初三化学专题实验室制取气体的装置.docx
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初三化学专题实验室制取气体的装置
实验室制取气体的装置:
一.三种气体的制备
1.氧气(O2)
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2KClO3
2KCl+3O2↑
2H2O2MnO22H2O+O2↑
2.二氧化碳(CO2)
CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑(不能用HCl与Na2CO3反应的原因:
Na2CO3易溶于水,与盐酸反应速率快,不利于收集)
3.氢气(H2)
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑(不用Al反应速率快,而Fe反应慢)
二.根据反应物的状态和反应条件分为两种类型
1.
固+固
气体发生装置(图1):
制取氧气:
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2KClO3
2KCl+3O2↑
2.固+液
气体发生装置(图2):
)
①制取氧气:
反应原理:
2H2O2
2H2O+O2↑
②制取二氧化碳:
反应原理:
CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑
③制取氢气:
反应原理:
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
三.实验装置的组成(四个部分)
1.发生装置
A.固+固
气体(图1)
注意事项①试管口略向下倾斜,防止水倒流,致使试管炸裂。
②铁夹夹在离试管口1/3处。
③试管内导管刚露出橡皮塞即可,便于导出气体。
④高锰酸钾制氧气时试管口应放一团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒随气流进入导管。
⑤酒精灯加热要用外焰加热
B.固+液
气体(图2)还可以用
注意事项
①分液漏斗可以用长颈漏斗代替,但其下端应该伸入液面以下,防止生成的气体从长颈漏斗中逸出;
②导管只需略微伸入试管塞
③装药品时,先装固体后装液体
④该装置的优点:
可以控制反应的开始与结束,可以随时添加液体
2.洗气装置(除杂和干燥)
1.气体的净化(除杂)一定先净化后干燥(?
),对于实验室制备氧气时可能含有的杂质只有水,而制备CO2和H2时除了又水还有HCl气体。
在制备CO2和H2一定要先出去HCl再干燥。
H2(HCl)用NaOH溶液 CO2(HCl)用NaHCO3溶液
2.气体的干燥(除去水)
干燥剂有:
浓硫酸(酸性)、碱石灰(碱性)
酸性干燥剂:
不能干燥碱性气体如氨气;
碱性干燥剂;不能干燥酸性气体如二氧化硫、二氧化碳、三氧化硫、氯化氢等
注意:
证明时,一定要先证明水再证明其它物质,证明水一定要用无水硫酸铜;除去水时,先除去杂质,再除去水。
证明二氧化碳一定要用澄清石灰水。
(例2)
3.收集装置
常用气体的收集方法:
(一般有毒排水、无毒排空)
A:
排水法 适用于难或不溶于水且与水不反应的气体,导管稍稍伸进瓶内。
(CO、N2、NO只能用排水法)
B:
向上排空气法 适用于密度比空气大的气体(CO2、HCl只能用向上排空气法)
C:
向下排空气法 适用于密度比空气小的气体。
如H2 排气法:
导管应伸入瓶底
4.尾气处理装置
有毒的气体不能直接排放到空气中(CO)
四.操作步骤:
(连)查、装、定、点、收、离、熄。
①连接装置:
先下后上,从左到右的顺序。
②检查装置的气密性:
将导管的一端浸入水槽中,用手紧握试管外壁,若水中导管口有气泡冒出,证明装置不漏气。
松开手后,导管口出现一段水柱。
③装入药品:
按粉末状固体取用的方法(药匙或纸槽)
④固定装置:
固定试管时,试管口应略向下倾斜;铁夹应夹在试管的中上部
⑤加热药品:
先使试管均匀受热,后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。
⑥收集气体:
a、若用排水集气法收集气体,气泡均匀冒出时再收集,刚排出的是空气水排完后,应用玻璃片盖住瓶口,小心地移出水槽,正放在桌面上(密度比空气大)(防止气体逸出)
b、用向上排空法。
收集时导管应伸入集气瓶底部(为了排尽瓶内空气)
用排水法收集时,导管放在集气瓶口
⑦先将导管移出水面
⑧再停止加热
五.气体的验满
六.氧化铜(CuO)的还原实验
H2、CO、C还原CuO实验的比较
H2还原CuO
CO还原CuO
C还原CuO
化学方程式
H2+CuO
Cu+H2O
CO+CuO
Cu+CO2
C+2CuO
2Cu+CO2↑
装置图
装置特点
①试管口略向___倾斜;②通H2的导管伸至试管底部于CuO上方
因CO有____,增加对尾气处理装置,防止CO污染空气
①试管口略向下倾斜;②反应需高温;
操作步骤
反应前需检验气体纯度。
还原过程分四步:
一通,二点,三撤,四停
①检查气密性;②装药品固定试管;③点燃;④移导管,熄灭酒精灯。
实验现象
①黑色CuO变成___色;②试管口有___生成
①黑色CuO变成___色;②生成的气体使澄清石灰水变浑浊
①黑色固体逐渐减少;②有光亮红色固体生成;③生成的气体使澄清石灰水变浑浊
对于用氢气和一氧化碳还原氧化铜时要先同一会气体再加热(?
