高中常見氣體制備

1、高中常見氣體的制備1常見氣體的實(shí)驗(yàn)室制法中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該學(xué)會(huì)氯氣、氯化氫、氧氣、硫化氫、二氧化硫、氨氣、二氧化氮、一氧化氮、二氧化碳、氫氣、甲烷、乙烯、乙炔等氣體的實(shí)驗(yàn)室制法。應(yīng)該掌握的具體內(nèi)容主要有：會(huì)選擇適宜的反應(yīng)物，并能熟練地書寫有關(guān)氣體生成的化學(xué)方程式；根據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件等因素，選擇適宜的氣體發(fā)生裝置，能判斷裝置圖的正誤，會(huì)組裝氣體發(fā)生裝置；根據(jù)氣體的密度、在水中的溶解性等性質(zhì)，選擇適宜的集氣方法與裝置；根據(jù)所制氣體的性質(zhì)，會(huì)用簡(jiǎn)便的方法檢驗(yàn)或驗(yàn)滿。（一）氣體的制備思路，可從下面幾個(gè)方面來(lái)歸納：（二）組裝儀器：自 下 而 上 ，從 左 到 右 ；氣體凈化：先凈氣裝置，后干燥

2、裝置；（三）操作順序：1檢驗(yàn)裝置的氣密性；2裝藥品進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作；3記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、數(shù)據(jù)；1、氣體制取裝置：A. B. C. D.固/液體 + 液體（不加熱） 固/液體 + 液體(加熱) 固體 + 固體(加熱)適用于收集不跟空氣發(fā)生反應(yīng)且密度比空氣小的氣體（裝置見圖C）;（裝置D中B管進(jìn)A管出）2、氣體干燥裝置（1）氣體干燥裝置的基本類型和氣體流動(dòng)方向：盛裝干燥劑狀態(tài)液體干燥劑固體干燥劑裝置示意圖洗氣瓶 氣體流動(dòng)方向長(zhǎng)管進(jìn)氣，短管出氣U形干燥管，進(jìn)氣和出氣沒(méi)有區(qū)別；球形干燥管應(yīng)該大口進(jìn)氣，小口出氣（在干燥管的進(jìn)出氣口都要塞一團(tuán)棉花，防止干燥劑流動(dòng)）注意事項(xiàng)：1、固體干燥劑顆粒大小要適當(dāng)，顆粒太大氣

3、體和干燥劑接觸面小，不利于干燥效果不好；顆粒太小，氣體不易通過(guò)，容易堵塞，一般以黃豆粒大小為宜。2、液體干燥劑用量要適當(dāng)，并控制好通入氣體的速度，為了防止發(fā)生倒吸，在洗氣瓶與反應(yīng)容器之間應(yīng)連接安全瓶。（2）、氣體的分類1、根據(jù)酸堿性，酸性氣體：CO2、SO2、NO2、HCl、Cl2、H2S、HBr、HI等堿性氣體：只有NH3中性氣體：H2、O2、CH4、CO、CH2=CH2、C2H2、N2等2、根據(jù)常溫氧化還原性強(qiáng)弱，強(qiáng)還原性氣體：H2S、HBr、HI、SO2等一般性氣體：H2、O2、CH4等（3）、氣體干燥劑的類型及選擇1、常用氣體干燥劑按酸堿性可分為三類：酸性干燥劑，如濃硫酸、五氧化二磷、

4、硅膠。酸性干燥劑能夠干燥酸性或中性的氣體，如CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2、O2、CH4等氣體。堿性干燥劑，如生石灰、堿石灰、固體NaOH。堿性干燥劑可以用來(lái)干燥堿性或中性的氣體，如NH3、H2、O2、CH4等氣體。中性干燥劑，如無(wú)水氯化鈣、無(wú)水硫酸銅等，可以干燥中性、酸性、堿性氣體，如O2、H2、CH4等。 3、氣體收集裝置：A. B. C. D. 排水法 向上排空氣法 向下排空氣法 長(zhǎng)進(jìn)短出(向上) 短進(jìn)長(zhǎng)出(向下)（1）排水集氣法適用于收集不溶于水或微溶于水且不與水發(fā)生反應(yīng)的氣體。收集的氣體純度高，易判斷是否集滿。（裝置見圖A）（2）向上排空氣集氣法適用于收集不跟空氣發(fā)生反

