化学中考专题复习:专题9气体的制取与收集

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化学中考专题复习:专题9气体的制取与收集

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.
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