常見氣體的制備與收集高三化學實驗復(fù)習(二)

1、三、常見氣體的制備與收集高三化學實驗復(fù)習（二）北京四中 年級：高三科目：化學編稿老師：潘廷宏 審稿老師：潘廷宏責編: 廣毅錄入：劉艷娥 應(yīng)掌握O2、H2、CO2、Cl2、HCl、SO2、NO、NO2、H2S、NH3、CH4、C2H4等13種氣體的實驗室制法。其中包括藥品選擇、反應(yīng)原理、儀器裝置、操作要點、凈化干燥、收集、檢驗、尾氣處理等一系列的基本知識和基本操作技能。1氣體的發(fā)生裝置一般根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件設(shè)計氣體發(fā)生裝置，通常氣體的發(fā)生裝置有如下幾種（見下圖） 固態(tài)反應(yīng)物加熱產(chǎn)生氣體有液體反應(yīng)物不加熱產(chǎn)生氣體有液體反應(yīng)物加熱產(chǎn)生氣體 2氣體的收集方法 根據(jù)氣體的密度、溶解性、穩(wěn)定性可將氣

2、體的收集方法分為三種 （1）排水集氣法 適用于不溶于水或微溶于水且不與水發(fā)生反應(yīng)的氣體。優(yōu)點是收集的氣體純度高，易判斷是否收集滿。若有些氣體雖在水中有一定的溶解性或與水微弱反應(yīng)，也可通過往水中加入電解質(zhì)，抑制與水反應(yīng)。如用排飽和食鹽水的方法可收集濃度較高的Cl2。（裝置見圖75a） （2）向上排空氣集氣法 適用于不跟空氣發(fā)生反應(yīng)且密度比空氣大的氣體。（裝置見圖75b） （3）向下排空氣集氣法 適用于不跟空氣發(fā)生反應(yīng)且密度比空氣小的氣體。（裝置如圖75c） 3常見氣體制備原理，裝置選擇 氣體反應(yīng)原理發(fā)生裝置收集裝置注意事項O22KMnO4 +MnO2+O22KClO32KC+3OAa或b共同點：

3、氣密性的檢查試管口稍向下傾斜若用排水法，做完實驗先撤導(dǎo)氣管，后撤酒精燈不同點：收集氨氣儀器要干燥CH4無水CH3COONa和堿石灰共熱Aa或cNH32NH4Cl+Ca(OH)2 2NH3+2H2O+CaCl2AcH2較活潑金屬（如Zn, Fe）與稀強酸（如H2SO4，HCl但勿用HNO3或濃H2SO4）的置換反應(yīng)Ca或c用長頸漏斗時要液封制SO2(Na2SO3粉末)、NO2（劇烈放熱多）、C2H2(CaC2遇H2O粉化)不能用啟普發(fā)生器制CO2不用H2SO4（因CaSO4微溶）制H2S不能用硝酸或濃H2SO4（防氧化）CO2CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2OCbSO2無水Na2S

4、O3粉與中等濃度H2SO4進行復(fù)分解反應(yīng)BbNO2Cu和濃HNO3Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2+2H2OBbC2H2電石與水進行反應(yīng)CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2BaCl2MnO4+4HCl(濃) MnO2+Cl2+2H2O2KMnO4+16HCl2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O2NaCl+MnO2+2H2SO4 Na2SO4+MnSO4+Cl2+2H2OE或Da或b排水法完畢應(yīng)先撤導(dǎo)管后撤火反應(yīng)物都是液體要加碎瓷片防爆沸制乙烯要控制溫度在170收集Cl2可用排飽和食鹽水HCl食鹽與濃H2SO4（不揮發(fā)性酸與揮發(fā)性酸的鹽）進行復(fù)分解反應(yīng)E或DbNO3Cu

