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1、第3节化学反应的利用第1课时 利用化学反应制备物质 课标要求1掌握实验室制备氯气的原理、净化方法及尾气处理方法。2了解常见气体的实验室制备装置及收集方法。3了解一些常见物质的制备原理。1实验室制备Cl2原理：MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O2气体制备装置流程：发生装置净化装置收集装置尾气处理装置。3实验室制备干燥Cl2装置流程：4工业制Cl2原理：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。5硫酸工业反应流程：S(或FeS2)SO2SO3H2SO4。6硝酸工业反应流程：NH3NONO2HNO3。1氯气的实验室制法(1)反应原理、仪器、试剂反应原理MnO24HCl(浓)MnCl2Cl2
2、2H2O仪器分液漏斗、圆底烧瓶、酒精灯、集气瓶、铁架台、石棉网、烧杯试剂MnO2、浓盐酸、NaOH溶液(2)实验室制备纯净、干燥Cl2的装置图(3)实验步骤 (4)尾气处理：多余的Cl2用NaOH溶液吸收，原理：Cl22OH=ClClOH2O。2氯气的工业制法(1)方法：电解饱和食盐水。(2)化学方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。离子方程式：2Cl2H2O Cl2H22OH。特别提醒(1)实验室制备Cl2时，可用KMnO4或KClO3代替MnO2，利用“固体液体气体(不需要加热)” 装置制备：16HCl(浓)2KMnO4=2KCl2MnCl25Cl28H2O,6HCl(浓)KCl
3、O3=KCl3Cl23H2O。(2)吸收氯气时不宜用澄清的石灰水代替NaOH溶液，原因Ca(OH)2溶解度是微溶，澄清的石灰水不能保证氯气全部被吸收。(3)实验室制氯气时必须使用浓盐酸，稀盐酸还原性弱，不被氧化。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)MnO2与浓盐酸的反应制Cl2：MnO24HClMn22ClCl22H2O()(2)工业上通过电解氯化钠溶液制备金属钠和氯气()(3)生石灰能与水反应，可用来干燥氯气()(4)实验室制备Cl2可用排饱和食盐水集气法收集()2下图所示仪器可用于实验室制备少量无水FeCl3，仪器连接顺序正确的是()AabcdefghBaedcbhigCade
4、cbhigDacbdehif解析：选B实验室制取FeCl3的实验流程为：浓H2SO4故仪器连接顺序为aedcbhig。1常见气体的实验室制备方法(1)气体发生装置反应类型制备装置取的气体可用来制化学方程式固固气(或固气)O22KClO32KCl3O2NH32NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2O固液气H2ZnH2SO4= ZnSO4H2CO2CaCO32HCl=CaCl2CO2H2O固液气(或液液气)Cl2MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O(2)气体净化装置装置类型液体除杂剂(不加热)固体除杂剂(不加热)固体除杂剂(加热)适用范围不溶于水(液)的气体常温下不与除杂剂反应
5、的气体加热条件下不与除杂剂反应的气体装置示意图(3)气体收集装置装置类型排水(液)集气法向上排空气集气法向下排空气集气法装置示意图适用范围不溶于水(液)的气体密度大于空气且不与空气反应的气体密度小于空气且不与空气反应的气体典型气体H2、O2、NO、COCl2、HCl、CO2、SO2H2、NH3、CH4(4)尾气处理装置装置适用气体难溶于电解质溶液的易燃气体，如H2、CO等易与电解质溶液反应的气体，如Cl2、H2S、SO2等所有危险或有污染性的气体均可用此法(只适用于少量气体)2.常见物质的工业制法物质工业制法氢气CH2O(g) COH2COH2O CO2H2二氧化碳CaCO3CaOCO2硫酸S
