氧气、氢气和二氧化碳的实验室制法

课题 3气体的制取、鉴别和除杂 一、中考复习要求 1、记住实验室制取H2、O2、CO2的原理、装置、操作及收集方法。 2、会根据所制取气体的反应原理和需要的反应物状态等性质选择气体发生装置，根据所制取气体的性质（水溶性、密度等）选择收集装置。

二、基础知识回顾

1、气体的制备、收集和净化 （1）气体发生装置 常见的气体发生装置有三种，初中阶段学习了以下两种： ① 固体和固体药品混合加热型 使用这类装置应注意：a、试管口应稍向 倾斜；b、用排水集气法收集气体实验完毕后，应先 ，然后再 。 ② 液体和固体（或液体和液体）反应不加热型 使用这类装置应注意：a、若使用长颈漏斗，长颈漏斗导管下端应插入液体药品的液面下；b、块状固体应有适当大小，不能很碎，防止反应剧烈不易控制。 （2）气体收集装置 ① 排空气集气法 所收集的气体不与空气中的任何成分反应，且密度与空气相差较大的采用排空气法收集。相对分子质量大于29的气体用向 排空气法（如O2、CO2），相对分子质量小于29的气体用向 排空气法（如H2）。 ② 排水集气法 溶于水或微溶于水的气体可用排水集气法收集（如：H2 、O2 、CO、CH4等）。CO2不能用排水集气法收集。 （3）气体的干燥和净化 ①干燥和净化气体的装置：洗气瓶和干燥管（如图） ②常用干燥剂：浓硫酸、固体氢氧化钠、无水氯化钙等 ③注意事项：a、选择的干燥剂（净化剂）必须是只能吸收水分（杂质气体），不与被干燥（净化）的气体反应。b、洗气瓶长导管为进气管，短导管为出气口；干燥管大口进气，小口出气，且两口都应堵一团脱脂棉，防止干燥颗粒进入导气管。

2、H2、O2、CO2气体的实验室制法比较 固体+固体加热型 液体+固体（液体）不加热型 排水集气 洗气瓶 干燥管 U型管 向上排空气集气 向下排空气集气 氧气（O2） 氢气（H2） 二氧化碳（CO2） 反应原理 药品 发生装置 加热固体 不加热固+液 不加热固+液

收集方法 验满 或 验纯

操作步骤注意事项 三、重点疑点讨论 1、采用固体和固体加热制取气体时，为什么发生装置的试管口要稍向下倾斜？用排水集气法收集气体实验完毕后为什么先把导气管从水槽中拿出后再熄灭酒精灯？ 2、液体和固体（或液体和液体）反应不加热制取气体时，若使用长颈漏斗，长颈漏斗导管下端为什么要插入液体药品的液面以下？ 3、不论是向上排气法收集气体，还是向下排气法收集气体，为什么导管都应插到集气瓶的底部?用排水集气法收集气体，何时收集第一瓶气体最适宜？ 4、加热KMnO4制氧气时，发生装置的试管口内为什么要放一团脱脂棉？ 5、怎样除去用盐酸与锌粒（或碳酸钙）反应制得的氢气（或二氧化碳）中常混有的少量氯化氢气体？ 四、解题方法指导 例题1 根据右A、B、C、D图，回答下列问题。 (1)指出有标号仪器的名称： ① ，② ，③ ， ④ ，⑤ ，⑥ 。 (2)若要制取O2，需用装置 与 配套，反应容器中装入的固体药品 是 ，反应的化学方程式是 。 (3)若要制取H2，需用装置 与 配套，此反应容器中加入的药品一般是 ，反应的化学方程式为 。 (4)若要制取CO2，需用装置 与 配套，此反应容器中加入的药品一般是 ，反应的化学方程式为 。 例2.如下图，在实验室制氢气和利用氢气还原氧化铜的实验中，由于锌粒中混入了少量大理石，使产生的氢气中混入了少量二氧化碳，还有少量盐酸的酸雾及水蒸气。为了制得纯净、干燥的氢气进行还原氧化铜的实验，氢气中CO2、HCl可用通过NaOH溶液除去，少量水蒸气可通过浓H2SO4干燥剂除去。为实现以上实验要求，请回答：

