常见气体的实验室制备

1、第#页共14页几种常见气体制备装置:(如何检查装置的气密性)常见气体的实验室制备气体实验装置的设计1、装置顺序：制气装置f净化装置f反应或收集装置f除尾气装置2、安装顺序：由下向上，由左向右3、操作顺序：装配仪器f检验气密性f加入药品f进行实验f拆除裝置气体发生装置的类型设计原则：根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。 装置基本类型：装置固体反应物(加热)固液反应物(不加热)固液反应物(加热)装置 示意 图It.£1气体02、NH3、CH4等出、C02、H2S 等。CI2、HCl、CH2=CH2 等操作 要 占八、(l )试管口应稍向下倾斜，以 防止产生的水蒸气

2、在管口冷凝 后倒流而引起试管破裂。(2) 铁夹应夹在试管口 1/3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。(4) 若用排水法收集气体，停 止加热前，应先将导气管从水中 取出。(1) 可通过分液漏斗来 控制液体用量和气体的 生成速率。(2) 分液漏斗可改用长 颈漏斗，但漏斗颈的下 口应伸入液面以下，否 则起不到液封的作用。(3) 反应容器可视制气 量的多少选择试管、广 口瓶、烧瓶等。(1) 可通过分液漏斗来 控制液体用量和气体的 生成速率。(2) 若被加热液体沸点 较低，烧瓶中要加细瓷 片。(3) 若用排水法收集气 体，停止加热前，应先 将导气管从水中取出。装置气

3、密性的检验 把导管一端浸入水中，用双手捂住烧瓶或试管，借手的热量使容器内的空气膨胀(或 用酒精灯加热)，容器内的空气则从导管口形成气泡冒出，把手(酒精灯)拿开，过一会, 水沿导管上升，形成一小段水柱，说明装置不漏气。启普发生器：关闭活塞后，从漏斗注入一定量的水，使漏斗内的水 面高于容器内的水面，停止加水后，漏斗中与容器中的液面差保持不再 变化，说明启普发生器不漏气。1Tit母習3V*几种气体制备的反应原理气体 名称反应原理（化学方程式）反应 装置收集 方法操作1注意事项氧气2KCIO32KCI+3O2?2KMnO4 在 K2MnO4+MnO2+O2T固+ 固 亠 气排水法向 上排气法 催化剂M

4、nO2可用、Fe2O3等代替。 加热KMnO4时可用 一团棉花放在管口，以 防固体粉末进入导管。氨气2NH4CI+Ca（OH）2 也 CaCb+2NH3T +2HO（不用NaOH，因其在加热时对玻璃腐蚀 较大）向下排气 法氢气Zn+H2SO4（稀）=ZnSO4+H2 T固+ 液 气排水法向 下排气法 制H2时，不用氧化 性的酸，可加少量 CuSO4利用原电池原 理来加快反应速率。 制CO2时不能用硫 酸，生成的CaSO4微溶 覆盖在CaCO3表面阻 止反应进行。 制乙炔时，用饱和食 盐水代替水可得到平 稳的乙炔气流。H2SFeS+H2SO4（稀）=FeSO4+H2S T向上排气 法二氧化碳C&

5、#163;®2HC1CaC12+H2CH-CO2|向上排气 法二氧化硫Na2SO4+H2SO4（浓）=Na2SO4+SO2 T +HOCu+2 H2SO4 浓）f CuSO4+ SO2T +2HO向上排气 法二氧 化氮Cu + 4HNO3（浓）Cu（NO3）2+ 2NO2T + 2H2O向上排气 法乙炔CaC2+2H2O Ca（OH） 2+CH CHT排水法氯气Mn O2+ 4HCI（浓）"Mn CI2 + 2出0 +Cl2T固+液亠气向上排气 法 氯气有毒，注意尾气 用NaOH溶液吸收 收集NO用排水法， 既可防止NO被氧化， 又可除去可能混有的NO2（氯 化氢NaCI

