氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集

1、 氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、氣體的實(shí)驗(yàn)室制備、凈化和收集凈化和收集一、常見(jiàn)氣體的實(shí)驗(yàn)室制備：一、常見(jiàn)氣體的實(shí)驗(yàn)室制備：反應(yīng)原理及發(fā)生裝置反應(yīng)原理及發(fā)生裝置1）氧氣）氧氣2KClO3 = MnO2+2KCl+3O2，H2O2=H2O+O22KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2，MnO2收集方法收集方法:驗(yàn)滿方法驗(yàn)滿方法:2）CO2反應(yīng)原理及發(fā)生裝置反應(yīng)原理及發(fā)生裝置CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O收集方法：收集方法： 向上排空氣法向上排空氣法凈化方法：凈化方法：用飽和的用飽和的NaHCO3除去除去HCl驗(yàn)滿方法：驗(yàn)滿方法：將燃燒的木條放在瓶口將燃燒的木條放在瓶口3）H2反應(yīng)原理及發(fā)生

2、裝置反應(yīng)原理及發(fā)生裝置Zn+H2SO4=ZnSO4+H2收集方法：收集方法： 向下排空氣法、排水法向下排空氣法、排水法4）Cl2反應(yīng)原理及發(fā)生裝置反應(yīng)原理及發(fā)生裝置MnO2+4HCl（濃）（濃）=MnCl2+Cl2+2H2O（主要）（主要）2NaCl+H2SO4(濃濃)=Na2SO4+2HCl收集方法：收集方法：向上排空氣法、排飽和食鹽水法向上排空氣法、排飽和食鹽水法凈化方法：凈化方法： 用飽和的用飽和的NaCl溶液除去溶液除去HCl驗(yàn)滿方法：驗(yàn)滿方法：將濕潤(rùn)的淀粉將濕潤(rùn)的淀粉-KI試紙放在集氣瓶口試紙放在集氣瓶口尾氣處理：尾氣處理： 多余的多余的Cl2用用NaOH溶液吸收除去溶液吸收除去5）

3、NH3反應(yīng)原理及發(fā)生裝置反應(yīng)原理及發(fā)生裝置Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+2H2O收集方法：收集方法：向下排空氣法向下排空氣法干燥方法：干燥方法：用堿石灰除去混有的水蒸氣用堿石灰除去混有的水蒸氣驗(yàn)滿方法：驗(yàn)滿方法：將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口將濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙放在試管口將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口將蘸有濃鹽酸的玻璃棒置于試管口尾氣吸收：尾氣吸收：用蘸有稀硫酸的棉花團(tuán)放在集氣瓶口用蘸有稀硫酸的棉花團(tuán)放在集氣瓶口【例例1】實(shí)驗(yàn)室中下列氣體的制取所選擇的酸正確的實(shí)驗(yàn)室中下列氣體的制取所選擇的酸正確的是是 （ ） A.制取二氧化硫用濃硫酸制取二氧化硫用濃硫酸 B.制取氫氣用稀

4、硝酸制取氫氣用稀硝酸 C.制取二氧化碳用稀硫酸制取二氧化碳用稀硫酸 D.制取氯化氫用稀硫酸制取氯化氫用稀硫酸解析：B錯(cuò)，制取氫氣用稀硫酸，硝酸有氧化性得不到氫氣；C錯(cuò)，制取二氧化碳用稀鹽酸或稀硝酸，因?yàn)榱蛩徕}微溶阻礙反應(yīng)的進(jìn)行；D錯(cuò)，制取氯化氫用濃硫酸，因?yàn)槁然瘹錃怏w易溶于水。 【方法規(guī)律】氣體制取酸的選擇：濃硫酸制取乙烯、 氯化氫、 二氧化硫；濃鹽酸制取氯氣；濃硝酸制取NO2。稀硫酸制取硫化氫、氫氣；稀鹽酸制取二氧化碳；稀硝酸制取一氧化氮。A【例例2】（福建高考節(jié)選）（福建高考節(jié)選）實(shí)驗(yàn)室中常用實(shí)驗(yàn)室中常用MnO2與濃鹽酸反應(yīng)制備與濃鹽酸反應(yīng)制備Cl2（發(fā)生裝置如（發(fā)生裝置如圖所示），制備實(shí)

