高中所有重要物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室制法

高中所有重要物質(zhì)實(shí)驗(yàn)室制法1、工業(yè)制硫酸

4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2（反應(yīng)條件：高溫）

2SO2+O2=2SO3（反應(yīng)條件：加熱，催化劑作用下）

SO3+H20=H2SO4（反應(yīng)條件：常溫）

在沸騰爐，接觸室，吸收塔內(nèi)完成

2、工業(yè)制硝酸

4NH3+5O2=4NO+6H2O（反應(yīng)條件：800度高溫，催化劑鉑銠合金作用下）

2NO+O2=2NO2

3NO2+O2=2HNO3+NO

3、工業(yè)制鹽酸

H2+Cl2=2HCl（反應(yīng)條件：點(diǎn)燃）

然后用水吸收

在合成塔內(nèi)完成

4、工業(yè)制燒堿

2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH（電解飽和食鹽水）

5、工業(yè)制純堿（侯氏）

NH3+H2O+CO2=NH4HCO3

NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl（NH4HCO3結(jié)晶析出）

2NaHCO3=Na2CO3+H2O+CO2（反應(yīng)條件：加熱）

6、工業(yè)制氨氣

3H2+N2=2NH3（反應(yīng)條件：高溫高壓催化劑作用下）

注：催化劑為鐵觸媒

7、工業(yè)制金屬鋁

2Al2O3=4Al+3O2（反應(yīng)條件：電解，催化劑為熔融的冰晶石）

注：冰晶石化學(xué)式為NaAlF61,常見氣體的制取和檢驗(yàn)

⑴氧氣

制取原理——含氧化合物自身分解

制取方程式——2KClO32KCl+3O2↑

裝置——略微向下傾斜的大試管,加熱

檢驗(yàn)——帶火星木條,復(fù)燃

收集——排水法或向上排氣法

⑵氫氣

制取原理——活潑金屬與弱氧化性酸的置換

制取方程式——Zn+H2SO4===H2SO4+H2↑

裝置——啟普發(fā)生器

檢驗(yàn)——點(diǎn)燃,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

⑶氯氣

制取原理——強(qiáng)氧化劑氧化含氧化合物

制取方程式——MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O

裝置——分液漏斗,圓底燒瓶,加熱

檢驗(yàn)——能使?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙先變紅后褪色;

除雜質(zhì)——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

尾氣回收——Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O

⑷硫化氫

①制取原理——強(qiáng)酸與強(qiáng)堿的復(fù)分解反應(yīng)

②制取方程式——FeS+2HCl===FeCl2+H2S↑

③裝置——啟普發(fā)生器

④檢驗(yàn)——能使?jié)駶?rùn)的醋酸鉛試紙變黑

⑤除雜質(zhì)——先通入飽和NaHS溶液(除HCl),再通入固體CaCl2(或P2O5)(除水蒸氣)

⑥收集——向上排氣法

⑦尾氣回收——H2S+2NaOH===Na2S+H2O或H2S+NaOH===NaHS+H2O

⑸二氧化硫

①制取原理——穩(wěn)定性強(qiáng)酸與不穩(wěn)定性弱酸鹽的復(fù)分解

②制取方程式——Na2SO3+H2SO4===Na2SO4+SO2↑+H2O

③裝置——分液漏斗,圓底燒瓶

④檢驗(yàn)——先通入品紅試液,褪色,后加熱又恢復(fù)原紅色;

⑤除雜質(zhì)——通入濃H2SO4(除水蒸氣)

⑥收集——向上排氣法

⑦尾氣回收——SO2+2NaOH===Na2SO3+H2O

⑹二氧化碳

①制取原理——穩(wěn)定性強(qiáng)酸與不穩(wěn)定性弱酸鹽的復(fù)分解

②制取方程式——CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O

③裝置——啟普發(fā)生器

④檢驗(yàn)——通入澄清石灰水,變渾濁

⑤除雜質(zhì)——通入飽和NaHCO3溶液(除HCl),再通入濃H2SO4(除水蒸氣)

⑥收集——排水法或向上排氣法

⑺氨氣

①制取原理——固體銨鹽與固體強(qiáng)堿的復(fù)分解

②制取方程式——Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+NH3↑+2H2O

③裝置——略微向下傾斜的大試管,加熱

④檢驗(yàn)——濕潤(rùn)的紅色石蕊試紙,變藍(lán)

⑤除雜質(zhì)——通入堿石灰(除水蒸氣)

收集——向下排氣法

⑻氯化氫

①制取原理——高沸點(diǎn)酸與金屬氯化物的復(fù)分解

②制取方程式——NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl↑

③裝置——分液漏斗,圓底燒瓶,加熱

④檢驗(yàn)——通入AgNO3溶液,產(chǎn)生白色沉淀,再加稀HNO3沉淀不溶

⑤除雜質(zhì)——通入濃硫酸(除水蒸氣)

