常見氣體實驗室制法‘[1].doc

1、高二化學(xué)常見氣體的實驗室制法Ø 學(xué)習(xí)方法建議：1. 此部分會考說明上要求為掌握水平，所以建議同學(xué)們在熟練記憶的基礎(chǔ)上，一定要多進行習(xí)題訓(xùn)練2. 此部分相關(guān)內(nèi)容還可參見大聚焦P3031、P91、P138中學(xué)課本中要求掌握的常見氣體制備的有關(guān)知識，如：反應(yīng)原理、實驗裝置(包括：發(fā)生、凈化、干燥裝置)和藥品、操作步驟(包括：儀器的組裝順序和操作順序)、氣體的收集和檢驗(或驗滿)等務(wù)必全面、熟練掌握，這也是準(zhǔn)確、迅速解答有關(guān)實驗設(shè)計題和綜合實驗題必不可少的基礎(chǔ)知識。一、氣體的制備：1、常見氣體的制備原理：氣體發(fā)生裝置的三種典型類型：中學(xué)化學(xué)中要求掌握約13種氣體的制備，它們是：三種單質(zhì)氣體(

2、O2，H2，Cl2)、三種氫化物(HCl，H2S，NH3)、三種有機氣體(CH4，C2H4，C2H2)、四種氧化物(CO2，SO2，NO，NO2)。寫出下列制備反應(yīng)的化學(xué)方程式：H2: NH3: O2: NO2: 或： NO： Cl2: CO2: HCl: CH4: H2S: C2H4: 或： C2H2: SO2: * 實驗室制取純凈的氣體一般有以下環(huán)節(jié)：（1）氣體的發(fā)生； （2）氣體的凈化；（3）氣體的收集； （4）尾氣的處理（對于有毒氣體）。2、氣體發(fā)生裝置： （1）固、固加熱：即： 固+固 氣 如制取 等。裝置如右圖： （2）液固或液、液加熱：即：液+固 氣 液+液 氣如制取 等。裝置如

3、右圖：（3）液固不加熱：即：液+固 氣 如制取 等。裝置如右圖：啟普發(fā)生器，它用于固液常溫下反應(yīng)制取大量氣體。其優(yōu)點是可以隨時反應(yīng)，隨時停止。使用時應(yīng)注意裝置是否漏氣；液體不能添加太滿；固體試劑應(yīng)是塊狀。啟普發(fā)生器由 、 、 三部分組成。氣體的凈化：() 凈化選擇氣體吸收劑應(yīng)根據(jù)氣體的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)而確定，所選用的吸收劑只能吸收氣體中的雜質(zhì)，而不能與被提純的氣體反應(yīng)。一般情況下：易溶于水的氣體雜質(zhì)可用水吸收；酸性氣體雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；堿性氣體雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收；水蒸氣可用干燥劑來吸收；能與雜質(zhì)反應(yīng)生成沉淀(或可溶物)的物質(zhì)也可用作吸收劑。1、含有HCl雜質(zhì)氣體CO2（HCl）- 溶液；

4、SO2（HCl） 溶液 H2S（HCl）- 溶液；Cl2（HCl） ； H2（HCl）- ；2、中性氣體中含有酸性雜質(zhì)氣體：用 溶液吸收O2（Cl2） H2（H2S） O2（CO2）CO（CO2） C2H2（H2S） NO（NO2）3、酸性氣體中含有其它酸性雜質(zhì)氣體CO2（SO2）- 溶液； CO2（H2S）- 溶液；4、含有O2雜質(zhì)氣體CO2（O2） ； N2（O2）- 5、HCl（Cl2） 。(2)常見氣體的干燥：固體干燥劑通常放在 內(nèi)，液體干燥劑通常放在 內(nèi)。在選擇干燥劑時，一般應(yīng)注意以下幾點。被干燥的氣體一定不能與干燥劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。酸性干燥劑一般用來干燥酸性或中性氣體，而不能用來干燥