(1)在a～f各种装置中应选择的装置(填写符号代号)____。 (2)正确的连接顺序应是：(填写符号数字代号) 从左到右：( )接( )；( )接( )；( )接( )。 (3)为什么在停止加热时还要继续通入氢气，直到试管冷却才停止？ 例3.请认真阅读下列短文，并应用所学过的知识回答问题 氨气(NH3)在通常状况下是一种无色、有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，其水溶液称为氨水。其在加热和催化剂存在的条件下，氨气能跟氧气起反应生成一氧化氮和水。在常温下氨气还能跟酸、CaCl2和CuSO4等物质起反应。实验室常用加热氯化铵和熟石灰两种固体混合物来制取氨气，其反应的化学方程式：

问： 1.实验室制取(不包括收集)氨气的装置，可选用制取____(H2或O2或CO2)的装置。其理由是____，收集氨气可用____法。 2.若要制得干燥的氨气，可用____做干燥剂。 3.写出氨气与氧气反应的化学方程式：____。 4.将氨气溶于水制成氨水，应选用下图装置中的____(填序号)。

A B C 例4.某有机物在氧气中充分燃烧后，产物只有二氧化碳和水。甲、乙两组同学分别用A、B两种方法测定它的组成，测得两组数据(如下图所示)。请分析，选用的正确方法是____。推测出该有机物是由____元素组成，各元素的质量比为____(实验过程中气体均全部吸收) 燃烧有机物的质量 实验方法 实验前后(1)-(4)装置质量 实验前 实验后

甲组 3.2g A (1)150g (1)154.6g (2)150g (2)153.4g

乙组 3.2g B (3)150g (3)153.6g (4)150g (4)154.4g

(题目立意：考查学生分清各装置的作用，是清思路正确计算。答案：B方法C、H、O，3：1：4)

例5.水蒸气通过灼热的煤所制得的水煤气，其主要成分是CO、H2，还含有少量的CO2和水蒸气。如用下列装置设计一个实验以证明水煤气中含有CO和H2，试回答：

(1)连接上述所有装置的正确顺序是(用甲、乙、丙、丁、戊填入方框内) 水煤气→□→□→□→□→□→点燃。 (2)气体经过丙、丁、戊装置都应从____进入。 (3)请说出各装置在本实验中的作用： 甲_____ 乙____ 丙____ 丁____ 戊____ (题目立意：考查学生综合素质和解题能力。答案：丙、戊、甲、乙、丁，其它略) （铁） 1、铁的物理性质：银白色金属光泽，质软，有良好的延性和展性，是电和热的导体。 2、铁生绣实际上是铁、氧气和水等物质相互作用，铁锈的主要成分是氧化铁Fe2O3（红棕色）。全世界每年因生绣损失的钢铁约占世界年产量的1/4。 3、防止铁制品生绣的方法：①保持铁制品表面的洁净和干燥，②在铁制品的表面涂上一层保护膜。具体操作是：①在其表面刷油漆，②在其表面涂油，③金属制品表面镀上其它金属，④通过化学反应使铁制品的表面生成致密的氧化膜。 4、黑色金属：Fe、Mn、Cr（铬） 有色金属：除前三种以外都是，如Cu、Zn、Al 5、合金（混合物）：是由一种金属与其它一种或几种金属（或非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。 铁的合金有：生铁和钢（混合物） 生铁的含碳量在2%—4.3%之间，钢的含碳量在0.03%—2%之间。 生铁分为白口铁、灰口铁和球墨铸铁，球墨铸铁具有很高的机械强度，某些场合可以代替钢。 钢分为碳素钢和合金钢。 6、炼铁的主要设备是高炉，主要原料是铁矿石、焦炭和石灰石。原理：在高温条件下，用还原剂一氧化碳从铁的氧化物中将铁还原出来。（不能：置换） 炼钢设备：转炉、电炉、平炉。 原理：在高温条件下，用氧气或铁的氧化物把生铁中所含的过量的碳和其它杂质转变为气体和炉渣而除去。 7、白口铁的用途：用于炼钢、灰口铁的用途制造化工机械和铸件。 低碳钢和中碳钢用来制造机械零件，钢管。高碳钢用来制刀具、量具和模具。 8、锰钢中合金元素为锰，韧性好，硬度大；不锈钢中合金元素为铬、镍，抗腐蚀性好；硅钢中合金元素为硅，导磁性好；钨钢中合金元素为钨，耐高温，硬度大。 9、导电性：银＞铜＞铝，铝和锌在空气中能形成一层致密的氧化物薄膜，可阻止进一步氧化。铜生锈是铜和水、氧气、二氧化碳发生的反应。钛耐腐蚀性好。

