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专题复习:气体的制备课件


化学实验复习(第三讲) 化学实验复习(第三讲)

气体的制备
考试说明要求: 考试说明要求: 掌握常见气体实验室制法(包括所用试剂、仪器、 掌握常见气体实验室制法(包括所用试剂、仪器、 反应原理和收集方法) 反应原理和收集方法)

临泉一中高三化学 邵建

1.这套装置在实验室用于制取什么气体?
<

br />2.要制得纯净的氯气,请说明B、C、E各装 置应盛装的试剂及各装置的作用是什么?
浓盐酸 饱和 食盐 水

浓硫酸

MnO2

NaOH 溶液

A

B

C

D

E

发生装置

净化装置

收集 装置

尾气 处理

一、气体发生装置
根据反应物质的状态和反应条件 气体发生装置的基本类型: 气体发生装置的基本类型: A、固体反应物(加热)

2 KClO

MnO2 3

2 KCl + 3O2 ↑

B、固—液反应物(不加热) Zn + H 2 SO4 = ZnSO4 + H 2 ↑ C、固(液)—液反应物(加热)
MnO2 + 4HCl(浓) — MnCl2 + Cl2 ↑ +2H 2O

A、固体反应物(加热) 、固体反应物(加热)
注意事项: 注意事项:
试管 导管

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
铁架台

酒精灯

④导管不宜伸入试管过长 ⑤加热时先预热且用外焰加热

该装置可用于制备O2、NH3和CH4 该装置可用于制备 、

2 KMnO 4



K 2 MnO 4 + MnO 2 + O2 ↑

2 KClO

MnO2 3

2 KCl + 3O2 ↑


2 NH4Cl + Ca(OH )2 = CaCl2 + NH3 ↑ +2H 2O

CH3COONa+ NaOH → Na2CO3 + CH4 ↑
CaO

B、固液反应物 、 不加热) (不加热)

注意事项: 注意事项: ①长颈漏斗下端管口伸 入液面以下 ②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CO 于水的气体如CO2、H2S、 不可用于制C H2(不可用于制C2H2)

启普 发生器

简易 装置

用于制备H 用于制备 2、CO2、H2S、NO2的方程式 、
Zn + H 2 SO4 = ZnSO4 + H 2 ↑
Cu + 4 HNO3 (浓) Cu ( NO3 ) 2 + 2 H 2O + NO2 ↑ =

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + CO2 ↑ + H 2O
FeS + H 2 SO4 = FeSO4 + H 2 S ↑

用启 普发 生器

用于制备C 用于制备 2H2的方程式 CaC2 + 2H 2O → Ca(OH ) 2 + C2 H 2 ↑
不可用启普发生器

用以下仪器组装启普发生器的替代装置

启普发生器原理式的常见反应器

非启普发生器原理的常见装置

C、固(液)液反应物(加热) 、 液反应物(加热)
注意事项: 注意事项: 分液漏斗 ①组装装置接从下到上的顺序 ②加热应垫石棉网 加热易暴沸的混合物时要加碎石 碎石, ③加热易暴沸的混合物时要加碎石, 圆底烧瓶 防暴沸 石棉网 烧瓶内液体不超过其容积1/2 ④烧瓶内液体不超过其容积1/2 ⑤制乙烯时浓硫酸与乙醇可先混合, 制乙烯时浓硫酸与乙醇可先混合, 故不必用分液漏斗, 故不必用分液漏斗,换成温度计 控制反应温度

C2 H5 OH

H2 SO4 170°C

CH2 = CH2 ↑ +H2 O

可用于制备Cl 可用于制备 2、HCl和C2H4等 和
MnO 2 + 4 HCl (浓 ) — MnCl 2 + Cl 2 ↑ +2 H 2 O

NaCl + H 2 SO4 (浓) — Na2 HSO4 + HCl ↑
C 2 H 5OH H 2 SO 4 → CH 2 = CH 2 ↑ + H 2 O 170°C

常见装置

氯气、氨气、氧气的其他制法: 氯气、氨气、氧气的其他制法:
2 KMnO4 + 16HCl(浓) = 2MnCl2 + 2 KCl + 5Cl2 ↑ +8H 2O

