專題三氣體的制備及其裝置

1、專題三 氣體的制備及其裝置氣體制備裝置一般分四大部分：發(fā)生裝置，凈化裝置（干燥裝置），收集裝置，尾氣處理裝置。一、氣體的發(fā)生裝置一）固固（加熱）：適用于制O2、NH3、（CH4課本沒(méi)有）制備原理：制氧氣：制氨氣：注意事項(xiàng)：l、試管口應(yīng)稍向下傾斜，以防止產(chǎn)生的水蒸氣在管口冷卻后倒流而引起試管破裂。2、鐵夾應(yīng)夾在距管口l3處。3、固體藥品要放在試管底部平鋪開(kāi)，加熱時(shí)首先均勻預(yù)熱，然后在試管的最后部位集中加熱，并逐步前移。4、膠塞上的導(dǎo)管伸入試管里不能過(guò)長(zhǎng)，否則會(huì)妨礙氣體導(dǎo)出。5、如用排氣法收集氣體，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。以防止水倒流。二）固液體（不加熱）：適用于制

2、CO2、H2 、H2S（SO2、NO2、NO課本沒(méi)有制法）制備原理：制CO2：制H2：制SO2、NO2、H2S、NO：注意事項(xiàng)：1瓶?jī)?nèi)氣密性要好。2先放固體后加液體。（為什么？）3加人酸的量要適當(dāng)。4生成氣體微溶或難溶于水。（一）常規(guī)類制備原理：制CO2：制H2：制H2S：注意事項(xiàng)：1在簡(jiǎn)易裝置中長(zhǎng)頸漏斗的下口應(yīng)深入液面以下，否則起不到液封的作用而無(wú)法使用。2加入大小適宜不溶于水的塊狀固體，如果太碎會(huì)落入底部的酸中使反應(yīng)無(wú)法控制。造成容器內(nèi)壓力過(guò)大，導(dǎo)致酸液溢出。3加人酸的量要適當(dāng)。4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。（二）啟普發(fā)生器類三）固液或液液（加熱）：適用于制C2H4

3、、Cl2、SO2、乙酸乙酯、蒸餾（HCl課本沒(méi)有） abcdef制備原理：制C2H4：制Cl2：制NO：f用于Cu和濃硫酸制取SO2：冰醋酸和乙醇濃硫酸作用下制乙酸乙酯：注意事項(xiàng)：l、瓶?jī)?nèi)反應(yīng)物體積不宜超過(guò)燒瓶容積的1/3。2、a、b、c加熱前應(yīng)放入碎瓷片，防止暴沸。3、a裝置溫度計(jì)插入反應(yīng)液面以下，測(cè)反應(yīng)液溫度；b裝置溫度計(jì)水銀球與支管端口處相平，測(cè)氣體溫度，便于控制餾份。4、d裝置便于隨時(shí)加入液體，但隨反應(yīng)進(jìn)行燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)增加，液體不易滴入。（改進(jìn)方法見(jiàn)e）注意點(diǎn)：1、用KMnO4制取O2時(shí)，為了防止生成的細(xì)小顆粒堵塞導(dǎo)管，在大試管口放一松軟棉花。2、實(shí)驗(yàn)室制取氨氣時(shí)，由于氨氣極易與空氣中的

4、水結(jié)合，導(dǎo)致外部空氣向試管里“沖”，里面氨氣向外逸出，在小試管口放一疏松棉花。3、在制取C2H2時(shí)，若用大試管為反應(yīng)器時(shí)，在大試管口放一松軟棉花，防止生成的泡沫噴出。4、Cu和濃硫酸制取SO2做性質(zhì)試驗(yàn)的小試管口堵一塊蘸有少量堿液的棉花防止污染。二、氣體的凈化（干燥）裝置一）常見(jiàn)凈化原理：氣體的凈化可分為物理方法和化學(xué)方法。遵循以下原理：不損失主體氣體；不引入新雜質(zhì)；在密閉容器中進(jìn)行；先除易除的氣體。1、物理方法：（1）液化法：利用沸點(diǎn)不同從空氣中分離N2和O2。（2）水洗法：利用溶解度不同從N2和NH3中除去NH3；從NO和NO2中除去NO2。2、化學(xué)方法：（1）氧化還原法：灼熱銅絲網(wǎng)除去混