（溶液） 1、溶液的特征：均一稳定的混合物。 ①加水②升温 饱和溶液 不饱和溶液 熟石灰对温度例外 ①增加溶质②降温③蒸发溶剂

饱和石灰水变成不饱和的石灰水的方法是：①加水②降温 对于同一种溶质的溶液来说，在同一温度下，饱和溶液一定比不饱和溶液要浓。 2、20℃时，易溶物质的溶解度为﹥10g，可溶物质的溶解度1g—10g，微溶物质的溶解度为0.01g—1g，难溶物质的溶解度为﹤0.01g。 3、分离：KCl和MnO2方法为过滤，步骤：溶解、过滤、蒸发， NaCl和KNO3方法为结晶，步骤：溶解、冷却结晶。（冷却热饱和溶液法） 对溶解度受温度变化不大的物质采用蒸发溶剂的方法来得到晶体（如NaCl）。 对溶解度受温度变化比较大的物质采用冷却热的饱和溶液的方法来得到晶体（如KNO3、CuSO4） 冷却饱和CuSO4溶液析出晶体的化学式为CuSO4·5H2O。 4、碘酒中溶质是碘，溶剂是酒精。盐酸中溶质是HCl，石灰水中溶质为Ca(OH)2，食盐水中溶质为NaCl，氧化钙溶于水溶质为Ca(OH)2，三氧化硫溶于水溶质为H2SO4，胆矾CuSO4·5H2O溶于水溶质为CuSO4，医用酒精中溶质为C2H5OH。 一、“铁”的考点透视 近几年关于“铁”的题型主要有选择、填空、计算等。考查的特点往往是将性质、防锈、合金编在一题之中，将冶炼和计算融为一体。现举例分析如下。 [例1]下列说法中正确的是( ) A、生铁会完全溶解在盐酸里 B、盛水的铁桶最易生锈的部位是水面附近 C、铁桶可用于盛放“波尔多液” D、铁矿石用于炼铁是因为铁矿石中含有大量的单质铁 (2000年南昌中考题) 分析：因生铁是铁的合金，除含铁外还含有不溶于盐酸的炭等，故(A)是错误的。铁生锈的条件是铁与氧气和水同时接触，水面附近既有水，又与空气接触，(B)正确。因“波尔多液”里含硫酸铜，铁可与其发生置换反应，故不能用铁桶盛装“玻尔多液”，(C)错误。炼铁是化学变化，铁矿石中含铁的化合物，不含单质铁，单质铁是反应生成的新物质，(D)是错误的。 点评：在解答此类题时，首先应找出相应的知识点，然后对照知识进行详细回顾和分析，便不难选出正确答案。 [例2]把足量的铁粉分别加入下列各组物质的溶液中，充分反应后过滤，滤液中只有一种溶质的是( ) A、Na2SO4、CuSO4 B、H2SO4、CuSO4 C、HCl、H2SO4 D、CuCl2、Cu(NO3)2 (2000年北京东城中考题) 分析：把足量的铁粉分别加入这些溶液中，除硫酸钠溶液外，其它溶液都会与铁粉反应，生成的盐全部是亚铁盐，可见，只有(B)项符合题意。 点评：该题考查的是铁的化学性质。解此类题时应明确两点：一是铁可置换出非氧化性稀强酸(如盐酸、稀硫酸)中的氢，还可把金属活动性顺序表中铁后面的金属从其溶液中置换出来；二是生成的是亚铁离子，而不是铁离子。 [例3]向氧化铜和铁粉的混合物中加入一定量的稀硫酸，反应停止后过滤，除去不溶物，向滤液中加一铁片后未看到铁片有任何变化。滤出的不溶物中一