5、驗(yàn)開始時(shí)，先檢查裝置圖所示），制備實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，先檢查裝置氣密性，接下來(lái)的操作依次是（氣密性，接下來(lái)的操作依次是（ ） A.往燒瓶里加入往燒瓶里加入MnO2粉末粉末 B.加熱加熱 C.往燒瓶里加入濃鹽酸往燒瓶里加入濃鹽酸制備氣體：制備氣體： 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： O2、NH3、CH4等等如用排水集氣法收集氣體，當(dāng)停止制氣時(shí)，應(yīng)先從水如用排水集氣法收集氣體，當(dāng)停止制氣時(shí)，應(yīng)先從水槽中把導(dǎo)管撤出，然后再撤走酒精燈，防止水倒吸。槽中把導(dǎo)管撤出，然后再撤走酒精燈，防止水倒吸。試管口應(yīng)稍向下傾斜，以防止產(chǎn)生的水蒸氣在試管口試管口應(yīng)稍向下傾斜，以防止產(chǎn)生的水蒸氣在試管口冷凝后倒流，而使試管破裂。冷凝后倒流，

6、而使試管破裂。固體藥品應(yīng)平鋪在試管底部。固體藥品應(yīng)平鋪在試管底部。膠塞上的導(dǎo)管伸入試管內(nèi)不能過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)影響氣體導(dǎo)出。膠塞上的導(dǎo)管伸入試管內(nèi)不能過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)影響氣體導(dǎo)出。粉末狀固體應(yīng)在試管口放一團(tuán)棉花粉末狀固體應(yīng)在試管口放一團(tuán)棉花二、氣體的發(fā)生裝置：二、氣體的發(fā)生裝置：制備氣體：制備氣體： 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： Cl2、HCl、C2H4等等分液漏斗應(yīng)蓋上蓋，注意蓋上的分液漏斗應(yīng)蓋上蓋，注意蓋上的凹槽凹槽對(duì)準(zhǔn)對(duì)準(zhǔn)分液漏斗頸部分液漏斗頸部的小孔的小孔。燒瓶應(yīng)固定在鐵架臺(tái)上。燒瓶應(yīng)固定在鐵架臺(tái)上。先把固體藥品放入燒瓶中，再緩緩加入液體。先把固體藥品放入燒瓶中，再緩緩加入液體。對(duì)燒瓶加熱時(shí)要墊上對(duì)燒瓶

7、加熱時(shí)要墊上石棉網(wǎng)石棉網(wǎng)。反應(yīng)物均為液體時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)要加反應(yīng)物均為液體時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)要加碎瓷片碎瓷片。(3)固體液體固體液體(不加熱不加熱)氣體氣體制備氣體：制備氣體： 注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)： H2、CO2、NO2、SO2、NO等等在導(dǎo)管口點(diǎn)燃?xì)錃饣蚱渌扇夹詺怏w時(shí)，必須先檢驗(yàn)純度。在導(dǎo)管口點(diǎn)燃?xì)錃饣蚱渌扇夹詺怏w時(shí)，必須先檢驗(yàn)純度。塊狀固體與液體的混合物在常溫下塊狀固體與液體的混合物在常溫下反應(yīng)制備氣體，可用啟普發(fā)生器制備，且氣體不溶于水。當(dāng)制取反應(yīng)制備氣體，可用啟普發(fā)生器制備，且氣體不溶于水。當(dāng)制取氣體的量不多時(shí)，也可采用簡(jiǎn)易裝置。氣體的量不多時(shí)，也可采用簡(jiǎn)易裝置。簡(jiǎn)易裝置中簡(jiǎn)易裝置中長(zhǎng)頸漏斗長(zhǎng)頸

