气体的制备及其装置

1、厦门一中2014级高一化学练习 班级 座号 姓名 高一备课组倾情巨献 气体的制备及其装置气体制备装置一般分四大部分：发生装置，净化装置（干燥装置），收集装置，尾气处理装置。一、气体的发生装置一）固固（加热）：适用于制O2、NH3、（CH4课本没有）制备原理：制氧气：制氨气：注意事项：l、试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在管口冷却后倒流而引起试管破裂。2、铁夹应夹在距管口l3处。3、固体药品要放在试管底部平铺开，加热时首先均匀预热，然后在试管的最后部位集中加热，并逐步前移。4、胶塞上的导管伸入试管里不能过长，否则会妨碍气体导出。5、如用排气法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，

2、然后再撤走酒精灯。以防止水倒流。二）固液体（不加热）：适用于制CO2、H2 、H2S（SO2、NO2、NO课本没有制法）制备原理：制CO2：制H2：制SO2、NO2、H2S、NO：注意事项：1瓶内气密性要好。2先放固体后加液体。（为什么？）3加人酸的量要适当。4生成气体微溶或难溶于水。（一）常规类制备原理：制CO2：制H2：制H2S：注意事项：1在简易装置中长颈漏斗的下口应深入液面以下，否则起不到液封的作用而无法使用。2加入大小适宜不溶于水的块状固体，如果太碎会落入底部的酸中使反应无法控制。造成容器内压力过大，导致酸液溢出。3加人酸的量要适当。4在导管口点燃氢气或其它可燃性气体时，必须先检验纯

3、度。（二）启普发生器类三）固液或液液（加热）：适用于制C2H4、Cl2、SO2、乙酸乙酯、蒸馏（HCl课本没有） abcdef制备原理：制C2H4：制Cl2：制NO：f用于Cu和浓硫酸制取SO2：冰醋酸和乙醇浓硫酸作用下制乙酸乙酯：注意事项：l、瓶内反应物体积不宜超过烧瓶容积的1/3。2、a、b、c加热前应放入碎瓷片，防止暴沸。3、a装置温度计插入反应液面以下，测反应液温度；b装置温度计水银球与支管端口处相平，测气体温度，便于控制馏份。4、d装置便于随时加入液体，但随反应进行烧瓶内压强增加，液体不易滴入。（改进方法见e）注意点：1、用KMnO4制取O2时，为了防止生成的细小颗粒堵塞导管，在大试

4、管口放一松软棉花。2、实验室制取氨气时，由于氨气极易与空气中的水结合，导致外部空气向试管里“冲”，里面氨气向外逸出，在小试管口放一疏松棉花。3、在制取C2H2时，若用大试管为反应器时，在大试管口放一松软棉花，防止生成的泡沫喷出。4、Cu和浓硫酸制取SO2做性质试验的小试管口堵一块蘸有少量碱液的棉花防止污染。二、气体的净化（干燥）装置一）常见净化原理：气体的净化可分为物理方法和化学方法。遵循以下原理：不损失主体气体；不引入新杂质；在密闭容器中进行；先除易除的气体。1、物理方法：（1）液化法：利用沸点不同从空气中分离N2和O2。（2）水洗法：利用溶解度不同从N2和NH3中除去NH3；从NO和NO2

5、中除去NO2。2、化学方法：（1）氧化还原法：灼热铜丝网除去混合物中的O2（2CuO22CuO）；CuO除去H2、CO等。（2）酸碱法：NH3和CO2通过碱石灰除去CO2。(CaOCO2CaCO3)（3）沉淀法：除去CO2中的H2S通过CuSO4溶液。H2SCuSO4CuSH2SO4（4）最常用的为洗气法： 用饱和NaCl除去Cl2中的HCl；用饱和NaHCO3除去CO2中的HCl、SO2等；用酸性高锰酸钾除去气体中的SO2；（如CO2中的SO2）注意：以下考得比较少：用饱和NaHSO3除去SO2中的SO3；浓硫酸也可除SO3（SO3易溶于浓硫酸）；冷却同样可以除SO3。用饱和Na2CO3溶液

6、除去乙酸乙酯中的乙醇或乙酸；二）常见净化装置 a b c d ea为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。b、c、d一般盛液体药品，用于洗液。e一般盛固体药品，往往根据增重可测出吸收物质的质量，用于定量计算。三）常见干燥剂及气体的干燥液态干燥剂固态干燥剂装置 常见干燥剂浓硫酸无水氯化钙碱石灰可干燥气体H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、NH3、N2、CO、CH4不可干燥气体NH3、H2S、HBr、HINH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2三、气体的

