实验室制取气体的思路.docx

实验室制取气体的思路.docx

《实验室制取气体的思路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验室制取气体的思路.docx（13页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

实验室制取气体的思路

∙实验室制取气体的思路：

     1．知识要点详解在初中化学中，主要应掌握O2、H2、CO2的实验室制法。

可以从制备所需仪器、药品、反应原理、收集方法、实验装置、验满、验纯及操作要点等方面进行比较。

通过比较，能够总结和归纳实验室制取气体的思路。

即：

研究反应原理一根据所选药品的状态和反应条件，选择适当的仪器组成相应的实验装置一根据实验装置的特点，设计合理的实验操作步骤，预测可能的注意事项一根据所制取气体的性质，选择相应的收集、检验、验满及验纯的方法。

     实验室制取气体及验证其性质的实验，属于基本操作的简单综合实验。

通过对比发生装置和收集装置，总结气体的个性及几种气体的共性，提高记忆效果。

      2．设计装置的依据制取气体的装置分两部分：

气体发生装置和气体收集装置。

     发生装置的选取根据反应条件和反应物的状态而设计，收集装置是根据气体的性质（主要是物理性质）而确定的。

     确定收集装置的原则——气体的收集方法是由该气体的性质，如密度、在水中的溶解性、是否与空气或水反应、是否有毒等决定的。

∙∙气体发生装置：

①“固+固

”的反应，简称“固体加热型”，装置如图A所示，如用KMnO4或KClO3和MnO2制O2。

②“固+液

”的反应，简称“固液常温型”，装置如图B、C、D、E。

如用H2O2和MnO2制O2、用锌粒与稀H2SO4制H2或用CaCO3与稀盐酸制CO2。

同B装置相比，D装置具有便于添加液体药品，制取的气体量较多的优点；C装置不仅添加液体药品方便，而且可通过导管上的开关控制反应的发生和停止；E装置可通过分液漏斗的活塞控制加入药品的量和速度。

③“固+液

”的反应的发生装置的其他改进：

为了节约药品，方便操作，可设计如下图所示装置，这些装置都可自动控制。

当打开弹簧夹时，溶液进入反应器内开始反应；当关闭弹簧夹时，气路不通，反应产生的气体将溶液压出反应器外，液体与同体分离，反应停止。

气体收集装置：

∙收集装置

选择条件

难溶或微溶于水，与水不发生化学反应的气体。

如：

H2、O2、CH4等

不与空气发生反应，密度比空气密度大的气体。

如：

O2、CO2等

不与空气发生反应，密度比空气密度小的气体。

如：

H2、CH4等

说明

①使用排水法收集的气体较纯净，但缺点是会使收集的气体中禽有水蒸气。

当导管口有连续均匀的气泡冒出时才开始收集，当有大量气泡从集气瓶口冒出时，表明气体已收集满。

②用向上排空气法收集气体，应注意将导管伸到接近集气瓶瓶底，同时应在瓶口盖上玻璃片，以便尽可能地排尽空气，提高所收集气体的纯度。

使用排空气法收集的气体比较十燥，但纯度较低，需要验满（可燃性气体则要注意安全，点燃之前一定要验纯，否则有爆炸危险）

∙

药品的选取和实验方案的设计：

（1）可行性：

所选取的药品能制得要制取的气体；

（2）药品廉价易得；

（3）适宜的条件：

要求反应条件易达到，便于控制；

（4）反应速率适中：

反应速率不能太快或太慢，以便于收集或进行实验；

（5）气体尽量纯净；

（6）注意安全性：

操作简便易行，注意防止污染。

例如：

①实验室制取H2时选用锌粒，而不用镁条、铁片，原因是镁价格贵且反应速率太快而铁反应速率又太慢；酸选用稀硫酸，而不宜用稀盐酸、浓硫酸，因为用稀盐酸制得的H2，因混有HCl而不纯，而锌与浓硫酸反应不生成H2.