5、合物中的O2（2CuO22CuO）；CuO除去H2、CO等。（2）酸堿法：NH3和CO2通過(guò)堿石灰除去CO2。(CaOCO2CaCO3)（3）沉淀法：除去CO2中的H2S通過(guò)CuSO4溶液。H2SCuSO4CuSH2SO4（4）最常用的為洗氣法：用飽和NaCl除去Cl2中的HCl；用飽和NaHCO3除去CO2中的HCl、SO2等；用酸性高錳酸鉀除去氣體中的SO2；（如CO2中的SO2）注意：以下考得比較少：用飽和NaHSO3除去SO2中的SO3；濃硫酸也可除SO3（SO3易溶于濃硫酸）；冷卻同樣可以除SO3。用飽和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的乙醇或乙酸；二）常見(jiàn)凈化裝置 a b c d e

6、a為加熱固態(tài)試劑以除去氣體中雜質(zhì)的裝置，為防止固體“流動(dòng)”，兩端用石棉或玻璃棉堵住，但要使氣流通暢。b、c、d一般盛液體藥品，用于洗液。e一般盛固體藥品，往往根據(jù)增重可測(cè)出吸收物質(zhì)的質(zhì)量，用于定量計(jì)算。三）常見(jiàn)干燥劑及氣體的干燥液態(tài)干燥劑固態(tài)干燥劑裝置 常見(jiàn)干燥劑濃硫酸無(wú)水氯化鈣堿石灰可干燥氣體H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、NH3、N2、CO、CH4不可干燥氣體NH3、H2S、HBr、HINH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2三、氣體的收集裝置根據(jù)氣體溶解性（分子極性）和密度（相對(duì)分子量，與29比較

7、）不同，把氣體的收集方法分為排液法（常為排水法）和排氣法（常為排空氣法）。裝置圖見(jiàn)下：一）排液法：難溶或微溶于水且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體。例如：H2、O2、CO、CH4、NO（只能用排液法收集）、CH2CH2、CHCH等。注：Cl2不用排水法收集，但可用排飽和食鹽水收集,CO2可以用排飽和NaHCO3收集。排液法的典型儀器是a，注意導(dǎo)管只能伸入集氣瓶?jī)?nèi)少許。二）排氣法：不與空氣反應(yīng)且密度與空氣相差較大的氣體；又可分為向上排空氣法和向下排空氣法。用排氣法收集氣體時(shí)，導(dǎo)氣管一定要伸入集氣瓶底部，把空氣盡量排出。為了減少空氣擴(kuò)散，集氣瓶口可蓋上毛玻璃片（如圖b）；試管口輕輕塞上一小團(tuán)疏松的棉花（如

8、圖d）（1）向上排空氣法：式量大于29的氣體。如O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2(只用排空氣)、HCl等;典型裝置是b。（2）向下排空氣法：式量小于29的氣體。如H2、CH4、NH3等;典型裝置是c。 a b向上排空氣法 c向下排空氣法 d練習(xí)：（發(fā)散思維）1、下列裝置也能用于收集氣體，試根據(jù)氣體的流向判斷收集氣體的種類。 2、排水法收集的氣體和排氣法收集的氣體純度有何不同？3、某些氣體要求非常干燥，則收集前后都要干燥，如何組裝儀器？四、尾氣處理裝置通常有毒和有污染的尾氣必須適當(dāng)處理。常用經(jīng)典儀器有： a b c d ea用于NaOH吸收氯氣、CO2；硫酸銅吸收H2S（氣體溶解或反