6、+ H2SO4（浓）NaHSO4+ HCIT2NaCI + H2SO4（浓）一 Na2SO4 +2HCIT向上排气 法一氧化氮3Cu+ 8HNO3（稀）一3Cu（NO2 + 2NCT +4H2O排水法乙烯浓Hg、C2H5OH172CCH2 =CH2 T+ H2O排水法几种气体的快速制取方法制氧气：2H2O22H2O+O2T 2Na2O2+2H2O = 4NaOH+O2TEQ制9氨气：NH3H2ONH3T +HO制氯化氢：向浓硫酸中滴加浓盐酸制氯气：2KMnO4+16HCI=2KCI+2MnCI 2+5Cb»8H2O净化、干燥与反应装置1杂质产生原因：反应过程中有挥发性物质，如用盐酸制

7、取的气体中一般有HCI;从溶液装置适用范围装置示意图液体除杂剂（不加热） 固体除杂剂（不加热）固体除杂剂（加热）中冒出的气体中含有水气。 等。副反应或杂质参加反就引起，如制乙烯时含SO2；乙炔中的H2S2、装置基本类型：根据净化药品的状态及条件来设计3、气体的净化剂的选择选择气体吸收剂的依据：气体的性质和杂质的性质的差异。主要考虑的是吸收效果，而 不是现象。选择一种与杂质反应快而且反应完全的除杂剂。一般情况下： 易溶于水的气体杂质可用水来吸收； 酸性杂质可用碱性物质吸收； 碱性杂质可用酸性物质吸收； 水分可用干燥剂来吸收； 能与杂质反应生成沉淀（或可溶物）的物质也可作为吸收剂。选用吸收剂的原则

8、： 只能吸收气体中的杂质，而不能与被提纯的气体反应。 不能引入新的杂质。在密闭装置中进行，要保持装置气体畅通。4、气体干燥剂的类型及选择常用的气体干燥剂按酸碱性可分为三类： 酸性干燥剂，如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥显酸性或中性的气 体，女口 CO2、SO2、NO2、HCI、出、CI2、02、CH4 等气体。 碱性干燥剂，如生石灰、碱石灰、固体 NaOH。碱性干燥剂可以用来干燥显碱性或中 性的气体，女口 NH3、出、O2、CH4等气体。 中性干燥剂，如无水氯化钙等，可以干燥中性、酸性气体，如 O2、H2、CH4等。 在选用干燥剂时，显碱性的气体不能选用酸性干燥剂，显酸性的气体不

9、能选用碱性干燥剂。有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂。能与气体反应的物质不能选作干燥剂，如 不能用CaCl2来干燥NH3 （因生成 CaCb8NH3）,不能用浓 H2SO4干燥NH3、H2S、HBr、 HI等。5、气体净化与干燥装置连接次序洗气装置总是进气管插入接近瓶底，出气管口略出瓶塞。干燥管总是大口进，小口出气 一般情况下，若采用溶液作除杂试剂，则是先除杂后干燥；若采用加热除去杂质，则是 先干燥后加热。对于有毒、有害的气体尾气必须用适当的溶液加以吸收（或点燃），使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如尾气 Cb、SO2、Br2 （蒸气）等可用NaOH溶液吸收；尾气H2S可 用CuSO4或

10、NaOH溶液吸收；尾气CO可用点燃法，将它转化为 CO2气体。收集装置1设计原则：根据气体的溶解性或密度（1）易溶或与水反应的气体：用向上（或下）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。若欲制取的气体要求干燥，用排空气法 或排非水溶剂法。2、装置基本类型:装置类型排水（液）集气法向上排空气集气法向下排空气集气法装置示意图0乏：e n适用范围不溶于水（液）的气 体密度大于空气的气体密度小于空气的气体典型气体H2、O2、NO、CO、CH4、CH2= CH2、CH CHCI2、HCl、CO2、SO2、H

11、2SH2、NH3 CH4尾气处理装置-安全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 处理装置（1）直接吸收（2）防止倒吸装置的设计在某些实验中，由于吸收液的倒吸，会对实验产生不良的影响，如玻璃仪器的炸裂，反应试剂的污染等，因此，在有关实验中必须采取一定的措施防止吸收液的倒吸。防止倒吸一 般米用下列措施:a切断装置：将有可能产生液体倒吸的密闭装置系统切断，以防止液体倒吸，如实验室 中制取氧气、甲烷时，通常用排水法收集气体，当实验结束时，必须先从水槽中将导管拿出 来，然后熄灭酒精灯。b设置防护装置： 倒立漏斗式：这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积，有利于吸收液对气体的吸 收

