常见气体杂质的除法

例1 试管是实验室常用仪器，可进行多种操作，如：①取用少量液体做实验，②加热液体，③洗涤试管，④排水集气⑤洗气⑥集、贮气等．上述操作用到液体(或水)时，用量常有：a．盛满试管b．约占试管容积的1/2c．不超过试管容积的1/3d．1～2mL四种．对于上述①～⑥操作，正确的液体(或水)的用量相应是( )．

A．cbaadb B．dcbaba

C．dcabab D．cdaabb

【分析】 正确掌握试管在使用中所加液体的量，是解答本题的关键．①取少量液体做实验时取1～2mL；②加热液体时不超过其容积的1/3；③洗涤试管时，液体约占其容积的1/2；④排水集气时，应盛满试管；⑤洗气时约占1/2；⑥集气贮气时应盛满试管．

答案 B．

例2 下列基本操作正确的是( )．

A．用燃着的酒精灯去点燃另一个酒精灯

B．手持试管给试管里的物质加热

C．酒精灯的火焰必须用灯帽盖灭，不可用嘴吹灭

D．将固体氢氧化钠直接放在托盘天平上称量

【分析】 化学实验基本操作是必须学会的内容之一．准确掌握各项化学实验的基本操作，对于顺利完成各种化学实验起着非常重要的作用．

A．操作错误．因为用燃着的酒精灯去点燃另一酒精灯，容易发生危险．点燃酒精灯时，应使用火柴．

B．操作错误．当给试管里的物质加热时，应该使用试管夹，将试管夹从试管底部向上套，夹在试管的中上部．用手拿着试管加热，当温度较高时烫手，容易出事故．

C．操作正确．当熄灭酒精灯时，如果用嘴吹灭，可能引起灯内酒精燃烧，发生危险，因此酒精灯的火焰必须用灯帽盖灭，不可用嘴吹灭．

D．操作错误．不能将氢氧化钠直接放在托盘天平上称量，这样会腐蚀托盘，可将氢氧化钠放在玻璃器皿里称量．

答案 C．

例3 下列几项操作中，正确的是( )．

A．用一氧化碳还原氧化铜时，通入一氧化碳立即给氧化铜加热，实验结束时，撤掉一氧化碳后停止加热．

B．点燃氢气前一定要检验氢气的纯度．

C．制取氧气实验结束时，先移去酒精灯，再把导管从水槽中取出．

D．过滤时滤液要高于滤纸边缘．

【分析】 A的操作错误，用一氧化碳还原氧化铜时，应先通入一氧化碳，过一会儿再给氧化铜加热，目的是赶走试管里的空气，避免引起爆炸．当实验结束时，应先停止加热，继续通入一氧化碳，使铜在一氧化碳流中冷却下来，再停止通入一氧化碳，目的在于防止铜在高温下重新被空气中的氧所氧化．

B的操作正确．因为氢气为可燃性气体．实验测定，空气里如果混入氢气的体积达到总体积的4%～74．2%这个范围，点燃时就会爆炸．因此，我们在使用氢气时，要特别注意安全．点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度．

C的操作错误．实验室制取氧气结束时，如果先移去酒精灯，再把导管从水槽中取出，会使水槽中的水倒吸回试管，使试管炸裂．因此，应先把导管从水槽里拿出来，然后再撤酒精灯．

D的操作错误．滤液高于滤纸边缘，会使液体从滤纸和漏斗之间的缝隙流下，使固体混入滤液，达不到过滤的目的．因此，滤液要低于滤纸边缘．

答案 B．

例4 除去下列物质中的杂质(不要求回收杂质)，把适当的试剂，操作方法的序号写在相应的括号中：

A．加适量盐酸，过滤

B．加适量水，过滤，蒸发

C．加适量水，过滤

D．加热(或高温灼烧)

E．加热，加适量水，过滤

F．加适量盐酸，蒸发

①碳酸钙中混有少量的碳酸钠．( )

②氯化钾粉末中混有少量的碳酸钾．( )

③氧化钙中混有少量的碳酸钙．( )

④氢氧化钠粉末中混有少量碳酸钙．( )

⑤炭粉中混有少量的氧化铜．( )

