高中常见气体制备

气体的制备、收集、清洗和干燥1 .常见气体的实验室制法初中化学实验应该学习氯气、氯化氢、氧气、硫化氢、二氧化硫、氨气、二氧化氮、一氧化氮、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烯、乙炔等气体的实验室制法。 应把握的具体内容是，选择适当的反应物，能够很好地写出与气体生成相关的化学方程式，根据反应物的状态和反应条件等要素，选择适当的气体发生装置，则能够判断装置图的正误，根据组装气体发生装置的气体密度、在水中的溶解性等性质，选择适当的集气方法和装置(1)反应物和反应原理实验室制氢气锌一般与盐酸或稀硫酸反应生成氢。Zn H2SO4(稀) znso4h2h3；Zn 2HCl ZnCl2 H2在制气装置出口点燃氢气，必须事先检查纯度，确保实验安全。实验室制氧常用氯酸钾(以二氧化锰为催化剂)或高锰酸钾热分解制氧。2KClO3 2KCl 3O2二人2KMnO4 K2MnO4 MnO2 O2另外，过氧化氢(H2O2)在二氧化锰的催化下分解，也可以作为在实验室制造氧的简便方法。2H2O2 2H2O O2KClO3和MnO2纯粹，加热时不会产生火花为合格，确保实验的安全。实验室制氯气常用氧化剂(二氧化锰或高锰酸钾)与浓盐酸反应生成氯气。MnO2 4HCl MnCl2 2H2O Cl2二人mno416hcl二人cl2mncl2mncl2h2o5cl2高锰酸钾与盐酸的反应在常温下可顺利进行，无需加热。 氯气有毒。 多馀的氯气必须用NaOH溶液吸收，不会污染空气和污染空气。实验室制氯化氢食盐与浓硫酸反应良好制备氯化氢，间接加热温度低，通常生成硫酸氢钠和氯化氢。NaCl H2SO4(浓度) NaHSO4 HCl氯化氢很容易溶于水，为了顺利进行反应，应该使用固体氯化钠和浓硫酸。实验室制硫化氢一般使硫化亚铁与稀硫酸反应生产硫化氢。FeS H2SO4(稀有) FeSO4 H2S硫化氢不能使用浓硫酸或硝酸等氧化性酸。 硫化氢有毒，必须注意通风和用NaOH溶液吸收多馀的硫化氢。实验室制氨气常用铵盐(氯化铵、硫酸铵)与碱(氢氧化钙)反应制备氨气。2nhh4clca(oh)2cacl2h2o3h3；氨很容易溶于水，一般是加热上述固体混合物制成氨。另外，也可以直接加热浓氨水在实验室制作氨气。实验室制二氧化硫常用的亚硫酸钠与浓硫酸反应生成二氧化硫Na2SO3 H2SO4(浓度) Na2SO4 H2O SO2亚硫酸钠在空气中容易氧化变质，因此最好选用新制成的亚硫酸钠。实验室制二氧化碳常用的碳酸钙(石灰石、大理石)与盐酸反应生成二氧化碳。CaCO3 2HCl CaCl2 H2O CO2硫酸和碳酸钙之所以不能反应生成二氧化碳，是因为硫酸钙的溶解性小，附着在碳酸钙表面，反应难以进行。另外，苏打即使用热分解也能在实验室得到二氧化碳。2NaHCO3 Na2CO3 H2O CO2实验室制甲烷常用的醋酸钠和碱石灰(NaOH和CaO的混合物)的共热制甲烷。上述反应中的氧化钙是吸湿剂，可以使反应在无水条件下顺利进行，减少热氢氧化钠对玻璃的腐蚀。 醋酸钠晶体中含有结晶水，但最好使醋酸钠和苏打石灰反应生成甲烷。实验室制乙烯经常将无水乙醇和浓硫酸共热制成乙烯。必须控制反应混合液的温度以减少副反应。 在烧瓶中加入少量碎片，防止沸腾。(11 )实验室制乙炔常用电石和水反应生成乙炔CaC2 2H2OCa(OH)2 C2H2因为反应很激烈，所以最好控制水量，慢慢加水，使放出乙炔的速度比较稳定。 用饱和食盐水代替纯水与电石混合的话，放出乙炔的速度会变慢。(十二)其他气体生成方法在实验室，通过以下反应可以得到一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮。3Cu 8HNO3(稀有)3Cu(NO3)2 4H2O 2NOCu 4HNO3(浓) Cu(NO3)2 2H2O 2NO2制造这些煤气要注意通风，减少室内污染和对人的污染。 产生一氧化碳的反应在加热条件下很激烈，必须向热浓硫酸中滴加甲酸，控制一氧化碳的生成速度。 一氧化氮在空气中迅速氧化成二氧化氮，所以必须用排水集气法收集一氧化氮。(2)制气装置选择制气装置主要取决于反应物的状态和反应条件。 比较典型的是三套制气装置。加热固体气体的装置(图5-17A )常用大试管和单孔橡胶塞组成的反应容器。 该装置可用于制造氧气、氨气、甲烷等。 该装置的试验管口应稍稍向下倾斜，防止产生的水流入受热部而使试验管破裂。加热固体和液体或液体和液体的混合物制成气体的装置(图5-17B )这个使用了由分液漏斗和圆底烧瓶构成的反应容器。 