常見氣體實驗室制法

高二化學PAGEPAGE6常見氣體的實驗室制法學習方法建議：1.此部分會考說明上要求為掌握水平，所以建議同學們在熟練記憶的基礎(chǔ)上，一定要多進行習題訓練2.此部分相關(guān)內(nèi)容還可參見《大聚焦》P30～31、P91、P138中學課本中要求掌握的常見氣體制備的有關(guān)知識，如：反應原理、實驗裝置(包括：發(fā)生、凈化、干燥裝置)和藥品、操作步驟(包括：儀器的組裝順序和操作順序)、氣體的收集和檢驗(或驗滿)等務必全面、熟練掌握，這也是準確、迅速解答有關(guān)實驗設(shè)計題和綜合實驗題必不可少的基礎(chǔ)知識。一、氣體的制備：1、常見氣體的制備原理：氣體發(fā)生裝置的三種典型類型：中學化學中要求掌握約13種氣體的制備，它們是：三種單質(zhì)氣體(O2，H2，Cl2)、三種氫化物(HCl，H2S，NH3)、三種有機氣體(CH4，C2H4，C2H2)、四種氧化物(CO2，SO2，NO，NO2)。寫出下列制備反應的化學方程式：H2:NH3:O2:NO2:或：NO：Cl2:CO2:HCl:CH4:H2S:C2H4:或：C2H2:SO2:*實驗室制取純凈的氣體一般有以下環(huán)節(jié)：（1）氣體的發(fā)生；（2）氣體的凈化；（3）氣體的收集；（4）尾氣的處理（對于有毒氣體）。2、氣體發(fā)生裝置：（1）固、固加熱：即：固+固△氣如制取等。裝置如右圖：（2）液固或液、液加熱：即：液+固△氣液+液△氣如制取等。裝置如右圖：（3）液固不加熱：即：液+固氣如制取等。裝置如右圖：啟普發(fā)生器，它用于固—液常溫下反應制取大量氣體。其優(yōu)點是可以隨時反應，隨時停止。使用時應注意裝置是否漏氣；液體不能添加太滿；固體試劑應是塊狀。啟普發(fā)生器由、、三部分組成。３．氣體的凈化：凈化選擇氣體吸收劑應根據(jù)氣體的性質(zhì)和雜質(zhì)的性質(zhì)而確定，所選用的吸收劑只能吸收氣體中的雜質(zhì)，而不能與被提純的氣體反應。一般情況下：①易溶于水的氣體雜質(zhì)可用水吸收；②酸性氣體雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收；③堿性氣體雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收；④水蒸氣可用干燥劑來吸收；⑤能與雜質(zhì)反應生成沉淀(或可溶物)的物質(zhì)也可用作吸收劑。1、含有HCl雜質(zhì)氣體⑴CO2（HCl）––––-溶液；SO2（HCl）––––溶液H2S（HCl）––––-溶液；⑵Cl2（HCl）––––––；H2（HCl）––––-；2、中性氣體中含有酸性雜質(zhì)氣體：用溶液吸收①O2（Cl2）②H2（H2S）③O2（CO2）④CO（CO2）⑤C2H2（H2S）⑥NO（NO2）3、酸性氣體中含有其它酸性雜質(zhì)氣體①CO2（SO2）––––-溶液；②CO2（H2S）–––––-溶液；4、含有O2雜質(zhì)氣體①CO2（O2）–––––；②N2（O2）––––-5、HCl（Cl2）–––––。(2)常見氣體的干燥：固體干燥劑通常放在內(nèi)，液體干燥劑通常放在內(nèi)。C．NaHSO3溶液D．HaHCO3溶液(3)檢驗集氣瓶Z是否集滿氣體，置于瓶口的濾紙上蘸上的溶液是[]A．BaCl2溶液B．酸性KMnO4溶液C．碘化鉀淀粉試紙D．澄清石灰水例4如圖裝置可用于____。A．加熱NaHCO3制CO2B．用Cu與稀HNO3反應制NOC．用NH4Cl與濃NaOH溶液反應制NH3D．用NaCl與濃H2SO4反應制HCl請同學們認真完成以上學案之后，再一并核對答案！有關(guān)答案：1.常見氣體的制備原理：固體-固體加熱裝置制O2的反應原理2KClO32KCl+3O2↑2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑制NH3的反應原理2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O制CH4的反應原理CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑固體-液體(液體-液體)加熱裝置制Cl2的反應原理MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O制HCl的反應原理NaCl(固)+H2SO4(濃)==NaHSO4+HCl↑（不加熱或微熱均可）NaCl(固)+NaHSO4(濃)Na2SO4+HCl↑制SO2的反應原理Na2SO3(固)+H2SO4(較濃)Na2SO4+H2O+SO2↑制NO的反應3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O（不加熱速率慢）制C2H4的反應原理CH3CH2OHCH2==CH2↑+H2O固體-液體不加熱裝置制H2的反應原理Zn+H2SO4(稀)==ZnSO4+H2↑制CO2的反應原理CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O制H2S的反應原理FeS+H2SO4(稀)==FeSO4+H2S↑制NO2的反應原理Cu+4HNO3(濃)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O制C2H2的反應原理CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑３．