常见气体实验室制法‘

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1、高二化学常见气体的实验室制法 学习方法建议：1. 此部分会考说明上要求为掌握水平，所以建议同学们在熟练记忆的基础上，一定要多进行习题训练2. 此部分相关内容还可参见大聚焦P3031、P91、P138中学课本中要求掌握的常见气体制备的有关知识，如：反应原理、实验装置(包括：发生、净化、干燥装置)和药品、操作步骤(包括：仪器的组装顺序和操作顺序)、气体的收集和检验(或验满)等务必全面、熟练掌握，这也是准确、迅速解答有关实验设计题和综合实验题必不可少的基础知识。一、气体的制备：1、常见气体的制备原理：气体发生装置的三种典型类型：中学化学中要求掌握约13种气体的制备，它们是：三种单质气体(O2，H2，

2、Cl2)、三种氢化物(HCl，H2S，NH3)、三种有机气体(CH4，C2H4，C2H2)、四种氧化物(CO2，SO2，NO，NO2)。写出下列制备反应的化学方程式：H2: NH3: O2: NO2: 或： NO： Cl2: CO2: HCl: CH4: H2S: C2H4: 或： C2H2: SO2: * 实验室制取纯净的气体一般有以下环节：（1）气体的发生； （2）气体的净化；（3）气体的收集； （4）尾气的处理（对于有毒气体）。2、气体发生装置： （1）固、固加热：即： 固+固 气 如制取 等。装置如右图： （2）液固或液、液加热：即：液+固 气 液+液 气如制取 等。装置如右图：（3）

3、液固不加热：即：液+固 气 如制取 等。装置如右图：启普发生器，它用于固液常温下反应制取大量气体。其优点是可以随时反应，随时停止。使用时应注意装置是否漏气；液体不能添加太满；固体试剂应是块状。启普发生器由 、 、 三部分组成。气体的净化：() 净化选择气体吸收剂应根据气体的性质和杂质的性质而确定，所选用的吸收剂只能吸收气体中的杂质，而不能与被提纯的气体反应。一般情况下：易溶于水的气体杂质可用水吸收；酸性气体杂质可用碱性物质吸收；碱性气体杂质可用酸性物质吸收；水蒸气可用干燥剂来吸收；能与杂质反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可用作吸收剂。1、含有HCl杂质气体CO2（HCl）- 溶液；SO2（HC

4、l） 溶液 H2S（HCl）- 溶液；Cl2（HCl） ； H2（HCl）- ；2、中性气体中含有酸性杂质气体：用 溶液吸收O2（Cl2） H2（H2S） O2（CO2）CO（CO2） C2H2（H2S） NO（NO2）3、酸性气体中含有其它酸性杂质气体CO2（SO2）- 溶液； CO2（H2S）- 溶液；4、含有O2杂质气体CO2（O2） ； N2（O2）- 5、HCl（Cl2） 。(2)常见气体的干燥：固体干燥剂通常放在 内，液体干燥剂通常放在 内。在选择干燥剂时，一般应注意以下几点。被干燥的气体一定不能与干燥剂发生化学反应。酸性干燥剂一般用来干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。如

5、浓H2SO4能干燥H2，O2，Cl2，CO2等，而不能干燥NH3；反之，碱性干燥剂也不能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥Cl2，CO2，HCl等。具有强氧化性的浓H2SO4不能用来干燥还原性气体，如H2S，HBr， HI；对于H2，CO等虽具有较强的还原性，但反应条件是加热或高温，故常温下仍可使用浓H2SO4干燥。无水CaCl2呈中性，对各类气体一般均可干燥，但NH3能与其发生络合作用而不能使用。反应式为：CaCl2+8NH3 CaCl28NH3下列气体干燥选用什么干燥剂？请根据以上原则填写下表：酸性干燥剂中性干燥剂碱性干燥剂浓硫酸P2O5CaCl2硅胶碱石灰中性H2、O2、N2、CO、NO、C

6、H4、C2H4、C2H2酸性CO2、Cl2、HCl、SO2、NO2H2S碱性NH3(3)关于气体的净化与干燥的先后顺序：若采用溶液除杂，一般是除杂在先，干燥在后。其原因是：气体通过溶液将带出水蒸气，干燥剂可除去这些水蒸气。例如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2，欲制得干燥、纯净的CO2，可先将产生的气体通过饱和的NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过浓H2SO4除去水蒸气。若采用加热除杂，则一般是干燥在先。例如N2中混有O2，CO2，H2O(气)，可先将混气通过碱石灰，除去CO2和H2O(气)，再将从干燥管导出的气体通过装有灼热Cu网的硬质玻璃管，除去O2，即可得到干燥、纯净

