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专题二+气体的实验室制法


实验复习之三
气体的制备

一.气体的制备的考试要求
掌握常见气体的制法 包括: 1.反应原理(所用试剂)
(1)实验药品的选用 (2)实验的原理

2.仪器
(3)仪器的选择使用及原理 (4)仪器的组装(顺序)方式方法 (5)装置的气密性检查

3.其它
? (6)

实验条件及其控制 ? (7)实验现象及其解释 ? (8)气体的除杂、干燥、净化、检验等实验 ? (9)尾气处理与环境保护 (10)实验室还可以用哪些方法、药品、装 置制取该气体

二.常见气体制备的反应原理
1.应用氧化还原性的原理制备的气体 H2、O2、Cl2、NO2、NO、CO、C2H4 CH4、 2.应用非氧化还原性的原理制备的气体 NH3、C2H2、CO2、 SO2 HCl、H2S、

1、H2

三、原理及试剂的拓展

实验室制法: (1) Zn+H2SO4(稀)== ZnSO4+H2 ↑ 其它制法: (2)2Al +2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 ↑ (3)Si +2NaOH+ H2O = Na2SiO3+2H2 ↑ (4)NaH+H2O=NaOH+H2 ↑(金属储氢材料)

实验室制法: (1)MnO2+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O △ 其它制法 △ (2)MnO2+2NaCl+3H2SO4(浓)==MnSO4+Cl2 ↑ +2NaHSO4+2H2O (3)2KMnO4+16HCl (浓)=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑ +8H2O (4)KClO3+6HCl (浓)=KCl+3Cl2↑+3H2O (5)K2Cr2O7+14HCl (浓)=2KCl+2CrCl3+ 3Cl2↑ +H2O (6)Ca(ClO)2+4HCl(浓)=CaCl2+2Cl2 ↑ +2H2O (漂白粉中ClO-含量的测定,ClO-~Cl2~I2(淀粉)

2、Cl2

3、O2
实验室制法: MnO2 (1)2KClO3=== 2KCl + 3O2↑


(2)2KMnO4 ===K2MnO4+MnO2 +O2 ↑ 其它制法 MnO2 (3)2H2O2=== 2H2O + O2 ↑ (4)2Na2O2 +2H2O =4NaOH +O2 ↑ (5)2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2 ↑



4、NH3
2NH4Cl+Ca(OH)2==2NH3↑+CaCl2+2H2O ? 加热促使浓氨水的挥发


? 浓氨水滴入氢氧化钠固体 ? 浓氨水滴入生石灰固体或熟石灰固体 ? NH4HCO3分解后除去CO2和H2O

5、SO2
Na2SO3(s)+ H2SO4 (1:1) =Na2SO4+H2O+SO2↑ Cu+2H2SO4(浓)==CuSO4+SO2↑+2H2O


6、CO2 CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2 ↑ +H2O

7、HCl
? NaCl(s)+H2SO4= ? NaCl(s)+H3PO4= ? 利用盐酸的挥发性(将浓盐酸滴入到浓硫 酸中,浓硫酸稀释放热促使浓盐酸中的HCl 气体的挥发)

8、NO

3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3)2+2NO ↑ +4H2O 9、NO2 Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2 ↑ +2H2O
10、CH2=CH2 CH3-CH2-OH 11、CH≡CH CaC2+2H2O
浓硫酸
170℃

CH2=CH2 ↑ +H2O

Ca(OH)2+ CH≡CH ↑

12、H2S
FeS+H2SO4(稀)==FeSO4+H2S ↑
13、CH4 CH3COONa+NaOH 14、CO HCOOH


CH4↑+Na2CO3

浓硫酸

CO ↑ +H2O

*气体制备中的试剂小结
1.浓硫酸制备的气体是 HCl、SO2、CO、C2H4 2.稀硫酸制备的气体是 H2S 3.强酸制弱酸的是 H2SO4→ H2S 4.稳定性酸制不稳定性酸的是 CO2、SO2 5.不挥发性酸制挥发性酸的是 HCl 6.利用酸的氧化性的是 H2 7.利用氧化性酸的是 NO2、NO

四、气体制取实验小结如下:
发生 净化 装置 干燥 收集 吸收

装置

装置

装置

装置

及反 反应 应物 条状 件态

的气 性体 质及 杂 质

选气 择体 干的 燥性 剂质

及气 密体 度水 溶 性

选气 择体 吸的 收毒 剂性

1、发生装置(三种基本类型)

(1)加热固体-O2、NH3、CH4
(1)试管口应略向下倾斜 (2)试管夹夹在试管的中上部;

(3)药品应平铺于试管底部
(4)导管不宜伸入试管过长

(5)实验开始前先检验装置的气密性
(6)加热时,先预热且应用外焰加热

注:三处用到棉花的制气装置
(1)KMnO4制O2时,棉花放在大试管口, 防止KMnO4粉末进入导气管。 (2)收集NH3时,棉花放在收集NH3的试管 或集气瓶口,防止NH3与空气对流,确保收 集NH3的纯净。 (3)实验室用大试管制C2H2时,棉花放在 大试管口,防止生成的泡沫进入导管。

(2)固体+液体不加热(H2、CO2、C2H2)

注意事项:
(1)启普发生器只适用于块状固体与液体在不加

热条件下制取难溶于水的气体如CO2、H2(不可 用于制C2H2、NO2)
(2)简易装置则适用于固体与液体在不加热下 制取气的反应 (3)操作时应注意: A.检验装置的气密性 B.长颈漏斗插入液面以下,液封

