气体的制取除杂和干燥.docx
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气体的制取除杂和干燥
一:
初中气体制取的知识
(一):
原料的选择的依据
原料选择考虑的因素:
成本低廉、反应速率适中、操作简单方便、气体纯净、对环境无污染……
(二):
选择发生装置的依据:
1:
发生装置的选择的依据:
反应物的状态(固体和固体反应、固体和液体反应、液体和液体反应)和反应条件(是否需要加热、加催化剂等)
2:
加热固体或固体混合物来制气体的发生装置
如加热高锰酸钾制氧气(试管口放一团棉花)或加热氯酸钾和二氧化锰混合物制氧气
所需的仪器有:
试管、导气管、铁架台(带有铁夹),酒精灯、单孔胶塞
3:
固体和液体或液体和液体不加热来制气体的发生装置
(1):
所需的仪器有:
试管、导气管、铁架台(带有铁夹),单孔胶塞(试管可以用锥形瓶或广口瓶来代替,但此时没有铁架台(带有铁夹))
该类型装置的优点:
装置简单,操作简单,不需要加热,节约能源
(2):
该类型装置的优点:
能控制生成气体的量,不需要加热,节约能源
所需的仪器有:
锥形瓶(或试管和铁架台(带有铁夹)或广口瓶)、导气管、双孔胶塞、
长颈漏斗
(3)该类型装置的优点:
能控制反应的快慢,不需要加热,节约能源
所需的仪器有:
锥形瓶(或试管和铁架台(带有铁夹)或广口瓶)、导气管、双孔胶塞、分液漏斗
(4):
该类型装置的优点:
可控制反应的发生和停止。
该类型装置须满足的条件
①:
常温下进行,不需加热
②:
块状或颗粒状固体与液体反应
③:
反应速度平稳,不能太快。
该类型装置主要分两种情况
①:
固体不动,通过开关的关闭来控制液面的升降,使固
液接触或分离,从而控制反应的发生和停止。
②液体不动,通过控制固体的升降,使固液接触或分离,从而控制反应的发生和停止。
(5):
该类型装置的优点:
使分液漏斗与烧瓶内气压相同,保证漏斗中液体顺利流出
(三):
选择收集方法的依据
1:
选择收集方法的依据:
气体的密度,气体的溶解性,气体的化学性质
2:
用排水法收集的依据:
不易溶于水或难溶于水、不与水发生反应
所需的仪器有:
集气瓶、导气管(注意导气管的形状
),玻璃片,水槽
所需的仪器有:
集气瓶、导气管、集气瓶、双孔胶塞
气体从b端通入(水短)
3:
用排空气法收集的依据:
气体的密度和空气的密度有较大的差异,而且还不和空气中的成分反应
(1):
气体的密度与空气的密度的一种比较方法
若气体的相对分子质量大于29时,则气体的密度大于空气的密度
若气体的相对分子质量小于29时,则气体的密度小于空气的密度
(2):
用向上排空气法收集的依据:
密度比空气的大,而且还不和空气中的成分反应
所需的仪器有:
集气瓶、导气管(注意导气管的形状
),玻璃片,水槽
所需的仪器有:
集气瓶、导气管、集气瓶、双孔胶塞
气体从a端通入(大长)
(3):
用向下排空气法收集的依据:
密度比空气的小,而且还不和空气中的成分反应
所需的仪器有:
集气瓶、导气管(注意导气管的形状
),玻璃片
所需的仪器有:
集气瓶、导气管、集气瓶、双孔胶塞
气体从b端通入(小短)
(4):
常见气体的收集方法
氧气:
排水法(收集较纯净的氧气)和向上排空气法
二氧化碳:
向上排空气法,不能用排水法收集(其原因:
二氧化碳能溶于水)
氢气和甲烷:
排水法和向下排空气法
一氧化碳和氮气:
排水法,一般不能用排空气法收集
氨气:
向下排空气法
(四):
放法
氧气、二氧化碳等密度比空气的密度大的气体,正放在水平的桌面上
氢气、甲烷等密度比空气的密度小的气体,倒放在水平的桌面上
(五):
氧气和二氧化碳的验满方法
1:
氧气的验满方法:
将带火星的木条放在集气瓶口,观察带火星的木条是否复燃
2:
二氧化碳的验满方法
将燃着的木条放在集气瓶口,观察燃着的木条是否熄灭
3:
利用下图装置收集气体时,收集满的标志是:
集气瓶口有气泡冒出
(六):
装置气密性的检验
1:
单孔胶塞组装的气体制取装置的气密性的检验方法
(1):
连好仪器,把导管的一端插入水里,用手紧握(必要时可双手紧握)试管的外壁或用酒精灯对其进行微热,如果水中的导管口处有气泡冒出,或松开手,水在导管里形成了一段水柱,则装置的气密性良好。
见下图示。
(2):
另一种气密性检验的方法,如下图所示。
具体操作是这样的:
连好仪器,向乙管中注入适的水,使得乙管的液面高于甲管的液面。
静置片刻后,若液面保持不变则证明该装置的气密性良好。
2:
双孔胶塞组装的气体制取装置的气密性的检验方法
