 本题主要考查二氧化碳、氧气的性质和化学方程式的书写等方面的知识，书写化学方程式 时要注意四步，一是反应物和生成物的化学式要正确，二是遵循质量守恒定律，三是写上必 要的条件，四是看是否有“↑”或“↓”． 【经典例题 3】 8 某兴趣小组根据实验室提供的仪器和药品进行了氧气的制备实验． （1）甲同学选用如右图所示的装置制取氧气． ①写出仪器 B的名称： ． ②甲同学应选取的试剂是 Mn02 和 （填化学式），Mn02 固体在该反应中起 作用． ③除用排水法，甲同学还可选择 法收集氧气． ④实验前，甲同学先向仪器 A中加入水，然后将导管放人水槽中，并打开仪器 A的活塞， 观察导管口是否有连续的气泡出现．该实验操作的目的是 ． （2）甲烷是密度小于空气，极难溶于水的气体．实验室用加热无水醋酸钠和碱石灰固体混 合物的方法来制取．制取甲烷能否用此装置 （填 “能 ”或 “否 ”）原因 是 ． 【答案】 （1）①集气瓶 ； ②H2O2、催化；③向上排空气法；④检验装置的气密性； （2）否；制取甲烷需加热，该装置适合固液常温制取的气体． 【名师解析】 （1）①图中 B是集气瓶，故答案为：集气瓶； ②该装置适合固液不加热反应，我们可以用过氧化氢溶液和固体二氧化锰反应制取氧气， 其中二氧 化锰在反应前后性质和质量都不发生变化，所以二氧化锰起催化作用； ③氧气的密度大于空气的密度，不易溶于水，所以除用排水法收集外，还可以用向上排空 气法收集； ④这种做法可以使装置内外形成压力差，看装置是否漏气； （2）从题意中知道，该反应的反应物是无水醋酸钠和碱石灰的固体混合物，反应条件是加 热，该装置适合固液不加热反应，所以不能用此装置 ． 【点悟】本题考查制取氧气的相关内容以及装置的选取等内容，掌握对应知识才可做好此题． 【经典例题 4】现有下列四套常见的实验装置，请按要求填写下列有关空格： (l)写出标号仪器的名称：a ▲ ，b ▲ 。 (2)除去食盐水中的少量泥沙，应选用的一套装置是▲ （填序号），要正确完成该操作还 9 需要的仪器名称是▲ 。 (3)在进行A装置相关操作时，通常在实验桌上放一石棉网。该石棉网在此实验过程中的 用途是▲ ；石棉网属于▲（选填“复合”或“合成”）材料。 (4)用装置C可制备O2、CO2等气体。请写出用该装置制取O2的化学方程式▲ ；实验 中始终未能检验到O2已集满，下列解释不合理的是▲ （填序号）。 A．装置可能漏气 B．药品用量可能不足 C．导气管未伸到集气瓶底部 D．药品可能失效 (5)实验室可用D装置制取甲烷气体，则下列说法错误的是▲（填序号）。 A．制取甲烷的药品是固体 B．甲烷在水中溶解能力小 C．甲烷不与水反应 D．甲烷密度大于空气 【答案】 （1） 铁架台；锥形瓶； （2） B；玻璃棒； （3） 放置加热后的蒸发皿；复合； （4） 2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑，C （5） D 【名师解析】 （1）标号仪器的名称：a铁架台，b锥形瓶；故填：铁架台；锥形瓶； （2）泥沙难溶于水，所以除去食盐水中的少量泥沙可用过滤的方法；要正确完成该操作还 需要的仪器名称是玻璃棒； （3）蒸发过程中石棉网的用途，放置加热后的蒸发皿；石棉网属于复合材料； （4）装置 C适用于固体和液体混合不需要加热的反应，所以用该装置制取 O2的化学方程 式 2H2O2 MnO2 2H2O+ O2↑；实验中始终未能检验到 O2 已集满，可能是装置可能漏气、 药品用量可能不足、药品可能失效，而导气管未伸到集气瓶底部不会导致这种结果； （5）A．