【分析】 ①碳酸钙难溶于水，而碳酸钠能溶于水，根据二者溶解性不同，即采取加适量水、过滤的方法进行除杂和分离．

②本组两种物质均能溶于水，因此不能用上法除杂，可设计将碳酸钾转化为氯化钾的方法，采用加适量盐酸、蒸发的方法除去所含有的杂质．转化的方程式如下：

KCO+2HCl＝2KCl+COO

③本题欲除去碳酸钙，往往有人用溶解过滤法分离，这是不妥当的．因为氧化钙不易溶于水，而且溶于水的部分又会转化成氢氧化钙，这样无法达到除杂的目的．很显然可以利用高温煅烧的方法使碳酸钙转化为氧化钙．其反应方程式为：

④本题可利用二者的溶解性不同来进行分离，但是仅仅采取溶于水，过滤的方法是不够的，还必须经过蒸发得到氢氧化钠固体．

⑤本组若采用高温加热使碳还原氧化铜的方法，虽然能除去氧化铜，但是生成的铜仍混在炭粉里，实际上是除了一种杂质又带入了另一种杂质，这种做法是错误的．可利用氧化铜能与盐酸反应转化为能溶于水的氯化铜，而炭粉既不溶于水也不溶于盐酸的性质采用加适量盐酸，过滤的方法除去杂质．其反应方程式为：CuO+2HCl＝CuCl+HO．

答案 C、F、D、B、A

启示 从上述几组除杂题可以看出，除杂的方法可采取物理方法(即①)也可采取化学方法进行转化，使加入的试剂跟杂质反应与原物质不反应，使杂质转化为气体、沉淀或原有的物质，达到除杂的目的，但注意一定不能带入新的杂质．

例5 雷利是英国物理学家，他曾用以下两种方法测定氮气的密度．

方法一 将除去水蒸气和二氧化碳的空气通过烧红的装有铜屑的玻璃管，将空气中的氧气全部除去，测得氮气的密度为1．2572g/L．

方法二 将氨气通过赤热的装有氧化铜的玻璃管，生成氮气和水蒸气，除去水蒸气后测得氮气密度为1．2508g/L．

回答下列问题．

(1)方法二中发生反应的方程式为＿＿＿＿＿＿．

(2)为除去空气中的水蒸气和二氧化碳，可供选择的装置如下：

甲

乙

丙

丁

如果气体流向自左向右，在你选用的装置中，导管口应如何连接(各接口用图中字母表示)?各瓶中应盛放什么物质?

(3)两种方法所测定的氮气密度数值不同，其原因可能是＿＿＿＿．

【分析】 本题是一道信息题，解答关键是理解清楚题意．因此，审题时要认真阅读题目的内容，切实弄清给出了哪些信息，要回答哪些问题，然后结合有关知识进行解答．

(1)氨气(NH)跟赤热的氧化铜(CuO)反应生成N和HO，说明生成物中还有单质Cu(因为生成物HO中的氧，只能从CuO中夺取)，所以该反应的化学方程式为：2NH+3CuON+3HO+3Cu；

(2)显然，乙、丙两个装置错误，所以除去空气中的水蒸气和二氧化碳应选择甲、丁两装置，通气体的正确方法是“长进、短出”，故导管口的连接方法是BAGH(或“GHBA”)，为保证清除彻底，应先除CO后除HO，所以瓶中所盛液体是甲盛NaOH溶液，丁盛浓硫酸(或“丁盛NaOH溶液，甲盛浓硫酸”)．

(3)两种方法所测定的氮气密度数值不同，要从两种方法的氮气来源找原因．由2NH+3CuON+3HO+3Cu可知，第二种方法得到的N是纯净的N，而第一种方法只是除去了空气中的HO、CO和O，所制得的N无法保证纯净，且此种方法所得N的密度偏大，因此，可推断空气中除HO、CO、O和N外，还可能有密度比N大的气体存在．

答案 (1)2NH+3CuON+3Cu+3HO．

(2)B→A→G→H或G→H→B→A；甲盛NaOH溶液，丁盛浓硫酸或丁盛NaOH溶液，甲盛浓硫酸．

(3)空气含少量的密度比氮气大的气体，使方法一的结果偏高．

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