7、的N2。若将混气先通过灼热的Cu网，因气体中混有水蒸气，易引起试管破裂。气体的收集：（1）排水集气法：难溶或微溶于水，且与水不发生反应的气体，均可用排水集气法收集。用排水集气法收集气体时，导管只能伸入集气瓶内少许。气 此法可收集气体有 等 不与空气发生反应，且其密度与空气的密度相差较大的气体，均可用排空气集气法收集。 气（2）向上排空气法： 此法可收集气体有 等（3）向下排空气法：棉花 此法可收集气体有 等气 气 注意：所制气体如难溶于水又不要求干燥时，应该用排水集气法；如气体溶于水则只能用排空气法收集。排气集气时，应使气体导管伸到瓶底。空气的平均式量约为29，则式量大于29的气体如Cl2等用

8、可瓶口向上排空气法收集；式量小于29的气体如H2等可用瓶口向下排空气法收集；而与空气密度相近的气体如NO、CO等不能用排空气法收集。用排空气法收集气体时，导管一定要接近集气瓶底部，把空气尽量排出；为减少空气向瓶内扩散，集气瓶口应盖上毛玻璃片；如用试管收集时，可在管口轻轻塞入一小团疏松的棉花。尾气的处理操作中应掌握的几个问题：液收法：对有毒、有害的气体必须用适当的溶液予以吸收。如Cl2、SO2、Br2(蒸气)、NO2等，可用NaOH溶液吸收；H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收； NH3可用浓H2SO4吸收。燃烧法：点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。如CO尾气，则可在导管口处点燃，将其

9、转化为CO2。直排法：针对无毒、无害气体的排出。如：N2，O2，H2，CO2等(可在塞子上安装一个放空管或多打一个孔)。转化法：若需检验某混气中含有大量H2和CO，先将混气通过灼热的CuO，使其分别转化为H2O(气)和CO2，然后通过装有无水CuSO4的U形管(或干燥管)，再通过澄清石灰水进行验证(该顺序不能颠倒)。气体的净化与干燥装置如图。二典型例题分析例4 利用图所示装置收集以下8种气体(图中烧瓶的位置不得变化)。H2 Cl2 CH4 HClNH3 NOH2S SO2(1)若烧瓶是干燥的，则由B口进气可收集的气体有_ (写序号)；(2)若烧瓶充满水，可收集的气体有_，这时气体由_口进入；(

10、3)若烧瓶是干燥的，则由A口进气，可收集的气体有_；(4)若在烧瓶内装入浓硫酸进行气体干燥，则可用此装置干燥的气体有_，这时气体由_口进入。例2 按下述实验方法制备气体，合理而又实用的是_。A锌粒与稀硝酸反应制备H2B向饱和氯化钠溶液中滴加浓硫酸制备HClC亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2D大理石与浓硫酸反应制备CO2例3 下列三个问题均与图示实验装置有关，请选择AD序号填入括号内(1)制取某无色非金属氧化物气体时，锥形瓶X内的药品应是 A铜和稀硝酸 B铜和浓硝酸C碳酸钙与稀硫酸 D亚硫酸钠和浓盐酸(2)洗气瓶Y中所装的液体应是(不允许非水杂质混在气体中) A浓H2SO4 BNaOH溶液CNaH

11、SO3溶液 DHaHCO3溶液(3)检验集气瓶Z是否集满气体，置于瓶口的滤纸上蘸上的溶液是 ABaCl2溶液 B酸性KMnO4溶液C碘化钾淀粉试纸 D澄清石灰水例4 如图装置可用于_。A加热NaHCO3制CO2B用Cu与稀HNO3反应制NOC用NH4Cl与浓NaOH溶液反应制NH3D用NaCl与浓H2SO4反应制HCl请同学们认真完成以上学案之后，再一并核对答案！ddddddddddddddddddddddddddddddddddd有关答案：1. 常见气体的制备原理：固体-固体加热装置制O2的反应原理2KClO3 2KCl+3O22KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2制NH3的反应原理2N

12、H4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O制CH4的反应原理CH3COONa+NaOH Na2CO3+CH4固体-液体(液体-液体)加热装置制Cl2的反应原理MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O制HCl的反应原理NaCl(固)+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl（不加热或微热均可）NaCl(固)+NaHSO4(浓) Na2SO4+HCl制SO2的反应原理Na2SO3(固)+H2SO4(较浓) Na2SO4+H2O+SO2制NO的反应3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O（不加热速率慢）制C2H4的反应原理CH3CH2OH CH2=CH

13、2+H2O固体-液体不加热装置制H2的反应原理Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2制CO2的反应原理CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O制H2S的反应原理FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S制NO2的反应原理Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O制C2H2的反应原理CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH气体的净化：净化1、含有HCl杂质气体CO2（HCl）-饱和NaHCO3溶液；SO2（HCl）饱和NaHSO3溶液 H2S（HCl）-饱和NaHS溶液；Cl2（HCl）水或饱和食盐水； H2（HCl）-水；2、中性气体中含有酸性杂质气体：用NaO

