常见气体的制备

常见气体的制备 高考考纲要求 一 掌握常见气体的实验室制法 包括试剂 仪器 原理 收集 二 能够灵活的运用气体制备实验的规律和方法解决新问题 常见的气体 H2 O2 Cl2 HCl H2S CH4 C2H4 C2H2 NH3 SO2 NO NO2 CO CO2共14种气体 一 气体制取的反应原理 2Na2O2 2H2O 4NaOH O2 Zn H2SO4 稀 ZnSO4 H2 CaCO3 2HCl CaCl2 CO2 H2O FeS H2SO4 稀 FeSO4 H2S 固体 液体常温 固体 固体加热 7 SO2 8 NO2 9 NO 10 C2H2 11 Cl2 12 HCl 13 C2H4 14 CO Na2SO3 H2SO4 浓 Na2SO4 SO2 H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O CaC2 2H2O Ca OH 2 CH CH 2KMnO4 16HCl 2KCl 2MnCl2 5Cl2 8H2O 固体 液体常温 固体 液体加热 液体加热 发生装置 净化装置 干燥装置 收集装置 吸收装置 二 气体制取装置的设计 1 装置连接顺序 2 实验操作的先与后 A 装配仪器时 先下后上 先左后右 B 加入试剂时 先固后液 C 实验开始时 先查仪器的气密性 再加药品 后点酒精灯 D 有些实验为防倒吸 往往最后停止加热 E 有些实验为防氧化往往最后停止通气 F 仪器拆卸的一般过程 从右到左 自上而下 先拆主体 后拆部件 1 气体的发生装置 1 1设计依据 反应物的状态和反应的条件 1 2装置的分类 1 固 固加热 2 固 液 液 液 加热 3 块固 液常温 可制O2 NH3 CH4等 可制Cl2 HCl C2H4 CO NO SO2等 可制CO2 H2S H2 O2 NH3 C2H2等 可制CO2 H2S H2 4 固 液常温 1 2 1固 固 加热 该实验装置要注意 l 试管口应稍向下倾斜 以防止产生的水蒸气在管口冷凝后倒流而引起试管破裂 2 铁夹应夹在距试管口l 3处 3 胶塞上的导管伸入试管里面不能太长 否则会妨碍气体的导出 标准装置 可制O2 NH3 CH4 1 2 2固 液 液 液 加热 实验时要注意 先把固体药品加入烧瓶 然后加入液体药品 再加热 要正确使用分液漏斗 标准装置 可制Cl2 HCl C2H4 CO NO SO2等 1 2 2固 液 液 液 加热 变化装置 1 2 3固 液 块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体可用启普发生器制备 当制取气体的量不多时 也可采用简易装置 标准装置 1 2 3固 液 启普发生器变化 1 2 3固 液 其它装置 2 气体的收集装置 2 1判断原则 1 易溶或与水反应的气体 排空气法 2 与空气成分反应或与空气密度相近的气体 排水 液 法 3 可溶性气体考虑用排液法 4 两种方法皆可用时 排水法收集的气体较纯 2 气体的收集装置 1 排空气法 收集比空气重的气体 收集比空气轻的气体 2 气体的收集装置 2 排水 液 法 2 气体的收集装置 3 贮气瓶 4 贮气袋 3 气体的净化装置 3 1总原则 1 一般除杂在前 干燥在后 若是燃烧除杂 则干燥在前 2 吸收剂只能吸收气体中的杂质 而不能与被提纯的气体反应 但可与杂质气体反应生成欲净化的气体 3 除杂反应要迅速 定量 不选择可逆反应或条件苛刻的反应 4 杂质气体很难去除时 可先吸收欲净化的气体 再反应放出欲净化的气体 5 干燥剂的选择时不与被干燥的气体反应 3 气体的净化装置 3 2除杂装置 1 洗气瓶 2 干燥管 3 加热管 3 气体的净化装置 3 2干燥装置3 2 1干燥装置 1 洗气瓶 2 干燥管 酸 碱性据气体的氧化 还原性 气体的酸碱性干燥剂的酸碱性 保持一致 1 选择原则 气体在被干燥的过程中不能被减少 不要引入新的杂质 2 选择方法 干燥剂 选择 干燥剂状态 干燥装置 酸性干燥剂 如 浓硫酸 P2O5等 不能用来干燥碱性气体 碱性干燥剂 如碱石灰 生石灰 固体NaOH等 不能用来干燥酸性气体如Cl2 