6、O2 SO22SO2O22SO3SO3H2O= H2SO4氨气N23H22NH3硝酸4NH35O24NO6H2O2NOO2=2NO23NO2H2O=2HNO3NO1实验室制备下列气体时，所用方法正确的是()A制氧气时，用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置B制氯气时，用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体C制一氧化碳时，用向上排空气法收集气体D制二氧化氮时，用水或NaOH溶液吸收尾气解析：选A用过氧化钠和过氧化氢制备氧气时，均可采用固液不加热的制气体装置，A项正确；氯气溶于水生成盐酸和次氯酸，盐酸与碳酸氢钠溶液反应生成CO2，B项错误；一氧化碳密度与空气密度接近，不能用排空气法
7、收集，C项错误；不能用水吸收制取二氧化氮的尾气，因为二氧化氮与水生成硝酸和一氧化氮，一氧化氮不溶于水造成污染，D项错误。2如下图是制取、净化并测量生成气体体积的装置示意图。利用上述装置进行下表所列实验，能达到实验目的的是()物质实验a(液体)b(固体)c(液体)A稀盐酸锌粒浓H2SO4B浓氨水生石灰浓H2SO4C浓硫酸铜片NaOH溶液D稀HNO3铜片H2O解析：选AA、B、C、D项中产生的气体依次分别为H2、NH3、SO2、NO；B项NH3不能用浓H2SO4干燥；C项浓H2SO4与Cu反应需要加热；D项中产生的NO与O2反应，测得v(NO)不准确。三级训练节节过关1用下列装置收集Cl2并进行尾
8、气吸收，其中最合理的是()解析：选C由于Cl2空气，故采用向上排空气法收集Cl2，即导气管在试管中“长进短出”，排除A、B两项；用NaOH溶液吸收Cl2，为防止倒吸应使用倒扣漏斗，排除D项。2为了净化和收集由盐酸和大理石制得的CO2气体，从下图中选择合适的装置并连接。合理的是()AaaddeBbbddgCccddgDddccf解析：选C由盐酸和大理石制得的CO2气体中会含有杂质H2O(g)和HCl，除杂的试剂分别为浓硫酸和饱和碳酸氢钠溶液，应先让气体通过饱和NaHCO3溶液除去HCl，再通过浓硫酸干燥。收集CO2时应用向上排空气法，所以正确答案为C选项。3下图是用于干燥、收集并吸收多余气体的装
9、置，下列方案正确的是()选项X收集气体YA碱石灰氯化氢水B碱石灰氨气水C氯化钙二氧化硫氢氧化钠D氯化钙一氧化氮氢氧化钠解析：选CA项，氯化氢是酸性气体，不能用碱石灰干燥，A不正确；B项，氨气密度小于空气，应该是短口进，长口出，B不正确；C项，二氧化硫是酸性气体，能用氯化钙干燥，且二氧化硫的密度大于空气，用向上排空气法收集，C正确；D项，一氧化氮极易被空气氧化生成二氧化氮，不能用排空气法收集，D不正确。4(海南高考)工业上，向500600 的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁；向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。回答下列问题：(1)制取无水氯化铁的实验中，A
10、中反应的化学方程式为_，装置B中加入的试剂是_。(2)制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取_。尾气的成分是_。若仍用D的装置进行尾气处理，存在的问题是_、_。(3)若操作不当，制得的FeCl2会含有少量FeCl3，检验FeCl3常用的试剂是_。欲制得纯净的FeCl2，在实验操作中应先_，再_。解析：(1)制取无水氯化铁的实验中，A装置为氯气的制备装置，发生的反应为二氧化锰和浓盐酸共热生成二氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O，装置B的作用是除去氯气中的水蒸气，B中加入的试剂是浓硫酸。(2)根据题给信息知制取无水氯化亚铁的实验中，装置A用来制取H