8、漏斗的下口應(yīng)的下口應(yīng)伸入液面以下伸入液面以下，否則起不到液封，否則起不到液封作用而無(wú)法使用。作用而無(wú)法使用。使用分液漏斗既可以增強(qiáng)氣密性，又可控制液使用分液漏斗既可以增強(qiáng)氣密性，又可控制液體流速。體流速。加入塊狀固體藥品的大小要適宜。加入塊狀固體藥品的大小要適宜。加入液體的量要適當(dāng)。加入液體的量要適當(dāng)。最初使用時(shí)應(yīng)待容器內(nèi)原有的空氣排凈后，再收集氣體。最初使用時(shí)應(yīng)待容器內(nèi)原有的空氣排凈后，再收集氣體。以下是幾種常見(jiàn)的氣體制取裝置，不適用于相應(yīng)化學(xué)反以下是幾種常見(jiàn)的氣體制取裝置，不適用于相應(yīng)化學(xué)反應(yīng)的是應(yīng)的是ABCD實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的幾種氣體發(fā)生裝置如圖實(shí)驗(yàn)室常見(jiàn)的幾種氣體發(fā)生裝置如圖A、B、C所示：

9、所示：(1)實(shí)驗(yàn)室可以用實(shí)驗(yàn)室可以用B或或C裝置制取氨氣，如果用裝置制取氨氣，如果用C裝置，通裝置，通常使用的藥品是常使用的藥品是 ；檢查檢查C裝置氣密性的操作方法裝置氣密性的操作方法是是 。(2)氣體的性質(zhì)是選擇氣體收集方法的主要依據(jù)。下列氣氣體的性質(zhì)是選擇氣體收集方法的主要依據(jù)。下列氣體的性質(zhì)與收集方法無(wú)關(guān)的是體的性質(zhì)與收集方法無(wú)關(guān)的是_(填序號(hào)，下同填序號(hào)，下同)。密度密度 顏色顏色 溶解性溶解性 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 是否是否與氧氣反應(yīng)與氧氣反應(yīng)濃氨水和氧化鈣(或堿石灰、固體氫氧化鈉等) 連接一根導(dǎo)管，將導(dǎo)管通入水槽中，用手捂或酒精燈微熱圓底燒瓶底部，如果導(dǎo)管口處有氣泡產(chǎn)生，松開手或停止加

10、熱后，在導(dǎo)管里形成一段水柱，說(shuō)明C裝置氣密性良好 (3)下圖是某學(xué)生設(shè)計(jì)收集氣體的幾種裝置，其中不下圖是某學(xué)生設(shè)計(jì)收集氣體的幾種裝置，其中不可行的是可行的是_。 (4)若用若用A裝置與裝置與D裝置相連制取收集裝置相連制取收集X氣體，則氣體，則X可可能是下列氣體中的能是下列氣體中的_； CO2 NO Cl2 H2其中在其中在D裝置中連接小燒杯的目的是裝置中連接小燒杯的目的是 。b、c 吸收尾氣，吸收尾氣，防止污染空氣防止污染空氣2：某實(shí)驗(yàn)小組利用如下裝置：某實(shí)驗(yàn)小組利用如下裝置(部分固定裝置略部分固定裝置略)制備氮制備氮化鈣化鈣(Ca3N2)，并探究其實(shí)驗(yàn)式。，并探究其實(shí)驗(yàn)式。按圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置