②制CO2时可选用用石灰石（或大理石）与稀盐酸，而不选用Na2CO3浓盐酸、稀硫酸，原因是Na2CO3，反应速率太快，浓盐酸易挥发出HCl气体，稀硫酸反应不能进行到底，也不能煅烧石灰石，因为条件不易达到，不呵操作；

④用KClO3、过氧化氢制O2时，要加少量的MnO2，作催化剂，以加快反应的速率

实验室制取气体的实验操作程序：

实验室制取气体存选择好药品、仪器后操作的一般程序：

（1）组装仪器：

一般按从左到右，从下到上的顺序进行；

（2）检查装置气密；

（3）装药品：

若是固体跟液体反应，一般是是先装入固体再加入液体；

（4）准备收集装置：

若用排水法收集气体时，应在制取气体之前将集气瓶盛满水；

（5）制取气体；

（6）收集气体并验满；

（7）拆洗仪器。

注意：

①给同体加热时．试管口要略向下倾斜；

②用加热KMnO4或KClO3（MnO2作催化剂）的方法制取O2，若用排水法收集，实验完毕时应先把导管移出水槽再移走酒精灯；

③固体跟液体反应制取气体时，要注意长颈漏斗末端要插入液面以下进行液封，以防漏气。

装置的选取与连接：

实验室制取气体的实验往往与气体的净化、气体的干燥综合在一起。

气体综合实验的装置选择及连接顺序为：

∙∙气体净化的几种方法：

（1）吸收法：

用吸收剂将杂质气体吸收除去。

如除去CO中混有的少量CO2，可先用浓NaOH溶液吸收CO2，再用浓硫酸等干燥剂除去水蒸气。

常用吸收剂如下表：

∙吸收剂

吸收的气体杂质

吸收剂

吸收的气体杂质

水

可溶性的气体：

HCl，NH3

NaOH

CO2，HCl，H2O

无水CuSO4

H2O

碱石灰

CO2,HCl,H2O

灼热的铜网

O2

NaOH

CO2,HCl

灼热的CuO

H2，CO

浓硫酸

H2O

∙

（2）转化法：

通过化学反血，将杂质气体转化为所要得到的气体：

如除去CO2中的CO，可将混合气体通过足量的灼热CuO+CO

Cu+CO2

气体的干燥：

气体的干燥是通过干燥剂来实现的，选择干燥剂要根据气体的性质。

一般原则是：

酸性干燥剂不能用来干燥碱性气体，碱性干燥剂不能用来干燥酸性气体，干燥装置由干燥剂的状念决定．

（1）常见的干燥剂

∙干燥剂

可干燥的气体

不可干燥的气体

名称或化学式

酸碱性

状态

浓H2SO4

酸性

液体

H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CO

NH3

固体NaOH、生石灰，碱石灰（氢氧化钠和生石灰的混合物）

碱性

固态

H2、O2、N2、CH4、CO、NH3等

CO2、SO2、HCl

无水CaCl2

中性

固态

除NH3外的所有气体

NH3

∙

（2）干燥装置的选择

 ①除杂试剂为液体时，常选用洗气瓶，气体一般是“长进短出”，如下图A。

②除杂试剂为同体时，常选用干燥管（球形或u形），气体一般是“大进小出”，如下图B、C。

③需要通过加热与固体试剂发生化学反应除去的气体，常采用硬质玻璃管和酒精灯，如下图D。

装置连接顺序的确定规律：

（1）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。

原因：

从溶液中出来的气体通常混有水蒸气，干燥在后可将水蒸气完全除去。

如除去CO中混有的CO2和水蒸气，应将气体先通过。

NaOH溶液，再通过浓H2SO4。

②若用加热装置除杂，一般是干燥在前，除杂在后。

如除去CO2中混有的CO和水蒸气，应将气体先通过浓H2SO4，再通过灼热的CuO。

（2）除去多种杂质气体的顺序一般是先除去酸性较强的气体。

如N2中混有HCl、H2O（气）、O2时，应先除去HCl，再除去水，最后除去O2（用灼热的铜网）。

（3）检验多种气体的先后顺序（一般先验水蒸气）：

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。

如被检验的气体中含有CO2和水蒸气时，应先通过无水CuSO4。

检验水蒸气，再通过澄清的石灰水检验CO2.