⑥收集——向上排氣法

⑼二氧化氮

①制取原理——不活潑金屬與濃硝酸的氧化—還原;

②制取方程式——Cu+4HNO3===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

③裝置——分液漏斗,圓底燒瓶(或用大試管,錐形瓶)

④檢驗(yàn)——紅棕色氣體,通入AgNO3溶液顏色變淺,但無(wú)沉淀生成

⑤收集——向上排氣法

⑥尾氣處理——3NO2+H2O===2HNO3+NO

NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O

⑩一氧化氮

①制取原理——不活潑金屬與稀硝酸的氧化—還原;

②制取方程式——Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O

③裝置——分液漏斗,圓底燒瓶(或用大試管,錐形瓶)

④檢驗(yàn)——無(wú)色氣體,暴露于空氣中立即變紅棕色

⑤收集——排水法

⑾一氧化碳

①制取原理——濃硫酸對(duì)有機(jī)物的脫水作用

②制取方程式——HCOOHCO↑+H2O

③裝置——分液漏斗,圓底燒瓶

④檢驗(yàn)——燃燒,藍(lán)色火焰,無(wú)水珠,產(chǎn)生氣體能使澄清石灰水變渾濁

⑤除雜質(zhì)——通入濃硫酸(除水蒸氣)

⑥收集——排水法

⑿甲烷

①制取方程式——CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3

②裝置——略微向下傾斜的大試管,加熱

③收集——排水法或向下排空氣法

⒀乙烯

①制取原理——濃硫酸對(duì)有機(jī)物的脫水作用

②制取方程式——CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O

③裝置——分液漏斗,圓底燒瓶,加熱

④除雜質(zhì)——通入NaOH溶液(除SO2,CO2),通入濃硫酸(除水蒸氣)

收集——排水法

⒁乙炔

①制取原理——電石強(qiáng)烈吸水作用

②制取方程式——CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH↑

③裝置——分液漏斗,圓底燒瓶(或用大試管,錐形瓶)

④檢驗(yàn)——無(wú)色氣體,能燃燒,產(chǎn)生明亮的火焰,并冒出濃的黑煙

⑤除雜質(zhì)——通入硫酸銅溶液(除H2S,PH3),通入濃硫酸(除水蒸氣)

收集——排水法或向下排氣法氯化氫的實(shí)驗(yàn)室制法

實(shí)驗(yàn)室里制取氯化氫是利用食鹽和濃硫酸在不加熱或稍微加熱的條件下進(jìn)行反應(yīng)?；瘜W(xué)方程式是：

NaCl+H2SO4(濃)=NaHSO4+HCl↑

這個(gè)反應(yīng)是屬于固體粉末與液體反應(yīng)制取氣體的類型，所用制氣裝置與實(shí)驗(yàn)室制取氯氣的一樣(參看氯氣的實(shí)驗(yàn)室制法)。氯化氫極易溶于水，密度比空氣大，只能用向上排空氣法進(jìn)行收集。氯化氫有很強(qiáng)的刺激性氣味，收集氯化氫后的剩余尾氣，不能逸散在室內(nèi)，可用水進(jìn)行吸收。

硫化氫的實(shí)驗(yàn)室制法

實(shí)驗(yàn)室里通常是用硫化亞鐵跟稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)制取硫化氫，它們的化學(xué)方程式是：

FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑

FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S↑

制取硫化氫使用的是塊狀固體與液體反應(yīng)制取氣體的儀器裝置(參看《初中卷》使用固體和液體藥品制備氣體的儀器裝置)。硫化氫易溶于水，密度比空氣大，應(yīng)使用向上排空氣法收集。檢驗(yàn)集氣瓶?jī)?nèi)是否已集滿硫化氫，可將潤(rùn)濕的醋酸鉛試紙放在集氣瓶口，若試紙立即變黑，證明瓶?jī)?nèi)硫化氫氣已集滿。

二氧化硫的實(shí)驗(yàn)室制法

在實(shí)驗(yàn)室里，常用亞硫酸鈉跟濃硫酸起反應(yīng)制取二氧化硫?；瘜W(xué)方程式是：

Na2SO3+H2SO4(濃)=Na2SO4+H2O+SO2↑

制氣裝置是用固體粉末與液體反應(yīng)制取氣體的儀器裝置(參看《初中卷》使用固體和液體藥品制備氣體的儀器裝置)。二氧化硫易溶于水，密度比空氣大，收集二氧化硫是用向上排空氣集氣法。

氨的實(shí)驗(yàn)室制法

實(shí)驗(yàn)室里常用的是給銨鹽和堿的混合物加熱的方法制取氨氣。一般是用加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物，化學(xué)方程式是：