9、應(yīng)速度不很快，不易引起倒吸）；b用于收集少量氣體然后處理；c、d收集極易溶且溶解很快的氣體。如HCl、HBr、NH3等；其中d 吸收量少。e用于處理難以吸收（有毒）且可燃的氣體。如H2、CO等。實(shí)驗(yàn)裝置總裝思路1、裝置的安裝順序2、操作順序裝置連接氣密性檢查裝固體藥品加液體藥品氣體制取1、將裝置的導(dǎo)管口一端浸沒(méi)于水中，再用雙手手掌握住容器（試管可用一只手握住，如左圖；復(fù)雜儀器還可微熱），若在導(dǎo)管口處有氣泡冒出，松手后，水在導(dǎo)管里形成了一段水柱，則裝置的氣密性良好。概括為：微熱看氣泡，靜置看液面（又稱整體法）。要點(diǎn)1：氣密性的檢查2、如左圖，關(guān)閉止水夾后，從長(zhǎng)頸漏斗向試管中注入一定量的水，使漏斗

10、內(nèi)液面高于試管內(nèi)液面，靜置后若漏斗內(nèi)液面不下降，則裝置的氣密性良好；液面下降，則裝置的漏氣；概括為：注液靜置看液面（又稱局部法）。創(chuàng)新設(shè)計(jì)方案集錦：1、氣體安全裝置1）防倒吸安全裝置 2）防堵塞安全裝置 3）防污染安全裝置 2、液封裝置3、量氣體體積裝置（讀數(shù)時(shí)，要使量筒與洗氣瓶中的液面保持水平，消除水位差造成的誤差） 4、啟普發(fā)生器原理及類似反應(yīng)器 【典型例題】例1（2006江蘇卷）實(shí)驗(yàn)室可用右下圖所示裝置干燥、收集某氣體R，則R可能是（ ） ASO2 BNH3 CHCl DCl2 例2（05上海）以下各種尾氣吸收裝置中，適合于吸收易溶性氣體，而且能防止倒吸的是例3（06上海題18）右圖是氣

11、體制取裝置，下列能用此裝置制取氣體并能“隨開(kāi)隨用、隨關(guān)隨?！钡氖茿大理石和稀硫酸制取二氧化碳 B鋅粒和稀硫酸制氫氣C濃鹽酸和二氧化錳制取氯氣 D電石和水制取乙炔例4（06廣東21）某研究小組進(jìn)行與NH3有關(guān)的系列實(shí)驗(yàn)。K1K2K3K4K5ACB石蠟油從下圖中挑選所需儀器，畫(huà)出制取干燥NH3的裝置簡(jiǎn)圖(添加必要的塞子、玻璃導(dǎo)管、膠皮管。固定裝置和尾氣處理裝置不用畫(huà))，并標(biāo)明所用試劑。將NH3通入溴水中，有N2生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。為驗(yàn)證“同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子”，該小組同學(xué)設(shè)計(jì)了如第6頁(yè)右上圖所示的裝置，圖中B管的容積是A管的2倍，活塞K1、K2、K3、K4、K

12、5均關(guān)閉(固定裝置和尾氣處理裝置略；HCl和NH3均不溶于石蠟油，也不與之反應(yīng)；裝置氣密性好。在A管中充滿與大氣壓強(qiáng)相等的干燥HCl氣體。操作是 。控制活塞K4、K5，調(diào)節(jié)C，使B管充滿與A管同壓的干燥NH3。緩緩開(kāi)啟K3，A管中的現(xiàn)象是 。要達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，?dāng)反應(yīng)完成并恢復(fù)到室溫時(shí)，B管中預(yù)期的現(xiàn)象是 ；若觀察不到預(yù)期現(xiàn)象，主要原因是 。例5 今有下列氣體：H2、Cl2、CH4、HCl、NH3、NO、H2S、SO2，用圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，填寫(xiě)下列空白：（1）當(dāng)燒瓶干燥時(shí)，從A口進(jìn)氣可收集的氣體是 ，從B口進(jìn)氣可收集的氣體是_。（2）當(dāng)燒瓶中充滿水時(shí)，可用來(lái)測(cè)量 等氣體的體積。（3）當(dāng)燒瓶中裝入洗液