(1)关闭活塞K,向其中加入水至浸没长颈漏斗下端管口,若漏斗颈出现一段稳定的水柱,证明该装置的气密性良好。
(2)连好仪器,向其中加入水至浸没长颈漏斗下端管口,当缓慢向外拉动活塞时,长颈漏斗下端管口产生气泡,装置气密性良好。
当缓慢向里推动活塞时,长颈漏斗颈出现一段稳定的水柱,装置气密性良好。
(七):
气体的干燥
1:
初中常用的气体干燥剂
(1):
酸性干燥剂:
浓硫酸(液体干燥剂)、五氧化磷
酸性干燥剂不能干燥碱性气体(初中常见的碱性气体:
NH3)
(2):
碱性干燥剂:
NaOH固体、碱石灰(NaOH和CaO固体混合物)、CaO
碱性干燥剂不能干燥酸性气体(酸性气体:
CO2、SO2、氯气、HCl气体)
(3):
中性干燥剂:
CaCl2固体
干燥剂
可以干燥的气体
不能干燥的气体
常用装置
酸性
浓硫酸
H2、O2、CO2、CO
NH3
A
碱性
固体NaOH
碱石灰
H2、O2、CO、NH3
CO2、SO2、SO3、HCl气体
B、C、D
中性
CaCl2
除NH3以外的所有气体
NH3
B、C、D
A和B的装置接口有连接顺序(利用A装置干燥时气体从a端通入(长进短出);利用B的装置
干燥时气体从a端通入(大口进小口出);C和D的装置接口没有连接顺序的限制。
A装置中装液体干燥剂,初中一般为浓硫酸;B、C、D装置中装固体干燥剂
(八):
初中常见做气体实验的装置
1:
气体与固体反应的装置:
氢气还原氧化铜的另装一种置
2:
气体与液体反应的装置
(九):
量气体体积的装置
(十):
尾气的处理方法
(1)、灼烧法:
除去尾气中所含的可燃性气体如CH4、C2H4、C2H2、H2、CO等
(2)、吸收法:
利用溶液或水除去尾气中所含的某些气体
(3)、收集法
(十一):
气体实验装置的设计
(1)、连接顺序:
装置顺序:
制气装置→净化装置→反应或收集装置→除尾气装置
(2)安装顺序:
由下向上,由左向右
(3)操作顺序:
装配仪器→检验气密性→加入药品(先固后液)
(4)有些实验为防倒吸,往往最后停止加热或最后停止通气;
(5)有些实验为防氧化往往最后停止通气。
(6)、仪器拆卸的一般过程:
从右到左,自上而下,先拆主体,后拆部件。
(7)、净化气体时,一般先除去有毒、有刺激性气味的气体,后除去无毒、无气味的气体,最后除水蒸气。
(十二):
气体的除杂
1:
解答对混合气体进行除杂、干燥实验的相关问题,可参考下列规律:
①:
考虑干燥与除杂顺序时,若采用溶液除杂,则先除杂后干燥;若采用在加热的条件下除杂,则先干燥后除杂
②:
接口的连接:
吸收装置(或洗气装置)应“长”进“短”出;量气装置(排水法)应“短”进“长”出
③:
解答除杂类题型的注意事项:
“不增”:
不增加新的杂质。
“不减”:
不能把主要成分反应掉。
“易分离”:
生成物中最好有容易分离的沉淀或气体或水等物质。
“简单”:
一般先物理方法后化学方法
2:
除杂方法:
①加热法:
气体通过双通玻璃管装置时,杂质与管中药品反应而除去
如:
除N2中的杂质O2,通过红热的铜网;
除CO2中CO,通过加热的CuO。
②洗气法:
气体通过洗气瓶,杂质与
瓶中试剂反应被吸收。
使用时应注意
进、出气管位置,应“长进短出”。
如:
除CO中的杂质CO2,除H2中的杂质
HCl,均用NaOH溶液。
除去酸性、中性气体中的水蒸气可用浓硫酸。
二:
三大气体的制取
氧气的制取
(一):
实验室制氧气的反应原理
1:
实验室用高锰酸钾制氧气的反应原理(药品:
高锰酸钾)(用一种纯净物制氧气)
2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑
2:
实验室用氯酸钾制氧气的反应原理(药品:
氯酸钾和二氧化锰)
3:
实验室用过氧化氢溶液制氧气的反应原理(药品:
过氧化氢溶液和二氧化锰)
2H2O2MnO22H2O+O2↑
(二):
实验室制氧气的的步骤
1:
用高锰酸钾制氧气的步骤(用排水法收集)
(1)检查装置的气密性
(2)将药品装入试管,用带有导气管的塞子塞紧,并把它固定在铁架台上
(若加热高锰酸钾制取氧气:
将药品装入试管,在试管口放一团棉花,用带有导气管的塞子塞紧,并把它固定在铁架台上)
(3)点燃酒精灯,加热试管
(4)用排水法收集氧气
(5)将导气管从水槽中取出
(6)熄灭酒精灯
(7)实验结束,整理仪器
注意事项:
(1):
试管口略向下倾斜的原因:
防止试管口的冷凝水倒流炸裂试管低,引起试管炸裂
(2):
铁夹夹在距试管口约1/3处;
(3):