7、收集装置根据气体溶解性（分子极性）和密度（相对分子量，与29比较）不同，把气体的收集方法分为排液法（常为排水法）和排气法（常为排空气法）。装置图见下：一）排液法：难溶或微溶于水且不与水发生化学反应的气体。例如：H2、O2、CO、CH4、NO（只能用排液法收集）、CH2CH2、CHCH等。注：Cl2不用排水法收集，但可用排饱和食盐水收集,CO2可以用排饱和NaHCO3收集。排液法的典型仪器是a，注意导管只能伸入集气瓶内少许。二）排气法：不与空气反应且密度与空气相差较大的气体；又可分为向上排空气法和向下排空气法。用排气法收集气体时，导气管一定要伸入集气瓶底部，把空气尽量排出。为了减少空气扩散，集气

8、瓶口可盖上毛玻璃片（如图b）；试管口轻轻塞上一小团疏松的棉花（如图d）（1）向上排空气法：式量大于29的气体。如O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2(只用排空气)、HCl等;典型装置是b。（2）向下排空气法：式量小于29的气体。如H2、CH4、NH3等;典型装置是c。 a b向上排空气法 c向下排空气法 d练习：（发散思维）1、下列装置也能用于收集气体，试根据气体的流向判断收集气体的种类。 2、排水法收集的气体和排气法收集的气体纯度有何不同？3、某些气体要求非常干燥，则收集前后都要干燥，如何组装仪器？四、尾气处理装置通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常用经典仪器有： a b c d

9、ea用于NaOH吸收氯气、CO2；硫酸铜吸收H2S（气体溶解或反应速度不很快，不易引起倒吸）；b用于收集少量气体然后处理；c、d收集极易溶且溶解很快的气体。如HCl、HBr、NH3等；其中d 吸收量少。e用于处理难以吸收（有毒）且可燃的气体。如H2、CO等。五、实验装置总装思路1、装置的安装顺序2、操作顺序装置连接气密性检查装固体药品加液体药品气体制取1、将装置的导管口一端浸没于水中，再用双手手掌握住容器（试管可用一只手握住，如左图；复杂仪器还可微热），若在导管口处有气泡冒出，松手后，水在导管里形成了一段水柱，则装置的气密性良好。概括为：微热看气泡，静置看液面（又称整体法）。要点1：气密性的检

10、查2、如左图，关闭止水夹后，从长颈漏斗向试管中注入一定量的水，使漏斗内液面高于试管内液面，静置后若漏斗内液面不下降，则装置的气密性良好；液面下降，则装置的漏气；概括为：注液静置看液面（又称局部法）。创新设计方案集锦：1、气体安全装置1）防倒吸安全装置 2）防堵塞安全装置 3）防污染安全装置 2、液封装置3、量气体体积装置（读数时，要使量筒与洗气瓶中的液面保持水平，消除水位差造成的误差） 4、启普发生器原理及类似反应器 附录1：反应器的使用方法仪器图形与名称主要用途使用方法及注意事项试管用作少量试剂的溶解或反应的仪器，也可收集少量气体、装配型气体发生器小（1）可直接加热；（2）加热固体时，管口略

11、向下倾斜，固体平铺在管底；（3）加热液体时，管口向上倾斜，与桌面成45°，液体量不超过容积的13，切忌管口向着人。烧杯配制、浓缩、稀释溶液，也可作反应器、水浴加热器加热时垫石棉网，液体不超过2/3，不可蒸干。烧瓶用作加热或不加热条件下较多液体参加的反应容器 平底烧瓶一般不做加热仪器，圆底烧瓶加热要垫石棉网，或水浴加热。蒸馏烧瓶作液体混合物的蒸馏或分馏，也可装配气体发生器加热要垫石棉网，或水浴加热。锥形瓶滴定中的反应器，也可收集液体，组装反应容器。加热要垫石棉网。集气瓶收集气体，装配洗气瓶，气体反应器、固体在气体中燃烧的容器。不能加热，作固体在气体中燃烧的容器时，要在瓶底家少量水或一层

12、细沙坩埚用于灼烧固体使其反应。可直火加热至高温，放在泥三角上，用坩埚钳夹取，不可骤冷。启普发生器不溶性块状固体与液体常温下制取气体。控制导气管活塞可使反应随时发生或停止，不能加热，不能用于强烈放热或反应剧烈的气体制备。附录2：计量仪器的使用方法仪器图形与名称主要用途使用方法及注意事项酸式滴定管 碱式滴定管中和滴定（也可用于其它滴定）的反应；可准确量取液体体积，酸式滴定管盛酸性、氧化性溶液，碱式滴定管盛碱性、非氧化性溶液。二者不能互代，使用前要洗净并验漏，先润洗再装溶液，“0”刻度在上方，读数到0.01ml。量筒粗量取液体体积无0刻度线，选合适规格减小误差，读数一般读到0.1ml。容量瓶用于准确