13、，用于洗氣時(shí)，氣體應(yīng)從 口進(jìn)入燒瓶。例6水蒸氣通過(guò)灼熱的煤所產(chǎn)生的混合氣，其主要成分是CO、H2，還含有CO2和水蒸氣。請(qǐng)用所示裝置設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，以確認(rèn)上述混合氣中含有CO和H2。（1）連接上述裝置的正確順序是：（填各接口的代碼字母）混合氣（ ）、（ ）接（ ）、（ ）接（ ）、（ ）接（ ）、（ ）接（ ）、（ ）。（2）確認(rèn)混合氣中含有H2的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_，其理由是_。例7 已知氨氣跟氧化銅反應(yīng)可以制備氮?dú)猓ǎ兊獨(dú)飧V在高溫下反應(yīng)可得到氮化鎂，但氮化鎂遇水即反應(yīng)生成氫氧化鎂和氨氣。（1）下面是某化學(xué)課外小組的同學(xué)提出的實(shí)驗(yàn)室制備氨氣的幾種方案A. 硫酸銨固體與消石灰共熱B. 濃氨水逐漸滴

14、加到新制的生石灰水C. 在一定條件下，氮?dú)馀c氫氣化合D. 加熱分解氯化銨固體你認(rèn)為其中較簡(jiǎn)便易行的方案有_（填字母）；其反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。（2）該小組同學(xué)設(shè)計(jì)的制備氮化鎂的方案有以下兩個(gè)。分別見(jiàn)實(shí)驗(yàn)方案的裝置圖（夾持及加熱儀器沒(méi)有畫(huà)出）。且在實(shí)驗(yàn)前系統(tǒng)內(nèi)的空氣均已排除。方案一 該實(shí)驗(yàn)完成后，能否得到純凈的氮化鎂_（填“能”或“不能”）；簡(jiǎn)述理由_。 裝置C的作用是_。方案二已知： 該方案中存在的主要問(wèn)題是_ 如何才能解決上述問(wèn)題_。精選題一、選擇題1圖5-19裝置可用于 A加熱NaHCO3制CO2B用銅和稀硝酸反應(yīng)制NOC用NH4Cl與濃NaOH溶液反應(yīng)制NH3D用NaCl與濃硫酸反應(yīng)制H

15、Cl2按下述方法制備氣體，合理而又實(shí)用的是 A鋅粒與稀硝酸反應(yīng)制備H2B向飽和氯化鈉溶液中滴加濃硫酸制備HClC亞硫酸鈉與濃硫酸反應(yīng)制備SO2D大理石與濃硫酸反應(yīng)制備CO23圖5-20是一套實(shí)驗(yàn)室制氣裝置，用于發(fā)生、干燥和收集氣體。下列各組物質(zhì)中能利用這套裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的是A銅屑和濃硝酸B二氧化錳和濃HClC電石和水D碳酸鈣和稀鹽酸4現(xiàn)用二氧化錳氧化濃鹽酸來(lái)制取氯氣，將氯氣經(jīng)過(guò)凈化裝置、干燥裝置后，再跟灼熱的銅屑反應(yīng)，以制取氯化銅固體，最后還應(yīng)連接尾氣吸收裝置，以保護(hù)環(huán)境。在尾氣吸收裝置中，若只有以下試劑，你認(rèn)為不適宜的試劑是 A溴化鈉溶液B氫氧化鈉溶液C氯化鈉溶液D硫酸亞鐵溶液5實(shí)驗(yàn)桌上只有燒

