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专题 15 气体的制取与净化
知识点一、实验室制取氧气、氢气和二氧化碳的比较
氧气 氢气 二氧化碳
反应物状 固体与液
固体粉末 块状固体与液体 块状固体与液体
态 体
反应条件 加热 常温 常温 常温
反应原理
发生装置
法或
收集方法 法或 法 法
法
点燃,罩干冷小烧杯,产生
将带火星的木条伸入容器内,木 通入澄清石灰水,石灰
检验方法 淡蓝色火焰;烧杯内壁有水
条复燃 水变浑浊
珠
将带火星的木条伸到集气瓶口, 用燃着的木条伸到集气
验满方法 —
木条复燃,证明已集满 瓶口,木条立即熄灭,证
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明已集满
①检查气密性;②装入
药品;③固定试管;④点 ①检查气密性;②加入
实验操 ①检查气密性;②装入药品;③固定试
燃酒精灯;⑤收集气 石灰石;③加入稀盐
作步骤 管;④验纯;⑤收集气体
体;⑥将导管移出水 酸;④收集气体
槽;⑦熄灭酒精灯
①试管口应略向下倾
斜;②用加热高锰酸钾
①不能用稀硫酸代替稀
法时试管口应塞一团棉 ①长颈漏斗末端应伸入液面以下;②
盐酸;②长颈漏斗末端
花;③排水法收集时,当 用向下排空气法收集时,导管应接近
注意事项 应伸入液面以下;③用
气泡连续、均匀冒出时 集气瓶底部;③不能用浓盐酸来制取
向上排空气法收集时,
才可收集;④排水法收 氢气
导管应接近集气瓶底部
集后,先移出导管,再熄
灭酒精灯
【特别提醒】①不能用浓硫酸、硝酸及浓盐酸制取氢气；②制取CO 时不用稀硫酸。
2
知识点二、气体的净化与干燥
（1）气体净化和干燥的装置
洗气瓶 球形干燥管 U形干燥管 加热装置
（2）气体的净化
在实验室制备的各种气体中,常含有少量的酸雾、水蒸气和其他气体杂质,须经过干燥与净化才能得
到实验所需要的纯净气体。
① 选择气体吸收剂的原则是所选吸收剂只吸收气体中的杂质,而与被提纯物质不反应,也不产生新的
杂质。
② 多种气体杂质共存时,要注意试剂的选择和除杂顺序,一般水蒸气最后除去。选择“洗气瓶”等吸
收装置,不仅要注意药品的名称,还要注意“长进短出”的原则,球形干燥管要“大进小出”。
③ 常见气体杂质的吸收剂见下表:
吸收剂 吸收的气体杂质
水 易溶性气体,如HCl、NH 等
3
碱石灰(NaOH+CaO) CO、HO(气体)、HS等
2 2 2
强碱溶液(NaOH) CO、SO 、HCl、HS等
2 2 2
灼热的CuO H、CO
2
灼热的铜网 O
2
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（3）气体的干燥
选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质来确定,其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分,而不
能与待干燥的气体反应。
附表：常见气体的干燥剂选择见下表:
干燥剂 可干燥的气体 不能干燥的气体
H、O、CO、CO、
2 2 2
酸性 浓硫酸 NH
3
CH、N、SO 、HCl
4 2 2
H、O、CO、CH、N、
碱性 生石灰、碱石灰、固体氢氧化钠 2 2 4 2 CO、SO 、HCl
NH 2 2
3
中性 无水氯化钙 除NH 以外的所有气体 NH
3 3
知识点三、尾气的处理
图1 图2
图3 图4
（1）用液体吸收(如图1),如CO、SO 、HCl等可用NaOH溶液吸收,NH 可用水吸收。
2 2 3
（2）用点燃法处理(如图2),如CO、CH 、H 等可燃性气体可在装置末端连接一个尖嘴导管,将其点
4 2
燃,如图2所示。
（3）用气球收集(如图3),如有毒的CO、HS、Cl 等可在导管末端系上一个气球收集。
2 2
注意:对于易溶性气体(如NH )的吸收,应加防倒吸装置,如图4所示。
3
知识点四、装置的连接顺序(有关气体的制取、检验和净化实验中
的“先”“后”顺序)
（1）组装仪器:一般按从左到右,从下到上的顺序进行。
