高中化學常見氣體的制備

三、常見氣體的實驗室制備

1、氣體發(fā)生裝置的類型

(1)設計原則:根據(jù)反應原理、反應物狀態(tài)與反應所需條件等因素來選擇反應

裝置。

⑵裝置基本類型:

裝

置固液反應物(加1

固體反應物(加熱)固液反應物(不加熱)

類執(zhí))

型

裝

置

示

思吐i

圖

主

要

儀

器

典

型C12、HC1、

02、NH3、CH4等H2、C02、H2s等。

氣CH2=CH2等

體

(1)試管口應稍向下傾斜，以防(1)在用簡易裝置時?，如用長頸

(1)先把固體藥品

操止產(chǎn)生的水蒸氣在管口冷凝后漏斗,漏斗頸的下口應伸入液

加入燒瓶,然后加

作倒流而引起試管破裂。面以下，否則起不到液封的作

入液體藥品。

要(2)鐵夾應夾在距試管口1/3用；

(2)要正確使用分

點處。(2)加入的液體反應物(如酸)

液漏斗。

(3)膠塞上的導管伸入試管里要適當。

面不能太長，否則會妨礙氣體(3)塊狀固體與液體的混合物

的導出。在常溫下反應制備氣體可用啟

普發(fā)生器制備。

幾種氣體制備的反應原理

MnO2

△

1、022KC1032KC1+302t

2KMnO4

△

K2MnO4+MnO2+O2t

2H202

Mn02

2H20+02f

2、NH32NH4Cl+Ca（0H）2

△

CaC12+2NH3t+2H20

NH3?1120

CaO

&

NH3t+H20

3、CH4CH3C00Na+Na0H

CaO

A?

Na2C03+CH4t

4、H2Zn+H2s04（?。?ZnS04+H2t

5、C02CaCO3+2HCl=CaC12+CO2f+H20

6、S02Na2s04+H2so4（濃）=Na2s04+S02t+H20

7、N02Cu+4HN03（濃）=Cu（N03）2+2N02t+21120

8、NO3Cu+8HNO3（?。?3Cu（N03）2+2N0t+4H20

9、C2H2CaC2+2H20fCa（0H）2+CH三CHt

10、C12MnO2+4HCl（濃）

△

MnC12+C12t+2H20

IkC2H4C2H50I1

悵*徽.

170'C*

CH2=CH2t+H20

12、N2NaN02+NH4Cl

A

NaCl+N2t+2H20

2、收集裝置

（1）設計原則:根據(jù)氧化的溶解性或密度

裝置類型排水（液）集氣法向上排空氣集氣法向下排空氣集氣法

裝置

示意圖[L

適用范圍不溶于水（液）的氣體密度大于空氣的氣體密度小于空氣的氣體

H2、02、NO、CO、CH4、

典型氣體C12、HC1、C02、S02,H2SH2、NH3、CH4

CH2=CH2、CH三CH

（2）裝置基本類型：

3、凈化與干燥裝置

（1）設計原則:根據(jù)凈化藥品的狀態(tài)及條件

⑵裝置基本類型：

裝置類型液體除雜劑（不加熱）固體除雜劑（不加熱）固體除雜劑（加熱）

適用范圍

....

裝置

示意圖

（3）氣體的凈化劑的選擇

選擇氣體吸收劑應根據(jù)氣體的性質(zhì)與雜質(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)可用水來吸收;②酸性雜質(zhì)可用堿性物質(zhì)吸收;③堿性雜質(zhì)可用酸性物質(zhì)吸收;④