5、應(yīng)且密度比空氣大的氣體（裝置見圖B）;(裝置D中A管進(jìn)B管出)（3）向下排空氣集氣法4、尾氣處理裝置 一、燃燒法原理：對(duì)于CO等氣體，由于它不溶于水，也不溶于酸或堿溶液，因此可以將其點(diǎn)燃生成無(wú)毒氣體CO2。二、收集法原理：對(duì)于CO、NO等氣體，由于不溶于酸或堿溶液，當(dāng)其量較少時(shí)，可以將其先收集在氣球里。注意：收集到氣球中的這些氣體不能排到空氣中，必須做進(jìn)一步的化學(xué)處理。三、吸收法原理：這是使用得最普遍的尾氣吸收裝置，這類裝置具有吸收效率高，操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。根據(jù)氣體的性質(zhì)不同，吸收劑可以選用固體或液體兩種。A、 固體吸收劑 SO2等氣體的處理，干燥管內(nèi)可以盛裝堿石灰等顆粒固體吸收劑；B、 液體吸

6、收劑如果使用液體吸收劑，往往會(huì)引起液體的倒吸。因此，根據(jù)尾氣在吸收液中溶解度的差異，這類裝置又可分為以下三種。 直接吸收式：可用于吸收在吸收液中溶解度不大的氣體，如Cl2等氣體。 隔離式：用于吸收易溶于水的少量氣體，如NH3、HCl等氣體，可有效防止倒吸，但如果氣體的量較大，則會(huì)有氣體逸出而污染環(huán)境。 倒立漏斗式：該裝置可以增大氣體與吸收液的接觸面積，有利于吸收液對(duì)氣體的吸收。當(dāng)易溶性氣體（HCl、NH3、HBr等）被吸收液吸收時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)壓強(qiáng)減少，吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容積較大，導(dǎo)致燒杯內(nèi)液面下降，使漏斗口脫離液面，漏斗中液體受自身重力作用又流回?zé)?，從而防止液體的倒吸。防倒吸裝置圖如

7、下：5、裝置氣密性檢查方法一.原理：使裝置內(nèi)與外界產(chǎn)生壓強(qiáng)差，再通過(guò)液面的變化或有無(wú)氣泡產(chǎn)生來(lái)判斷裝置的氣密性。二.基本方法1.加熱法：通過(guò)升高溫度增大內(nèi)部壓強(qiáng)。2.注水法：通過(guò)注入水縮小氣體體積增大壓強(qiáng)。3.充氣或抽氣法：通過(guò)增加或減少裝置內(nèi)氣體的量增大或減小壓強(qiáng)。（一）加熱法將導(dǎo)管插入水中，用手掌（熱毛巾）焐燒瓶（試管），若導(dǎo)管口有氣泡冒出，冷卻后會(huì)行成一段水柱，說(shuō)明裝置氣密性良好。關(guān)閉分液漏斗活塞，將導(dǎo)氣管插入燒杯中水中，用酒精燈微熱燒瓶，若導(dǎo)管末端產(chǎn)生氣泡，停止微熱，有水柱形成，說(shuō)明裝置不漏氣。 （二）注水法關(guān)閉彈簧夾，往長(zhǎng)頸漏斗加水，使長(zhǎng)頸漏斗液面高于試管液面，形成液面差，放置一段時(shí)

8、間液面差不變，則裝置氣密性良好。 關(guān)閉分液漏斗活塞m和活 關(guān)閉彈簧夾a，打開分液漏斗 用止水夾夾緊橡皮管，塞n，向量氣管內(nèi)注入水， 活塞b，一段時(shí)間后若分液 往錐形瓶中加入水，一使量氣管內(nèi)液面高于干 漏斗中的水不能順利滴下， 段時(shí)間后當(dāng)分液漏斗中燥管液面，形成液面差， 說(shuō)明裝置氣密性良好。 的水不能順利滴下時(shí)，放置一段時(shí)間液面差不 說(shuō)明裝置氣密性良好。變，則裝置氣密性良好（三）充氣法和抽氣法充氣法：連接注射器，當(dāng)緩緩?fù)苿?dòng)活塞時(shí)，如果長(zhǎng)頸漏斗內(nèi)液面上升，說(shuō)明氣密性良好。抽氣法：連接注射器，當(dāng)緩緩拉動(dòng)活塞時(shí)，如果長(zhǎng)頸漏斗下端有氣泡冒出說(shuō)明氣密性良好。5、量氣方法及裝置方法一：排出液體測(cè)量氣體體積原