13、配置一定物质的量浓度的溶液。检查是否漏水，要在所标温度下使用，加液体用玻璃棒引流，凹液面与刻度线相切，不能长期存放溶液。托盘天平称量药品质量。药品不能直接放在托盘上，易潮解、腐蚀性药品放在烧杯中称量，左物右码，精确至0.1克。附录3：加热、蒸发、蒸馏、结晶的仪器仪器图形与名称主要用途使用方法及注意事项酒精灯作热源酒精不能超过容积的2/3，不能少于1/4，加热用外焰，熄灭用灯帽盖灭，不能用嘴吹。表面皿、蒸发皿蒸发皿用于蒸发溶剂，浓缩溶液。蒸发皿可直接加热，不能骤冷，蒸发溶液时不能超过2/3。蒸馏装置对互溶的液体混合物进行分离温度计水银球应低于支管口处，蒸馏烧瓶中应加碎瓷片或沸石以防暴沸，冷凝器下

14、口进水，上口出水。附录4：过滤、分离、注入液体的仪器 仪器图形与名称主要用途使用方法及注意事项漏斗过滤或向小口径容器注入液体。漏斗下端紧靠烧杯内壁。长颈漏斗装配反应器。下端应插入液面下，否则气体会从漏斗口跑掉。分液漏斗用于分离密度不同且互不相溶的液体，也可组装反应器，以随时加液体。使用前先检查是否漏液，放液时打开上盖或将塞上的凹槽对准上口小孔，上层液体从上口倒出。附录5：干燥仪器干燥管： 干燥器：附录6：夹持仪器铁架台铁夹试管夹坩埚钳 镊子 知识点小结：（1）容器与反应器中 能直接加热的 试管、蒸发皿、坩埚、燃烧匙 垫石棉网加热的 烧杯、烧瓶、锥形瓶 不能加热的 集气瓶、广口瓶、启普发生器、容

15、量瓶、量筒、滴定管 （2）长期存放药品的仪器 广口瓶、细口瓶、烧杯 （3）加热仪器 酒精灯、喷灯、水浴装置 （4）计量仪器 温度计、天平、滴定管、量筒、容量瓶、移液管 （5）干燥仪器 干燥管、干燥器、洗气瓶 （6）夹持仪器试管夹、铁架台、镊子、坩埚钳、铁圈、三脚架、泥三角、铁夹、滴定架 （7）温度计在不同实验中的应用：实验室中制取乙烯：温度计水银球插入液面以下；石油的分馏和蒸馏实验：水银球与蒸馏烧瓶支管口相平；硝酸钾溶解度的测定：温度计插入硝酸钾溶液中；控制5060的水浴制取硝基苯：温度计插入水浴中。（8）棉花在实验中的应用：用KMnO4分解制取O2：在加热的试管管口堵一团棉花，防止反应生成的

16、O2把KMnO4粉末带出而堵塞导气管；实验室收集氨气：在收集氨气的试管口塞一团棉花，目的是减少对流，增大氨气的浓度；纤维素水解：常用棉花作为反应物。附录7：化学试剂的保存1试剂存放的总原则：药品状态定口径，瓶塞取决酸碱性；见光受热易分解，存放低温棕色瓶；特殊药品特殊放，互不反应要记清。2保存方法：（1）固体药品要盛放在广口瓶中，液体试剂一般盛放在细口瓶中。（2）常见的易发生光化学反应的物质：HNO3、AgNO3、AgCl、AgBr、AgI、氯水、溴水等，要盛放在棕色瓶中。（3）碱性溶液：NaOH、Na2CO3、Na2SiO3、Na2S等，不能使用磨口玻璃塞。（4）强酸、强氧化性试剂（HNO3、浓H2SO4、KMnO4、K2Cr2O7、氯水、溴水等）、有机溶剂（汽油、四氯化碳、乙醇、苯、氯仿等），不能用橡皮塞。（5）特殊的化学试剂要有特殊的保存措施：氢氟酸易腐蚀玻璃，不能存放在玻璃瓶中。少量白磷要保存在水中。液溴要在容器中加入少量水形成水封。锂常保存在液体石蜡中，钠、钾保存在煤油中。附录8：药品的取