12、。当易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减少，吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容积 较大，导致烧杯中液面下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回 烧瓶内，从而防止吸收液的倒吸。下一个装置所示，对于易溶于水难溶于有机溶剂的气体， 气体在有机溶剂不会倒吸。 肚容式：当易溶于吸收液的气体由干燥管末端进入吸收液被吸收后，导气管内压强减 少，使吸收液倒吸进入干燥管的吸收液本身质量大于干燥管内外压强差，吸收液受自身重量 的作用又流回烧杯内，从而防止吸收液的倒吸。这种装置与倒置漏斗很类似。 蓄液式：当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来， 以防止吸收液进入受热仪器或

13、反应容器。这种装置又称安全瓶。 平衡压强式：为防止分液漏斗中的液体不能顺利流出， 用橡皮管连接成连通装置(见 恒压式)； 防堵塞安全装置式：为防止反应体系中压强减少，引起吸收液的倒吸，可以在密闭装 置系统中连接一个能与外界相通的装置，起着自动调节系统内外压强差的作用，防止 溶液的倒吸。为防止粉末或糊状物堵塞导气管，可将棉花团置于导管口处 液封装置：为防止气体从长颈漏斗中逸出，在发生装置中的漏斗末端套住一只小试管悬空 倒立漏式 斗式肚容式蓄液安全瓶式平衡压强式防堵塞安全装置防堵塞安液封式全装置第5页共14页第#页共14页(3) 防污染安全装置：燃烧处理或袋装 判断原则有毒、污染环境的气体不能直接

14、排放。 尾气吸收要选择合适的吸收剂和吸收装置。直接吸收：Cl2、H2S、N02防倒吸：HCI、NH3、S02常用吸收剂：水，NaOH溶液，硫酸铜溶液 可燃性气体且难用吸收剂吸收：燃烧处理或袋装。如CO6、排水量气装置标准装置变化装置7、常见气体检验方法气体状态检验方法和发生的现象化学反应方程式容易引起的判断错误氢气无色 气体混合空气点燃，有爆鸣 声，生成物只有水2H2+ O2 = 2H2O不是只有H2才产生爆鸣 声氧气无色 气体用带余烬的木条放入， 木条复燃C+ O2 CO2氯气黄绿色有 刺激性气 味的气体 用湿润的碘化钾淀 粉试纸检验，试纸变蓝 能漂白湿石蕊试纸2KI + CI2 2KCI

15、+ 12 O3、NO2和溴蒸气也能使碘化钾淀粉试纸变蓝 SO2有同样性质氯化 氢无色有刺 激性的气体 用蘸有浓氨水的玻 璃棒靠近，冒白烟 将气体通入AgNO3 溶液有白色沉淀 用湿润的蓝色石蕊 试纸检验，试纸变红 NH3+ HCI.NH4CI AgNO3+ HClAgCI J+ HNO3遇湿润的蓝色石蕊试纸 变红的气体很多(如SO2、SO3、CO2 等)，判断要慎重二氧 化硫无色有刺 激性气味 的气体 使酸性高锰酸钾溶 液褪色，变为无色 通入品红溶液褪色， 加热颜色复现2MnO4 + 2H2O + 5SO2=2Mn2 + 5SO + 4HCI2通入品红溶液也会褪 色，但加热不复现红色硫化氢无色

16、而有 臭鸡蛋气 味的气体加入Pb(NO3)2溶液有 黑色沉淀或遇湿润的Pb(NO3)2试纸变黑Pb2+ + H2SPbSj+ 2H+氨气无色有刺 激性气味 的气体 用蘸有浓盐酸的玻 璃棒靠近，冒白烟 用湿润的红色石蕊 试纸检验，试纸变蓝 NH3+ HCI NH4CI+ NH3+ H2ONH 4 +OH 一氧化氮无色、无 味气体在空气中立即变成红 棕色2NO+ O2 I2NO2二氧化氮红综色气 体红棕色，溶于水成硝 酸，溶液显酸性3NO2+ H2O2HNO3+ NO一氧化碳无色无味 气体可燃，火焰呈蓝色，燃烧产物只有CO22CO+ O2 .2CO2注意与其他可燃物的区 别二氧化碳无色 气体 使燃