（2）制取气体时,先检查装置的气密性,后装药品。
（3）收集气体时,先气体净化后气体收集。
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（4）检验气体时,先验水后验杂(气体杂质)。
（5）除杂与干燥的顺序
① 除杂时若使用的是洗气装置,则需要先除杂,再干燥。因为除杂时从液体中出来的气体中混有水蒸
气,因此需要再进行干燥。
② 除杂时若使用的是加热装置,则需要先干燥,再除杂。因为加热时混有水蒸气会影响反应的生成物,
同时也存在实验安全隐患,因此应先干燥,再除杂。
考点一．制取气体的反应原理的探究
1．（2023•苏州）在实验室和生活中选择合适的药品和装置可以制取氧气。
Ⅰ.实验室用图﹣1所示装置制取并收集氧气。
（1）用MnO 作催化剂，KClO 加热分解得到O 和KCl。该反应的化学方程式为
2 3 2
。
（2）装置中仪器X的名称为 。收集干燥氧气应选取的收集装置为 （选填字
母）。
（3）搭建如图﹣2 所示装置时，需要调整试管的倾斜角度，可松开 （选填
“K ”、“K ”或“K ”）处的螺丝，待调整后再拧紧。
1 2 3
（4）实验结束时，下列两步操作中先进行的是 （填序号）。
a.移走并熄灭仪器X
b.断开试管与洗气瓶之间的连接
Ⅱ.某款家用制氧机利用过碳酸钠（2Na CO •3H O ）和二氧化锰同时加入水中制取氧气。
2 3 2 2
已知：①过碳酸钠易溶于水，遇水分解为Na CO 和H O 。
2 3 2 2
②H O 可以将KI转化为I 。
2 2 2
（5）制氧机制氧说明（部分）见下表，其中A、B剂的成分是过碳酸钠或二氧化锰。
A剂 B剂 平均供氧量 供氧时间
（毫升/分钟） （分钟）
配方一 1袋 1袋 ≥320 ≥15
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配方二 2袋 1袋 ≥500 ≥25
配方三 3袋 2袋 ≥1000 ≥15
①A剂的成分是 。
②若突发缺氧性疾病，在呼叫救护的同时进行吸氧，应选择的最佳配方是 。
（6）按配方一在水中反应6小时后，无明显气泡产生。取反应后混合物进行下列实验：
①将反应后混合物过滤，得到滤液和黑色滤渣。滤渣的成分为 。
②取少量滤液，向其中滴加足量盐酸有大量气体产生。该反应的化学方程式为
。
③另取少量滤液，滴加KI溶液，再滴加 溶液，溶液变为蓝色，证明滤液中仍含有
H O 。
2 2
2．（2023•工业园区校级二模）双氧水是常用的制氧剂，在实验室、工业中有着广泛应用。
（1）实验室制氧
用双氧水和二氧化锰制取氧气时发生反应的化学方程式是 。
为获得纯净的氧气应选择的发生和收集装置是 ，某同学利用空塑料输液袋如图F收集
制得的氧气，氧气应从 （填“a”或“b”）端进入。
（2）制“鱼浮灵”、“钙多宝”。
①“鱼浮灵”主要成分是2Na CO •3H O ，可迅速增加水体含氧量，过碳酸钠溶于水生成碳酸
2 3 2 2
钠和过氧化氢。为研究过碳酸钠能快速产生氧气的原理，兴趣小组做了如下对比实验。
编号 ① ② ③ ④ ⑤
试剂 H O 4%H O 溶液 Na CO 固体 NaOH溶液 NaOH溶液
2 2 2 2 3
4%H 2 O 2 溶液 4%H 2 O 2 溶液 4%H 2 O 2 溶液
pH 6.96 6.01 8.14 8.15 9.26
溶解氧 5.68 6.44 9.11 9.12 10.97
常 温 下 ， 过 氧 化 氢 水 溶 液 呈 酸 性 。 实 验 ④ ⑤ 对 比 可 得 出 的 结 论 是
。 由 实 验 ② ③ 作 对 比 ， 可 知 过 氧 碳 酸 钠 可 以 速 效 制 氧 的 原 理 是
。
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②“钙多宝”主要成分是CaO ，常温下能与水反应生成氢氧化钙和氧气。为长途运输鱼类提供
2
氧气，写出化学方程式 。
3．（2023•大兴区一模）某同学依据图1中便携式制氧机原理，制作了图2所示的简易制氧装置。