11、。檢查裝置的氣密性，方法是：按圖連接好實(shí)驗(yàn)裝置。檢查裝置的氣密性，方法是：_。關(guān)閉活塞K，微熱反應(yīng)管，試管A中有氣泡冒出，停止加熱，冷卻后若末端導(dǎo)管中水柱上升且高度保持不變，說(shuō)明裝置氣密性良好。注意：注意：（1）解答此類題目必須明確的）解答此類題目必須明確的關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：微熱法檢查：封閉、微熱、氣泡、水柱；微熱法檢查：封閉、微熱、氣泡、水柱；液差液差(封封)法檢查：封閉、液差。法檢查：封閉、液差。（2）答案必須）答案必須按按“操作現(xiàn)象結(jié)論操作現(xiàn)象結(jié)論”要點(diǎn)回答要點(diǎn)回答：操作：如何形成操作：如何形成“密閉體系密閉體系”，如何，如何“加熱加熱”?，F(xiàn)象：觀察氣泡或液面變化，指出相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?，F(xiàn)象：觀

12、察氣泡或液面變化，指出相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。結(jié)論：通過(guò)什么現(xiàn)象說(shuō)明氣密性良好結(jié)論：通過(guò)什么現(xiàn)象說(shuō)明氣密性良好易溶于水的雜質(zhì)可用水吸收；易溶于水的雜質(zhì)可用水吸收；酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收；堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收；水分可用干燥劑吸收；水分可用干燥劑吸收；能與雜質(zhì)反應(yīng)生成沉淀或可溶性物質(zhì)，也可用作吸收劑。能與雜質(zhì)反應(yīng)生成沉淀或可溶性物質(zhì)，也可用作吸收劑。除雜試劑選擇的依據(jù)：主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差除雜試劑選擇的依據(jù)：主體氣體和雜質(zhì)氣體性質(zhì)上的差異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性、可燃性。異，如溶解性、酸堿性、氧化性、還原性、可燃性。除雜原則除雜原則

13、：(1)不損失主體氣體，不損失主體氣體，(2)不引入新的雜質(zhì)氣體，不引入新的雜質(zhì)氣體，(3)在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行，在密閉裝置內(nèi)進(jìn)行，(4)先除易除的氣體。先除易除的氣體。一般可從以下幾個(gè)方面考慮：一般可從以下幾個(gè)方面考慮：三、氣體的除雜方法：三、氣體的除雜方法：氣體氣體所含雜質(zhì)所含雜質(zhì)凈化劑凈化劑凈化裝置示意圖凈化裝置示意圖O2Cl2NaOH溶液溶液H2H2SCuSO4溶液溶液CO2HCl飽和飽和NaHCO3溶液溶液CO2SO2Cl2HCl飽和食鹽水飽和食鹽水SO2HCl飽和飽和NaHSO3溶液溶液H2SHCl飽和飽和NaHS溶液溶液CH4C2H4溴水溴水常見(jiàn)氣體的除雜：常見(jiàn)氣體的除雜：COCO2

14、、H2O堿石灰堿石灰N2O2加熱的銅網(wǎng)加熱的銅網(wǎng)CO2CO或或H2加熱加熱CuOHClCl2加熱加熱KI【練習(xí)練習(xí)】為下列各組氣體選擇合適的除雜試劑為下列各組氣體選擇合適的除雜試劑(括號(hào)內(nèi)為括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)氣體雜質(zhì)氣體)(1)含有含有HCl雜質(zhì)的氣體雜質(zhì)的氣體CO2(HCl)：_；SO2(HCl)：_；Cl2(HCl)：_。(2)中性氣體中含有酸性雜質(zhì)氣體中性氣體中含有酸性雜質(zhì)氣體O2(Cl2)：_；CO(CO2)：_；NO(NO2)：_。(3)酸性氣體中含有其他酸性雜質(zhì)氣體酸性氣體中含有其他酸性雜質(zhì)氣體CO2(SO2)：_。(4)含有含有O2雜質(zhì)的氣體雜質(zhì)的氣體CO2(O2)：_；N2(O2)：