5、+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2OEaC2H4 Fa 4尾氣的處理裝置 具有毒性或污染性的尾氣必須進行處理，常用處理尾氣裝置，如圖76 一般常用吸收液吸收這些有害氣體，a、b為溶解度不是很大的尾氣處理裝置，c、d為溶解度大且吸收速率很快的尾氣處理裝置，難以吸收的尾氣如CO，應(yīng)于末端燃燒除去，如e。此處還可以用塑料袋盛裝尾氣。 5氣體的凈化和干燥 氣體的凈化、干燥裝置一般常用的有洗氣瓶、干燥管、U形管和雙通加熱管幾種。如圖77 （1）洗氣瓶（如圖c）中一般裝入液體除雜試劑。除雜試劑應(yīng)通過化學反應(yīng)將雜質(zhì)吸收或?qū)㈦s質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化為所制取的氣體。常見除雜試劑有： 強堿溶液：如NaOH溶

6、液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2等呈酸性的氣體。 飽和的酸式鹽溶液，可將雜質(zhì)氣體吸收轉(zhuǎn)化，如： 飽和NaHCO3溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等強酸性氣體 飽和NaHSO3溶液能除去O2中混有HCl、SO3等氣體 飽和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCl氣體 濃H2SO4：利用它的吸水性，可除去H2、SO2、HCl、CO、NO2、CH4等氣體中混有的水蒸氣。但由于濃H2SO4有強氧化性，不能用來干燥具有強還原性氣體：如H2S、HBr、HI等。 酸性KMnO4溶液：利用它的強氧化性，可以除去具有還原性的氣體，如除去混在CO2氣體中的SO2、H2S等。 （2）干燥管、U形管

7、一般裝入固體的干燥劑。常見的固體干燥劑有： 酸性干燥劑，用來干燥酸性氣體。如P2O5、硅膠、濃H2SO4等。 堿性干燥劑，用來干燥堿性氣體。如CaO、堿石灰等。 中性干燥劑、既能干燥堿性氣體又能干燥酸性氣體。如CaCl2（但CaCl2不能干燥NH3，因易形成CaCl2·8NH3合物）。 （3）雙通加熱管一般裝入固體除雜劑，除雜試劑和混和氣體中的某一組份反應(yīng)。例如：Cu和混和氣體中O2反應(yīng)而將O2除去。 另外還常用固體的無水CuSO4裝入干燥管中，通過顏色變化檢驗水蒸氣的存在。用Na2O2固體也可將CO2、H2O（氣）轉(zhuǎn)化為O2。 例5用如圖78所示裝置可以收集以下氣體：H2、Cl2、

8、CH3、HCl、NH3、NO、SO3。 （1）若集氣瓶是干燥的，氣體從A進入，可收集的氣體有_，氣體從B進入，可收集氣體_。 （2）若將集氣瓶盛滿水，收集氣體并測量氣體的體積，可以收集并測量體積的氣體有_；此時氣體應(yīng)由_管進入，由_管通向量筒。 例679圖是一套實驗室制氣裝置，用于發(fā)生、干燥和收集氣體。下列各物質(zhì)中能利用這套裝置進行實驗的是 A銅屑和稀硝酸 B二氧化猛和濃鹽酸 C電石和水 D碳酸鈣和稀鹽酸 E硫化亞鐵和稀硝酸 例7在燒瓶A中放入一些新制的白色水硫酸銅粉末和約10mL酒精，錐形瓶B中盛放濃鹽酸，分液漏斗C和廣口瓶D分別盛濃硫酸，干燥管F中填滿新制的堿石灰，用燒杯H作水浴器（如圖7

9、10） 打開分液漏斗C，將濃硫酸緩緩加進B，則D瓶的出氣管口不斷產(chǎn)生氣體，幾分鐘后燒瓶A中的硫酸銅變藍色，若此時用水浴加熱，F(xiàn)端排出的氣體待純凈后還能點燃，產(chǎn)生特殊顏色的火焰，已知C2H5OH沸點為78.5，C2H5Cl沸點為12.27，請回答： （1）B中逸出的氣體是_ （2）D瓶的作用是_ （3）A瓶內(nèi)硫酸銅的作用是_ （4）E導(dǎo)管的作用是_ （5）F口可點燃的氣體是_ （6）A中發(fā)生效應(yīng)的化學方程式_ 四、物質(zhì)的分離、提純 1分離和提純的原則：首先應(yīng)分析各組分的物理和化學性質(zhì)，然后再選擇適宜的方法，且一般要遵循提純過程中不引入新的雜質(zhì)；不減少欲被提純的物質(zhì)；被提純物質(zhì)與雜質(zhì)容易分離；被提