(3)固体(液体)+液体加热 Cl2、CH2=CH2、 HCl
(1)检验装置的气密性
(2)加热时要预热,受热均匀

(3)加热易暴沸的混合物时要
加沸石,防暴沸 (4)制乙烯时浓硫酸与乙醇可先 混合,故不必 用分液漏斗, 换成温度计控制反应温度

2、净化装置





洗气瓶(长进短出)

气体的净化---气体的吸收或转化
气体样品 提纯方法 Cl2中混有HCl SO2中混有HCl CO2中混有HCl H2S中混有HCl CO2中H2S CO中混有CO2 CO2 中混有CO N2中混有O2 C2H4中混有CO2SO2

气体的净化---气体的吸收或转化
气体样品 Cl2中混有HCl SO2中混有HCl CO2中混有HCl H2S中混有HCl CO2中H2S CO中混有CO2 CO2 中混有CO N2中混有O2 C2H4中混有CO2SO2 提纯方法 通入饱和氯化钠溶液 通入饱和亚硫酸氢钠溶液 通入饱和碳酸氢钠溶液 通入饱和氢硫酸氢钠溶液 通入硫酸铜溶液 通入氢氧化钠溶液 通入灼热的氧化铜 通过红热的铜网 通过氢氧化钠溶液

3、干燥装置
液态干燥剂 装 置


固态干燥剂

固态干燥剂



干燥剂

无水CaCl2、 碱石灰 可干燥 H2,O2,Cl2SO2 O2,Cl2,HCl,H2 H2,O2,N2, CH4,NH3 气体 ,CO,N2,CH4 SO2, N2,CH4

浓硫酸

不可干 燥气体

H2S,NH3, HBr,HI,

NH3

HX,H2S,SO2, CO2,NO2, Cl2

4、收集装置

(1)排水法收集气体
难溶于水的气体:

H2、CH4、NO
O2、N2、C2H2

可溶于水的气体一定不能用排液体法 来收集吗?

(2)排气法
(1)向上排空气法

(密度大于空气)
(2)向下排空气法

(密度小于空气)
有毒的气体如何

用排空气法收集?

(1)若气体由B进A出,可收集 哪些气体?其收集原理如何? Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2、NO2 (2)若气体由A进B出,可收 集哪些气体?其收集原理如何? 氢气,甲烷,氨气 B (3)若将该瓶倒置收集气 体,其结果与(1)和(2) 的关系如何?

A

B

A

(4)该装置用作排水法收集 气体时气体流向如何? (5)若将瓶内装满液体与量 器配合欲作量气装置,气体 流向如何?气体应具备什么性 质? (6)若作量气装置时,气体 易与液体反应或易溶于液体 时,应如何处理方可使用?

(7)若用此装置作为储气装置,用自来水管 出水排出气体时,水管应与图中的哪个导管 连接?气体应具备什么性质? (8)若装置中导管A与B等长时,连接在气路 中起什么作用? (9)该装置用作洗气时气体流向如何?
B A

储 气 装 置

5、尾气处理:吸收、燃烧、收集

或用贮 气瓶

常见气体的尾气的处理
处理方法 处理样品 吸收法处理 Cl2 HCl NH3 NO2 燃烧法处理 CO 吸收试剂
氢氧化钠溶液 水 水 氢氧化钠溶液 氧气

6、常见气体吸收中防倒吸装置
? 倒置漏斗式 容器接收式

气胆减压式

常见气体吸收中防倒吸装置

安全瓶

7、量气装置 (测量时应保证气压与外界大气压相 同)

8、气密性的检验
入水 手捂 冒泡 倒吸 开塞 加液 关塞 静置 液面

9.气体的检验
(1)氯气: 用湿润的KI淀粉试纸(注意:溴蒸气、 二氧化氮气体
(2)H2S: 用湿润的醋酸铅试纸

(3)氯化氢: 湿润蓝色石蕊试纸或与氨气接触

(4)NH3: 湿润红色石蕊试纸或与HCl接触
(5)SO2: 通入品红溶液

(6)CO2:

通入澄清的石灰水中

五.气体制取实例
固体粉末 混合物

? 固+固加热

有时可堵上一小团 棉花以防止固体粉 末进入导管

制氨气

制甲烷

制氢气
稀盐酸或 稀硫酸

锌粒

可 用 向 下 排 空 气 法

制CO
石 灰 石

稀 盐 2、 酸

H2S

饱和 食盐水
电 石

制乙炔

制NO
稀硝酸

铜片

制氯气

NaOH 澄清 NaOH 澄清 溶液 石灰水 溶液 石灰水

制 一氧化碳

无水乙醇与浓硫酸体积比1∶3

碎瓷片

制 乙烯

如何验证乙烯中混有SO2、CO2?

品 红 溶 液

酸 性 高 锰 酸 钾

品 红 溶 液

澄 清 石 灰 水

例题1、利用不同原理制取气体
分液漏斗(带塞子)和锥形瓶两种仪器组 合起来可制取下列哪些气体? H2、 CO2 、 O2 、NH3 、 HCl 、CH2=CH2 SO2
、Cl2 、

除乙烯外均可。

? 气体的实验室制法的装置选择主要是由反 应原理决定的,选择不同的原理、不同的试 剂,装置有可能发生改变.

? 例题2:在没有现成的CO2 气体发生器的情况下, 请你选用图中的部分仪器,装配成一个简易的、 能随开随用、随关随停的CO2气体发生装置: ? 应选用的仪器是(填入编号)_________。

若用上述装置制取CO2气体,而实验室只有稀 硫酸、浓硝酸、水、块状纯碱、块状大理石,比 较合理的方案所选用的药品是______。

简易启普发生器的几种变化


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