9、理：一般排出的液體是H2O，所量氣體應(yīng)是不溶或難溶于H2O的。有時(shí)也可根據(jù)氣體特性排出其他液體，如Cl2排飽和NaCl溶液。裝置：量氣管量氣管讀數(shù)注意事項(xiàng)： 冷卻至室溫才開始讀數(shù) 讀數(shù)前使量氣管左右液面相平 眼睛視線與液面最低處相平 方法二：直接測(cè)量原理：利用產(chǎn)生的氣體將注射器活塞向后推，由注射器上的刻度得出氣體體積。裝置：實(shí)驗(yàn)室制氧氣方法一：常用氯酸鉀(二氧化錳作催化劑)受熱分解來(lái)制氧氣。2KClO3 2KCl+3O2方法二：高錳酸鉀受熱分解來(lái)制取氧氣2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2注意事項(xiàng)：（1）：用高錳酸鉀或氯酸鉀制取氧氣，靠近試管口的地方“放一團(tuán)棉花”目的：防止加熱時(shí)高錳酸鉀

10、粉末進(jìn)入試管而堵塞試管，及防止污染制取的氣體和水槽中的水。（2）：試管口略向下傾斜目的：防止冷凝水倒流，使灼熱的試管炸裂。（3）：給試管加熱時(shí)，先用酒精燈火焰的外焰在試管下方來(lái)回移動(dòng)，使試管受熱均勻，然后用酒精燈外焰再集中加熱放藥品的部位。目的：防止試管受熱不均勻，引起的試管破裂（4）：當(dāng)氣泡連續(xù)均勻放出時(shí)，把導(dǎo)氣管伸入盛滿水的集氣瓶里，開始收集氧氣。目的：剛排出的是空氣，氣泡連續(xù)均勻放出時(shí)收集的氧氣才是純凈的氧氣。（5）：氣體收集完畢，應(yīng)先把導(dǎo)氣管從水中取出，再撤去酒精燈。目的：防止水槽中的水倒流，使灼熱的試管炸裂。（6）：檢查裝置的氣密性的方法將導(dǎo)管的一端浸入水槽中，用手緊握試管外壁，若水

11、中導(dǎo)管口有氣泡冒出，證明裝置不漏氣。松開手后，導(dǎo)管口出現(xiàn)一段水柱。（7）：導(dǎo)氣管伸入發(fā)生裝置內(nèi)要稍露出橡皮塞目的：有利于產(chǎn)生的氣體排出。（8）：水排完后，應(yīng)用玻璃片蓋住瓶口，小心地移出水槽，把集氣瓶正放在桌面上目的：氧氣的密度比空氣大，防止氣體逸出。方法三：過(guò)氧化氫(H2O2)在二氧化錳催化下分解，也可作為實(shí)驗(yàn)室制氧氣的一種簡(jiǎn)便方法。2H2O2 2H2O+O2該裝置的優(yōu)點(diǎn)：可以控制反應(yīng)的開始與結(jié)束，可以隨時(shí)添加液體注意事項(xiàng)(1):導(dǎo)管只需略微伸入試管塞:目的:有利于氣體的收集(2):為什麼用分液漏斗?目的:能控制液體流入的速率,也能防止生成的氣體逸出到空氣中.(3):分液漏斗可以用長(zhǎng)頸漏斗代替

12、，但其下端應(yīng)該伸入液面以下，目的:防止生成的氣體從長(zhǎng)頸漏斗中逸出；(4):氣密性檢查方法：把止水夾關(guān)閉，打開分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持續(xù)下降，就說(shuō)明氣密性良好。(5):裝藥品時(shí)，先裝固體后裝液體(6):MnO2的作用:MnO2在該反應(yīng)中是催化劑，起催化作用,能加快過(guò)氧化氫分解的速率.方法四：氧氣的工業(yè)制取工業(yè)制取氧氣是根據(jù)空氣中（主要指氧氣與氮?dú)猓﹤€(gè)組成成分的沸點(diǎn)不同，采用分離液態(tài)空氣的方法制取。氮?dú)獾姆悬c(diǎn)比氧氣略低，分離液態(tài)空氣時(shí)，首先分離出來(lái)的是氮?dú)?，剩余的主要是氧氣。二：氧氣的收集?：排水收集法 原因：氧氣不易溶于水。2：向上排氣收集法原理：氧氣的密度比空氣大。3：氧氣的檢

