高中化学实验系列气体的制备.docx

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高中化学实验系列气体的制备

高中化学实验系列——气体的制备

掌握NH3、Cl2、O2、CH4、CO2、CO、H2、HCl、H2S、C2H4、C2H2、NO、NO2、SO2等14种气体的实验室制法。

其中包括药品选择、反应原理、仪器装置、净化干燥、收集、检验、尾气处理等一系列的基本知识和基本操作技能。

固+固加热型

1.氨气NH3

原理：

Ca（OH）2+2NH4Cl=CaCl2+NH3↑+2H2O

装置：

干燥：

用碱石灰（NaOH、CaO）干燥。

（温馨提示：

不能用无水CaCl2、浓硫酸干燥NH3。

无水CaCl2与NH3反应：

8NH3+CaCl2=CaCl28NH3

浓硫酸为酸性干燥剂，用来干燥酸性气体，与碱性气体NH3反应。

）

收集：

用向上排空气法收集。

（温馨提示：

氨气极易溶于水（1:

700），不能用排水法收集。

）

检验：

（1）用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）；

（2）蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口（产生白烟）。

2.甲烷CH4

原理：

CH₃COONa+NaOH=CH4↑+Na₂CO₃

干燥：

用碱石灰（NaOH、CaO）干燥。

收集：

用排水法收集

3.氧气O2

原理：

2KMnO4=（△）K2MnO4+MnO2+O2↑

2KClO3=（MnO2）2KCl+3O2↑

2H2O2=（MnO2、△）2H2O+O2↑

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

干燥：

用浓硫酸干燥。

收集：

用排水法收集

检验：

用带火星木条（复燃）。

固+液加热型

4.氯气Cl2

原理：

MnO2+4HCl（浓）=（△）MnCl2+Cl2↑+2H2O

2KMnO4+16HCl（浓）=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O

KClO3+6HCl（浓）=KCl+3Cl2↑+3H2O

净化：

杂质为HCl、H2O，用饱和食盐水或水洗气法除去HCl，再用浓硫酸干燥。

（温馨提示：

不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体Cl2）

【小窍门：

要除去弱酸性气体中混有的强酸性气体杂质，常选用弱酸性气体溶于水后形成的饱和盐溶液。

若弱酸性气体溶于水后为一元酸，则用该酸形成的饱和正盐溶液。

若为二元弱酸，则用该酸形成的饱和酸式盐，如Cl2混有HCl气体，用饱和食盐水净化吸收；如CO2中混有HCl、SO2用饱和NaHCO3溶液净化吸收。

】

收集：

用排饱和食盐水或向上排空气法收集。

尾气吸收：

Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O

检验：

用湿润的淀粉碘化钾试纸（变蓝）。

5.氯化氢HCl

原理：

食盐与浓H2SO4（不挥发性酸与挥发性酸的盐）进行复分解反应

NaCl（固）+H2SO4（浓）＝（△）HCl↑+NaHSO4

NaCl（固）+NaHSO4＝（△）Na2SO4+HCl↑

干燥：

用浓硫酸干燥。

收集：

用向上排空气法收集

检验：

用稀硝酸酸化的AgNO3溶液（白色沉淀）。

6.一氧化碳CO

原理：

浓硫酸对有机物的脱水作用：

向蒸馏烧瓶中加入浓硫酸，在分液漏斗里盛放甲酸。

HCOOHCO↑+H2O

净化：

杂质为CO2、SO2、H2O，用NaOH溶液除去。

【小窍门：

要除去中性气体中的酸性气体，用强碱溶液或碱石灰吸收。

如：

CO中的混有的CO2用NaOH溶液吸收除去。

】

干燥：

用浓硫酸干燥。

收集：

用排水法收集

检验：

灼热CuO，产生气体通入澄清石灰水（变浑浊）。

液+液加热型

7.乙烯C2H4

原理：

CH3CH2OHC2H4↑+H2O

净化：

杂质为CO2、SO2、H2O，可用NaOH溶液除去CO2、SO2，再用浓硫酸干燥。

【小窍门：

要除去中性气体中的酸性气体，用强碱溶液或碱石灰吸收。

如：

C2H4中的混有的CO2、SO2用NaOH溶液吸收除去。

还可用CuSO4或Pb（NO3）2等溶液除去。

】

收集：

用排水法收集

检验：

溴水或酸性KMnO4溶液（褪色）。

固+液不加热型

8.一氧化氮NO

原理：

3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（NO3）2+2NO+4H2O

净化：

杂质为NO2、H2O，用水除去NO2，再用浓硫酸干燥。

干燥：

用碱石灰（NaOH、CaO）干燥。

收集：

用排水法收集。

检验：

空气接触（迅速变成红棕色）。

9.二氧化氮NO2

原理：

Cu+4HNO3（浓）=Cu（NO3）2+2NO2↑+2H2O

干燥：

用浓硫酸干燥。

收集：

用向上排空气法收集

尾气吸收：

3NO₂+H₂O=2HNO₃+NO

或NO+NO₂+2NaOH=2NaNO₂+H₂O

检验：

观察颜色，溶于水（红棕色，褪色）。

10.二氧化硫SO2

原理：

无水Na2SO3与中等浓度H2SO4进行复分解反应

Na2SO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+SO2↑

Cu+H2SO4（浓）=（△）CuSO4+SO2↑+H2O

干燥：

用浓硫酸干燥。

（温馨提示：

不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体SO2）

尾气吸收：

SO₂+2NaOH=Na2SO₃+H₂O

收集：

用向上排空气法收集

检验：

品红溶液（品红褪色）。

11.乙炔C2H2

原理：

电石与水进行反应

CaC2+2H2O=Ca（OH）2+C2H2↑

净化：

因电石中含有的CaS与水反应生成H2S，可用CuSO4溶液或NaOH溶液除去。

H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4

11PH3+24CuSO4+12H2O=8Cu3P↓+3H3PO4+24H2SO4

H2S+NaOH=Na2S+H2O或H₂S+NaOH=NaHS+H₂O

收集：

用排水法收集

检验：

溴水或酸性KMnO4溶液（褪色）。

12.硫化氢H2S

原理：

制H2S不能用硝酸或浓H2SO4（防氧化）

FeS+H2SO4＝FeSO4+H2S↑

FeS+2HCl＝FeCl2+H2S↑

净化：

杂质为HCl、H2O，用饱和NaHS溶液除HCl，再通入固体CaCl2（或P2O5）（除水蒸气）。

收集：

用向上排空气法收集

尾气回收：

H₂S+2NaOH=Na₂S+H₂O

或H₂S+NaOH=NaHS+H₂O

检验：

（1）CuSO4溶液（产生黑色沉淀）

Cu2++S2-=CuS↓

（2）湿润的醋酸铅或硝酸铅试纸（变黑）。

Pb（CH3COO）2+H2O=PbS↓+2CH3COOH

13.氢气H2

原理：

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

收集：

用向下排空气法或排水法收集

检验：

爆鸣实验

14.二氧化碳CO2

原理：

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

净化：

杂质为HCl、H2O，用饱和NaHCO₃溶液除去HCl，再用浓硫酸除水蒸气。

（温馨提示：

不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体CO2）

收集：

用向上排空气法收集

检验：

澄清石灰水（变浑浊）。