确定气体收集方法的技巧：

（1）排水集气法适用于“不溶于水且小与水反应的气体”，如下图A。

（2）向上排空气法适用于“密度比空气大且小与空气成分反应的气体”（相对分子质量大于29的气体），如下图B。

（3）向下排空气法适用于“密度比空气小且小与空气成分反应的气体”（相对分子质量小于29的气体），如下图C。

 （4）不能用排空气法收集的气体

①气体的密度与空气的密度相近时不能用排空气法收集

②当气体与空气中某一成分反应时不能用排空气法收集

（5）有毒气体收集方法的确定

①有毒，但气体难溶于水时，一般采用排水法收集。

如下图D

②有毒，但气体叉易溶于水时，则采用带双孔胶塞（一长一短的导气管）的集气瓶利用排空气法收集该气体，但必须接尾气处理装置，以免多余的有毒气体逸散到空气中污染空气，如收集氨气可用图E。

气体制取实验中关于仪器或装置选择题目的解题技巧：

（1）需要研究气体实验室制法的化学反应原理；

（2）需要研究制取这种气体所应采用的实验装置；

（3）需要研究如何证明制得的气体就是要制取的气体。

根据给出的仪器或装置进行选取时，应明确制取气体的发生装置主要是两套（同体加热型和固液常温型），依据反应物的状态和反应条件来确定选用哪套发生装置；气体的收集装置主要就是三套（向上排空气法、向下排空气法和排水法），依据气体的性质来确定选用什么样的收集装置。

选择仪器时要注意先对实验原理进行判断，然后再根据原理确定装置所需要的仪器。

∙∙实验室制取气体的思路图:

∙∙实验室制取气体的思路：

     1．知识要点详解在初中化学中，主要应掌握O2、H2、CO2的实验室制法。

可以从制备所需仪器、药品、反应原理、收集方法、实验装置、验满、验纯及操作要点等方面进行比较。

通过比较，能够总结和归纳实验室制取气体的思路。

即：

研究反应原理一根据所选药品的状态和反应条件，选择适当的仪器组成相应的实验装置一根据实验装置的特点，设计合理的实验操作步骤，预测可能的注意事项一根据所制取气体的性质，选择相应的收集、检验、验满及验纯的方法。

     实验室制取气体及验证其性质的实验，属于基本操作的简单综合实验。

通过对比发生装置和收集装置，总结气体的个性及几种气体的共性，提高记忆效果。

      2．设计装置的依据制取气体的装置分两部分：

气体发生装置和气体收集装置。

     发生装置的选取根据反应条件和反应物的状态而设计，收集装置是根据气体的性质（主要是物理性质）而确定的。

     确定收集装置的原则——气体的收集方法是由该气体的性质，如密度、在水中的溶解性、是否与空气或水反应、是否有毒等决定的。

∙∙气体发生装置：

①“固+固

”的反应，简称“固体加热型”，装置如图A所示，如用KMnO4或KClO3和MnO2制O2。

②“固+液

”的反应，简称“固液常温型”，装置如图B、C、D、E。

如用H2O2和MnO2制O2、用锌粒与稀H2SO4制H2或用CaCO3与稀盐酸制CO2。

同B装置相比，D装置具有便于添加液体药品，制取的气体量较多的优点；C装置不仅添加液体药品方便，而且可通过导管上的开关控制反应的发生和停止；E装置可通过分液漏斗的活塞控制加入药品的量和速度。