水分可用干燥劑來吸收;⑤能與雜質(zhì)反應生成沉淀（或可溶物）的物質(zhì)也可作為吸收

劑。

（4）氣體干燥劑的類型及選擇

常用的氣體干燥劑按酸堿性可分為三類：

①酸性干燥劑，如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠。酸性干燥劑能夠干燥顯酸性或

中性的氣體，如C02、S02、N02、HCKH2、C12、02、CH4等氣體。

②堿性干燥劑，如生石灰、堿石灰、固體NaOH。堿性干燥劑可以用來干燥顯

堿性或中性的氣體，如NH3、H2、02、CH4等氣體。

③中性干燥劑，如無水氯化鈣等，可以干燥中性、酸性、堿性氣體，如02、

H2、CH4等。

在選用干燥劑時,顯堿性的氣體不能選用酸性干燥劑,顯酸性的氣體不能選用

堿性干燥劑。有還原性的氣體不能選用有氧化性的干燥劑。能與氣體反應的物質(zhì)不

能選作干燥劑，如不能用CaCI2來干燥NH3（因生成CaC12?8NH3）,不能用濃H2S04

干燥NH3、H2S、HBr、III等。

氣體凈化與干燥注意事項

一般情況下,若采用溶液作除雜試劑,則就是先除雜后干燥;若采用加熱除去雜

質(zhì)，則就是先干燥后加熱。

對于有毒、有害的氣體尾氣必須用適當?shù)娜芤杭右晕眨ɑ螯c燃），使它們變?yōu)?/p>

無毒、無害、無污染的物質(zhì)。如尾氣C12、S02、Br2（蒸氣）等可用NaOH溶液吸收；

尾氣H2S可用CuS04或NaOH溶液吸收;尾氣C0可用點燃法,將它轉(zhuǎn)化為C02氣體。

4、氣體實驗裝置的設計

（1）裝置順序:制氣裝置一凈化裝置一反應或收集裝置一除尾氣裝置

（2）安裝順序：由下向上，由左向右

（3）操作順序:裝配儀器一檢驗氣密性一加入藥品

典型例題

［例1］下列反應適用于實驗室制氫氣的就是（）o

①鋅與稀硫酸反應②甲烷熱分解③電解稀硫酸④赤熱的炭與水蒸氣反應

A、只有①B、①②C、①③D、

①②④(1994年全國高考題)

分析與解答：

實驗室里制備氣體要操作簡單,容易分離,經(jīng)濟實惠,切實可行。甲烷在高溫下

才能分解成H2與C,實驗室里難辦到。赤熱的炭與水蒸氣反應生成CO與H2,既難

反應，又難分離,難以在實驗里實現(xiàn)?？捎娩\與稀硫酸反應、電解稀硫酸的方法制取

氫氣。本題答案為C

［例2］今有下列氣體:H2、C12、CH4、HCKNH3、NO、H2S、S02,用右圖裝置

進行實驗，填寫下列空白：

①當燒瓶干燥時，從A口進氣可收集的氣體就是

__從B口進氣可收集的氣體

就

是

②當燒瓶中充滿水時..可用來測

量等氣體的體積。

③當燒瓶中裝入洗液,用于洗氣時,氣體應從口進入燒瓶。

分析與解答：

(1)本題考查學生思維的敏捷性。用排空氣法來收集氣體要注意氣體的密度。

由于H2、CH4、NH3的密度比空氣小，不與空氣發(fā)生反應，可用向下排空氣的方法來

收集,結(jié)合本題干燥燒瓶的位置特征,H2、CH4、NH3應從A口進氣,把空氣從B口趕

出。C12、HC1、H2S、S02氣體的密度比空氣大，與空氣不發(fā)生反應，應從B口進氣,

將空氣從A口趕出。NO能與空氣中的02反應，不能用排空氣法收集。

(2)對于難溶于水的氣體可用排水取氣法收集;可以用來收集、測量的氣體有

H2、CH4、NOo

(3)當燒瓶中裝有洗液時,被凈化、干燥的氣體應從B口進入。

[例3]（1）在沒有現(xiàn)成的C02氣體發(fā)生器的情況下,請您選用下圖中的部分儀

器,裝配成一個簡易的、能隨開隨用、隨關(guān)隨停的C02氣體發(fā)生裝置。應選用的儀

器就是（填入儀器的編號）。

（2）若用上述裝置制取C02氣體,而實驗室只有稀硫酸、濃硝酸、水、塊狀純

堿、塊狀大理石，比較合理的方案應選用的藥品就是

（1992年上海市高考題）

分析與解答:本題要求組裝一個隨開隨用、隨關(guān)隨停的C02發(fā)生裝置。即利用

啟普發(fā)生器的原理來制備C02氣體。細心觀察所給儀器,可用球形干燥管來代替啟

普發(fā)生器的球形漏斗，燒杯代替反應容器，應選用的儀器就是a、c、d、e。

大理石與稀硫酸反應生成了微溶于水的CaS04,阻礙了反應的進行，因而不能

同時選用這兩種藥品。又因為塊狀Na2C03晶體溶于水，不能用啟普發(fā)生器來制備

C02o只能將濃硝酸加水稀釋為稀硝酸，再與CaC03反應制備C02。應選用的藥品就

是濃硝酸、水、塊狀大理石。

[例4]1,2-二溟乙烷可作汽油抗爆劑的添加劑,常溫下它就是無色液體,密度2、

18g-cm-3,沸點131、4℃,熔點9、79℃,不溶于水,易溶于醇、酸、丙酮等有機溶

劑、在實驗室中可以用下圖所示裝置制備1,2-二溟乙烷、其中分液漏斗與燒瓶a

中裝有乙醇與濃硫酸的混合液,試管d中裝有液漠（表面覆蓋少量水）

填寫下列空白:

(1)寫出本題中制備1,2-二浪