高中化学实验室制气体

高中化学实验室制气

体RevisedonNovember25,2020

常见气体的实验室制法学习方法建议：此部分会考说明上要求为掌握水平，所以建议同学们在熟练记忆的基础上，一定要多进行习题训练此部分相关内容还可参见《大聚焦》P30〜31、P91、P138中学课本中要求掌握的常见气体制备的有关知识，如：反应原理、实验装置(包括：发生、净化、干燥装置)和药品、操作步骤(包括：仪器的组装顺序和操作顺序)、气体的收集和检验(或验满)等务必全面、熟练掌握，这也是准确、迅速解答有关实验设计题和综合实验题必不可少的基础知识。一、气体的制备：1、常见气体的制备原理：气体发生装置的三种典型类型：中学化学中要求掌握约13种气体的制备,它们是：三种单质气体(02,H2,Cl2)、三种氢化物(HCl,H2S,NH3)、三种有机气体(CH4,C2H4,C2H2)、四种氧化物(C02,SO2,NO,N02)。写出下列制备反应的化学方程式：常见气体的制备原理：固体-固体加热装置制02的反应原理2KC1O3坐也2KCl+302f2KMnO4^=K2Mn04+Mn02+02f制NH3的反应原理2NH4Cl+Ca（0H）2』=CaCl2+2NH3f+2H20制CH4的反应原理CH3C00Na+Na0HK^Na2C03+CH4f固体-液体（液体-液体）加热装置制C12的反应原理MnO2+4HCl（浓）=^MnCl2+Cl2f+2H20制HCl的反应原理NaCl（固）+H2S04（浓）==NaHS04+HClf（不加热或微热均可）NaCl（固）+NaHS04（浓）^^Na2S04+HClf制S02的反应原理Na2S03（固）+H2S04（较浓）=^=Na2S04+H20+S02f制N0的反应3Cu+8HNO3（稀）亘3Cu（N03）2+2N0f+4H20（不加热速率慢）制C2H4的反应原理CH3CH20H贡亍CH2==CH2f+H20固体-液体不加热装置制H2的反应原理Zn+H2S04（稀）==ZnS04+H2f制C02的反应原理CaCO3+2HCl==CaCl2+C02f+H20制H2S的反应原理FeS+H2S04（稀）==FeS04+H2Sf

制N02的反应原理Cu+4HNO3（浓）==Cu（N03）2+2N02f+2H20制C2H2的反应原理CaC2+2H20-Ca（0H）2+CH三CHf*实验室制取纯净的气体一般有以下环节：（1）气体的发生；（2）气体的净化；（3）气体的收集；（4）尾气的处理（对于有毒气体）。2、气体发生装置：（1）固、固加热：固体-固体加热即：固+固气如制取等。装置如右图：固体-固体加热（2）液固或液、液加热：即：液+固^气液+液「令如制取等。装置如右图：（3）液固不加热：即：液+—^气如制取等。装置如右图：启普发生器，它用于固一液常温下反应制取大量气体。其优点是可以随时反应，随时停止。使用时应注意装置是否漏气；液体不能添加太满；固体试剂应是块状。3•气体的净化：（1）净化选择气体吸收剂应根据气体的性质和杂质的性质而确定，所选用的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。一般情况下：①易溶于水的气体杂质可用水吸收；②酸性气体杂质可用碱性物质吸收；③碱性气体杂质可用酸性物质吸收；④水蒸气可用干燥剂来吸收；⑤能与杂质反应生成沉淀（或可溶物）的物质也可用作吸收剂。⑴净化1、含有HCl杂质气体⑴C02（HCl）——饱和NaHCO3溶液；S02（HCl）——饱和NaHSO3溶液H2S（HCl）饱和NaHS溶液；⑵Cl2（HCl）水或饱和食盐水；H2（HCl）——水；2、中性气体中含有酸性杂质气体：用NaOH溶液吸收3、酸性气体中含有其它酸性杂质气体①C02(S02)——饱和NaHCO3溶液；②C02(H2S)CuSO4溶液；4、含有O2杂质气体灼热Cu①C02(o2)灼热Cu；②n2(02)灼热Cu5、HCl(Cl2)CCl4溶液(2)常见气体的干燥：固体干燥剂通常放在(球形干燥管内)，液体干燥剂通常放在(洗气瓶)内。在选择干燥剂时，一般应注意以下几点。被干燥的气体一定不能与干燥剂发生化学反应。酸性干燥剂一般用来干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。如浓h2so4能干燥h2,o2,Cl2,CO2等，而不能干燥nh3；反之，碱性干燥剂也不能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥Cl2,CO2,HCl等。具有强氧化性的浓H2SO4不能用来干燥还原性气体，如H2S,HBr,HI；对于H2,CO等虽具有较强的还原性，但反应条件是加热或高温，故常温下仍可使用浓H2SO4干燥。无水CaCl2呈中性，对各类气体一般均可干燥，但NH3能与其发生络合作用而不能使用。反应式为：CaCl2+8NH3=^CaCl2・8NH3⑵常见气体的干燥：F列气体干燥选用什么干燥剂请根据以上原则填写下表:酸性干燥剂中性干燥剂碱性干燥剂浓硫酸P2O5CaCl2硅胶碱石灰中性h2、o2、n2、co、no、CH4、C2H4、C2H2VVVVV酸性CO2、Cl2、HCl、SO2、NO2H2SVXVVVVVVXX碱性NH3XXXVV(3)关于气体的净化与干燥的先后顺序:若采用溶液除杂，一般是除杂在先，干燥在后。其原因是：气体通过溶液将带出水蒸气，干燥剂可除去这些水蒸气。例如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2,欲制得干燥、纯净的CO2,可先将产生的气体通过饱和的NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过浓H2SO4除去水蒸气。

②若采用加热除杂，则一般是干燥在先。例如N2中混有02,CO2,H20（气），可先将混气通过碱石灰，除去C02和H20（气），再将从干燥管导出的气体通过装有灼热Cu网的硬质玻璃管,除去02,即可得到干燥、纯净的N2。若将混气先通过灼热的Cu网，因气体中混有水蒸气,易引起试管破裂。4•气体的收集：（1）排水集气法：难溶或微溶于水，且与水不发生反应的气体，均可用排水集气法收集。用排水集气法收集气体时，导管只能伸入集气瓶内少许。气7此法可收集气体有.等均可用不与空气发生反应，且其密度与空气的密度相差较犬排空气集气法收集。气均可用（2）向上排空气法：此法可收集气体有一（3）向下排空气法：花此法可收集气体有.气注意：所制气体如难溶于水又不要求干燥时,应该用排水集气法；如气体溶于水则只能用排空气法收集。排气集气时,应使气体导管伸到瓶底。空气的平均式量约为29,则式量大于29的气体如Cl2等用可瓶口向上排空气法收集；式量小于29的气体如H2等可用瓶口向下排空气法收集；而与空气密度相近的气体如NO、CO等不能用排空气法收集。用排空气法收集气体时,导管一定要接近集气瓶底部,把空气尽量排出；为减少空气向瓶内扩散,集气瓶口应盖上毛玻璃片；如用试管收集时,可在管口轻轻塞入一小团疏松的棉花。5.尾气的处理操作中应掌握的几个问题：液收法：对有毒、有害的气体必须用适当的溶液予以吸收。如Cl2、so2、Br2（蒸气）、NO2等，可用NaOH溶液吸收；H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收；NH3可用浓H2SO4吸收。燃烧法：点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。如CO尾气，则可在导管口处点燃，将其转化为CO2。直排法：针对无毒