11、Cl；尾气的成分是HCl和H2；若仍用D的装置进行尾气处理，氯化氢气体极易溶于水，氢气与氢氧化钠溶液不反应，则存在的问题是发生倒吸、可燃性气体H2不能被吸收。(3)检验FeCl3常用的试剂是KSCN溶液；欲制得纯净的FeCl2，应防止装置中氧气的干扰，在实验操作中应先通入氯化氢，利用产生的氯化氢气体排出装置中的空气，再点燃C处的酒精灯。答案：(1)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2O浓硫酸(2)HClHCl和H2易发生倒吸可燃性气体H2不能被吸收(3)KSCN溶液通入氯化氢(赶尽装置中的空气)点燃C处的酒精灯1关于实验室制Cl2，下列说法正确的是()A可用KMnO4和浓盐酸反应制取B
12、用碱石灰干燥Cl2C用排水法收集Cl2D用饱和石灰水吸收尾气解析：选AKMnO4、MnO2都是氧化剂，都能与浓盐酸反应制取Cl2，A正确。Cl2是酸性气体，能溶于水，不能用碱石灰干燥，也不能用排水法收集，B、C错。Ca(OH)2微溶于水，饱和石灰水中溶有的Ca(OH)2太少，吸收尾气不彻底。2从绿色化学的理念出发，下列实验不宜用右图所示装置进行的是()A不同浓度的硝酸与铜反应B稀硫酸与纯碱或小苏打反应C铝与氢氧化钠溶液或盐酸反应DH2O2在不同催化剂作用下分解解析：选A铜与浓、稀HNO3都产生有毒气体NO2、NO，本装置未设计尾气处理，不符合绿色化学思想。3实验室中制备H2、CO2、Cl2三种
13、气体的反应中，盐酸的作用()A互不相同 B在和中相同C在和中相同D在中均相同解析：选A制取H2时盐酸的作用是酸性和氧化性；制取CO2时盐酸的作用只是酸性；制取Cl2时，盐酸的作用是酸性和还原性。4下列各组气体在常温下能共存且能用向上排空气法收集的是()ANO和O2BHCl和NH3CH2和CODSO2和CO2解析：选DA和B选项中的两组气体常温下会发生反应，不能共存；C选项中的H2用向下排空气法收集，而CO一般用排水法收集；D选项中的SO2和CO2常温下不发生反应，而且两者的密度均比空气大，都可以用向上排空气法收集。5实验室用二氧化锰和浓盐酸来制取氯气，主要操作有以下几步，其中正确的实验操作顺序
14、是()将蒸馏烧瓶固定在铁架台上把酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯高度确定铁圈的位置，固定铁圈放好石棉网用药匙向蒸馏烧瓶中加入MnO2，再向分液漏斗中加浓盐酸，并将导管放入集气瓶中检查装置的气密性在蒸馏烧瓶上装好分液漏斗，连接好导气管ABCD解析：选D安装仪器时遵循顺序：由下而上，由左而右；安装好仪器后先检查气密性，再加入药品。6已知NH3难溶于CCl4。则如图所示装置中，不适宜用于NH3气体尾气吸收的是()解析：选BB中装置易形成倒吸，不适宜NH3气体的尾气处理。7下列制备和收集气体的实验装置合理的是()解析：选DA中大试管的管口应略向下倾斜；B中NO很容易被空气中的氧气氧化，所以采用B装置得不
15、到NO；C中氢气的密度比空气小，所以集气瓶中的进气导管应比出气导管要短，C错误；D装置合理。8下列实验的试剂、装置选用不合理的是()选项实验目的试剂装置A除去Cl2中少量的HCl、H2O试剂a为饱和氯化钠溶液甲B除去H2中少量的CO2、H2O试剂b为碱石灰乙C除去NH3中少量H2O试剂b为无水氯化钙乙D除去N2中少量的O2足量的铜网丙解析：选CA选项正确，甲装置中饱和氯化钠溶液可除去HCl，浓硫酸可除去H2O；B选项正确，干燥管中碱石灰的成分为生石灰与氢氧化钠，可除去CO2和H2O；C选项错误，干燥管中的无水氯化钙在除去水的同时也会吸收NH3生成络合物；D选项正确，丙装置中的铜网可除去O2。9
