中考常见气体的制备，净化，干燥和收集

在中考化学中，实验室常见气体的制备，净化，干燥，收集以及性质的相关知识点是必考的内容，考察知识点比较综合，会涉及相关装置的选择问题，常见气体实验室制备的化学反应方程式，反应现象的书写，误差判断以及简单的计算。在这里我们来总结一下实验室常见气体的制备过程中的相关实验装置的选择方法。

综合性气体制备实验装置的设计包括哪些方面？

1、 发生装置和收集装置的选择：

（1）根据制取气体的反应原理，即制取气体时反应物的状态和反应条件，常用的气体发生装置有两种，分别是“固体加热型”和“固液常温型”，如图中的A、B。

（2）常用的气体收集装置有三种，分别是“排水法”、“向上排空气法”和“向下排空气法”，如图中的C、D、E。

常用气体的收集装置的选取的依据是气体的溶解性、密度及其是否与水或者空气的成分发生反应等：①如果气体是不易溶于水或难溶于水的，并且不与水发生反应，那么该气体可选取“排水法”的装置来收集。②如果气体的密度比空气的大，并且不与空气的成分发生反应，那么该气体可选取“向上排空气法”的装置来收集。③如果气体的密度比空气的小，并且不与空气的成分发生反应，那么该气体可选取“向下排空气法”的装置来收集。

2、净化装置的选择

气体的净化（除杂），就是指将气体中的杂质除去，使其得到净化。其理论依据是利用杂质所具有的与所需气体不同的物理性质或化学性质，选用适当的试剂，科学地设计实验方案，或者按照给出的实验设计方案，进行分析探究，逐步将气体中的杂质除去，使其得到净化。常用的气体的净化（除杂）方法主要有两种：

一是吸收法：即选用适当的试剂，通过物理变化或化学反应，将杂质直接吸收，转变为液体或固体等而除去。例如，除去CO中混有的少量的CO₂时，可先将混合气通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中，吸收掉其中的CO₂，然后再通过盛有浓硫酸的洗气瓶中，吸收掉其中的水蒸气。而常见气体的吸收剂如下表：

二是转化法：即将杂质通过化学反应转化为被所需气体而除去。例如，除去CO₂中混有的少量的CO时，可先将混合气通过灼热的氧化铜中，将其中的CO转化为CO₂。

3、干燥装置的选择

所谓气体的干燥（除水），就是指将某气体中的水蒸气，用干燥剂吸收掉，而得到干燥的该气体的过程．常用的气体干燥剂，按酸碱性可分为如下三类：

1．酸性干燥剂，如浓硫酸；它能够干燥酸性或中性的气体，如CO₂、SO₂、NO₂、HCl、H₂、Cl₂、O₂、CH₄等气体。 

2．碱性干燥剂，如生石灰、固体NaOH、碱石灰；它可以用来干燥碱性或中性的气体，如NH₃、H₂、O₂、CH₄等气体。 

3．中性干燥剂，如无水氯化钙、无水硫酸铜等；它可以干燥中性、酸性、碱性气体，如O2、H2、CH4等气体。 干燥剂选择的基本原则是干燥气体时要根据干燥剂和气体的性质，选择只吸收气体中的水分，而不吸收被干燥的气体的干燥剂。即干燥剂不能和被干燥的气体发生反应。例如，不能用碱石灰、CaO和NaOH干燥CO₂、SO₂、HCl、H₂S、Cl₂、NO₂等；不能用浓 H₂SO4、P₂O₅干燥 NH₃等。常用的干燥装置的基本类型和气体流动方向如下表：

例题巩固

【例题】（2015·历下区一模）如图为实验室中常见的气体制备、净化、收集和性质实验的部分仪器． 试根据题目要求回答下列问题：

（1）若以石灰石和稀盐酸为原料制取二氧化碳气体．因盐酸会挥发出少量的氧化氢气体，导致制取的气体不纯．现要收集一瓶干燥、纯净的二氧化碳气体．

①所选仪器的连接顺序为            ·（填写仪器序号字母）

②生成二氧化碳时．所发生反应的化学方程式为　                         　．

③实验室制取二氧化碳后的剩余废液中常含有少量盐酸．若在不用酸碱指示剂的条件下加入某种药品除去其中的盐酸．得到较纯净的中性液体，请你从纯碱、熟石灰、石灰石三种物叻中选用一种试剂进行实验．并简述实验过程                                ．

（2）若装罝A中盛放锌粒和稀硫酸，小颍同学欲利用制备的氢气来测定10g氧化铁样品中 氧化铁的纯度（杂质不反应），仪器连接顺序为：A→B₁→D→B₂→B₃（已知：

①D处大玻璃管内可以观察到的现象是　           　．

②若装罝中不连接B₁则计算结果会　   　．（选填“偏大”、“偏小“不受影响”之一）

③若测得D处大玻璃管内的物质总质量减少mg．则该样品中氧化铁的纯度为         ．（计算结果可为分数形式）

【分析】（1）根据二氧化碳的性质可以知道干燥可以用浓硫酸，而吸收氯化氢气体可以用饱和的碳酸钠溶液，可以据此来解答该题；

石灰石的主要成分为碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成了氯化钙、水和二氧化碳，可以据此解答；

要除去稀盐酸得到氯化钙溶液可以加入石灰石，然后过滤，据此解答；

（2）实验室是用锌粒和稀硫酸在常温下反应制氢气的，氢气还原氧化铁生成铁，装罝中连接B₁的作用是吸收水蒸气，据水的质量求氧化铁的质量会导致结果偏大．减少的质量是氧化铁中氧元素的质量，根据氧元素的质量求算氧化铁的质量，再进行计算即可．

【解答】解：（1）①为了得到干燥的二氧化碳应该先用饱和的碳酸钠溶液来吸收氯化氢，然后再干燥，故仪器的连接顺序为：A→C→B→E，故填：A→C→B→E；

②石灰石的主要成分为碳酸钙，碳酸钙和稀盐酸反应生成了氯化钙、水和二氧化碳，故填：CaCO₃+2HCl═ CaCl₂+H₂O+CO₂↑；

③在不用酸碱指示剂的条件下加入石灰石至不再产生气泡，除去其中的盐酸，然后过滤除去其中的固体杂质，得到较纯净的中性液体，故填：加入石灰石至不再产生气泡，过滤；

（2）①氢气还原氧化铁生成铁，氧化铁是红色的，铁粉是黑色的，故会观察到红色的粉末变黑的现象，故填：红色粉末变黑；

②连接B₁的作用是吸收水，若不连接会导致水的质量变大，计算的结果偏大，故填：偏大；

③设氧化铁的质量为x

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