高中常见气体制备

高中常见气体的制备

1．常见气体的实验室制法

中学化学实验中，应该学会氯气、氯化氢、氧气、硫化氢、二氧化硫、氨气、二氧化氮、一氧化氮、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烯、乙炔等气体的实验室制法。应该掌握的具体容主要有：会选择适宜的反应物，并能熟练地书写有关气体生成的化学方程式；根据反应物的状态和反应条件等因素，选择适宜的气体发生装置，能判断装置图的正误，会组装气体发生装置；根据气体的密度、在水中的溶解性等性质，选择适宜的集气方法与装置；根据所制气体的性质，会用简便的方法检验或验满。

（一）气体的制备思路，可从下面几个方面来归纳：

→→→→→→

反应原理气体发生装置除杂提纯干燥收集检验尾气处理

（二）组装仪器：自下而上，从左到右；气体净化：先净气装置，后干燥装置；

（三）操作顺序：1．检验装置的气密性；2．装药品进行实验操作；3．记录实验现象、数据；

1、气体制取装置：

A. B. C. D.

固/液体+ 液体（不加热）固/液体+ 液体(加热) 固体+ 固体(加热)

适用于收集不跟空气发生反应且密度比空气小的气体（装置见图C）;（装置D中B管进A管出）

2、气体干燥装置

（1）气体干燥装置的基本类型和气体流动方向：

盛装干燥剂状态液体干燥剂固体干燥剂

装置示意图

洗气瓶

气体流动方向长管进气，短管

出气

U形干燥管，进气和出气没有区别；

球形干燥管应该大口进气，小口出气（在干燥管的

进出气口都要塞一团棉花，防止干燥剂流动）

注意事项：

1、固体干燥剂颗粒大小要适当，颗粒太大气体和干燥剂接触面小，不利于干燥效果不好；颗粒太小，气体不易通过，容易堵塞，一般以黄豆粒大小为宜。

2、液体干燥剂用量要适当，并控制好通入气体的速度，为了防止发生倒吸，在洗气瓶与反应容器之间应连接安全瓶。

（2）、气体的分类

1、根据酸碱性，

酸性气体：CO2、SO2、NO2、HCl、Cl2、H2S、HBr、HI等

碱性气体：只有NH3

中性气体：H2、O2、CH4、CO、CH2=CH2、C2H2、N2等

2、根据常温氧化还原性强弱，

强还原性气体：H2S、HBr、HI、SO2等

一般性气体：H2、O2、CH4等

（3）、气体干燥剂的类型及选择

1、常用气体干燥剂按酸碱性可分为三类：

①酸性干燥剂，如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥酸性或中性的气体，如CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2、O2、CH4等气体。

②碱性干燥剂，如生石灰、碱石灰、固体NaOH。碱性干燥剂可以用来干燥碱性或中性的气体，如NH3、H2、O2、CH4等气体。

③中性干燥剂，如无水氯化钙、无水硫酸铜等，可以干燥中性、酸性、碱性气体，如O2、H2、CH4等。

3、气体收集装置：

A. B. C. D.

排水法向上排空气法向下排空气法长进短出(向上)

短进长出(向下)

（1）排水集气法

适用于收集不溶于水或微溶于水且不与水发生反应的气体。收集的气体纯度高，易判断是否集满。（装置见图A）

（2）向上排空气集气法

适用于收集不跟空气发生反应且密度比空气大的气体（装置见图B）;(装置D中A管进B管出)

（3）向下排空气集气法

4、尾气处理装置

一、燃烧法

原理：对于CO等气体，由于它不溶于水，也不溶于酸或碱溶液，因此可以将其点燃生成无毒气体CO2。

二、收集法

原理：对于CO、NO等气体，由于不溶于酸或碱溶液，当其量较少时，可以将其先收集在气球里。

注意：收集到气球中的这些气体不能排到空气中，必须做进一步的化学处理。

三、吸收法

原理：这是使用得最普遍的尾气吸收装置，这类装置具有吸收效率高，操作简便等特点。根据气体的性质不同，吸收剂可以选用固体或液体两种。

A、固体吸收剂

SO2等气体的处理，干燥管可以盛装碱石灰等颗粒固体吸收剂；

B、液体吸收剂

如果使用液体吸收剂，往往会引起液体的倒吸。因此，根据尾气在吸收液中溶解度的差异，这类装置又可分为以下三种。

①直接吸收式：可用于吸收在吸收液中溶解度不大的气体，如Cl

等气体。

2

②隔离式：用于吸收易溶于水的少量气体，如NH3、HCl等气体，可有效防止倒吸，但如果气体的

量较大，则会有气体逸出而污染环境。

③倒立漏斗式：该装置可以增大气体与吸收液的接触面积，有利于吸收液对气体的吸收。当易溶性气

体（HCl、NH3、HBr等）被吸收液吸收时，导管压强减少，吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容积较大，导致烧杯液面下降，使漏斗口脱离液面，漏斗中液体受自身重力作用又流回烧杯中，从而防止液体的倒吸。

