人教高中化学专题突破(四) 以气体制备为主体的综合实验探究（教案）.doc

专题突破(四)　以气体制备为主体的综合实验探究
以气体制备为主体的综合实验探究题是高考热点题型之一，大多以非金属(Cl、S、N等)及其化合物的性质与转化为主体，此类试题源于化学实验探究，以解决化学实验问题为线索进行设问，使化学实验情境更加真实。此类试题的情境新颖，涉及非金属元素及其化合物的性质与转化、化学基础知识、实验基本操作和技能等，要求考生在复杂的化学实验情境中对必备知识和关键能力进行综合运用，体现《中国高考评价体系》关于研究探索、操作运用、创新思维等学科素养的考查，要求考生运用学科相关能力，高质量地认识实验问题、分析并解决实验问题。
一、常见气体的制备、净化和收集
1．常用气体发生装置及选择
固体反应物(加热)
固液反应物(不加热)
固液反应物(加热)
装置示意图　
主要仪器
酒精灯、铁架台、试管
分液漏斗(或长颈漏斗)、烧瓶(或大试管)、铁架台
铁架台、分液漏斗、烧瓶、酒精灯
典型气体
O2、NH3等
H2、O2、CO2等
Cl2等
2.气体的除杂方法
(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)气体干燥净化装置
类型
液态干燥剂
固态干燥剂
固态干燥剂
固体，加热
装置
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
常见
干燥
剂　
浓H2SO4
(酸性、强
氧化性)
无水***化
钙(中性)
碱石灰
(碱性)
除杂试剂
Cu、CuO、
Mg等
3.气体的收集方法
收集
收集气体的类型
收集装置
可收集的气体(举例)
方法
排水法
难溶于水或微溶于水，又不与水反应的气体
O2、H2、NO、CO等
排
空
气
法
向上
排空
气法
密度大于空气且不与空气中的成分反应
Cl2、SO2、
NO2、CO2
向下
排空
气法
密度小于空气且不与空气中的成分反应
H2、NH3
4.尾气的处理方法
一般根据气体的相关性质，使其转化为非气态物质或无毒物质，如酸性有毒气体用碱溶液吸收，可燃性气体用点燃等措施。常见的尾气处理装置(见下图a、b、c)
(1)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用b装置。
(2)制取CO时，尾气处理可采用ac装置。
(3)制取H2时，尾气处理可采用ac装置。
二、气体制备实验中仪器的连接
1．常见气体制备装置的连接
(1)Cl2的实验室制备
(2)SO2的实验室制备
(3)NH3的实验室制备
2．按气体流向连接实验装置的思维流程
(2021·江苏南通调研)根据实验目的设计如下装置的连接中，正确的是(　　)
A．制备收集C2H4：连接a→c→g
B．制备收集NO：连接b→c→e→d
C．制备收集NH3：连接b→d→e→c
D．制备收集Cl2：连接a→f→c→e→d
D　[制备C2H4没有控制温度的温度计，A项错误；NO与O2反应，不能用排空气法收集，B项错误；浓硫酸吸收多余的NH3，易产生倒吸，C项错误；饱和食盐水除去HCl气体，浓硫酸吸收水蒸气，碱石灰吸收多余的Cl2，D项正确。]
(2021·安徽芜湖检测)二氧化***(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体，沸点为11 ℃，可用于处理含硫废水。实验室制备二氧化***的装置如图所示：
已知：SO2＋2NaClO3＋H2SO4===2ClO2＋2NaHSO4。
(1)装置A中反应的化学方程式为_____________________________________________。
(2)欲收集ClO2，选择图中的装置，其连接顺序为a→______________________(按气流方向，用小写字母表示)。
(3)装置D的作用是_______________________________。
解析　(1)装置A中Cu与浓硫酸反应制备二氧化硫，化学方程式为Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O。
(2)二氧化硫从a进入装置B中反应，为防止倒吸，故应在之前有安全瓶，则a→g→h，为反应充分，故再连接B装置中的b，二氧化***沸点较低，故在D中冰水浴收集，为充分冷却，便于收集，故连接e，最后用NaOH溶液吸收未反应完的二氧化硫，防止污染空气，连接顺序为：a→g→h→b→c→e→f→d。
(3)装置D的作用为冷凝并收集ClO2。
答案　(1)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O
(2)g→h→b→c→e→f→d
(3)冷凝并收集ClO2
1．(2021·吉林长春检测)下