5、堿性氣體。如濃H2SO4能干燥H2，O2，Cl2，CO2等，而不能干燥NH3；反之，堿性干燥劑也不能干燥酸性氣體，如堿石灰不能干燥Cl2，CO2，HCl等。具有強氧化性的濃H2SO4不能用來干燥還原性氣體，如H2S，HBr， HI；對于H2，CO等雖具有較強的還原性，但反應(yīng)條件是加熱或高溫，故常溫下仍可使用濃H2SO4干燥。無水CaCl2呈中性，對各類氣體一般均可干燥，但NH3能與其發(fā)生絡(luò)合作用而不能使用。反應(yīng)式為：CaCl2+8NH3 CaCl2·8NH3下列氣體干燥選用什么干燥劑？請根據(jù)以上原則填寫下表：酸性干燥劑中性干燥劑堿性干燥劑濃硫酸P2O5CaCl2硅膠堿石灰中性H2、O

6、2、N2、CO、NO、CH4、C2H4、C2H2酸性CO2、Cl2、HCl、SO2、NO2H2S堿性NH3(3)關(guān)于氣體的凈化與干燥的先后順序：若采用溶液除雜，一般是除雜在先，干燥在后。其原因是：氣體通過溶液將帶出水蒸氣，干燥劑可除去這些水蒸氣。例如實驗室中利用大理石與稀鹽酸反應(yīng)制備CO2，欲制得干燥、純凈的CO2，可先將產(chǎn)生的氣體通過飽和的NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl氣體，再通過濃H2SO4除去水蒸氣。若采用加熱除雜，則一般是干燥在先。例如N2中混有O2，CO2，H2O(氣)，可先將混氣通過堿石灰，除去CO2和H2O(氣)，再將從干燥管導(dǎo)出的氣體通過裝有灼熱Cu網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管，除去

7、O2，即可得到干燥、純凈的N2。若將混氣先通過灼熱的Cu網(wǎng)，因氣體中混有水蒸氣，易引起試管破裂。氣體的收集：（1）排水集氣法：難溶或微溶于水，且與水不發(fā)生反應(yīng)的氣體，均可用排水集氣法收集。用排水集氣法收集氣體時，導(dǎo)管只能伸入集氣瓶內(nèi)少許。氣 此法可收集氣體有 等 不與空氣發(fā)生反應(yīng)，且其密度與空氣的密度相差較大的氣體，均可用排空氣集氣法收集。 氣（2）向上排空氣法： 此法可收集氣體有 等（3）向下排空氣法：棉花 此法可收集氣體有 等氣 氣 注意：所制氣體如難溶于水又不要求干燥時，應(yīng)該用排水集氣法；如氣體溶于水則只能用排空氣法收集。排氣集氣時，應(yīng)使氣體導(dǎo)管伸到瓶底?？諝獾钠骄搅考s為29，則式量大

8、于29的氣體如Cl2等用可瓶口向上排空氣法收集；式量小于29的氣體如H2等可用瓶口向下排空氣法收集；而與空氣密度相近的氣體如NO、CO等不能用排空氣法收集。用排空氣法收集氣體時，導(dǎo)管一定要接近集氣瓶底部，把空氣盡量排出；為減少空氣向瓶內(nèi)擴散，集氣瓶口應(yīng)蓋上毛玻璃片；如用試管收集時，可在管口輕輕塞入一小團疏松的棉花。尾氣的處理操作中應(yīng)掌握的幾個問題：液收法：對有毒、有害的氣體必須用適當(dāng)?shù)娜芤河枰晕?。如Cl2、SO2、Br2(蒸氣)、NO2等，可用NaOH溶液吸收；H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收； NH3可用濃H2SO4吸收。燃燒法：點燃變?yōu)闊o毒、無害的氣體，再排放到空氣中。如CO尾氣，

9、則可在導(dǎo)管口處點燃，將其轉(zhuǎn)化為CO2。直排法：針對無毒、無害氣體的排出。如：N2，O2，H2，CO2等(可在塞子上安裝一個放空管或多打一個孔)。轉(zhuǎn)化法：若需檢驗?zāi)郴鞖庵泻写罅縃2和CO，先將混氣通過灼熱的CuO，使其分別轉(zhuǎn)化為H2O(氣)和CO2，然后通過裝有無水CuSO4的U形管(或干燥管)，再通過澄清石灰水進行驗證(該順序不能顛倒)。氣體的凈化與干燥裝置如圖。二典型例題分析例4 利用圖所示裝置收集以下8種氣體(圖中燒瓶的位置不得變化)。H2 Cl2 CH4 HClNH3 NOH2S SO2(1)若燒瓶是干燥的，則由B口進氣可收集的氣體有_ (寫序號)；(2)若燒瓶充滿水，可收集的氣體有_