2NH4Cl+Ca(OH)=2CaCl2+2H2O+2NH3↑

制氣裝置是用給固體藥品加熱制取氣體的儀器裝置。氨氣極易溶于水，密度比空氣小，要用向下排空氣法收集。檢驗(yàn)集氣瓶中是否已集滿氨氣，可把潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙放在瓶口；若試紙立即變藍(lán)，證明集氣瓶?jī)?nèi)已集滿氨氣。銨根離子的檢驗(yàn)

檢驗(yàn)銨根離子是利用銨鹽能跟堿起反應(yīng)放出氨氣的性質(zhì)。檢驗(yàn)方法是：把少量銨鹽晶體放入試管里，然后用膠頭滴管滴入少量較濃的氫氧化鈉溶液，給試管加熱。小心地聞試管中放出的氣體的氣味，可以聞到氨的刺激性氣味；將潤(rùn)濕的紅色石蕊試紙懸放于試管口處，試紙由紅色變成藍(lán)色。根據(jù)以上現(xiàn)象可以檢驗(yàn)出銨根離子的存在。

甲烷的實(shí)驗(yàn)室制法

實(shí)驗(yàn)室用無(wú)水醋酸鈉與堿石灰(固體NaOH與Ca(OH)2的混合物)共熔(約300℃以上)而產(chǎn)生。

CH3COONa+NaOH=Na2CO3+CH4

裝置如圖。先檢查裝置的氣密性。把無(wú)水醋酸鈉與堿石灰的混合物裝入干燥試管中，試管口稍向下傾斜并固定在鐵架臺(tái)上。先用酒精燈均勻加熱，再?gòu)脑嚬艿撞抗潭訜?，并緩緩向前移?dòng)燈焰。待試管里的空氣趕盡后，用大試管排水收集，除非要求制取干燥的甲烷時(shí)，才用向下排空氣法收集。收滿甲烷的集氣瓶，蓋好毛玻璃片后應(yīng)倒放在實(shí)驗(yàn)桌上，這樣可以減少比空氣輕的甲烷的逸失。停止加熱時(shí)，要先把導(dǎo)管從水槽里撤出。堿石灰是由粉狀生石灰與NaOH溶液作用后，在200～250℃干燥而成，這樣能使NaOH與Ca(OH)2混合很均勻。其中Ca(OH)2的作用，除使NaOH分散細(xì)而勻，因而增加了NaOH與無(wú)水醋酸鈉的接觸面外，在加熱時(shí)，還能減少熔融的NaOH對(duì)試管內(nèi)壁的腐蝕。堿石灰極易吸濕，故在用無(wú)水醋酸鈉和堿石灰混合加熱制甲烷時(shí)，常有冷凝水出現(xiàn)，試管口如不稍向下傾斜，冷凝水將回流至灼熱的試管底部而使試管炸裂。試管口稍向下傾斜時(shí)，冷凝水都匯集在試管口附近，不會(huì)回流。

乙烯的實(shí)驗(yàn)室制法

實(shí)驗(yàn)室一般是在加熱條件下，用濃硫酸使乙醇脫水制取。其中濃硫酸起脫水劑和催化劑作用。在約140℃時(shí)，乙醇脫水生成乙醚(C2H5)2O；在約170℃時(shí)，生成乙烯。

CH3CH2OH=C2H4+H2O

這是在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物相同，反應(yīng)條件不同而生成物不同的典型例之一。實(shí)驗(yàn)裝置如圖。檢查裝置氣密性后，先在燒瓶中加入10毫升乙醇，然后分批緩緩加入濃硫酸共約30毫升。在乙醇中加入濃硫酸時(shí)，由于發(fā)生化學(xué)作用而放大量熱，要冷卻后再繼續(xù)加濃硫酸，防止乙醇大量氣化。再向燒瓶里加入幾片碎瓷片。為了控制混合液受熱溫度在170℃左右，須把溫度計(jì)的水銀球浸入混合液中。加熱時(shí)，要使混合液的溫度迅速越過140℃溫度區(qū)，這樣，可以減少副產(chǎn)物乙醚的生成?；旌弦旱臏囟冗_(dá)到170℃時(shí)，即有乙烯產(chǎn)生。在加熱過程中，混合液的顏色會(huì)逐漸變棕色以至棕黑色。這是由于乙醇部分發(fā)生碳化的結(jié)果。在170℃時(shí)，生成的氣體并非純凈的乙烯，其中常雜有少量SO2。由于在加熱條件下，濃硫酸除使乙醇發(fā)生脫水反應(yīng)外，還會(huì)使乙醇(或其它生成物)發(fā)生氧化反應(yīng)，濃硫酸還原產(chǎn)生SO2。要獲得較純凈的乙烯，可以把由燒瓶出來(lái)的氣體先經(jīng)10％NaOH溶液洗氣，然后再收集。乙烯難熔于水，應(yīng)該用排水法收集。收滿乙烯的集氣瓶，蓋好毛玻璃片后倒放在實(shí)驗(yàn)桌上。停止加熱時(shí)，要先把導(dǎo)管從水槽里撤出，防止因燒瓶冷卻使水倒吸。實(shí)驗(yàn)后，應(yīng)待燒瓶里的殘粥狀黑色混合物以及溫度計(jì)冷卻后再清洗。