NH3H2O+CaO=NH3↑+Ca(OH)2
2H 2O2
MnO2

2H 2O + O2 ↑

试判断下列气体净化时应使用的试剂和装置: 试判断下列气体净化时应使用的试剂和装置:
序号 混合气体 ① ② ③ ④ ⑤ CO(CO2) CO2(H2O) Cl2(HCl) N2(O2) SO2(HCl) 试剂 装置

碱石灰 NaOH溶液 浓H2SO4 饱和NaCl溶液 铜网(灼热) NaHSO3溶

干燥管 洗气瓶 洗气瓶 洗气瓶 硬质玻璃管 洗气瓶

思考: 思考: 气体的净化装置分别有几种类型?根据什 气体的净化装置分别有几种类型?
么原则选择有关装置? 么原则选择有关装置?

二、净化装置
气体净化装置的设计原则: 气体净化装置的设计原则:
1.一般酸性杂质用碱性试剂除去, 1.一般酸性杂质用碱性试剂除去,还原 一般酸性杂质用碱性试剂除去 性气体杂质用氧化性试剂除去; 性气体杂质用氧化性试剂除去; 2.净化试剂只与杂质发生反应; 2.净化试剂只与杂质发生反应; 净化试剂只与杂质发生反应 3.不生成新的杂质。 3.不生成新的杂质。 不生成新的杂质

气体净化装置
液体试剂 固体试剂 不加热) (不加热)
c

固体试剂 需加热) (需加热)
d

U形管 形管 洗气瓶
进气管应“ 进气管应“长进 短出” 短出”

干燥管

应大口方向 大口方向 进气, 进气,小口 方向出气

除去O2中少量的CO2和水蒸气

NaOH 溶液

浓硫酸

先除杂 后干燥





常见干燥剂的使用
酸性干燥剂( 硅胶等) 酸性干燥剂(如:浓硫酸、P2O5、硅胶等) 浓硫酸、 不能用来干燥碱性气体; 不能用来干燥碱性气体; 如碱石灰、生石灰、固体NaOH NaOH等 碱性干燥剂 (如碱石灰、生石灰、固体NaOH等) 不能用来干燥酸性气体如Cl 不能用来干燥酸性气体如 2。 如无水氯化钙、硫酸钠等) 中性干燥剂 (如无水氯化钙、硫酸钠等) 其中氯化钙不能用来干燥氨气。 其中氯化钙不能用来干燥氨气。 有氧化性的干燥剂(如浓硫酸) 有氧化性的干燥剂(如浓硫酸) 不能干燥有还原性气体( 不能干燥有还原性气体(如H2S、HI等)。 、 等

三、收集装置
常用的收集方法和装置有哪些? 常用的收集方法和装置有哪些? 选择气体收集装置的依据是什么? 选择气体收集装置的依据是什么?
根据气体的溶解性或相对于空气的密度大小

装置类型 排水法

向上排气法 向下排气法

示意图 气体性质 难溶或微 溶于水的 气体 实例
H2,O2,NO, C2H2,N2,CO

密度大于空 密度小于空 气的气体 气的气体
CO2,Cl2,HCl H2,NH3

(1)排水法 )
a b

(2)排空气法 )
收集比空气 重的气体

收集比空气 重的气体

贮气瓶 量气装置

四、尾气处理装置
1、碱液吸收法 如Cl2、H2S、CO2、SO2、NO2等。 、 2、水溶解法 如HCl、NH3等。 、 3、燃烧法 如 CH4、 C2H4、C2H2、 H2、 CO等。 等
4、袋装储存法 、 如CO、H2、CH4等 、

气体极易溶, 气体极易溶,防倒吸

1、某实验室有锥形瓶、集气瓶、各种玻璃导管、橡皮塞、烧杯 、药匙和所需药品,可以制备下列各组气体的是 ( C ) A.H2、NO2、CH4 B.HCl、Cl2、O2 C.H2、CO2、H2S D.C2H2、NH3、C2H4 2.当氢气混有氯化氢、硫化氢、二氧化碳和水蒸气时,为得到干 燥纯净的氢气,操作步骤和顺序完全正确的是(每一步只除去一 种杂质) ② ⑤ ③ ① 。 ①通过装浓硫酸的洗气瓶②通过装水的洗气瓶③通过装氢氧化钠 溶液的洗气瓶④通过灼热的氧化铜⑤通过装硫酸铜溶液的洗气瓶 ⑥通过装有五氧化二磷的干燥管

