第17讲　常见气体的制备.doc

化学 河南专用 第 17 讲 常见气体的制备 考点 1 实验室制备气体的方法和思路 1. 确定制取气体的化学反应原理 ， 即在实验室条件下 ( 如常温、加热、加催化剂等 ) ， 选择什么药品、通过什么反应来制取这种气体。 2. 确定制取气体时应采用的实验装置 ， 包括气体发生装置和收集装置。 【 注意 】 实验前要先检查装置的气密性 。 考点 2 气体制取装置选择 1. 发生装置的选择 (1) 选择依据：气体的发生装置主要考虑两大因素：反应物状态 ( 固体或固液混合 ) 和反应条件 ( 是否需要加热 ) 。常见的类型有固液不加热型和固固加热型两种。 (2) 常见气体发生装置 ① 固固加热型 ( 如图 ) ② 固液不加热型 A 装置安装简单 ， 用于制取少量气体 ， 实验时加入药品不宜过多 ， 防止 ___________________________________ ； B 装置便于添加液体 ， 用于平稳反应并制取较多气体 ， 实验时长颈漏斗下端应 _______________ ， 形成液封； C 装置可控制反应速率 ( 通过 ______________ 控制液体滴加速度 ) ， 用于剧烈反应并制取较多气体； D 装置可 __________________________ ， 用于平稳反应并持续时间较长的制取气体 ， 长颈漏斗下端要伸到多孔塑料片下面；固体药品要为块状。 产生气体过快，使液体溢出试管 处于液面以下 分液漏斗 控制反应的发生和停止 【 注意 】 D 装置控制反应发生和停止的原理 ： 当用弹簧夹夹住胶皮管时 ， 产生的气体使试管内的压强增大 ， 液体被压回长颈漏斗中 ， 与固体反应物脱离 ， 反应便会停止 。 2. 收集装置的选择 (1) 选择依据：主要考虑气体的物理性质 ( 气体的密度、气体的溶解性 ) 和化学性质 ( 能否与水反应、能否与空气中的成分反应、是否有毒等 ) 。 (2) 常见气体的收集装置 装置类型 排水 ( 液 ) 集气法 向上排空气 集气法 向下排空气 集气法 装置示意图 适用范围 不溶于水 ( 液 体 ) 的气体 密度大于空 气的气体 密度小于空 气的气体 典型气体 H 2 、 O 2 、 NO 、 CO 、 CH 4 O 2 、 CO 2 、 SO 2 、 H 2 S H 2 、 NH 3 、 CH 4 【 注意 】 ① 排水法收集氧气时 ， 当导管口有连续均匀的气泡冒出时再收集 ， 且收集时 ， 导气管只需伸到集气瓶瓶口即可 。 ② 用排空气法收集时 ， 导管一定要伸入集气瓶的底部 ， 以便于排净集气瓶内的空气 。 考点 3 常见气体的净化和干燥 1. 常用净化和干燥装置： 洗气瓶盛放液体试剂 ， 气体长进短出；干燥管、 U 形管用于盛放固体干燥剂 ， 使用干燥管一般粗进细出。 试剂 状态 常用装置 注意事项 液体 洗气瓶 ① 用于常温下混合气体中气体的检验 、 净化和干燥 ② 长管进气 ， 短管出气 固体 U 型管 ① 干燥 、 吸收大量气体 ② 不分进气 、 出气管 干燥管 ① 干燥 、 吸收少量气体 ② 大管进气 ， 小管出气 【 注意 】 碱石灰是 CaO 、 NaOH 的固体混合物 。 铁粉也可用作干燥剂 ， 吸收水分和氧气 ， 保持药品的干燥和防止变质 。 (2) 干燥原则：干燥剂只能吸收气体中的水分 ， 而不能与气体发生反应。 3. 气体的净化 (1) 选用的气体净化试剂只能吸收杂质气体 ， 不能与被净化的气体反应。 (2) 气体净化常用的试剂 除 HCl 气体 可用 NaOH 溶液 、 Na 2 CO 3 溶液 、 NaHCO 3 溶液 除 CO 2 可用 NaOH 溶液 除 CO 先通过灼热的 CuO ， 再通过 NaOH 溶液 除 H 2 先通过灼热的 CuO ， 再通过浓硫酸或碱石灰 除 O 2 可用灼热的铜丝 4. 气体净化的一般顺序： 先除杂 ， 后干燥 ， 加热之前要除去水蒸气。 【 特别提醒 】 一定要熟知常见气体的制取 、 干燥 、 除杂 、 装置的连接顺序和性质的检验 。 除杂和干燥的先后顺序 ： ① 若用洗气装置除杂 ， 一般除杂 在前 ， 干燥在后 ； ② 若用加热装置除杂 ， 一般是干燥在前 ， 除杂在后 。 洗气瓶和干燥管中气体的进出口顺序 ： ① 用洗气瓶除杂和干燥时 ， 气体应长进短出 ； ② 用球形干燥管除杂和干燥时 ， 气体应大进 ( 即大管口进气 ) 小出 ( 即小管口出气 ) ， 以利于气体充分干燥 。 检验多种气体的先后顺序 ： 有多种气体需要检验时 ， 应尽量避免前步检验对后步检验的干扰 。 考点 4 多功能瓶的使用 多功能瓶 ( 如图 ) 在实验中可用于收集气体、作洗气瓶、测量气体体积等多种用途 ， 不同用途下瓶内所盛装物质、气体通入方向不同 ， 几种常见的情况如下： (1) 用于气体收集 用多功能瓶收集气体 ， 既可收集密度比空气大的气体 ， 又可收集密度比空气小的气体 ， 只不过气体通入的方向不同而已。 功能 装置 进出 口方向 排水法收集气体 b 进 a 出 排空气法收集气体 向上排空气法 ( 密度比空气大 ) a 进 b 出 向下排空气法 ( 密度比空气小 ) b 进 a 出 (2) 用于气体除杂 利用瓶内液体除去混合气体中的杂质 ， 气体只是经过洗气瓶。混合气体应从 a 管通入 ， 经洗涤净化后 ， 剩余气体从 b 管排出 ( 如图 ) 。 (3) 用于测量气体体积 收集的气体必须不易溶于水或难溶于水 ， 而且不与水反应。收集时 ， 集气瓶中要先盛满水 ， 然后将要收集的气体从短端 (a 端 ) 通入 ， 水就会从长端 (b 端 ) 排出 ， 当水全部排出时 ， 就收集了一瓶气体。若在长端 (b 端 ) 连接一个量筒 ， 可通过量筒测出排出水的体积 ， 进而知道集气瓶所收集的气体的体积。 (4) 用于观测气流 通过观测长导管下端气泡情况判断气流是否通畅、气流大小情况 ， 气体只是经过瓶中液体 ， 所以气体应该从 a 管通入 ， 经过液体再从 b 管排出。 考点 5 氧气、二氧化碳和氢气的实验室制取 氧气 氢气 二氧化碳 药品 氯酸钾和二氧化锰或高锰酸钾 过氧化氢溶液与二氧化锰 锌粒和稀硫酸 ( 或稀盐酸 ) 大理石 ( 或石灰石 ) 和稀盐酸 化学反应 原理 Zn ＋ H 2 SO 4 === ZnSO 4 ＋ H 2 ↑ CaCO 3 ＋ 2HCl=== CaCl 2 ＋ CO 2 ↑ ＋ H 2 O 反应物 状态 固体与固体混合 固体与液体混合 固体与液体混合 固体与液体混合 反应条件 加热 不需加热 不需加热 不需加热 收集方法 排水法或向上排空气法 排水法或向下排 空气法 向上排空气法 验满或 验纯 将带火星的木条靠近集气瓶口 ， 若木条复燃 ， 说明已收集满 用拇指堵住倒置已收集满氢气的试管 ， 靠近火焰移开手指 ， 若为 “ 噗 ” 的一声 ， 说明已纯 将燃着的木条靠近集气瓶口 ， 若木条熄灭 ， 说明已收集满 实验 装置 类型 常见气体的制备 【 例 】 (2017 河南说明与检测 ) 如图所示为实验室常采用的制取气体的装置。 (1) 用 B 装置制取氧气时 ， 需将试管管口稍向下倾斜 ， 否则试管有可能炸裂 ， 为什么？ 