③“固+液

”的反应的发生装置的其他改进：

为了节约药品，方便操作，可设计如下图所示装置，这些装置都可自动控制。

当打开弹簧夹时，溶液进入反应器内开始反应；当关闭弹簧夹时，气路不通，反应产生的气体将溶液压出反应器外，液体与同体分离，反应停止。

气体收集装置：

∙收集装置

选择条件

难溶或微溶于水，与水不发生化学反应的气体。

如：

H2、O2、CH4等

不与空气发生反应，密度比空气密度大的气体。

如：

O2、CO2等

不与空气发生反应，密度比空气密度小的气体。

如：

H2、CH4等

说明

①使用排水法收集的气体较纯净，但缺点是会使收集的气体中禽有水蒸气。

当导管口有连续均匀的气泡冒出时才开始收集，当有大量气泡从集气瓶口冒出时，表明气体已收集满。

②用向上排空气法收集气体，应注意将导管伸到接近集气瓶瓶底，同时应在瓶口盖上玻璃片，以便尽可能地排尽空气，提高所收集气体的纯度。

使用排空气法收集的气体比较十燥，但纯度较低，需要验满（可燃性气体则要注意安全，点燃之前一定要验纯，否则有爆炸危险）

∙

药品的选取和实验方案的设计：

（1）可行性：

所选取的药品能制得要制取的气体；

（2）药品廉价易得；

（3）适宜的条件：

要求反应条件易达到，便于控制；

（4）反应速率适中：

反应速率不能太快或太慢，以便于收集或进行实验；

（5）气体尽量纯净；

（6）注意安全性：

操作简便易行，注意防止污染。

例如：

①实验室制取H2时选用锌粒，而不用镁条、铁片，原因是镁价格贵且反应速率太快而铁反应速率又太慢；酸选用稀硫酸，而不宜用稀盐酸、浓硫酸，因为用稀盐酸制得的H2，因混有HCl而不纯，而锌与浓硫酸反应不生成H2.

②制CO2时可选用用石灰石（或大理石）与稀盐酸，而不选用Na2CO3浓盐酸、稀硫酸，原因是Na2CO3，反应速率太快，浓盐酸易挥发出HCl气体，稀硫酸反应不能进行到底，也不能煅烧石灰石，因为条件不易达到，不呵操作；