)
七.探究性试验1.提出假设问题2.证明假设(试验操作)3.得出结论(试验现象)4.讨论
例1.某化学兴趣小组利用锌和浓盐酸以及下图所示装置来制取干燥、纯净的氢气,并验证气体中的杂质。
(1)实验中看到B中无水硫酸铜变蓝色,这说明产生的气体中含有杂质(填化学式),除此以外,还可能含有的杂质气体是(填名称)。
为了检验该杂质,可将E装置连接到上述装置中(填序号)之间,气体从(填a或b)进入装置E,E中所放试剂为,观察到的现象是。
(2)C装置的作用是;
(3)此实验收集氢气的下列方法中,你认为最合理的是。
(填选项编号)
①向上排空气法②用干瘪气球收集③排水法
例2.(08四川眉山)(6分)下图为常见的实装置(用途不一),根据下列要求回答问题,装置可重复使用。
提示:
H2+CuOCu+H2O,无水硫酸铜遇水由白色变为蓝色。
(1)将含有水蒸汽的氢气干燥后还原氧化铜,则该气体先要通过装置
(填序号,下同)。
(2)如果要验证混合气体由H2、CO组成,则需要连接的仪器顺序为。
(3)如果要验证混合气体由CO、CO2组成,则需要连接的仪器顺序为。
(4)如果要验证混合气体由H2、H2O组成,则需要连接的仪器顺序为。
(5)如果要验证混合气体由CO2、CO、H2组成,则需要连接的仪器顺序为
例3.甲酸(HCOOH)通常是一种无色易挥发的液体,它在浓硫酸作用下易分解,反应方程式为:
HCOOH浓硫酸CO↑+H2O,某课外活动小组的同学欲用该反应来制取CO,并还原红棕色的氧化铁粉末。
现有下列仪器或装置供选择:
(1)用甲酸滴入浓硫酸的方法制取CO,应选(填序号)装置;如果要除去CO中混有少量甲酸气体,最好选择上图中(填序号)进行洗气。
(2)用上述方法制取的CO还原氧化铁,并检验气体产物,则各仪器的接口连接顺序为:
(填字母)。
(3)在对氧化铁粉末加热前,为安全起见,应进行的一项重要操作是。
(4)从开始加热到实验结束,氧化铁粉末的颜色变化为,
反应方程式为。
(5)上述实验的尾气不能直接排放到空气中,请你说出一种处理尾气的方法:
。
(6)在该制取CO的反应中,浓硫酸所起的是作用。
例3.实验室常用下列装置来制取氧气:
(1)写出图中有标号仪器的名称:
a、b;
(2)用双氧水和二氧化锰来制取氧气时,可选用的发生装置是(填序号),其中二氧化锰起作用。
(3)用高锰酸钾制取氧气时,发生反应的化学方程式为。
(4)用E装置收集氧气的依据是,检验氧气是否集满的方法是
。
(5)实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气常温下NH3是一种无色、有刺激
性气味的气体,密度比空气小。
NH3极易溶于水,其水溶液呈碱性。
①制取氨气反应的方程式:
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2X。
X的化学式为:
。
②制取并收集NH3,应该从上图中选择的发生装置是,收集装置是______。
③NH3是一种碱性气体,干燥时不能选用下列干燥剂中的(填序号)。
A.固体氢氧化钠B.浓硫酸C.生石灰
练习1.(08江苏盐城)(8分)通过一年的化学学习,应该知道有多种途径可以制取氧气。
如:
A.电解水B.分离空气C.加热高锰酸钾D.分解过氧化氢E.