16、如图所示，A、B、C是实验室常用的三种制取气体的装置。提供的药品有：大理石、浓盐酸、稀盐酸、锌粒、二氧化锰、氯化铵、熟石灰。现欲利用这些药品分别制取NH3、Cl2、H2、CO2四种气体，试回答下列问题：(1)选用A装置可制取的气体有_；选用B装置可制取的气体有_；选用C装置可制取的气体有_。(2) 标号、的仪器名称分别为_、_。(3)写出制取氨气的化学方程式：_。若要获得干燥氨气，可选用下列干燥剂中的_(填序号)。a生石灰B浓硫酸c五氧化二磷解析：A装置是固体或固体混合物加热制取气体的装置，B装置是液体与固体不加热制取气体的装置，C装置是液体与固体或液体与液体混合物加热制取气体的装置。氨气是碱
17、性气体，可用碱性干燥剂干燥，但不能用酸性干燥剂干燥。答案：(1)NH3H2、CO2Cl2(2)分液漏斗圆底烧瓶(3)2NH4ClCa(OH)2CaCl22NH32H2Oa10氯气是一种重要的化工原料，在生产和生活中应用十分广泛。已知：2KMnO416HCl(浓)=2KCl2MnCl25Cl28H2O，所以在实验室可用高锰酸钾固体和浓盐酸制氯气，实验装置图如下图所示。(1)请为该实验选择合适的发生装置_(填“A”或“B”)。(2)要得到纯净、干燥的氯气，在发生装置和集气瓶之间还需要放置如下图中的_。(3)当集气瓶中收集满氯气时，可以观察到气体呈_色。烧杯中所盛液体为_，其作用是_。解析：(1)由
18、题知，该反应制取气体的类型为固体液体气体；反应不需加热，故应选择B装置。(2)氯气中可能混有HCl、H2O(g)，HCl用饱和NaCl溶液除去，H2O(g)用浓硫酸除去，要得到纯净、干燥的氯气，应先除去HCl，再除去H2O(g)。(3)氯气的颜色为黄绿色，烧杯中所盛液体为NaOH溶液，其作用是吸收多余的氯气。答案：(1)B(2)D(3)黄绿NaOH溶液吸收多余的氯气1用向上排空气法收集Cl2和HCl时，可以用于检验瓶中是否已经充满又可区别两气体的是()A湿润的淀粉KI试纸 B湿润的蓝色石蕊试纸C蘸有浓氨水的玻璃棒D湿润的红色石蕊试纸解析：选BA项，HCl与KI不反应，故湿润的淀粉KI试纸不能用
19、于HCl的验满；B项，Cl2使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后变白，HCl使其变红，故符合题意；C项，Cl2、HCl遇浓氨水均有白烟，不能用于区别二者；D项，不能用于HCl的验满。2实验室里可按如图所示的装置干燥、储存气体R，多余的气体可用水吸收，则R是()ACl2 BHClCCO2DNH3解析：选B由图中气体收集方法可知此气体的密度大于空气，由吸收方法可知，此气体极易溶于水，故是HCl气体。3如下图是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置制备气体的是()A铜屑和浓硝酸 B二氧化锰和浓盐酸C硫化亚铁和稀盐酸D铜和稀硝酸解析：选A铜屑和浓硝酸反应生成NO2气体，可用
20、图示的浓硫酸干燥，又因NO2密度比空气大且不与空气反应，可用图示的向上排空气法收集，A项正确；二氧化锰和浓盐酸反应制Cl2需加热，B项错误；硫化亚铁和稀盐酸制得的H2S易被浓H2SO4氧化，C项错误；铜和稀硝酸反应生成的NO能与空气中的O2反应，不能利用图示的排空气法收集，D项错误。4.如图所示是气体制取装置，下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是()A大理石和稀硫酸制取二氧化碳B锌粒和稀硫酸制氢气C浓盐酸和二氧化锰制取氯气D固体NH4Cl和消石灰制取氨气解析：选B能用启普发生器制取的气体应满足的条件：块状固体和液体进行反应，生成的气体难溶于反应液，反应不需要加热(反应过程中不能