资料：过碳酸钠能与H O反应生成Na CO 和H O 。
2 2 3 2 2
（1）MnO
2
催化分解H
2
O
2
的反应的化学方程式为 。
（2）图1中，可通过观察加湿过滤仓中 判断氧气排出的快慢。
（3）图2中的甲瓶相当于图1中的 （填“加湿过滤仓”或“反应仓”）。
4．（2022•霍邱县模拟）在实验室制取二氧化碳气体的学习过程中，老师为同学们准备了以下药品：
经过同学们的分组讨论和集中交流，最终选择了稀盐酸和石灰石来进行制取。
（1）选择以上药品的理由是 （多选，填序号）。
A.不能用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，使氯化氢气体混入二氧化碳气体中。
B.一般不选用碳酸钠粉末，因为它与酸反应速度太快，不便于收集。
C.可用木炭和氧气反应，因为反应可生成二氧化碳。
D.可用稀盐酸与石灰石反应，因为反应速度适中，条件要求不高，气体产物纯净，易于收集。
（2）某兴趣小组的同学欲使用如图装置来对实验室制取二氧化碳气体进行再探究，并在老师的
指 导 下 用 pH 传 感 器 测 得 烧 杯 乙 中 溶 液 的 pH 随 通 入 气 体 时 间 的 变 化 曲 线 。
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请回答下列问题：
①AB段pH几乎不变的原因可能是 ；D点所得澄清溶
液的成分除H
2
O外还有 。
②BC段发生反应的化学方程式主要有 。
（写出一个即可）
（3）在药品不变的前提下，该兴趣小组的同学为了提高澄清石灰水变浑浊的可能，应如何对实
验装置进行改进 。
注意：若答对以下小题奖励3分，化学试卷总分不超过40分。
（4）碳酸氢钠受热易分解，生成碳酸钠、水和二氧化碳。取8.4g碳酸氢钠置于试管中加热一段
时间，再向试管内的固体混合物中加入足量的稀盐酸，将产生的二氧化碳质量记为m。
①请写出加热碳酸氢钠时发生反应的化学方程式
。
②请写出m的取值范围 （精确到小数点后一位）。
5．（2023•成都）学习小组开展了“设计和制作简易供氧器”的实践活动。
某品牌制氧机的制氧剂为过碳酸钠（化学式2Na CO •3H O ，相对分子质量为314，白色固体）
2 3 2 2
MnO
2
和二氧化锰。制氧过程的反应为：2（2Na 2 CO 3 •3H 2 O 2 ） ¯ 4Na 2 CO 3 +6H 2 O+3O 2 ↑，该反应
❑
为放热反应。
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【活动一】认识制氧机
（1）观察窗的作用是 。
（2）加湿仓的作用是 。
【活动二】选择制氧剂
实验一：过氧化氢
小组设计了图2实验装置，用表中溶质质量相等的四组过氧化氢溶液进行实验。在集气瓶中加满
水，锥形瓶中加入0.2gMnO ，注入溶液，记录并处理20min内数据如图3。
2
编号 浓度/% 体积/mL
① 5 9.11
② 15 2.89
③ 25 1.66
④ 30 1.37
（ 3 ） 检 查 图 2 装 置 气 密 性 的 操 作 是
。
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（4）反应的化学方程式为 。
（5）④比③产氧量少，可能的原因是 。
实验二：过碳酸钠
往锥形瓶中加入ag过碳酸钠、0.2gMnO 和9.11mL水，待反应完全后收集到约159.1mL水（产
2
生氧气的量与上表中药品得到氧气的最大量相等）。其它药品质量不变，再分别用不同体积的
水进行实验。记录并处理20min内数据如图4。
（6）a＝ g。（氧气密度为1.43g/L，忽略其它因素的影响）。
（7）由图4可得出的结论是 。
【活动三】制作供氧器
（8）综合分析，选用过碳酸钠作制氧剂的理由是 。
（9）学习小组利用身边物品自制了如图5的简易供氧器。与真实产品对比中，形成的观点不正
确的是 （填字母）。
A．产氧和洗气装置组合不用一体化
B．内部气体流向采用高进低出方式
C．特定需求是选择制氧方法的重要依据
D．制氧机要符合美学、工程、安全等标准