根据 D装置适用于固体，所以制取甲烷的药品是固体，故正确；B．甲烷用排水 法收集，说明甲烷在水中溶解能力小，故正确 C．甲烷用排水法收集，说明甲烷也不与水反 应，故正确；D．D装置不能说明甲烷密度大于空气，事实甲烷的密度小于空气的密度，故 错误．故填：D． 【点悟】 本题首先要掌握各种仪器的名称以及过滤的方法，氧气的制取原理和注意事项等，然后根据 所掌握的相关知识去分析解决问题． ☞精选名题巧练 【名题巧练 1】对知识进行归纳和整理时学习化学的一种重要方法。现有 H2、CO、CH4、NH3 四种气体，请按要求答题。 （1）从不同角度指出四种气体的相同之处： ① 。 ② 。 （2）将其中任意一种气体与另外三种气体进行比较，指出它们的不同之处： ① 。 ② 。 10 【答案】 （1）①密度都比空气小；②通常情况下都是无色气体 （2）CO 是氧化物，其余不是；②CH4是有机物，其余不是（或 H2 是单质，其余是化合物； NH3有刺激性气味，其余没有。其他合理答案也可以） 【名师解析】 （1）从四种气体的密度及颜色的相同点解答即可．故答案为：①密度比空气小②都是无色 气体．（2）不同点可从物质分类的角度解决，可从单质化合物有机物作为出发点．故答案 为：一氧化碳是氧化物而其它三种不是。 【考点定位】 此题是一道物质性质及分类的考查题，解题的关键是对四种物质物理性质以及分类知识的掌 握． 【名题巧练 2】在学习一氧化碳化学性质时，关于一氧化碳还原氧化铜的实验，老师让同学们设计实验 装置．三个组的同学设计了如下甲、乙、丙三套实验装置，请根据下列要求回答有关问题： 甲 乙 丙 （1）写出甲、乙、丙三套实验装置中有关仪器的名称：① ，② ； （2）实验开始时，要先通一会儿一氧化碳然后再加热，其目的是 ； 实验结束时，为了防止生成的铜被空气氧化，要注意先 ． （3）装置丙与装置甲、乙相比，它的主要优点是 ； （4）将符合上述装置组合设计意图的标号填写在空格上 ． ①说明一氧化碳具有还原性； ②既说明一氧化碳具有可燃性；又充分地利用了能源； ③说明一氧化碳得氧后的产物是二氧化碳； ④有效地防止了一氧化碳的扩散到空气中． 【答案】 （1）铁架台、酒精灯 （2）排尽玻璃管中的空气，防止一氧化碳与空气混合后发生爆炸． 先熄灭酒精灯停止加热，继续通一氧化碳到试管冷却． （4）变废为宝；充分利用能源；更能有效利用能源（合理即可）． （5）①②③④ 【名师解析】 （1）仪器名称为：铁架台、酒精灯 （2）一氧化碳具有可燃性，加热一氧化碳与空气混合气体可能发生爆炸，实验开始时，要 11 先通一会儿一氧化碳然后再加热 目有的是排尽玻璃管中的空气，防止一氧化碳与空气混合后发生爆炸．实验结束时要先熄灭 酒精灯停止加热，继续通一氧化碳到试管冷却．防止生成的铜又被氧化成氧化铜； （4）丙装置将剩余的一氧化碳作为燃料给氧化铜加热，这样变废为宝；充分利用能源；更 能有效利用能源． （5）上述实验可以说明说明一氧化碳具有还原性；说明一氧化碳具有可燃性；又充分地利 用了能源； 一氧化碳得氧后的产物是二氧化碳； 有效地防止了一氧化碳的扩散到空气中． 【考点定位】本题考查了一氧化碳的化学性质，要记住一氧化碳还原氧化铜的步骤：对于一 氧化碳来说是早出晚归． 【名题巧练 3】某兴趣小组在学习了常见金属的性质和气体的制备后，欲用下图所示几种装 置制取氢气，并进行测量有关反应产生的气体体积实验． （1）A装置中发生反应的化学方程式为 ． （2）选择 A装置制备气体最大的特点是 ． 