若试管口向上 ， 试管口形成的水珠会倒流至试管底部 ， 热的试管底遇冷会炸裂。 (2) 实验室通常用 C 装置制取 CO 2 ， 写出有关反应的化学方程式。采用 C 装置制取气体时 ， 反应物的状态和反应条件需满足什么要求？ CaCO 3 ＋ 2HCl === CaCl 2 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ 　固体与液体反应 ， 且不需要加热。 (3) 实验室用氯化钠固体和浓硫酸在加热条件下反应制取氯化氢气体时 ， 应选用 A 、 B 、 C 装置中的哪一装置？ 选择 A 装置来制取氯化氢气体。 (4) 写出可采用 D 装置 ( 气体由 d 口进入 ) 收集的一种气体 ， 并采用简单的方法来验证该气体。 ( 导学号　 12604109 ) CO 2 ( 或 O 2 等 ) 。向集气瓶中加入澄清石灰水 ， 石灰水变浑浊 ， 即可验证 ( 或将带火星的木条伸入集气瓶中 ， 木条复燃 ， 即可验证 ) 。 及 时 练 习 1. 如图是初中化学实验室常见气体的制取装置： (1) 实验室制取氧气的原理之一是什么？此原理对应的发生装置是 ________( 填序号 ) 。用 D 装置收集氧气 ， 怎样检验气体是否收集满。 A( 或 B) 将带火星的木条放在集气瓶瓶口，观察带火星的木条是否复燃。 (2) 收集二氧化碳应选择的装置为 ________( 填序号 ) ， 理由是什么？ D( 或 E) 二氧化碳密度比空气大。 2. 下列为实验室常用的实验装置示意图 ， 请回答下列问题： (1) 若实验室需制取干燥的 CO 2 气体 ， 你选择的干燥装置是 ________( 写装置编号 ， 下同 ) ， 写出实验室制取二氧化碳的化学反应方程式。 A CaCO 3 ＋ 2HCl === CaCl 2 ＋ H 2 O ＋ CO 2 ↑ (2) 若实验室制取的 X 气体只适用 B 装置进行收集 ， 请推测 X 气体一条可能的性质。 密度比空气小 ( 或能溶于水，或能与水反应 ) 。　 (3)D 装置在装药品之前需检查气密性 ， 在不与其他装置连接时 ， 请说明检验方法。 ( 导学号　 12604110 ) 关闭弹簧夹 ， 向长颈漏斗中加水 ， 使长颈漏斗中的液面高于锥形瓶内液面 ， 如果液面差能保持稳定 ， 说明装置气密性良好 ， 否则装置漏气。 1. (2017 河南 22 题 2 分 ) 2017 年 5 月 ， 我国宣布首次海域 “ 可燃冰 ” 试采成功。 “ 可燃冰 ” 主要含有甲烷水合物。 (1) 请写出甲烷完全燃烧的化学方程式。 (2) 实验室里加热醋酸钠和碱石灰的固体混合物可制取甲烷 ， 请将右图方框中该气体的发生装置图补画完整。 2. (2015 河南 22 题 4 分 ) 如图是实验室制取气体的常用装置。 (1) 写出一个用 A 装置或 B 装置制取气体的化学方程式。 (2) 加热氯化铵和熟石灰的固体混合物可制取氨气 (NH 3 ) 。 ① 制取氨气应选用的一套装置为 ________( 填字母代号 ) 。 ② 氨气极易溶于水 ， 氨水显碱性。则如图实验可观察到什么现象？ A 和 D 试管内液面上升，试管中溶液变成红色。 ③ 氨气与酸反应生成铵盐。将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近集满氨气的瓶口时 ， 有大量白烟产生 ， 改用浓硫酸时却无此现象。请解释白烟产生的原因。 ( 导学号　 12604111 ) 浓盐酸挥发出的氯化氢与氨气反应，在空气中生成了白色固体颗粒。