高中化学实验室制气体文档格式.doc
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固体-固体加热装置
制O2的反应原理2KClO32KCl+3O2↑
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
制NH3的反应原理2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
制CH4的反应原理CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑
固体-液体(液体-液体)加热装置
制Cl2的反应原理MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
制HCl的反应原理NaCl(固)+H2SO4(浓)==NaHSO4+HCl↑(不加热或微热均可)
NaCl(固)+NaHSO4(浓)Na2SO4+HCl↑
制SO2的反应原理Na2SO3(固)+H2SO4(较浓)Na2SO4+H2O+SO2↑
制NO的反应3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O(不加热速率慢)
制C2H4的反应原理CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O
固体-液体不加热装置
制H2的反应原理Zn+H2SO4(稀)==ZnSO4+H2↑
制CO2的反应原理CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O
制H2S的反应原理FeS+H2SO4(稀)==FeSO4+H2S↑
制NO2的反应原理Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
制C2H2的反应原理CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑
*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:
即:
固+固△气
如制取等。
装置如右图:
(2)液固或液、液加热:
液+固△气
液+液△气
如制取等。
(3)液固不加热:
液+固气
如制取等。
启普发生器,它用于固—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
⑴CO2(HCl)––––-饱和NaHCO3溶液;
SO2(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
①CO2(SO2)––––-饱和NaHCO3溶液;
②CO2(H2S)–––––-CuSO4溶液;
4、含有O2杂质气体
①CO2(O2)––––––灼热Cu;
②N2(O2)––––-灼热Cu
5、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。
①被干燥的气体一定不能与干燥剂发生化学反应。
②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。
③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。
④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+8NH3CaCl2·
8NH3
(2) 常见气体的干燥:
下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
P2O5
CaCl2
硅胶
碱石灰
中性
H2、O2、N2、CO、NO、
CH4、C2H4、C2H2
√
酸性
CO2、Cl2、HCl、SO2、NO2
H2S
×
碱性
NH3
(3) 关于气体的净化与干燥的先后顺序:
①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O2,CO2,H2O(气),可先将混气通过碱石灰,除去CO2和H2O(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O2,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
此法可收集气体有等
不与空气发生反应,且其密度与空气的密度相差较大的气体,均可用排空气集气法收集。
气
(2)向上排空气法:
此法可收集气体有等
(3)向下排空气法:
棉花
此法可收集气体有等
气气
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:
①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。
②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。
③直排法:
针对无毒、无害气体的排出。
如:
N2,O2,H2,CO2等(可在塞子上安装一个放空管或多打一个孔)。
④转化法:
若需检验某混气中含有大量H2和CO,先将混气通过灼热的CuO,使其分别转化为H2O(气)和CO2,然后通过装有无水CuSO4的U形管(或干燥管),再通过澄清石灰水进行验证(该顺序不能颠倒)。
气体的净化与干燥装置如图。
5
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