(1)相信你在E处还可以写出另一种制取氧气的方法;
(2)若用加热高锰酸钾制取氧气:
实验结束,停止加热时要先把导管移出水面,其理由是,此时发现水槽中的水变成了浅紫红色,你认为产生该现象的原因可能是;
(3)若分解过氧化氢制取氧气,供选用的装置如下:
注射器
b
a
丙
乙
甲
要得到平稳的氧气流,应选用的发生装置是▲(选填“甲”或“乙”);若用丙装置干燥生成的氧气,丙中盛放的液体试剂是▲,气体应从▲(选填“a”或“b”)端导入。
2.(08湖北宜昌)(10分)实验室常用下列装置研究气体的制取和性质,根据所学知识回答下列问题。
(1)写出实验室制取氧气的一个化学方程式____________。
利用该反应制取氧气,发生装置应选____________(填序号,下同)。
(2)一氧化氮气体难溶于水,在空气中容易发生下列反应2NO+O2==2NO2,则收集一氧化氮气体时不能用的装置是(填序号)____________。
(3)按图F作细铁丝在氧气中燃烧的实验,我观察到的现象有____________(只答一条),其相关的化学方程式是____________。
(4)实验室里将制得的二氧化碳气体通入澄清石灰水中,始终未出现浑浊现象,可能的原因是____________。
4.(08江苏徐州)(10分)通过一年的化学学习,你已经掌握了实验室制取气体的有关规律,以下是老师提供的一些实验装置。
请结合下图回答问题:
(1)写出图中标号的仪器名称:
a;b。
(2)写出实验室用A装置制取氧气的化学方程式。
(3)通过查阅资料得知:
①氨气(NH3)是一种密度比空气小且极易溶于水的气体,其水溶液称为氨水;②氨气在加热条件下能与氧化铜反应生成铜、水和空气中含量最多的气体。
小芳同学加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物制取氨气,她应选择的反应的发生装置是,收集装置是。
(填字母编号)
(4)小芳将收集满氨气的集气瓶倒扣在滴有无色酚酞的水中,观察到的现象是, 。
(5)请写出氨气和氧化铜反应的化学方程式 。
5.(07汕头)(14分)请根据下列装置图回答:
(1)写出下列仪器的名称:
①,④。
(2)如果用大理石和稀盐酸制取并收集CO2,应选用上图中的(填序
号);其化学方程式为。
(3)若用加热固体KmnO4来制取并用排水法收集一瓶O2,应选用上面图中的
(填序号),其化学方程式为。
(4)已知乙炔(C2H2)气体可用水和CaC2反应制取。
请你完成制取乙炔的化学反应方程式:
CaC2+===+C2H2↑。
乙炔气中常含酸性杂质气体CO2和H2S,请在右边方框中补画出除杂装置(导气管用直线表示),并标注必要的试剂。
6.实验室常用的干燥剂“碱石灰”是CaO和固体NaOH的混合物,极易与空气中水蒸汽和CO2反应而变质。
某同学对一瓶久置的“碱石灰”作了如下探究:
(1)【猜想】
猜想Ⅰ:
没有变质,“碱石灰”只含有CaO、固体NaOH;
猜想Ⅱ:
已完全变质,“碱石灰”全部变成了CaCO3和Na2CO3。
则CaO与水反应的反应方程式为 。
(2)【实验】如下图所示:
(3)【判断】
a.若Ca(OH)2、CaCO3和Na2CO3投入到水中不会放热,则由操作②现象判断:
猜想Ⅱ (填:
成立、不成立)
b.操作④发生化学反应的方程式为 ;由操作⑤⑥的现象判断:
滤液中含有 (写化学式);由此判断猜想Ⅰ (填:
成立、不成立)。
c.综合a和b的结论,判断该样品变质情况为 。
(4)【拓展】由上述实验说明,实验室中“碱石灰”应 保存;操作③中玻棒的作用是 。
7.某学生小组对过量炭粉与氧化铁反应产物中气体的成分进行研究。
(1)假设:
该反应的气体产物全部是二氧化碳。
(2)设计方案:
将一定量氧化铁在隔绝氧气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反应的碳元素与氧元素的质量比。
(3)查阅资料:
氮气不与碳、氧化铁发生反应,可用来隔绝氧气。
(4)实验:
操作步骤及实验现象
简答
①称取3.2g氧化铁与2g炭粉均匀混合,放入重48.48g的玻璃管中,按上图装置连接
写出装置中编号仪器的名称:
A,B
②加热前,先通一段时间纯净、干燥的氮气
其目的是
③夹紧T处弹簧夹,加热一段时间,澄清石灰水变浑浊
该现象说明
④完全反应后,冷却至室温,称得玻璃管和固体的总质量为52.24g
(5)数据处理:
经计算,参加反应的碳元素质量为0.48g,氧元素质量为0.96g……
(6)结论:
根据数据处理结果,得出原假设不成立,理由是