④用KClO3、过氧化氢制O2时，要加少量的MnO2，作催化剂，以加快反应的速率

实验室制取气体的实验操作程序：

实验室制取气体存选择好药品、仪器后操作的一般程序：

（1）组装仪器：

一般按从左到右，从下到上的顺序进行；

（2）检查装置气密；

（3）装药品：

若是固体跟液体反应，一般是是先装入固体再加入液体；

（4）准备收集装置：

若用排水法收集气体时，应在制取气体之前将集气瓶盛满水；

（5）制取气体；

（6）收集气体并验满；

（7）拆洗仪器。

注意：

①给同体加热时．试管口要略向下倾斜；

②用加热KMnO4或KClO3（MnO2作催化剂）的方法制取O2，若用排水法收集，实验完毕时应先把导管移出水槽再移走酒精灯；

③固体跟液体反应制取气体时，要注意长颈漏斗末端要插入液面以下进行液封，以防漏气。

装置的选取与连接：

实验室制取气体的实验往往与气体的净化、气体的干燥综合在一起。

气体综合实验的装置选择及连接顺序为：

∙∙气体净化的几种方法：

（1）吸收法：

用吸收剂将杂质气体吸收除去。

如除去CO中混有的少量CO2，可先用浓NaOH溶液吸收CO2，再用浓硫酸等干燥剂除去水蒸气。

常用吸收剂如下表：

∙吸收剂

吸收的气体杂质

吸收剂

吸收的气体杂质

水

可溶性的气体：

HCl，NH3

NaOH

CO2，HCl，H2O

无水CuSO4

H2O

碱石灰

CO2,HCl,H2O

灼热的铜网

O2

NaOH

CO2,HCl

灼热的CuO

H2，CO

浓硫酸

H2O

∙

（2）转化法：

通过化学反血，将杂质气体转化为所要得到的气体：

如除去CO2中的CO，可将混合气体通过足量的灼热CuO+CO

Cu+CO2

气体的干燥：

气体的干燥是通过干燥剂来实现的，选择干燥剂要根据气体的性质。

一般原则是：

酸性干燥剂不能用来干燥碱性气体，碱性干燥剂不能用来干燥酸性气体，干燥装置由干燥剂的状念决定．

（1）常见的干燥剂

∙干燥剂

可干燥的气体

不可干燥的气体

名称或化学式

酸碱性

状态

浓H2SO4

酸性

液体

H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CO

NH3

固体NaOH、生石灰，碱石灰（氢氧化钠和生石灰的混合物）

碱性

固态

H2、O2、N2、CH4、CO、NH3等

CO2、SO2、HCl

无水CaCl2

中性

固态

除NH3外的所有气体

NH3

∙

（2）干燥装置的选择

 ①除杂试剂为液体时，常选用洗气瓶，气体一般是“长进短出”，如下图A。

②除杂试剂为同体时，常选用干燥管（球形或u形），气体一般是“大进小出”，如下图B、C。

③需要通过加热与固体试剂发生化学反应除去的气体，常采用硬质玻璃管和酒精灯，如下图D。

装置连接顺序的确定规律：

（1）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。

原因：

从溶液中出来的气体通常混有水蒸气，干燥在后可将水蒸气完全除去。

如除去CO中混有的CO2和水蒸气，应将气体先通过。

NaOH溶液，再通过浓H2SO4。

②若用加热装置除杂，一般是干燥在前，除杂在后。

如除去CO2中混有的CO和水蒸气，应将气体先通过浓H2SO4，再通过灼热的CuO。

（2）除去多种杂质气体的顺序一般是先除去酸性较强的气体。

如N2中混有HCl、H2O（气）、O2时，应先除去HCl，再除去水，最后除去O2（用灼热的铜网）。

（3）检验多种气体的先后顺序（一般先验水蒸气）：

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。

如被检验的气体中含有CO2和水蒸气时，应先通过无水CuSO4。

检验水蒸气，再通过澄清的石灰水检验CO2.

确定气体收集方法的技巧：

（1）排水集气法适用于“不溶于水且小与水反应的气体”，如下图A。

（2）向上排空气法适用于“密度比空气大且小与空气成分反应的气体”（相对分子质量大于29的气体），如下图B。

（3）向下排空气法适用于“密度比空气小且小与空气成分反应的气体”（相对分子质量小于29的气体），如下图C。

 （4）不能用排空气法收集的气体

①气体的密度与空气的密度相近时不能用排空气法收集

②当气体与空气中某一成分反应时不能用排空气法收集

（5）有毒气体收集方法的确定

①有毒，但气体难溶于水时，一般采用排水法收集。

如下图D

②有毒，但气体叉易溶于水时，则采用带双孔胶塞（一长一短的导气管）的集气瓶利用排空气法收集该气体，但必须接尾气处理装置，以免多余的有毒气体逸散到空气中污染空气，如收集氨气可用图E。

气体制取实验中关于仪器或装置选择题目的解题技巧：

（1）需要研究气体实验室制法的化学反应原理；

（2）需要研究制取这种气体所应采用的实验装置；

（3）需要研究如何证明制得的气体就是要制取的气体。

根据给出的仪器或装置进行选取时，应明确制取气体的发生装置主要是两套（同体加热型和固液常温型），依据反应物的状态和反应条件来确定选用哪套发生装置；气体的收集装置主要就是三套（向上排空气法、向下排空气法和排水法），依据气体的性质来确定选用什么样的收集装置。

选择仪器时要注意先对实验原理进行判断，然后再根据原理确定装置所需要的仪器。

∙∙实验室制取气体的思路图:

∙