21、有太大热量变化，生成物除气体外应易溶于水)。大理石和稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，附着在大理石的表面阻止反应的进行，A项不合题意；浓盐酸与二氧化锰反应需要加热，且MnO2为粉末状固体，C项不合题意；固体NH4Cl和消石灰制取氨气需要加热，且氨气易溶于水，D项不合题意。5下列装置或操作能达到实验目的的是()解析：选CA中，由于氨气的密度小于空气的密度，用向下排空气法收集是正确的，但集气瓶瓶口不能密封(塞橡皮塞)，可塞一团疏松的棉花，目的是防止气体对流，以收集到较纯的氨气；B中，洗气时气体应长进短出；C中，通过观察长颈漏斗中液面是否下降，可以检查装置的气密性；D中，收集密度比空气重的二氧化碳气体
22、用向上排空气法，应该为长管进气，短管排出空气。6用下列装置(加热及夹持仪器已略去)进行的实验，不能达到相应实验目的的是()A利用装置可以验证Na2O2与水的反应是放热反应B装置可用于收集H2、CO2、Cl2、HCl、NO2C利用装置制取SO2，并验证其还原性D利用装置验证KHCO3和K2CO3的热稳定性，X中应放的物质是K2CO3解析：选D若右边烧杯中有气泡产生，则说明Na2O2与水的反应为放热反应，A项能达到实验目的；收集气体时若气体密度大于空气密度，则b口进a口出，若气体密度小于空气密度，则a口进b口出，B项能达到实验目的；大试管中Cu与浓硫酸反应生成SO2气体，若小试管中酸性KMnO4溶
23、液退色，则证明SO2具有还原性，C项能达到实验目的；X中应放的物质是KHCO3，D项不能达到实验目的。7实验室用下列仪器和药品制取干燥纯净的氯气。(1)按气流从左到右，装置正确的连接为()接()接()接()接()接()接()接()(填各接口字母)。(2)装置E的作用是_，装置D的作用是_。(3)装置A和D中反应的化学方程式：A_；D_。(4)某校化学兴趣小组称取8.7 g 二氧化锰与足量10 molL1的浓盐酸反应，理论上可制得氯气的体积(标准状况)V1_ L。(5)若该小组量取了10 molL1的浓盐酸40 mL，与足量的二氧化锰反应，理论上产生氯气的体积为V2(标准状况)，则V1_V2(填
24、“”“V2。答案：(1)afhbcedg(2)除掉氯气中混有的HCl吸收多余的氯气(3)MnO24HCl(浓)MnCl2Cl22H2OCl22NaOH=NaClONaClH2O(4)2.24(5)随着反应的进行，盐酸浓度减小，稀盐酸不与MnO2反应，反应不再进行8实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示：图1(1)实验室可以用B或C装置制取氨气，如果用C装置，通常使用的药品是_；检查C装置气密性的操作方法是_。(2)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列气体的性质与收集方法无关的是_(填序号，下同)。密度颜色溶解性热稳定性是否与氧气反应(3)下图是某学生设计收集气体的几种装置，其中不可行的是_。图2(4)若用图1中的A装置与D装置相连制取收集X气体，则X可能是下列气体中的_；CO2NOCl2H2其中在D装置中连接小烧杯的目的是_。答案：(1)浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等)连接一根导管，将导管通入水槽中，关闭分液漏斗的活塞，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处有气泡产生，松开手或停止加热后，在导管里形成一段水柱，说明C装置气密性良好(2)(3)BC(4)吸收尾气，防止污染空气