10、，這時氣體由_口進入；(3)若燒瓶是干燥的，則由A口進氣，可收集的氣體有_；(4)若在燒瓶內(nèi)裝入濃硫酸進行氣體干燥，則可用此裝置干燥的氣體有_，這時氣體由_口進入。例2 按下述實驗方法制備氣體，合理而又實用的是_。A鋅粒與稀硝酸反應(yīng)制備H2B向飽和氯化鈉溶液中滴加濃硫酸制備HClC亞硫酸鈉與濃硫酸反應(yīng)制備SO2D大理石與濃硫酸反應(yīng)制備CO2例3 下列三個問題均與圖示實驗裝置有關(guān)，請選擇AD序號填入括號內(nèi)(1)制取某無色非金屬氧化物氣體時，錐形瓶X內(nèi)的藥品應(yīng)是 A銅和稀硝酸 B銅和濃硝酸C碳酸鈣與稀硫酸 D亞硫酸鈉和濃鹽酸(2)洗氣瓶Y中所裝的液體應(yīng)是(不允許非水雜質(zhì)混在氣體中) A濃H2SO4

11、 BNaOH溶液CNaHSO3溶液 DHaHCO3溶液(3)檢驗集氣瓶Z是否集滿氣體，置于瓶口的濾紙上蘸上的溶液是 ABaCl2溶液 B酸性KMnO4溶液C碘化鉀淀粉試紙 D澄清石灰水例4 如圖裝置可用于_。A加熱NaHCO3制CO2B用Cu與稀HNO3反應(yīng)制NOC用NH4Cl與濃NaOH溶液反應(yīng)制NH3D用NaCl與濃H2SO4反應(yīng)制HCl請同學(xué)們認(rèn)真完成以上學(xué)案之后，再一并核對答案！ddddddddddddddddddddddddddddddddddd有關(guān)答案：1. 常見氣體的制備原理：固體-固體加熱裝置制O2的反應(yīng)原理2KClO3 2KCl+3O22KMnO4 K2MnO4+MnO2+O

12、2制NH3的反應(yīng)原理2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O制CH4的反應(yīng)原理CH3COONa+NaOH Na2CO3+CH4固體-液體(液體-液體)加熱裝置制Cl2的反應(yīng)原理MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2+2H2O制HCl的反應(yīng)原理NaCl(固)+H2SO4(濃)=NaHSO4+HCl（不加熱或微熱均可）NaCl(固)+NaHSO4(濃) Na2SO4+HCl制SO2的反應(yīng)原理Na2SO3(固)+H2SO4(較濃) Na2SO4+H2O+SO2制NO的反應(yīng)3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O（不加熱速率慢）制C2H4的反應(yīng)原理CH3

13、CH2OH CH2=CH2+H2O固體-液體不加熱裝置制H2的反應(yīng)原理Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2制CO2的反應(yīng)原理CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O制H2S的反應(yīng)原理FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S制NO2的反應(yīng)原理Cu+4HNO3(濃)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O制C2H2的反應(yīng)原理CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH氣體的凈化：凈化1、含有HCl雜質(zhì)氣體CO2（HCl）-飽和NaHCO3溶液；SO2（HCl）飽和NaHSO3溶液 H2S（HCl）-飽和NaHS溶液；Cl2（HCl）水或飽和食鹽水； H2（HCl）-水；2、中性氣體中含

14、有酸性雜質(zhì)氣體：用NaOH溶液吸收3、酸性氣體中含有其它酸性雜質(zhì)氣體CO2（SO2）-飽和NaHCO3溶液； CO2（H2S）-CuSO4溶液；4、含有O2雜質(zhì)氣體CO2（O2）灼熱Cu； N2（O2）-灼熱Cu5、HCl（Cl2）-CCl4溶液(2)常見氣體的干燥：固體干燥劑通常放在球形干燥管內(nèi)，液體干燥劑通常放在洗氣瓶內(nèi)。下列氣體干燥選用什么干燥劑？請根據(jù)以上原則填寫下表：酸性干燥劑中性干燥劑堿性干燥劑濃硫酸P2O5CaCl2硅膠堿石灰中性H2、O2、N2、CO、NO、CH4、C2H4、C2H2酸性CO2、Cl2、HCl、SO2、NO2H2S×××堿性NH3&