17、着的木条熄火 通入澄清的石灰水， 变浑浊Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 J+ H2O燃着的木条在N2或其他 一些气体中也会熄火， SO2也可使澄清的石灰 水变浑浊甲烷无色 气体可燃，生成出0和CO2, 不使KMnO4溶液和溴 水褪色CH4 + 2O2 阳)CO2+ 2H2O注意与其他可燃气体的 区别乙烯无色 气体可燃，生成出0和C02-，使KMnO4溶液和溴 水褪色C2H4+ 3O2 2CO2 + 2H2OC2H4 + Br2CH2BrCH2Br乙炔也能燃烧，也可使 KMnO4溶液和溴水褪 色，但乙炔燃烧时火焰明 亮且冒黑烟乙炔无色无味 气体 可燃，有明亮火焰且 冒黑烟 使KMnO4溶

18、液褪色 使溴水褪色2C2H2+ 5O2 -44CO2+ 2H2OC2H2 + Br2CHBr2CHBr2例1右图是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收 集气体。下列物质中能利用这套装置进行实验的是（A ）电石和水（B）铜屑和浓HN03（C）硫化亚铁和稀HCI（D）二氧化锰和浓盐酸Inm例2利用右图所示装置收集以下8种气体（图中烧瓶的位置不得发生变化） H2 CI2CH4 HCI NH3 NO H2S SO2（1） 若烧瓶是干燥的，则由B 口进气可收集的气体有 （写序号）（2） 若烧瓶充满水，可收集的气体有 ，这时气体由 口进入。（3） 烧瓶是干燥的，则由A 口进气，可收集的气体有 。（4）若

19、在烧瓶内装入浓HSQ进行气体干燥，则可用此装置来干燥的气体 有， 这时气体由口进入。例3 3位同学设计了下列3个实验方案，以验证某无色气体中既有 SQ,又有CO方案1将无色气体通入溴水，溴水褪色后气体通入石灰水，石灰水变浑浊，证明原无色气 体中一定含有SO2和CO2o方案2将无色气体通入品红试液后，再依次通入酸性 KMnO 4溶液，品红溶液，最后通入澄 清石灰水。结果品红试液褪色。KMnO4溶液变浅，品红试液不褪色，澄清石灰水变 浑浊。证明原混合气体中既含有 SO2又有CO2o方案3将无色气体通入酸性KMnO4溶液中，KMnO4溶液褪色，反应后再通入石灰水中，石 灰水变浑浊。既可证明原混合气体

20、中既含有 SO2又有CO2o试回答上述三个方案中，能证明原无色气体中既有SO2又有CO2的方案是 简述其理由是o例4现有一定量含有ZnO的锌粒，请从下图中选用适当的实验装置，设计一个简单实验， 测定锌粒的纯度，可供选用的试剂还有稀 H2SO4、稀HNO3、浓H2SO4、CuSO4溶液和 蒸馏水。请回答下列问题：(1) 写出实验中锌参加反应的离子方程式 o(2) 若气体流向从左到右，则所选装置的玻璃管接口顺序为(填字母代号) o(3) 简述选用或不选用装置的理由 o(4) 按上述(2)的方式连接仪器，还可以进行下列哪些定量测定 o(A )测定一定质量的较活泼的二价金属的原子量(B) 用MnO2与

21、盐酸反应，测定盐酸的浓度(C) 测定Na2O2、Na2O混合物中Na2O2的百分含量(D) 用加热分解的方法测定 KCIO3的纯度习题-1 欲除去下表各混合于A气体中的杂质B，写出所选试剂，所用主要仪器及相应的化学反应方程式混合A气体B选用试剂主要仪器化学反应方程式CO2HCICO2CONH3H2O （气）CO2H2SCOCO2Cl2HClNONO2N2H2CO2(SQ)-2.某学生用右图所示，装置进行CO和C02混合气的分离和 干燥实验，其中a为控制气流的 铁夹，b为分液漏斗的活 塞。请回答：(1) 甲瓶内盛溶液，乙瓶盛，分液漏斗内盛溶液。(2) 实验先分离CO,方法是先关闭 ，再打开(3)