有氧化性的干燥剂 如浓硫酸 不能干燥有还原性气体 如H2S HI等 3 气体的净化装置 3 2干燥装置3 2 2干燥剂的选择 NH3 H2S HBr HI NH3 NH3 Cl2 HX H2S SO2 NO2 CO2 4 尾气处理装置 尾气的处理方法 直接排放直接吸收防倒吸吸收燃烧处理 总原则 1 有毒 污染环境的气体不能直接排放 2 尾气吸收要选择合适的吸收剂和吸收装置 防倒吸 HCl NH3 SO2常用吸收剂 水 NaOH溶液 硫酸铜溶液 3 可燃性气体且难用吸收剂吸收 燃烧处理或袋装 4 尾气处理装置 1 水溶解法 如 HCl NH3等 2 碱液吸收法 如 Cl2 H2S CO2 SO2等 3 燃烧或袋装处理法 如 CH4 C2H4 C2H2 H2 CO等 4 尾气处理装置 4 防倒吸吸收 标准装置 安全瓶装置 标准装置 变化装置 5 排水量气装置 历年高考题选摘 从高考题型看 在第 卷出现在选择题型中的主要是基本实验的内容 从气体的制备 离子的共存与识别 到物质的分离与提纯 在第 卷中出现的简答 填空和实验的分析与设计 主要是考核实验的能力 如根据实验现象和数据 对物质进行综合判断 选择和连接实验设计所用的仪器 综合运用化学知识 对实验设计的正确性以及对改进实验操作上的评估 这对考核实验能力非常重要 例1 1 在没有现成的CO2气体发生器的情况下 请你选用下图中的部分仪器 装配成一个简易的 能随开随用 随关随停的CO2气体发生装置 应选用的仪器是 填入仪器的编号 2 若用上述装置制取CO2气体 而实验室只有稀硫酸 浓硝酸 水 块状纯碱 块状大理石 比较合理的方案应选用的药品是 答案 a c d e 浓硝酸 水 块状大理石 利用下图所示装收集以下8种气体 图中烧瓶位置不得移动 H2 Cl2 CH4 HCl NH3 NO H2S SO2 1 若烧瓶是干燥的 则由A口进气 可收集的气体有 用数字表示 下同 2 若烧瓶充满水 可收集的气体有 这时气体由 口进入 3 若在烧瓶内装入浓硫酸进行干燥气体 则可用此装置的气体有 这时气体由 口进入 4 若烧瓶是干燥的 不能用此装置来收集的气体是 答 1 2 A 3 B 4 例2 练习1 利用右图和下列试剂制取下列气体 A浓硫酸B浓盐酸C食盐D二氧化锰E氯酸钾F过氧化氢G高锰酸钾H浓氨水J氢氧化钠试用各试剂序号回答 若要快速制备少量氧气 应选择若要快速制备少量氯化氢 应选择若要快速制备少量氨气 应选择若要快速制备少量氯气 应选择 D F A B H J B G 为了得到平稳的氧气气流 请选择最佳装置 3 下列装置是一套测定水的组成的装置 AgNO3溶液 NaOH溶液 浓H2SO4 Zn 稀HC1 无水CuSO4 CuO 无水CaC12 碱石灰 C A E D G F H B 试分别叙述A H各装置的作用 测定水的组成必须称量哪些装置中固体质量的变化 若未用H装置 则测出的氢 氧元素质量比将如何变化 为什么 何时可以将F中的酒精灯点燃 4 下列装置可测定mg纯碱样品中 含NaCl Na2CO3的质量分数 实验中使用的药品可能有 纯碱样品 稀盐酸 稀硫酸 浓硫酸 空气 碱石灰 NaOH溶液 1 请按图填写下列序号对应仪器内所装药品的名称 2 实验中使用了空气 其作用是 若通入空气的速度过快 或通入空气的量不足 则所测定的Na2CO3的含量 填 偏高 偏低 或 准确 3 干燥管II的作用是 若无干燥管II 其后果是 4 若 中滴液速率过快 将导致实验结果 填 偏高 偏低 或 准确 5 若干燥管I内药品的质量在实验前为m1g 实验后为m2g 则样品中的Na2CO3质量分数为 思考 水蒸气通过灼热的煤之后所产生气体是混合气体 其中含有CO H2 CO2 H2O g 请你设计一个实验 以确认混合气体中含有CO和H2 并画出简易装置图 6 将氯气用导管通入较浓的NaOH和H2O2的混和液中 在导管口与混合液的接触处有闪烁的红光出现 这是因为通气后混和液中产生的ClO 被H2O2还原 发生激烈反应 产生能量较高的氧分子 它立即转变为普通氧分子 将多余的能量以红光放出 进行此实验 所用的仪器及导管如图 根据要求填写下列空白 1 组装氯气发生器时 应选用