16、堿、鹽酸、銅片、大理石、蒸餾水五種試劑，從欠缺試劑的角度來(lái)看（實(shí)驗(yàn)儀器齊全），無(wú)法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目是 A制取氫氣B制取碳酸鈉C制取氯化銅D測(cè)定鹽酸的濃度6如圖5-21裝置，紅磷、硫磺分別在a、b瓶中燃燒，當(dāng)燃燒結(jié)束后同時(shí)打開(kāi)兩個(gè)夾子，可看到 A水同時(shí)流入a、b兩集氣瓶B水只流入a集氣瓶C水只流入b集氣瓶Da、b集氣瓶中都無(wú)水流入 7某實(shí)驗(yàn)室有錐形瓶、集氣瓶、各種玻璃導(dǎo)管、橡皮塞、燒杯、藥匙和所需藥品，可以制備下列各組氣體的是 AH2、NO2、CH4BHCl、Cl2、O2CH2、CO2、H2SDC2H2、NH3、C2H48當(dāng)氫氣混有氯化氫、硫化氫、二氧化碳和水蒸氣時(shí)，為得到干燥純凈的氫氣，操作步驟

17、和順序完全正確的是（每一步只除去一種雜質(zhì)） 通過(guò)裝濃硫酸的洗氣瓶 通過(guò)裝水的洗氣瓶 通過(guò)裝氫氧化鈉溶液的洗氣瓶 通過(guò)灼熱的氧化銅 通過(guò)裝硫酸銅溶液的洗氣瓶 通過(guò)裝有五氧化二磷的干燥管A、B、C、D、二、非選擇題9圖5-22所示裝置可以收集以下氣體：H2、NO、CH4、HCl、Cl2、NH3、SO2。（1）若集氣瓶是干燥的，氣體從a進(jìn)入，可收集的氣體有_。（2）若將集氣瓶盛滿水，收集氣體并測(cè)量氣體的體積，可收集并測(cè)量體積的氣體有_。此時(shí)氣體應(yīng)由_管進(jìn)入，由_管通向量筒。10圖5-23裝置：（鐵架臺(tái)和加持儀器均略去）制得的氣體X是干燥和純凈的，在裝置A、B、C中盛放的試劑在下列（11）中選用。Mn

18、O2粉末 P2O5粉末 NaOH粒 無(wú)水CaCl2 NaBr粉粒 濃鹽酸 濃硫酸 濃氨水 濃NaOH溶液 稀鹽酸 (11)稀硫酸。試回答：（1）A中a盛放的是（均用編號(hào)）_，B中盛放的是_，B中盛放的是_，C中盛放的是_。（2）發(fā)生器中產(chǎn)生氣體X的原理是_。（97-全國(guó)）1,2 - 二溴乙烷可作汽油抗爆劑的添加劑，常溫下它是無(wú)色液體，密度，沸點(diǎn)131.4，熔點(diǎn)9.79,不溶于水，易溶于醇、醚、丙酮等有機(jī)溶劑。在實(shí)驗(yàn)室中可以用下圖所示裝置制備1,2- 二溴乙烷。其中分液漏斗和燒瓶a中裝有乙醇和濃硫酸的混合液，試管d中裝有液溴(表面覆蓋少量水)。填寫(xiě)下列空白：(1)寫(xiě)出本題中制備1,2-二溴乙烷的兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)方程式._(2)安全瓶b可以防止倒吸，并可以檢查實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管d是否發(fā)生堵塞。請(qǐng)寫(xiě)出發(fā)生堵塞時(shí)瓶b中的現(xiàn)象。_.(3)容器c中NaOH溶液的作用是:_.(4)某學(xué)生在做此實(shí)驗(yàn)時(shí)，使用一定量的液溴，當(dāng)溴全部褪色時(shí)，所消耗乙醇和濃硫酸混合液的量，比正常情況下超過(guò)許多。如果裝置的氣密性沒(méi)有問(wèn)題，試分析其可能的原因。專題三 氣體的制備及其裝置 參考答案例1例2例3例4例5BDB（1）（2）2NH3+3Br2 N2+6HBr；（3）調(diào)節(jié)C中的液面與B中的液面高度相等，開(kāi)啟K1和K2，從K2處通入干燥的HCl將其中的空氣排凈，直到K1處有白霧出現(xiàn)，關(guān)閉K1、K2。A中產(chǎn)生