乙炔的實(shí)驗(yàn)室制法

實(shí)驗(yàn)室中常用電石跟水反應(yīng)制取乙炔。電石中因含有少量鈣的硫化物和磷化物，致使生成的乙炔中因混有硫化氫、磷化氫等而呈難聞的氣味。在常溫下，電石跟水的反應(yīng)是相當(dāng)激烈的，可用分液漏斗控制加水量以調(diào)節(jié)出氣速度。也可以用飽和食鹽水代替水，這樣，可以使反應(yīng)較平穩(wěn)。通常，乙炔發(fā)生裝置用燒瓶(或廣口瓶)和插有分液漏斗及直角導(dǎo)氣管的雙孔塞組成。檢查裝置的氣密性良好后把幾塊電石放入燒瓶，從分液漏斗滴水(或飽和食鹽水)即產(chǎn)生乙炔。如果把電石跟水的反應(yīng)式寫成：

CaC2＋H2O→C2H2↑＋CaO

是錯(cuò)誤的。因?yàn)樵谟兴嬖诘那闆r下，CaO不可能是鈣的最終產(chǎn)物，而Ca(OH)2(CaO水化)是最終產(chǎn)物才是合理的。正確的化學(xué)式應(yīng)是：

CaC2＋2H2O→C2H2↑＋Ca(OH)2

為了得到較純凈的乙炔，可以把從發(fā)生器出來(lái)的氣體先經(jīng)CuSO4溶液洗氣再收集。乙炔只微溶于水，應(yīng)排水收集。用電石跟水反應(yīng)制乙炔不應(yīng)使用啟普發(fā)生器，塊狀電石和水在常溫下即能發(fā)生反應(yīng)，表面上似乎符合啟普發(fā)生器的使用條件，但當(dāng)關(guān)閉啟普發(fā)生器的活塞時(shí)，乙炔氣雖能把水壓入球形漏斗以使電石跟水脫離接觸，但集存在球體內(nèi)的大量水蒸氣(電石跟水反應(yīng)放熱)卻仍在緩緩繼續(xù)跟電石發(fā)生反應(yīng)，就是說，關(guān)閉活塞后，乙炔不能完全停止發(fā)生。這樣，乙炔將緩緩從球形漏斗的上口間斷逸出。平時(shí)，我們總能聞到電石有難聞的氣味，就是因?yàn)殡娛諝饫锏乃魵夥磻?yīng)的結(jié)果。如果小量制取乙炔時(shí)，也可以用試管配單孔塞作反應(yīng)容器，但應(yīng)在試管口內(nèi)松松塞一團(tuán)棉花，以阻止泡沫進(jìn)入導(dǎo)氣管。

乙酸乙酯的的實(shí)驗(yàn)室制法

乙酸跟乙醇生成乙酸乙酯的反應(yīng)，不但極慢，而且是可逆反應(yīng)。為了加快反應(yīng)速度，常用濃硫酸作催化劑并加熱。

CH3CH2OH+CH3COOH=CH3COOCH2CH3+H2O

乙酸、乙醇、濃硫酸混合加熱后，混合液中除乙酸乙酯和水外，還有未反應(yīng)完全的乙酸和乙醇，而它們又是混溶的。其中乙酸乙酯的沸點(diǎn)為77℃，乙醇78.5℃，乙酸117.9℃。從混合液中分離出乙酸乙酯應(yīng)該用蒸餾法。規(guī)范的實(shí)驗(yàn)儀器為蒸餾燒瓶、冷凝器和溫度計(jì)(與石油分餾裝置相同)，實(shí)驗(yàn)時(shí)，溫度計(jì)控制在76～78℃。實(shí)驗(yàn)室制取很少量乙酸乙酯時(shí)，通?？梢允褂煤?jiǎn)易裝置，如圖。其中試管A相當(dāng)蒸餾燒瓶，導(dǎo)管相當(dāng)冷凝器(空氣冷卻)。在試管A中先加入3毫升乙醇和2毫升乙酸(互溶)，再加入1～2毫升濃硫酸，振蕩均勻。先均勻加熱(促進(jìn)酯化反應(yīng))，然后加熱使混合液保持微沸騰，試管A里