22、 分离完CO后，再收集C02，方法是先关闭，再打开。3. 某学生为将含有少量杂质 Cu的FeCb提纯拟定以下实验步骤：把样品加水溶解进行过滤除去杂质把滤液加热蒸干，即可得到纯净的 FeCl3晶体。(1) 你认为上述方案科学吗？试用必要的化学方程式和简要的文字表述其理由(2) 请你设计提纯FeCb的实验方案(注意简要地写出有关的提纯步骤，最多只允许6步完成实验)：-4.无水氯化铝是白色晶体，易吸收水分，在 178 °C升华。装有无水氯化铝的试剂瓶久置 潮湿空气中，会自动爆炸并产生大量白雾。氯化铝常作为有机合成和石油工业的催化 剂。工业上由金属铝和氯气作用或由无水氯化氢气体与熔融金属铝作

23、用而制得。 某课外兴趣实验小组在实验室里，通过下列装置制取少量纯净的无水氯化铝。AB(1) 开始实验时，不能先点燃 A装置的酒精灯，后打开分液漏斗的活塞，将适量浓硫酸,注入烧瓶里，其理由是(2) A装置中发生的化学反应方程式 (3) 在E处可收集到纯掙氯化铝的原因。(4) 从A装置导出的气体若不经过 B，C装置而直接进入D管，将对实验产生的不良后果 是(5) F装置所起的作用是 (6) 无水氯化铝在潮湿的空气中，会产生大量白雾，有关的化学反应方程式为5. 在实验室中用二氧化锰跟浓盐酸反应制备干燥纯净的氯气。(1) 写出反应的化学方程式 (2) 图5-28是一个学生设计的实验装置图:浓硫關水 氮

24、气氢毎化钠濬液團 5-2B氢氧化钠溶液起的作用是这个装置图中有哪些错误？请分别指出。 (3) 在改正的装置中，洗气瓶(净化气体用) 中 的水、浓硫酸和烧杯中的氢氧化钠溶液各起什么 作用？ 水起的作用是: 浓硫酸起的作用是:6、水蒸气通过灼热的煤所产生的混合气，其主要成分是CO、H2，还含有CO2和水蒸气。请用下列装置设计一个实验，以确认上述混合气中含有 CO和H2。图 5-29(1) 连接上述装置的正确顺序是：(填各接口的代码字母)混合气一()()接()()接()()接()()接()()。(2) 确认混合气中含有 H2的实验现象是： 其理由是：7、实验室是用加热NH4CI饱和溶液和固体NaN0

25、2来制备少量的N2。这种方法制得的N2含 有一定量的NH3、NO2 （由NO和02反应生成）、02和水蒸气。现欲用纯净的N2和炽热的镁 条反应制备少量的Mg3N2。进行此实验所用仪器装置如图 5-30。4bedfe£團 5-30根据要求填写下列空白：（1）如果所制气体从左流向右时，各仪器装置正确的连接顺序是（）接（）接（）接（）接（）接（），其中b和c两装置相连时，玻璃管口（用装置图中字母表示）应是（）接（）。（2）装置d烧瓶中发生反应的化学方程式为 装置C中发生反应的化学方程式为。（3） 反应完毕后应先熄灭d装置中的酒精灯，试分析氮气中混有的少量NH3、NO、O2是由 哪种物质发生

26、的副反应而生成的？第15页共14页参考答案例4解析此题为一道综合实验题，它所涉及的实验知识及能力要求较高，根据实验要求,明确实验原理，设计实验程序，选取实验装置，连接实验仪器，并进行有关计算。"星气|有关计算答案：(1) Zn + 2H+ Zn2+ + H 2?(2) E C D F(3) 因为本实验需用排水的方法测量产生气体的体积。所以不选装置(4) A C1.饱和NaHCQ洗气瓶HCI + NaHCO NaCI + H 2。+ CQTCuO硬质玻璃管COCuOCu 十 g T碱石灰干燥管HO +CaO Cu (OH 2CuSO容液洗气瓶H2S + CaSO CuS ； + H2SONaOH溶 液洗气瓶CO + 2NaOH Na2CO + H 2O水或饱和食盐水洗气瓶洗气瓶3NO+ H 2O 2HNO + NOCuO 浓"SO硬质玻璃管鬥 2 + 5。5 + HqQ饱和NaHCQ洗气瓶SO + 2NaHCO NazSO + CO2 ? + H2O2. ( 1) Na