10、純物質(zhì)要復(fù)原；除雜試劑應(yīng)過量且過量試劑必須除盡；分離與提純方法簡便易行等原則。 2分離提純常用到方法物理方法：過濾法，蒸發(fā)濃縮法，結(jié)晶、重結(jié)晶法，蒸餾、分餾法，分液法，萃取法，吸附法，升華法，水洗法，液化法，滲析法，鹽析法。 化學方法：酸、堿處理法、沉淀法、氧化還原法、熱分解法、離子交換法、電解法。 分離提純中一般先考慮物理方法后考慮化學方法。當多種物質(zhì)混合進行分離時，往往物理方法和化學方法要同時使用。 例8除去二氧化碳中混有的少量二氧化硫氣體，可選用的試劑是（ ） A高錳酸鉀溶液 B飽和碳酸鈉溶液 C飽和小蘇打溶液 D石灰水 例9下列各組混合物的分離或提純方法正確的是（ ） A用過濾法分離F

11、e(OH)3膠體和FeCl3溶液的混和物 B用結(jié)晶法提純NaCl和KNO3的混合物中KNO3 C用蒸餾法分離乙醇和乙酸的混合物 D用加熱法分離碘和氯化銨的混合物 例10為了除去粗鹽中Ca2+、Mg2+、SO及泥沙，將粗鹽溶于水，然后進行下列五項操作：過濾 加過量的NaOH溶液 加適量鹽酸 加過量Na2CO3 加過量BaCl2溶液。正確的操作順序：A BC D五、物質(zhì)的檢驗物質(zhì)的檢驗包括鑒別、鑒定、推斷等，鑒別是利用不同物質(zhì)的性質(zhì)差異，通過實驗，將它區(qū)別開來；鑒定是根據(jù)物質(zhì)的特性，通過實驗，檢驗出該物質(zhì)的成分，確定它是否為這種物質(zhì)。推斷是根據(jù)已知實驗及現(xiàn)象、分析判斷，確定被檢的是什么物質(zhì)，并指出

12、可能存在什么，不可能存在什么。1常見氣體的檢驗 氣體常用的反應(yīng)和現(xiàn)象注意問題空氣木條能燃，但不能使帶火星的木條復(fù)燃NO2N2O氣體也能“助燃” O2能使帶火星的木條復(fù)燃 H2點燃火焰呈淺藍色，只生成H2O，不純者點燃有爆鳴聲點燃可燃性氣體時一定要驗純用玻璃導(dǎo)管點燃有時看不到藍色火焰，因Na+燃燒有黃色火焰 CO點燃火焰呈藍色，生成物只有CO2 H2S點燃火焰呈藍色，不完全燃燒生成硫；遇Pb(Ac)2，或Pb(NO3)2濕試紙變黑，有臭雞蛋味 CH4點燃火焰呈淺藍色，生成CO2或水；不使溴水或KMnO4酸性溶液褪色遇到多種可燃性氣體除點燃外，還要利用特征或燃燒產(chǎn)物的性質(zhì)加以區(qū)別（如H2S有臭雞蛋

13、味，也能使溴水褪色或KMnO4酸性溶液褪色，但有硫沉淀）。 C2H4點燃火焰較高，有微黑煙；使溴水或酸性KMnO4溶液褪色 C2H2點燃，火焰明亮有較濃黑煙；使溴水或酸性KMnO4溶液褪色 NH3使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍，遇蘸濃鹽酸的玻璃棒有白煙在空氣中不燃，但在純氧中可燃，4NH3+3O2(純)=2N2+6H2O NO開瓶蓋或遇空氣立即變成紅棕色NO在空氣中不存在 NO2紅棕色，但溶于水為無色溶液，遇AgNO3溶液無沉淀；使藍色石蕊試紙變紅兩者都能使KI淀粉試紙變藍，不能用它區(qū)別（O3也能）Br2蒸氣溶于水成橙黃色溴水，與AgNO3溶液出淺黃色沉淀；使藍色石蕊試紙變紅 Cl2黃綠色，使KI淀粉