该装置可用于氯气、氯化氢、一氧化氮、一氧化碳、乙烯等的制造。 容器内产生的气体快，压力大，有时液体难以通过分液漏斗滴下，可以在分液漏斗的下端放入小试管形成液封，液体可以顺利进入。 乙烯控制温度，请设置温度计(分液漏斗除外)。常温下固体与液体发生反应制造气体的装置(图5-17C )该装置可用于制造氢、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、乙炔等。 该装置的烧瓶有时可以换成广口瓶。也可以使用诸如启发式发生器(图5-18 )之类的简化设备来多次断续地采集气体，例如氢、硫化氢、二氧化碳等。 启普发生器由球形漏斗和容器(球形和半球)两部分构成。 制作气体的时候，一打开旋塞，气体就会从旋塞中导出，容器内的压力减少，液体进入固体时发生反应，产生气体。 关上旋塞，容器内的压力升高，一些液体被球形漏斗压住，液体和固体不接触，可以停止反应。(3)气体收集在实验室收集煤气有三种方法。 采用什么样的方法收集，主要取决于气体在水中的溶解性和气体对空气的相对密度。排水集气法(图5-19A )一般来说，不易溶于水、不与水发生化学反应的气体可以通过排水集气法收集。 排水集气法可用于收集氧、氢、一氧化氮、一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔等气体。 由于操作方便，煤气导管不得放入储气瓶过多。 由于氯气在饱和盐水中的溶解度小，因此排出饱和盐水的方法可以收集纯度高的氯气。向下排气集气法(图5-19B )比空气轻，同样情况下相对于空气的相对密度不足1的气体可以用瓶口下排气集气法收集。 该方法可用于收集氢气、氨气、甲烷等气体。 为了保证气体的纯度，气体的导管口要靠近气瓶的底部，尽量排出瓶子的空气。 一部分气体相对于分子质量接近29，同样的情况下接近空气密度(例如乙烯)，因此，用废气集气法收集纯度高的气体很困难，考虑用排水法收集。向上排气集气法(图5-19C )比空气重、同样情况下相对于空气的相对密度大于1的气体可以用瓶口的上排气法收集。 该方法可用于收集氧气、氯、氯化氢、二氧化碳、二氧化氮、二氧化硫、硫化氢等气体。 为了保证气体的纯度，气体的导管口要靠近气瓶的底部，尽量排出瓶子的空气。2 .气体的清洗、干燥、溶解、检测(1)清洗气体清洗气体使用储气瓶或简单的清洗装置(图5-20、21 )，清洗后的气体从插入液面下的导管的一端进入，清洗后的气体从短的导管的一端导出。根据所需清洗气体中杂质气体的性质，选择合适的清洗剂。 在实验室采集气体时，由于原料的杂质、反应物的挥发、副反应等原因，在得到的气体中混入杂质气体，为了得到纯度更高的气体，需要清洗除去杂质气体(表5-1 )。选择洗涤剂(某溶液)时，请确保以下2点洗涤剂中的溶质与杂质气体发生化学反应，使杂质变成沉淀物或可溶性物质溶解。 或者洗涤剂中的溶剂能够充分溶解杂质气体，达到除去杂质气体的目的。主要气体在洗涤剂中溶解度小，不被洗涤剂大量吸收。 例如，用饱和食盐水清洗含氯化氢的氯气时，氯化氢大量溶解在盐水中，氯气难以溶解在饱和食盐水中，可以达到去除杂质气体的目的。 另外，用浓碳酸氢钠清洗含有氯化氢的二氧化碳时，氯化氢与碳酸氢钠反应而被充分吸收，二氧化碳不与碳酸氢钠反应，在其溶液中的溶解度小，因此可以达到去除杂质气体的目的。 改为碳酸钠溶液后，二氧化碳与碳酸钠溶液反应生成碳酸氢钠，二氧化碳也能被该溶液充分吸收，因此不优选。(2)干燥气体在干燥气体中使用液体和固体作为干燥剂的情况下，装置不同(图5-22 )。为了去除不同气体中的水蒸气，选择与被干燥气体不反应的干燥剂。 也就是说，碱性气体不能使用酸性干燥剂的酸性气体不能使用碱性干燥剂的还原性气体不能使用常温下可以氧化的氧化剂作为干燥剂。 (参照表5-2 )选择干燥剂时，还应注意以下几点：一些气体可以用多种干燥剂干燥。 例如，氧不与上述各种干燥剂反应，但也可以使用上述各种干燥剂。某种气体与某种干燥剂有特殊作用。 例如，氨气和氯化钙发生络合反应，氨气被氯化钙大量吸收，因此不能用无水氯化钙干燥氨气。一部分还原性气体(一氧化碳等)在常温下不易被浓硫酸氧化，因此可以用浓硫酸干燥。(3)溶解气体用液体或溶液溶解气体，常用于制备气体物质的水溶液，吸收气体或气体性质的实验废气。 常用的气体吸收装置有两种(图5-23 )。气体难以溶解在液体或溶液中时，使用装置b。 气体容易溶解时，请选择a，以防止液体被吸入前面的装置，避免实验失败或发生实验事故。 请确保装置a漏斗的上缘不会深入液面，起到防止液体倒流的作用。(4)气体检验在收集煤气的时候，有必要正确的知道煤气瓶里是否充满了煤气。 用排水法收集煤气时，这种情况容