14、H溶液吸收3、酸性气体中含有其它酸性杂质气体CO2（SO2）-饱和NaHCO3溶液； CO2（H2S）-CuSO4溶液；4、含有O2杂质气体CO2（O2）灼热Cu； N2（O2）-灼热Cu5、HCl（Cl2）-CCl4溶液(2)常见气体的干燥：固体干燥剂通常放在球形干燥管内，液体干燥剂通常放在洗气瓶内。下列气体干燥选用什么干燥剂？请根据以上原则填写下表：酸性干燥剂中性干燥剂碱性干燥剂浓硫酸P2O5CaCl2硅胶碱石灰中性H2、O2、N2、CO、NO、CH4、C2H4、C2H2酸性CO2、Cl2、HCl、SO2、NO2H2S碱性NH3二. 典型例题分析例1分析 本题考查的内容是基础内容，但综合思

15、考性较强。其立意在于考查学生对常见实验装置图的识别、分析能力；运用正确的化学实验基本操作等知识，通过思维的联想、迁移和重组，解决具体问题的能力。由图可以看出：(1)若烧瓶是干燥的，由B口进气收集的气体必然为密度比空气大的气体。这是因为只有密度比空气大的气体如Cl2，HCl，H2S，SO2等，当由B口进气后，才能在烧瓶底部逐渐积聚，产生的压强将瓶内的空气由A口排出，直至所收集的气体充满整个烧瓶。(2)若烧瓶充满水，则应为能够采用排水集气法收集的气体，装置应与“排水量气”装置相同，遵循“短进长出”的原则。此时由 A口通入像H2，CH4，NO等极难溶于水的气体，气体产生的压强将烧瓶中的水由B口排出，

16、当烧瓶中的水排尽后，即说明烧瓶内已充满所收集的气体。(3)若烧瓶是干燥的，由A口进气可收集的气体应为密度比空气小的气体。这是因为只有密度比空气小的气体如H2、CH4、NH3等，当由A口进气后，才能在烧瓶最上方逐渐积聚，产生的压强将瓶内空气由B口排出，直至所收集的气体充满整个烧瓶。(4)浓硫酸为强氧化性的酸性干燥剂，其干燥气体的范围为非还原性的中性及酸性气体。进行干燥时，气体的流向应遵循“长进短出”的原则，所以除NH3(为碱性气体)、H2S(为还原性气体，易被浓硫酸氧化)外，其余气体均可由浓硫酸干燥。综上所述，本题的正确答案：(1)；(2)，A；(3)；(4)，B。例2分析 本题主要考查常见气体

17、的实验室制备原理。A不合理，由于稀硝酸具有强氧化性，两者反应得不到H2；B不合理，由于HCl极易溶于水，不能用饱和NaCl溶液与浓H2SO4反应制备HCl，而应该用NaCl晶体与浓H2SO4反应制备HCl；D不合理，大理石与浓硫酸反应生成的微溶性的CaSO4包裹在大理石表面，阻碍反应的继续进行。所以，合理而又实用的是C。例3分析 这是一道集制气、除杂和集气于一题的综合实验题。可根据实验装置的特点对各选项进行筛选。根据制气装置为有液体参加反应且不需加热，可淘汰A，根据所制气体是无色的，又可排除B，由本节例1分析知C也应排除。亚硫酸钠和浓盐酸反应不需加热，气体SO2为无色，且符合Z瓶集气方式，故(

18、1)应选D。亚硫酸钠和浓盐酸反应产生SO2并混有HCl气体和水气(本题未对水气作除杂要求)，需将HCl除去。由于浓H2SO4只能吸收水汽而不能除去HCl气体，NaOH溶液要同时除去HCl和SO2，NaHCO3溶液虽能除去HCl气体，但同时产生新杂质CO2混在SO2中。NaHSO3溶液能吸收HCl，同时放出SO2，故(2)应选C。由于SO2不与BaCl2及KI反应，SO2与澄清石灰水反应生成CaSO3白色沉淀不便在滤纸上观察。酸性KMnO4溶液与SO2反应后紫红色褪去，故(3)应选B。 答(1)D；(2)C；(3)B。例4分析分析题干提供的图示可知：气体发生装置为固液(不加热)型，气体收集方法为排水集气法。所以首先排除需加热的A选项；而C，D两选项中，反应条件亦均需加热，且制得的NH3和HCl均为极易溶于水的气体，不能用排水集气法收集，故予以排除。而B选项中，用Cu与稀HNO3作用制取NO发生的反应方程式为：3Cu+8HNO3 = 3Cu(NO3)2+4H2O+2NO，从反应物的聚集状态及反应条件来看，为固液(不加热)型，而且制备的气体NO不溶于水，可用排水法收集，符合题意。故本题的正确答案为B。8