该装置对反应物的状态和反应条件的要求是： ． （3）运用 A发生装置还可以制备初中化学常见的 气体（填写化学式）．欲用 B装 置收集一瓶干燥的该气体，气体应由导管 通入．（填 a或 b） （4）化学兴趣小组测定某石灰行样品中碳酸钙的质量分数，其方法是：将样品与盐酸反应， 然后选用上图 装置（填写装置序号）可测量产生的 CO2的体积，再利用此时 CO2的密度，可 计算 CO2的质量，再根据 CO2的质量求出样品中碳酸钙的质量．图中瓶内水面上油层的作 用是 ． 【答案】 （1）Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑ （2）能随时控制反应的发生和停止；块状固体和液体反应，不需加热； （3）CO2；a； （4）C；防止 CO2溶于水． 【名师解析】 1）A 装置中是锌粒和稀盐酸反应生成氢气和氯化锌，其反应的化学方程式为： Zn+2HCl=ZnCl2+H2↑； （2）用启普发生器装置制备气体的最大特点是：能随时控制反应的发生和停止；该装置对 12 反应物的状态和反应条件的要求是：块状固体和液体反应，不需加热； （3）二氧化碳的制取也可以用启普发生器制取，二氧化碳的密度比空气大，用向上排气法 收集气体时，导管插到集气瓶底部； （4）二氧化碳能溶于水，在水面上放一层植物油的目的是：防止 CO2部分溶解在水里； 【考点定位】 本题主要考查常用气体的发生装置和收集装置的选取方法；以实验室制取气体的思路及操作 为基础，注意启普发生器的使用条件和注意事项，以及考查了二氧化碳的水溶性． 【名题巧练 4】下面所示（如图）为常见气体制备、干燥和性质实验的部分装置．试根据题 目要求，回答下列问题： （1）欲在实验室中制备并收集干燥的二氧化碳气体． ①所选装置的连接顺序为 （填写装置序号字母）． ②装置 A中，发生反应的化学方程式为 ． （2）欲用一氧化碳气体测定某不纯氧化铁样品的纯度（杂质不反应），并验证反应中气体 生成物的性质．所选装置的连接顺序为 D→B→C． ①装置 B中看到的现象是 ． ②通过测量反应前、后 D处大玻璃管的质量变化，来计算氧化铁样品的纯度．若实验结束 后大玻璃管中的物质里还有少许红色氧化铁．则计算出样品纯度的结果将 （填 “偏大”“偏小”“不影响”，其中之一）． 【答案】 （1）①A→E→F；②CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ （2）①澄清的石灰水变浑浊；②偏小 【名师解析】 1）实验室中制备并收集干燥的二氧化碳气体，要选用的药品是稀盐酸和石灰石、干燥二 13 氧化碳的药品是浓硫酸，因为二氧化碳比空气重，所以选用向上排空气法来收集气体；因而 需要用到的装置是发生装置 A、干燥二氧化碳气体装置 E；收集装置 F；在连接顺序上应该 是制取气体、干燥气体、收集气体； （2）①发生装置 D里的化学反应为： ，所以，通入 装置 B的气体是二氧化碳，而二氧化碳+氢氧化钙→碳酸钙↓+水，所以，装置 B中看到的现 象是澄清的石灰水变浑浊了；②若实验结束后大玻璃管中的物质里还有少许红色氧化铁，说 明氧化铁没有完全反应，还有剩余，因为 ．所以，若实 验结束后大玻璃管中的物质里还有少许红色氧化铁．则计算出样品纯度的结果将偏小． 【考点定位】本题综合考查了实验室制取二氧化碳的装置的选取与连接顺序，一氧化碳还原 氧化铁的化学反应以及化学方程式的书写．