13、驗(yàn)（證明集氣瓶中收集的氣體是氧氣）：用帶火星的木條伸入集氣瓶?jī)?nèi)，發(fā)現(xiàn)木條復(fù)燃，說(shuō)明是氧氣；4:氧氣的驗(yàn)滿（證明集氣瓶中已經(jīng)收集滿氧氣）：用帶火星的木條放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃，證明已滿。三：氧氣的用途（性質(zhì)決定用途，用途反映性質(zhì)）1：供給呼吸2：支持燃燒實(shí)驗(yàn)室制氫氣一、實(shí)驗(yàn)室制取原理：活潑金屬與弱氧化性酸的置換， 常用鋅跟鹽酸或稀硫酸反應(yīng)制氫氣。制取方程式：Zn+H2SO4(稀) ZnSO4+H2； Zn+2HCl ZnCl2+H2還可以利用啟普發(fā)生器制取氫氣啟普發(fā)生器由三部分組成。上面一部分是球形漏斗，下面一部分是玻璃球和玻璃半球所組成的容器，第三部分是帶旋鈕的導(dǎo)氣管。裝料前，先檢查各接縫處

14、的氣密性。方法是關(guān)住旋鈕，由漏斗處注入水后，在液面處劃一記號(hào)，若數(shù)分鐘內(nèi)液面不下降，說(shuō)明氣密性好；若下降，可涂凡士林密封。之后在球形漏斗頸適當(dāng)位置用玻璃絲編繞數(shù)圈，以阻止鋅粒下落。將容器側(cè)身由上口或側(cè)口處加入用CuSO4液浸泡過(guò)的鋅粒，再將漏斗插入，用玻璃棒將玻璃絲撥至容器細(xì)頸處后，將發(fā)生器放直，安上導(dǎo)氣管，打開旋鈕，由上口加入稀硫酸(V濃H2SO4VH2O=14給啟普發(fā)生器中加水至將金屬鋅全部淹沒(méi)處，倒水后量水的體積，這就是稀硫酸的體積。）至淹沒(méi)鋅粒處關(guān)上旋鈕，固、液體分離，稀硫酸液面升至漏斗處。打開旋鈕，用排水法收集一試管H2，管口向下移近火焰，放開拇指，如有尖銳的爆鳴聲，證明氫氣不純，要

15、繼續(xù)收集并檢驗(yàn)，直至只發(fā)出輕微的“噗”聲為止，此時(shí)H2已純，可以使用。注意事項(xiàng)：1.制取氫氣選用的金屬一般是鋅和鐵,凡是金屬活動(dòng)性在氫氣前面的金屬，都可用來(lái)制取氫氣。2.制取氫氣的酸溶液一般選用稀硫酸和稀鹽酸。濃硫酸和濃、稀硝酸因氧化性太強(qiáng)，與金屬反應(yīng)不會(huì)產(chǎn)生氫氣。3.因氫氣密度小于空氣密度，所以本實(shí)驗(yàn)必須采用向下排空氣法或排水取氣法4.用排空氣法收集氣體時(shí)，玻璃導(dǎo)管必須伸到容器底部，否則不能將空氣排盡，收集不到純凈的氣體。二、工業(yè)生產(chǎn)氫氣工業(yè)上生產(chǎn)純氫及將含氫氣體提純的主要方法有以下幾種：電解法：將水電解得氫氣和氧氣。氯堿工業(yè)電解食鹽溶液制取氯氣、燒堿時(shí)也副產(chǎn)氫氣。電解法能得到純氫，但耗電量

16、很高,每生產(chǎn)氫氣1m3，耗電量達(dá)21.625.2MJ。烴類裂解法：此法得到的裂解氣含大量氫氣，其含量視原料性質(zhì)及裂解條件的不同而異。裂解氣深冷分離得到純度90的氫氣，可作為工業(yè)用氫，如作為石油化工中催化加氫的原料。烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法：烴類在高溫和催化劑存在下，可與水蒸氣作用制成含氫的合成氣。為了從合成氣中得到純氫，可采用分子篩通過(guò)變壓吸附除去其他氣體；也可采用膜分離得到純氫；用金屬鈀吸附氫氣，可分離出氫氣體積達(dá)金屬的1000倍。煉廠氣：石油煉廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的各種含氫氣體，如催化裂化、催化重整、石油焦化等過(guò)程產(chǎn)生的含氫氣體，以及焦?fàn)t煤氣(含氫4560)經(jīng)過(guò)深冷分離，可得純度較高的工業(yè)氫氣。檢驗(yàn)：在