制取氯气用 3.(2009浙江)单晶硅是信息产业中重要的基础材料。通常在高温下 浓盐酸和 B、C装置为除杂装置 还原二氧化硅制得粗硅(含铁、CO等杂质),粗硅氯气生成四氯化硅( MnO2在加热 Cl2通入粗硅中反应, 。先用B除去HCl,再 反应温度450-500 ℃),四氯化硅经提纯后用氢气还原可得高纯硅。 条件下反应 用冷水将产生SiCl4冷 以下是实验室制备四 用C(浓H2SO4)除去 。 氯化硅的装置示意图。 凝即可。 H2O蒸气。 相关信息如下: a.因氯化硅遇水极 易水解;b.硼、铝、 铁、磷在高温下均 能与氧化钠接反应 生成相应的氯化物; c.有关物质的物理 常数见下表:
物质 沸点/℃ 熔点/℃ 升华温度/℃ SiCl4 57.7 -70.0 — BCl3 12.8 -107.2 — AlCl3 — — 180 FeCl3 315 — 300 PCl5 — — 162

△ 请回答下列问题: MnO2+4H++2Cl- Mn2++Cl2↑+2H2O 由于高锰酸钾本身 (1)写出装置A中发生反应的离子方程式 。 是紫红色的,与 (2)装置A中g管的作用是 平衡压强 ;装置C中的试剂是 浓硫酸 ; 2+ 装置E中的h 瓶需要冷却的理由是 使SiCl4 冷凝 Fe 反应时,可以 。 根据方程式可以找出关系, 褪色,故而可以作 (3)装置E中h瓶收集到的粗产物可通过酒精(类似多次蒸馏)得到高纯 2+~MnO4-, 5Fe 为指示剂。 度四氯化硅,精馏后的残留物中,除铁元素外可能还含有的杂质元素是 -2×20×10-3×5×100/25 =4×10n(Fe)= 10 (填写元素符号) Al、P、Cl 。 3mol。 (4)为了分析残留物中铁元素的含量,先将残留物预处理,使铁元素还 W (Fe)= 4×10-3×56/5 ×100%的沸点很低,只有57.7℃ SiCl4 =4.48% 2+,再用KmnO 标准溶液在酸性条件下进行氧化还原滴定,反应的 g管是将分液漏斗与烧瓶相连 ,而反应的温度达几百度,故 原成Fe 4 ,则它们中的压强是相待的, 离子方程式是:5Fe2++MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O 需要冷凝收集。 这样便于盐酸能顺利滴下。 ① 滴定前是否滴加指示剂? (填 “是”或“否”),请 否 KMnO4溶液自身可作指示剂 说明理由 。 ②某同学称取5.000g残留物后,预处理后在容量中瓶中配制成100 mL 溶液,再取25.00 从物质的物理性质表可发现,AlCl3 4标准溶液滴 mL试样溶液,用1.000×10-2molL-1KMnO 和PCl5均易升华,故还应还有Al、P 定。达到滴定终点时,消耗标准溶液20.00 mL,则残留物中铁元素的质 、Cl元素。 量分数是________________。 4.480%

例题: 例题:
分液漏斗

甲酸
圆底烧瓶

干燥管 集气瓶

碱石灰
酒精灯

浓硫酸

体验


浓硫酸









Ⅱ 50℃~80℃ FeSO4+H2↑ (1) Fe+H2SO4(稀) (2)反应速度慢,不利于晶体析出 (4)2Fe3++Fe=3Fe3+ (3)容易控制温度 (5)减少FeSO4的损失 防止空气进入将Fe2 +氧化为Fe3+


浓盐酸

浓硫酸





(6)有浅绿色晶体析出

欢迎指导! 欢迎指导!

2010年4月 年 月


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