氣體的凈化：⑴凈化1、含有HCl雜質(zhì)氣體⑴CO2（HCl）––––-飽和NaHCO3溶液；SO2（HCl）––––飽和NaHSO3溶液H2S（HCl）––––--飽和NaHS溶液；⑵Cl2（HCl）––––––水或飽和食鹽水；H2（HCl）––––-水；2、中性氣體中含有酸性雜質(zhì)氣體：用NaOH溶液吸收3、酸性氣體中含有其它酸性雜質(zhì)氣體①CO2（SO2）––––-飽和NaHCO3溶液；②CO2（H2S）–––––-CuSO4溶液；4、含有O2雜質(zhì)氣體①CO2（O2）––––––灼熱Cu；②N2（O2）––––-灼熱Cu5、HCl（Cl2）–––––-CCl4溶液(2)常見氣體的干燥：固體干燥劑通常放在球形干燥管內(nèi)，液體干燥劑通常放在洗氣瓶內(nèi)。下列氣體干燥選用什么干燥劑？請根據(jù)以上原則填寫下表：酸性干燥劑中性干燥劑堿性干燥劑濃硫酸P2O5CaCl2硅膠堿石灰中性H2、O2、N2、CO、NO、CH4、C2H4、C2H2√√√√√酸性CO2、Cl2、HCl、SO2、NO2H2S√×√√√√√√××堿性NH3×××√√二.典型例題分析例1分析本題考查的內(nèi)容是基礎(chǔ)內(nèi)容，但綜合思考性較強。其立意在于考查學生對常見實驗裝置圖的識別、分析能力；運用正確的化學實驗基本操作等知識，通過思維的聯(lián)想、遷移和重組，解決具體問題的能力。由圖可以看出：(1)若燒瓶是干燥的，由B口進氣收集的氣體必然為密度比空氣大的氣體。這是因為只有密度比空氣大的氣體如Cl2，HCl，H2S，SO2等，當由B口進氣后，才能在燒瓶底部逐漸積聚，產(chǎn)生的壓強將瓶內(nèi)的空氣由A口排出，直至所收集的氣體充滿整個燒瓶。(2)若燒瓶充滿水，則應為能夠采用排水集氣法收集的氣體，裝置應與“排水量氣”裝置相同，遵循“短進長出”的原則。此時由A口通入像H2，CH4，NO等極難溶于水的氣體，氣體產(chǎn)生的壓強將燒瓶中的水由B口排出，當燒瓶中的水排盡后，即說明燒瓶內(nèi)已充滿所收集的氣體。(3)若燒瓶是干燥的，由A口進氣可收集的氣體應為密度比空氣小的氣體。這是因為只有密度比空氣小的氣體如H2、CH4、NH3等，當由A口進氣后，才能在燒瓶最上方逐漸積聚，產(chǎn)生的壓強將瓶內(nèi)空氣由B口排出，直至所收集的氣體充滿整個燒瓶。(4)濃硫酸為強氧化性的酸性干燥劑，其干燥氣體的范圍為非還原性的中性及酸性氣體。進行干燥時，氣體的流向應遵循“長進短出”的原則，所以除NH3(為堿性氣體)、H2S(為還原性氣體，易被濃硫酸氧化)外，其余氣體均可由濃硫酸干燥。綜上所述，本題的正確答案：(1)②④⑦⑧；(2)①③⑥，A；(3)①③⑤；(4)①②③④⑥⑧，B。例2分析本題主要考查常見氣體的實驗室制備原理。A不合理，由于稀硝酸具有強氧化性，兩者反應得不到H2；B不合理，由于HCl極易溶于水，不能用飽和NaCl溶液與濃H2SO4反應制備HCl，而應該用NaCl晶體與濃H2SO4反應制備HCl；D不合理，大理石與濃硫酸反應生成的微溶性的CaSO4包裹在大理石表面，阻礙反應的繼續(xù)進行。所以，合理而又實用的是C。例3分析這是一道集制氣、除雜和集氣于一題的綜合實驗題。可根據(jù)實驗裝置的特點對各選項進行篩選。根據(jù)制氣裝置為有液體參加反應且不需加熱，可淘汰A，根據(jù)所制氣體是無色的，又可排除B，由本節(jié)例1分析知C也應排除。亞硫酸鈉和濃鹽酸反應不需加熱，氣體SO2為無色，且符合Z瓶集氣方式，故(1)應選D。亞硫酸鈉和濃鹽酸反應產(chǎn)生SO2并混有HCl氣體和水氣(本題未對水氣作除雜要求)，需將HCl除去。由于濃H2SO4只能吸收水汽而不能除去HCl氣體，NaOH溶液要同時除去HCl和SO2，NaHCO3溶液雖能除去HCl氣體，但同時產(chǎn)生新雜質(zhì)CO2混在SO2中。NaHSO3溶液能吸收HCl，同時放出SO2，故(2)應選C。由于SO2不與BaCl2及KI反應，SO2與澄清石灰水反應生成CaSO3白色沉淀不便在濾紙上觀察。酸性KMnO4溶液與SO2反應后紫紅色褪去，故(3)應選B。答(1)D；(2)C；(3)B。例4分析分析題干提供的圖