14、濕試紙變藍；使品紅濕試紙褪色與石灰水無沉淀 SO2使澄清石灰水出現(xiàn)白色沉淀后澄清，使品紅溶液褪色，加熱后恢復(fù)原色，使酸性KMnO4溶液或溴水褪色SO2具有刺激性氣體、CO2無氣味，它們都可使石蕊由藍變紅，SO2更顯著，不用此鑒別SO2和CO2通入石灰水的現(xiàn)象一樣 CO2使澄清石灰水出現(xiàn)白色沉淀后澄清，但不使品紅溶液KMnO4酸性溶液溴水等溶液褪色 HCl使?jié)駶櫵{色石蕊試紙變紅，遇蘸氨水的玻璃棒出白煙，遇AgNO3溶液白色沉淀HI、HBr氣體同HCl，但遇AgNO3溶液分別出AgI, AgBr的黃色及淺黃色沉淀 N2不發(fā)生上述所有情況或現(xiàn)象只有鎂能在其中點燃生成Mg3N2 2常見陽離子檢驗 離子

15、試劑或方法現(xiàn) 象離子方程式H+石蕊甲基橙Na2CO3藍色紅色橙色紅有氣泡2H+CO=H2O+CO2K+焰色反應(yīng)淺紫色火焰（秀過藍色鈷玻璃）1 Na+焰色反應(yīng)黃色火焰1 NH 加OH，加熱有氣體產(chǎn)生使?jié)櫇竦募t色石蕊度紙變藍；遇沾有濃HCl的玻璃有白煙NH+OH NH3+2H2O+NH3+HCl=NH4ClAg+加Cl，稀HNO3白色沉淀，不溶于稀HNO3Ag2+Cl=AgClMg2+NaOH溶液白色沉淀，堿過量沉淀不溶Mg2+2OH=Mg(OH)2Ba2+加入稀H2SO4白色沉淀Ba2+SO=BaSO4Fe2+加NaOH白色沉淀灰綠色紅褐色Fe2+2OH=Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O

16、+O2=4Fe(OH)3加KSCN和氯水無現(xiàn)象，再加氯水溶液變紅色2Fe2+Cl2=2Fe3+2ClFe3+SCN=Fe(SCN)2+Cu2+加NaOH藍色沉淀Cu2+2OH=Cu(OH2)2Al3+加NaOH先生成白色沉淀，OH過量白色沉淀溶解Al3+3OH=Al(OH)3Al(OH)3+OH=AlO+2H2OFe3+加NaOH紅褐色沉淀Fe3+3OH=Fe(OH)3加KSCN變紅色Fe3+SCN=Fe(SCN)2+加苯酚溶液顯紫色Fe3+6(C6H5OH)=Fe(C6H5O)3+6H+3常見陰離子檢驗 離子試劑或方法現(xiàn) 象離子方程式OH石蕊試液酚酞試液甲基橙試液變藍變紅變黃1 S2Pb(N

17、O3)2溶液黑色沉淀Pb2+S2=PbS稀HCl或稀H2SO4有臭雞蛋氣體2H+S2=H2SSO 加Ba2+、稀HNO3產(chǎn)生白色沉淀，不溶于稀HNO3（SO也會有相同的現(xiàn)象）Ba2+SO=BaSO4SO 加H+、品紅溶液有氣體產(chǎn)生，使品紅褪色（HSO的現(xiàn)象相同）SO2H+=H2O+SO2PO 加AgNO3溶液稀HNO3生成黃色沉淀，溶于稀HNO3PO+3Ag+=Ag3PO4CO H+，澄清石灰水有氣體產(chǎn)生，石灰水變渾濁（HCO的現(xiàn)象相同）CO+2H+=H2O+CO2CO2+Ca2+2OH=CaCO3+H2OAlO3滴加稀酸先有白色沉淀后又溶解AlO+H+H2O=Al(OH)3Al(OH)3+3