17、制氣裝置的出口處點(diǎn)燃?xì)錃猓ㄊ孪葯z查純度，以確保安全）,淡藍(lán)色火焰,在容器壁上有水珠 收集：排水法 或向下排氣法實(shí)驗(yàn)室制氯氣制取原理：常用氧化劑(二氧化錳或高錳酸鉀)跟濃鹽酸反應(yīng)制氯氣。制取方程式一：MnO2+4HCl MnCl2+2H2O+Cl2裝置：分液漏斗,圓底燒瓶,加熱 制取方程式二：2KMnO4+16HCl 2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2裝置：高錳酸鉀和鹽酸反應(yīng)可在常溫下順利進(jìn)行，不需加熱。制取方程式三：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2（工業(yè)制法）除雜：先通入飽和食鹽水(除HCl),再通入濃H2SO4 (除水蒸氣)收集：排飽和食鹽水法或向上排氣法檢驗(yàn)：能使?jié)駶?rùn)

18、的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán); 驗(yàn)滿：（1）因Cl2是黃綠色氣體，如觀察到整個(gè)集氣瓶?jī)?nèi)都已充滿黃綠色氣體，則已收集滿氯氣。（2）可在集氣瓶口放一濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙，若試紙變藍(lán)則說(shuō)明集氣瓶?jī)?nèi)已收集滿氯氣。2KI+Cl2=2KCl+I2（I2遇淀粉變藍(lán)色）尾氣回收： 氯氣有毒。多余的氯氣必須用NaOH溶液吸收，以免污染空氣和使人受到毒害。Cl2+2NaOH= NaCl+NaClO+H2O注意事項(xiàng)：（1）加熱溫度不宜過(guò)高，減少HCl的揮發(fā) （2）必須用濃鹽酸，稀鹽酸不反應(yīng) （3）實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先使反應(yīng)停止并排出殘留的Cl2，再拆卸裝置，避免污染空氣 （4）澄清石灰水中含Ca(OH)2的量少，不能用來(lái)吸收尾氣

19、。實(shí)驗(yàn)室制氨氣方法一：常用銨鹽(氯化銨、硫酸銨)跟堿(氫氧化鈣)反應(yīng)制氨氣。2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2H2O+2NH3氨極易溶于水，一般用加熱上述的固體混合物來(lái)制氨氣。注意事項(xiàng)：（1）不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應(yīng)制氨氣因?yàn)镹H4NO3是氧化性銨鹽，加熱時(shí)低溫生成NH3和HNO3，隨著溫度升高，硝酸的強(qiáng)氧化性發(fā)揮作用使生成的氨進(jìn)一步被氧化生成氮?dú)夂偷难趸?，所以不能用NH4NO3跟Ca(OH)2反應(yīng)制氨氣。（2）實(shí)驗(yàn)室制NH3不能用NaOH、KOH代替Ca(OH)2因?yàn)镹aOH、KOH是強(qiáng)堿，具有吸濕性(潮解)易結(jié)塊，不易與銨鹽混合充分接觸反應(yīng)。又KOH、NaOH具有強(qiáng)腐蝕性在加熱情況下，對(duì)玻璃儀器有腐蝕作用，所以不用NaOH、KOH代替Ca(OH)2制NH3。（3）用試管收集氨氣為什么要堵棉花因?yàn)镹H3分子微粒直徑小，易與空氣發(fā)生對(duì)流，堵棉花目的是防止NH3與空氣對(duì)流，確保收集純凈。（4）實(shí)驗(yàn)室制NH3除水蒸氣為什么用堿石灰，而不采用濃H2SO4和固體CaCl2因?yàn)闈釮2SO4與NH3反應(yīng)生成(NH4)2SO4，此外，也可用濃氨水加入NaOH固體或直接加熱濃氨水在實(shí)驗(yàn)室制得氨氣。（5）選用Ca（OH）2時(shí)要