伸入试管的导气管不应过长,刚露出橡皮塞即可,有利于气体的排出
(4):
待水中气泡连续均匀冒出时收集,防止收集的气体中混有空气。
(因为开始加热时,试管中的空气受热膨胀逸出)
(5):
当集气瓶口有气泡冒出,说明收集满
(6):
用高锰酸钾制氧气时,在试管口放一团棉花的原因:
防止高锰酸钾颗粒进入导气管,可能会将导气管堵塞
(7):
先预热,后对准药品集中加热的原因:
使试管受热均匀,防止试管炸裂。
(8):
实验结束,先从水中取出导气管,再熄灭酒精灯的原因:
防止水槽中的水倒流回试管中,引起试管炸裂
(9):
排空气法收集时,导气管接近集气瓶底的原因:
有利将空气排净
2:
用过氧化氢溶液制氧气的步骤(用向上排空气法)
(1).检查装置的气密性(查
(2).将二氧化锰放入锥形瓶中
(3).用带有导气管的塞子塞紧瓶口
(4).从长颈漏斗往锥形瓶中加入过氧化氢溶液,使长颈漏斗得下端位于液面以下(形成液封,防止气体从长颈漏斗逸出)
(5).收集气体
(6):
验满:
(7).实验结束,整理器材
(三):
工业上制氧气
1:
工业上利用廉价而丰富的天然资源——空气作为原料来制取氧气。
(1).方法:
分离液态空气法(物理变化)不是分解反应
(2).原理:
利用氧气和氮气沸点不同,用蒸馏法,分离液态空气。
2:
利用膜分离技术富集空气中的氧气
在一定压力下,让空气通过具有富集功能的薄膜,反复进行多级分离,可得到纯度较高的氧气
二氧化碳的制取
(一):
实验室制取二氧化碳
1:
药品:
大理石(或石灰石)和稀盐酸
大理石(或石灰石)在自然界中储量丰富,价格低廉,与稀盐酸反应反应速度适中
2:
实验室为什么不能用下列药品制二氧化碳的原因
(1):
大理石(或石灰石)和稀硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙覆盖在大理石(或石灰石)的表面,使酸与大理石隔离,阻止反应的发生
(2):
不用碳酸镁的原因是碳酸镁的价格贵
(3):
不用碳酸钠或碳酸氢钠的原因是反应速度太快,难于控制
(4):
不用大理石(或石灰石)和浓盐酸的原因是不但反应快,由于浓盐酸具有挥发性,使得生成的二氧化碳混有较多的氯化氢气体
3:
反应原理
CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑
4:
实验装置
(1):
发生装置(适用于固体与液体、液体与液体在常温下的反应。
)
3:
实验步骤
(1):
检查装置的气密性(查)
(2):
将大理石装入锥形瓶中(装)
(3):
塞紧橡皮塞(连)
(4):
从长颈漏斗加入稀盐酸(加)
(5):
收集气体(收)
(6):
把燃烧的木条放在此集气瓶口,若燃烧的木条熄灭,则已集满。
(验)
(7):
整理实验器材(理)
利用如图所示装置制取二氧化碳的实验步骤
(1):
检查装置的气密性(查)
(2):
将大理石装入试管中(装)
(3):
向试管中加入稀盐酸(加)
(4):
塞紧橡皮塞(连)
(5):
收集气体(收)
(6):
把燃烧的木条放在此集气瓶口,若燃烧的木条熄灭,则已集满。
(验)
(7):
整理实验器材(理)
4:
收集方法
用向上排空气法收集(其密度比空气的大)
不能用排水法收集(可溶于水)
5:
注意事项
(1):
发生装置的导气管口略露出胶皮塞即可,不能伸入过长
(2):
如使用长颈漏斗,长颈漏斗下端要伸入液面以下
(3):
导气管要伸到接近集气瓶的底部
6:
验满的方法
把燃烧的木条放在此集气瓶口,若燃烧的木条熄灭,则已集满,反之没有集满。
7:
检验的方法
(1):
将该气体通入到澄清石灰水中,若澄清石灰水变浑浊,则该气体为二氧化碳,反之不是二氧化碳
(2):
将适量的澄清石灰水倒入装有该气体的集气瓶中,盖上玻璃片,振荡,若澄清石灰水变浑浊,则该气体为二氧化碳,反之不是二氧化碳
(二):
工业制法:
将大理石高温煅烧
CaCO3高温CaO+CO2↑
氢气的制取
(一)实验室制取氢气
1:
药品:
锌粒和稀硫酸
价格适中,反应速度适中
2:
反应原理
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
3:
实验装置
(1):
发生装置(适用于固体与液体、液体与液体在常温下的反应。
)
4:
实验步骤
(1):
检查装置的气密性(查)
(2):
将锌粒装入锥形瓶中(装)
(3):
塞紧橡皮塞(连)
(4):
从长颈漏斗加入稀盐酸(加)
(5):
收集气体(收)
(6):
整理实验器材(理)