15、#215;××二. 典型例題分析例1分析 本題考查的內(nèi)容是基礎(chǔ)內(nèi)容，但綜合思考性較強。其立意在于考查學(xué)生對常見實驗裝置圖的識別、分析能力；運用正確的化學(xué)實驗基本操作等知識，通過思維的聯(lián)想、遷移和重組，解決具體問題的能力。由圖可以看出：(1)若燒瓶是干燥的，由B口進氣收集的氣體必然為密度比空氣大的氣體。這是因為只有密度比空氣大的氣體如Cl2，HCl，H2S，SO2等，當(dāng)由B口進氣后，才能在燒瓶底部逐漸積聚，產(chǎn)生的壓強將瓶內(nèi)的空氣由A口排出，直至所收集的氣體充滿整個燒瓶。(2)若燒瓶充滿水，則應(yīng)為能夠采用排水集氣法收集的氣體，裝置應(yīng)與“排水量氣”裝置相同，遵循“短進長出”的原則

16、。此時由 A口通入像H2，CH4，NO等極難溶于水的氣體，氣體產(chǎn)生的壓強將燒瓶中的水由B口排出，當(dāng)燒瓶中的水排盡后，即說明燒瓶內(nèi)已充滿所收集的氣體。(3)若燒瓶是干燥的，由A口進氣可收集的氣體應(yīng)為密度比空氣小的氣體。這是因為只有密度比空氣小的氣體如H2、CH4、NH3等，當(dāng)由A口進氣后，才能在燒瓶最上方逐漸積聚，產(chǎn)生的壓強將瓶內(nèi)空氣由B口排出，直至所收集的氣體充滿整個燒瓶。(4)濃硫酸為強氧化性的酸性干燥劑，其干燥氣體的范圍為非還原性的中性及酸性氣體。進行干燥時，氣體的流向應(yīng)遵循“長進短出”的原則，所以除NH3(為堿性氣體)、H2S(為還原性氣體，易被濃硫酸氧化)外，其余氣體均可由濃硫酸干燥。

17、綜上所述，本題的正確答案：(1)；(2)，A；(3)；(4)，B。例2分析 本題主要考查常見氣體的實驗室制備原理。A不合理，由于稀硝酸具有強氧化性，兩者反應(yīng)得不到H2；B不合理，由于HCl極易溶于水，不能用飽和NaCl溶液與濃H2SO4反應(yīng)制備HCl，而應(yīng)該用NaCl晶體與濃H2SO4反應(yīng)制備HCl；D不合理，大理石與濃硫酸反應(yīng)生成的微溶性的CaSO4包裹在大理石表面，阻礙反應(yīng)的繼續(xù)進行。所以，合理而又實用的是C。例3分析 這是一道集制氣、除雜和集氣于一題的綜合實驗題?？筛鶕?jù)實驗裝置的特點對各選項進行篩選。根據(jù)制氣裝置為有液體參加反應(yīng)且不需加熱，可淘汰A，根據(jù)所制氣體是無色的，又可排除B，由本節(jié)例1分析知C也應(yīng)排除。亞硫酸鈉和濃鹽酸反應(yīng)不需加熱，氣體SO2為無色，且符合Z瓶集氣方式，故(1)應(yīng)選D。亞硫酸鈉和濃鹽酸反應(yīng)產(chǎn)生SO2并混有HCl氣體和水氣(本題未對水氣作除雜要求)，需將HCl除去。由于濃H2SO4只能吸收水汽而不能除去HCl氣體，NaOH溶液要同時除去HCl和SO2，NaHCO3溶液雖能除去HCl氣體，但同時產(chǎn)生新雜質(zhì)CO2混在SO2中。NaHSO3溶液能吸收HCl，同時放出SO2，故(2)應(yīng)選C。由于SO2不與BaCl2及KI反應(yīng)，SO2與澄清石灰水反應(yīng)生成CaSO3白色沉淀不便在濾紙上觀察。酸性KMnO4溶液與