考点二．检查装置的气密性
6．（2023•市北区一模）下列是某同学进行“空气中氧气含量测定”实验的部分操作，其中错误的
是（ ）
A． 连接仪器 B． 检查装置气密性
C． 取用药品 D． 点燃酒精灯
7．（2023•广陵区校级三模）实验是学习化学的一条重要途径。下列实验操作错误的是（ ）
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A． 添加酒精 B． 检查装置气密性
C． 滴管用后插回原滴瓶 D． 塞紧橡胶塞
8．（2023•南海区校级模拟）规范的操作是实验成功的保证．下列实验操作正确的是（ ）
A． 取用液体药品 B． 检查装置气密性
C． 加热固体 D． 倾倒液体
考点三．常用气体的发生装置和收集装置与选取方法
9．（2023•眉山）根据图，有关气体的实验室制法叙述正确的是（ ）
A．选择甲装置制取CO ，X为稀硫酸
2
B．选择甲装置制取H ，Y为铜粒
2
C．选择乙装置既可收集H 也可收集CO
2 2
D．选择乙装置干燥O ，气流方向为b进a出
2
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10．（2023•吉林）实验室制取氧气的方法有三种：加热高锰酸钾，在二氧化锰作催化剂的条件下
分解过氧化氢，在加热和二氧化锰作催化剂的条件下分解氯酸钾。
（1）任选一种方法，写出发生反应的化学方程式
。
（2）实验室用高锰酸钾制取氧气，在图1中选用的发生装置和收集装置是 。
（3）图2是学生制作的简易供氧器。在供氧使用时，左瓶中可放置的药品是 。
A.高锰酸钾
B.氯酸钾和二氧化锰
C.大理石和稀盐酸
D.过氧化氢溶液和二氧化锰
（4）简易供氧器的右瓶中需加入适量的水，水的一种作用是 。
11．（2023•泰州）九年级某班学生进行气体的制取和性质实验。
（1）装置A中仪器①的名称是 。
（2）用高锰酸钾制取氧气，发生装置应选用 （填字母），反应的化学方程式为
。
（3）用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，发生装置可选用装置B或C，与装置C相比，
装置B具有的优点是 。
（4）用稀盐酸和大理石反应制备二氧化碳的化学方程式为 。选用装置
C 和 D 组 合 制 取 二 氧 化 碳 ， 证 明 已 收 集 满 的 操 作 和 现 象 是
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。
（5）小菊在学习二氧化硫的化学性质时，进行微型化一体设计如装置E，实验过程中稀高锰酸
钾溶液和紫色石蕊试液中的现象分别为 、 。
12．（2023•绵阳）实验室用如图装置可进行多种气体的制取。
（1）在开始实验前需对装置进行 检查，小宇同学欲制取H ，选用该装置是否正确？
2
。
（2）小刘同学用该装置制取O ，应选用的试剂是 ，其中固体试
2
剂起 作用，反应的化学方程式为 。
（3）实验室制取CO 时，盛装块状固体的仪器名称是 ，通过分液漏斗加入稀盐酸，
2
发生反应的化学方程式是 。向集满CO
2
的软塑料瓶中加入 100mL 水和 8 滴石蕊溶液，立即旋紧瓶盖，振荡，观察到的现象是
。
13．（2023•沈阳）近年来我国航天事业取得飞速发展，航天科技涉及很多气体制备的知识，这些
知识也与实验室、工业制气体密切相关。
（一）实验室制取气体
（1）写出标号仪器①的名称 。
（2）实验室用高锰酸钾制取O ，若收集较为纯净的O ，可以选择装置 （填字母序号），
2 2
该反应的化学方程式 。检验O
2
的方法
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。
（3）实验室用大理石和稀盐酸制取 CO
2
，请写出该反应的化学方程式
。 该 实 验 的 发 生 装 置 可 选 B 或 C ， C 装 置 比 B 装 置 具 有 的 主 要 优 点 是
。
（二）工业制取气体
（4）工业上一般采用分离液态空气的方法获得氧气，其原理是利用液态氧和液态氮的