15、_。(5)HCl(Cl2)：_。(1)選用干燥劑應(yīng)根據(jù)氣體的性質(zhì)和干燥劑的性質(zhì)而定，選用干燥劑應(yīng)根據(jù)氣體的性質(zhì)和干燥劑的性質(zhì)而定，其原則是干燥劑只能吸收氣體中的水分，而不能與氣體其原則是干燥劑只能吸收氣體中的水分，而不能與氣體發(fā)生反應(yīng)。發(fā)生反應(yīng)。酸性干燥劑，如濃酸性干燥劑，如濃H2SO4、P2O5、硅膠等。一般用來(lái)、硅膠等。一般用來(lái)干燥酸性或中性氣體，而不能用來(lái)干燥堿性氣體。干燥酸性或中性氣體，而不能用來(lái)干燥堿性氣體。堿性干燥劑，如生石灰、固體堿性干燥劑，如生石灰、固體NaOH、堿石灰等。堿性、堿石灰等。堿性干燥劑不能干燥酸性氣體，如堿石灰不能干燥干燥劑不能干燥酸性氣體，如堿石灰不能干燥Cl2

16、、CO2、HCl等。等。 中性干燥劑，如無(wú)水中性干燥劑，如無(wú)水CaCl2。無(wú)水。無(wú)水CaCl2呈中性，對(duì)各呈中性，對(duì)各類氣體一般均可干燥，但類氣體一般均可干燥，但NH3能與其發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能與其發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)而不能使用，其反應(yīng)方程式為能使用，其反應(yīng)方程式為CaCl28NH3=CaCl28NH3。四、四、氣體的干燥氣體的干燥(1)若若采用溶液除雜采用溶液除雜，應(yīng)該是，應(yīng)該是除雜在前除雜在前，干燥在后干燥在后。其原。其原因是：氣體除雜過(guò)程中會(huì)從溶液中帶入水蒸氣，干燥劑因是：氣體除雜過(guò)程中會(huì)從溶液中帶入水蒸氣，干燥劑可除去水蒸氣。如實(shí)驗(yàn)室中利用大理石與稀鹽酸反應(yīng)制可除去水蒸氣。如實(shí)驗(yàn)室中利用大理石與

17、稀鹽酸反應(yīng)制備備CO2，欲制得干燥、純凈的，欲制得干燥、純凈的CO2，可先將產(chǎn)生的氣體通，可先將產(chǎn)生的氣體通過(guò)飽和過(guò)飽和NaHCO3溶液，除去混入其中的溶液，除去混入其中的HCl氣體，再通過(guò)氣體，再通過(guò)濃硫酸除去水蒸氣。濃硫酸除去水蒸氣。(2)若若采用加熱除雜采用加熱除雜，則一般是，則一般是干燥在前干燥在前。如。如N2中混有中混有O2、CO2、H2O(g)，可先將混合氣體通過(guò)堿石灰，除去，可先將混合氣體通過(guò)堿石灰，除去CO2和和H2O(g)，再將從干燥管中導(dǎo)出的氣體通過(guò)裝有灼熱銅網(wǎng)，再將從干燥管中導(dǎo)出的氣體通過(guò)裝有灼熱銅網(wǎng)的硬質(zhì)玻璃管，除去的硬質(zhì)玻璃管，除去O2，即可得到干燥、純凈的，即可得到

18、干燥、純凈的N2。若。若將混合氣體先通過(guò)灼熱的銅網(wǎng)，因氣體中混有水蒸氣，將混合氣體先通過(guò)灼熱的銅網(wǎng)，因氣體中混有水蒸氣，易使硬質(zhì)玻璃管破裂。易使硬質(zhì)玻璃管破裂。五、五、氣體凈化與干燥的先后順序氣體凈化與干燥的先后順序?yàn)橹苽涓稍?、純凈的為制備干燥、純凈的CO2，將大理石和鹽酸反應(yīng)生成的，將大理石和鹽酸反應(yīng)生成的氣體先后通過(guò)裝有下列物質(zhì)的兩個(gè)吸收裝置，兩個(gè)裝置氣體先后通過(guò)裝有下列物質(zhì)的兩個(gè)吸收裝置，兩個(gè)裝置中應(yīng)依次裝入中應(yīng)依次裝入()飽和飽和NaHCO3溶液；無(wú)水溶液；無(wú)水CaCl2固體固體飽和飽和NaHCO3溶液；濃硫酸溶液；濃硫酸濃硫酸；飽和濃硫酸；飽和NaHCO3溶液溶液飽和飽和Na2CO3