18、H+=Al3+3H2ONO Cu屑，濃H2SO4加熱有紅棕色NO2產(chǎn)生，溶液變藍（稀溶液不行）2NO+Cu+2H2SO4 Cu2+2SO+2NO2+2H2OClAg+，稀HNO3產(chǎn)生白色沉淀，不溶于稀HNO3Cl+Ag+=AgClBrAg+，稀HNO3淡黃色沉淀，不溶于稀HNO3Br+Ag+=AgIAg+，稀HNO3新制氯水，淀粉溶液黃色沉淀，不溶于稀HNO3滴入新制Cl2，振蕩后再滴入淀粉溶液，變藍I+Ag+=Agl2I+Cl2=2Cl+I2I2遇淀粉變藍例1某同學設(shè)計下列方法對A鹽的水溶液進行鑒定。 由此得出的以下結(jié)論中，錯誤的是AD溶液中可能存在Fe(SCN)2+BC溶液中有Fe3+CB

19、為AgBr淺黃色沉淀DA一定為無氧酸鹽FeBr3例12某混合氣體可能含有CO、CO2、NH3、HCl、H2和水蒸氣中的一種或幾種，當依次通過澄清石灰水（無渾濁現(xiàn)象）、氫氧化鋇溶液（有渾濁現(xiàn)象）、濃硫酸、灼熱的氧化銅（變幻）和無水CuSO4（變藍），則可斷定該混合氣一定有（ ）AHCl、CO2、H2BCO、H2、H2OCCO、H2、NH3 DHCl、CO、H2O六、常見試劑的保存為了防止試劑變質(zhì)及意外事故發(fā)生，在存放試劑中，應(yīng)對容器及外部環(huán)境作出恰當選擇。1試劑瓶的選擇顏色：一般試劑均存放于無色瓶中，但見光易分解的物質(zhì)則應(yīng)放在棕色瓶中：如濃硝酸、鹵化銀、氯水、溴水、碘水、硝酸銀、H2O2、KMn

20、O4、KI等。材料：一般可存放在玻璃瓶中，對玻璃有腐蝕作用的則存放在塑料瓶中，如HF酸塞子：必須用膠塞：顯堿性的溶液NaOH、Na2CO3、Na2SiO3、KOH等。不能用膠塞，而用玻璃塞：有機溶劑苯、甲苯、CCl4等。會使橡膠“溶解”；強氧化劑濃H2SO4、HNO3、KMnO4、Br2水、Cl2水、HCl等會使像膠老化或橡膠發(fā)生反應(yīng)。2外部環(huán)境需密封保存防止吸收空氣中CO2或水蒸氣：如堿石灰、NaOH、CaO、CaC2、P2O5、CaCl2、MgCl2、Na2O2、漂白粉、濃H2SO4。防止空氣中O2將其氧化的強還原性物質(zhì)，如：Na2SO3、FeSO4、KI、Na2S、H2S等。易揮發(fā)的液體

21、試劑：濃（NH3·H2O，濃HCl，濃HNO3）油封或水封的K、Ca、Na等活潑金屬應(yīng)浸在煤油中；Li保存在石蠟油中；少量白磷保存在水里，大量貯存在密閉的藥品瓶里；液溴需加少量水水封。3其它除上述各點外，對于一些物質(zhì)還應(yīng)考慮其特性，使用FeSO4、FeCl2溶液時，內(nèi)加鐵粉或鐵釘“防止Fe2+”被氧化為Fe3+。例題答案及分析例（1）從A口進入：Cl2、HCl、SO2，收集比空氣重的氣體，但不能用排空氣法收集NO；（2）從B口進入：H2、CH4、NH3，收集比空氣輕的氣體。（2）H2、CH4、NO，由B口進入，由A口通到量筒中。例6答案為DANO不能用排空氣法收集；BMnO2與濃HCl需加熱；CC2H2比空氣輕，不能用向上排空氣方法；EFeS與稀NO3發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能得到H2S，且H2S不能用濃H2SO4干燥，發(fā)生的反應(yīng)為：FeS+4HNO3=Fe(NO3)3+S+NO+2H2O H2S+H2SO4=S+SO2+2H2O例7（1）B中逸出氣體為氯化氫，因為濃H2SO4溶于水放出大量的熱，使氯化氫揮發(fā)出來。（2）干燥氯化氫（3）檢驗有水生成（4）冷凝乙醇，減少乙醇損失（5）是C2H5Cl