不同。
（三）太空制取气体
（5）电解水更适合在太空中制氧气的原因之一是水可以循环使用，请写出电解水的化学方程式
。
（6）如图，电解水过程中正极与负极产生的气体体积比约为 。
（7）氢燃料电池使用后又生成水，请写出氢气在氧气中燃烧的化学方程式 。
考点四．常用气体的收集方法
14．（2023•南城县一模）下列气体既能用排水法收集，又能用向上排空气法收集的是（ ）
A．O B．N C．CO D．CH
2 2 2 4
15．（2022•舟山模拟）实验室欲收集一瓶干燥的二氧化碳气体，应选择的装置是（ ）
A． B．
C． D．
16．（2023•任丘市模拟）小明看到一段视频：古代铁匠将红热的铁器浸入水中淬火，有大量气泡
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产生。为此，他动手尝试做该实验：把带柄的铁块烧红后反复插入水中“集气瓶”（用玻璃饮
料瓶改装）的正下方，如图所示。
（1）这种集气方法叫 。
（2）开始收集气体前应保证瓶内 。
（3）“集气瓶”充满气体后未离开水面，过一段时间后，瓶内水面能上升一定高度的原因可能
是 。
一．选择题（共11小题）
1．（2023•兴庆区校级四模）严谨的实验态度是实验取得成功的保证。下列实验操作的先后顺序正
确的是（ ）
A．实验完毕，先用嘴吹灭酒精灯，后盖上灯帽
B．制取气体时，先装入药品，后检查装置的气密性
C．与滴瓶配套的滴管使用完后，先用清水冲洗干净，再放回滴瓶
D．点燃可燃性气体时，先验纯，后点燃
2．（2020•杭州模拟）以下几种气体可用如图所示装置干燥、收集的是（ ）
①H ②O ③CO ④SO ⑤CH ⑥NH ．
2 2 2 2 4 3
A．①③④ B．②⑤⑥ C．②③④ D．①⑤⑥
3．（2023•横山区二模）规范操作是实验成功的保证，下列实验操作正确的是（ ）
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A． 连接仪器 B． 检查装置气密性
C． 量取液体 D． 称量固体药品
4．（2023•成都模拟）用如图实验装置制取干燥的气体，完全正确的一组是（ ）
A B C D
X 大理石与稀盐酸 锌粒与稀硫酸 双氧水与二氧化锰 氯酸钾与二氧化锰
Y 氢氧化钠溶液 浓硫酸 浓硫酸 浓硫酸
Z 二氧化碳 氢气 氧气 氧气
5．（2023•呈贡区校级四模）下列有关检查装置气密性的实验操作中不合理的是（ ）
A． B．
C． D．
6．（2023•秦淮区二模）实验室制取气体的常用装置如图，下列说法不正确的是（ ）
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A．装置①③或①⑤组合，可以用来制取氧气
B．装置②③组合，可以用来制取氧气或二氧化碳
C．装置②④组合，可以用来制取氢气或二氧化碳
D．装置②⑤组合，可以用来制取氢气或氧气
7．（2023•姜堰区一模）实验室里通过加热熟石灰与氯化铵的固体混合物来制备氨气。氨气密度小
于空气，有刺激性气味。下列氨气的制备、干燥、收集、检验的操作正确的是（ ）
A． 制取NH
3
B． 干燥NH
3
C． 收集NH
3
D． 检验NH
3
8．（2023•高新区二模）如图是实验室制取气体的部分装置示意图，下列说法不正确的是（ ）
A．用氯酸钾制取O ，可选用装置②④组合
2
B．用装置①制取H ，分液漏斗中应装稀硫酸
2
C．做硫燃烧实验，用④收集O 时可留部分水
2
D．用装置③收集CO ，气体应从管口c通入
2
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9．（2022•盐城二模）现用氧气传感器分别测定排空气法和排水法收集的等体积两瓶 CO 气体中氧
2
气的体积分数（数据如图），然后换算出瓶内空气体积分数（O 占空气的体积按五分之一计
2
算），最后推算得到实际收集的气体中CO 体积分数。则下列说法正确的是（ ）
2
A．向上排空气法收集二氧化碳时，将燃着小木条置于瓶口，熄灭，说明集气瓶中CO 含量为
2
100%