19、溶液；稀硫酸溶液；稀硫酸A B C D【練習(xí)練習(xí)】類型類型液態(tài)干燥劑液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑裝置裝置常見(jiàn)干常見(jiàn)干燥劑燥劑可干燥可干燥氣體氣體不可干不可干燥氣體燥氣體(2)氣體的干燥凈化裝置氣體的干燥凈化裝置濃濃H2SO4(酸性、酸性、強(qiáng)氧化性強(qiáng)氧化性)無(wú)水氯化鈣無(wú)水氯化鈣(中性中性) 堿石灰堿石灰(堿性堿性)H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、HCl等等NH3、H2S、C2H4、HBr、HI等等H2、O2、Cl2、SO2、CO、CO2、CH4、HCl等等NH3等等H2、O2、N2、CH4、NH3等等Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2等等收集方法收集方法收集氣體的

20、收集氣體的類型類型收集裝收集裝置置可收集的氣體可收集的氣體(舉例舉例)排水法排水法排空排空氣法氣法向上向上排空排空氣法氣法向下向下排空排空氣法氣法六、六、氣體的收集氣體的收集難溶于水或難溶于水或微溶于水，微溶于水，又不與水反又不與水反應(yīng)的氣體應(yīng)的氣體O2、H2、Cl2(飽和飽和NaCl溶液溶液)、NO、CO2(飽和飽和NaHCO3溶液溶液)、CO密度大于密度大于空氣空氣Cl2、SO2、NO2、CO2密度小于密度小于空氣空氣H2、NH3注意事項(xiàng)：注意事項(xiàng)：為減小誤差，為減小誤差，讀數(shù)時(shí)讀數(shù)時(shí)裝裝置量筒內(nèi)外液置量筒內(nèi)外液面在同一水平面在同一水平線，線，裝置左裝置左右管水面在同右管水面在同一水平線一

21、水平線 七、七、排水量氣裝置：測(cè)量氣體的體積排水量氣裝置：測(cè)量氣體的體積a用于用于NaOH溶液吸收氯氣、溶液吸收氯氣、SO2、NO2、H2S、CO2(氣體氣體溶解或反應(yīng)速率不很快，不易引起倒吸溶解或反應(yīng)速率不很快，不易引起倒吸)。b用于收集少量氣體然后處理。用于收集少量氣體然后處理。c、d用于收集極易溶且溶解很快的氣體，如用于收集極易溶且溶解很快的氣體，如HCl、HBr、NH3等；其中等；其中d吸收量少。吸收量少。e用于處理難以吸收用于處理難以吸收(有毒有毒)且可燃的氣體。如且可燃的氣體。如H2、CO等。等。八、八、尾氣的吸收尾氣的吸收九、九、冷凝裝置冷凝裝置 通常設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了保證操作人員的安通常設(shè)計(jì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，為了保證操作人員的安全，保障實(shí)驗(yàn)如期順利進(jìn)行，往往要設(shè)置安全裝置；全，保障實(shí)驗(yàn)如期順利進(jìn)行，往往要設(shè)置安全裝置；一般在涉及氣體的實(shí)驗(yàn)中最為常見(jiàn)。涉及到的安全一般在涉及氣體的實(shí)驗(yàn)中最為常見(jiàn)。涉及到的安全問(wèn)題有：?jiǎn)栴}有： 防倒吸（防倒吸裝置）防倒吸（防倒吸裝置）、 防堵塞（檢驗(yàn)堵塞、防壓強(qiáng)過(guò)大）、防堵塞（檢驗(yàn)堵塞、防壓強(qiáng)過(guò)大）、 防爆炸（驗(yàn)純，操作順序）、防爆炸（驗(yàn)純，操作順