B．图中用向上排空气法收集的气体中CO 体积分数为94.2%
2
C．图中用排水法收集的气体中CO 体积分数为87.5%
2
D．相比于用排水法，用向上排空气法收集的CO 的纯度较高
2
10．（2022•盐城一模）可用如图所示装置干燥、收集的气体是（ ）
①CO②HCl③H ④O ⑤NH ⑥CO
2 2 3 2
A．①②⑥ B．③④ C．②④⑥ D．①⑤⑥
11．（2023•海安市模拟）已知KMnO 与浓HCl在常温下反应能产生Cl ，黄绿色易溶于水的氯气
4 2
有毒性，并能与氢氧化钠溶液反应．若用图示的实验装置来制备纯净、干燥的氯气，并试验它
与金属的反应．每个虚线框表示一个单元装置，其中存在明显错误的是：（不考虑①单元装
置）（ ）
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A．只有④处 B．只有②处
C．只有②和③处 D．②、③、④处
二．填空题（共4小题）
12．（2023•让胡路区校级一模）现有下列实验装置示意图，结合实验装置图回答有关问题。
（1）A装置中a仪器的名称是 。
（2）选用A或B装置都能制备的气体是 ，用B装置制取该气体的化学反应方程式是
，从A到E装置中选择收集该气体的装置 （填序号，答出一种即
可）。
（3）现有如下资料：通常状况下，NO 是一种密度比空气大的有毒气体，能与水发生反应；
2
NO 能与碱溶液反应生成盐和水；实验室制取少量NO 气体的方法：废铜和浓硝酸反应，生成
2 2
硝酸铜、水和NO 气体。
2
①制取NO 的发生装置是 （填序号）；
2
②若用F装置来收集NO ，气体应从接口 （填序号）处进入集气瓶。
2
13．（2023•连云港三模）某兴趣小组通过以下实验探究气体的制取方法和性质。已知：白色的无
水硫酸铜粉末与水反应生成蓝色的硫酸铜晶体，小华同学用设计的实验装置（如图1）来制取气
体。
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（1）装置①中添加液体的仪器名称 ，当打开K 、关闭K 时，利用①、②装置
1 2
可直接进行的实验是 （填字母）。
A．过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气
B．锌与稀硫酸反应制取氢气
（2）利用①、②装置中制得的气体不纯，小明同学认为杂质可能为水蒸气，这是科学探究中
的 （填字母）。
A．提出问题B．做出假设C．进行实验D．获得结论
（3）打开K 、关闭K ，利用①、③装置来验证产生的气体中含水蒸气，此时仪器甲中盛放物
2 1
质是 。
（4）图2仪器具有多种用途，小亮同学利用它制氧气并验证氧气性质；图2装置内发生的反应
方程式 ，实验过程中观察到的现象为 。
（5）兴趣小组在实验室制取二氧化碳气体的发生装置中连接上压强传感器，测得实验过程中试
管内气体压强变化情况如图3，由此可知，石灰石与盐酸脱离接触的是 （填选项）。
A．ab段B．bc段C．cd段
14．（2023•南漳县模拟）根据下列实验图示回答问题。
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（1）实验A中，仪器a的名称是 ；实验室用A制取氧气的反应化学方程式
。
（2）实验B中，X用来检验CO ，X是 。（填物质名称）
2
（3）实验C中，锌粒和稀硫酸制取氢气，用大小不同的试管分别组装成 1和2装置，通过缓慢
向上移动上面一支试管收集氢气，设计较合理的装置是 （填“1”或“2”）。（注：1装
置试管上大下小，2装置试管上小下大。）
15．（2023•天门模拟）如图是实验室制取气体的常用装置。
（1）写出标有字母a的仪器名称： 。
（2）实验室制取CO 和O 均可使用的气体发生装置是 （填字母序号）。
2 2
（3）能用D装置收集的气体，其密度应该比空气 。
（4）用E装置收集CO
2
时，观察到湿润的紫色石蕊试纸变红，使其变红的原因是
（用化学方程式表示）。
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