防倒吸装置图如下：

5、装置气密性检查方法

一.原理：

使装置与外界产生压强差，再通过液面的变化或有无气泡产生来判断装置的气密性。

二.基本方法

1.加热法：通过升高温度增大部压强。

2.注水法：通过注入水缩小气体体积增大压强。

3.充气或抽气法：通过增加或减少装置气体的量增大或减小压强。

（一）加热法

将导管插入水中，用手掌（热毛巾）焐烧瓶（试管），若导管口有气泡冒出，冷却后会行成一段水柱，说明装置气密性良好。

关闭分液漏斗活塞，将导气管插入烧杯中水中，用酒精灯微热烧瓶，若导管末端产生气泡，停止微热，有水柱形成，说明装置不漏气。

（二）注水法

关闭弹簧夹，往长颈漏斗加水，使长颈漏斗液面高于试管液面，形成液面差，放置一段时间液面差不变，则装置气密性良好。

关闭分液漏斗活塞m和活关闭弹簧夹a，打开分液漏斗用止水夹夹紧橡皮管，塞n，向量气管注入水，活塞b，一段时间后若分液往锥形瓶中加入水，一使量气管液面高于干漏斗中的水不能顺利滴下，段时间后当分液漏斗中燥管液面，形成液面差，说明装置气密性良好。的水不能顺利滴下时，放置一段时间液面差不说明装置气密性良好。变，则装置气密性良好

（三）充气法和抽气法

充气法：连接注射器，当缓缓推动活塞时，如果长颈漏斗液面上升，说明气密性良好。

抽气法：连接注射器，当缓缓拉动活塞时，如果长颈漏斗下端有气泡冒出说明气密性良好。

5、量气方法及装置

方法一：排出液体测量气体体积

原理：一般排出的液体是H2O，所量气体应是不溶或难溶于H2O的。有时也可根据气体特性排出其他液体，如Cl2排饱和NaCl溶液。

装置：

量气管

量气管读数注意事项：

①冷却至室温才开始读数②读数前使量气管左右液面相平③眼睛视线与液面最低处相平

方法二：直接测量

原理：利用产生的气体将注射器活塞向后推，由注射器上的刻度得出气体体积。

装置：

实验室制氧气

方法一：常用氯酸钾(二氧化锰作催化剂)受热分解来制氧气。

2KClO32KCl+3O2↑

方法二：高锰酸钾受热分解来制取氧气

2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑

注意事项：

（1）：用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气，靠近试管口的地方“放一团棉花”

目的：防止加热时高锰酸钾粉末进入试管而堵塞试管，及防止污染制取的气体和水槽中的水。

（2）：试管口略向下倾斜

目的：防止冷凝水倒流，使灼热的试管炸裂。

（3）：给试管加热时，先用酒精灯火焰的外焰在试管下方来回移动，使试管受热均匀，然后用酒精灯外焰再集中加热放药品的部位。目的：防止试管受热不均匀，引起的试管破裂

（4）：当气泡连续均匀放出时，把导气管伸入盛满水的集气瓶里，开始收集氧气。

目的：刚排出的是空气，气泡连续均匀放出时收集的氧气才是纯净的氧气。

（5）：气体收集完毕，应先把导气管从水中取出，再撤去酒精灯。目的：防止水槽中的水倒流，使灼热的试管炸裂。

（6）：检查装置的气密性的方法

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。

（7）：导气管伸入发生装置要稍露出橡皮塞

目的：有利于产生的气体排出。

（8）：水排完后，应用玻璃片盖住瓶口，小心地移出水槽，把集气瓶正放在桌面上

目的：氧气的密度比空气大，防止气体逸出。

方法三：过氧化氢(H2O2)在二氧化锰催化下分解，也可作为实验室制氧气的一种简便方法。

2H2O22H2O+O2↑

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

注意事项

(1):导管只需略微伸入试管塞:

目的:有利于气体的收集

(2):为什麽用分液漏斗?

目的:能控制液体流入的速率,也能防止生成的气体逸出到空气中.

(3):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，

目的:防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；

(4):气密性检查方法：把止水夹关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。

(5):装药品时，先装固体后装液体

(6):MnO2的作用:MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用,能加快过氧化氢分解的速率.

方法四：氧气的工业制取

工业制取氧气是根据空气中（主要指氧气与氮气）个组成成分的沸点不同，采用分离液态空气的方法制取。氮气的沸点比氧气略低，分离液态空气时，首先分离出来的是氮气，剩余的主要是氧气。

二：氧气的收集法

1：排水收集法原因：氧气不易溶于水。

2：向上排气收集法原理：氧气的密度比空气大。

3：氧气的检验（证明集气瓶中收集的气体是氧气）：用带火星的木条伸入集气瓶，发现木条复燃，说明是氧气；

4:氧气的验满（证明集气瓶中已经收集满氧气）：用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。三：氧气的用途（性质决定用途，用途反映性质）1：供给呼吸2：支持燃烧

实验室制氢气

一、实验室制取原理：活泼金属与弱氧化性酸的置换，常用锌跟盐酸或稀硫酸反应制氢气。

制取方程式：Zn+H2SO4(稀) ZnSO4+H2↑；Zn+2HCl ZnCl2+H2↑

还可以利用启普发生器制取氢气

启普发生器由三部分组成。上面一部分是球形漏斗，

下面一部分是玻璃球和玻璃半球所组成的容器，第

三部分是带旋钮的导气管。装料前，先检查各接

缝处的气密性。方法是关住旋钮，由漏斗处注入水

后，在液面处划一记号，若数分钟液面不下降，

说明气密性好；若下降，可涂凡士林密封。之后在

球形漏斗颈适当位置用玻璃丝编绕数圈，以阻止锌粒下落。将容器侧身由上口或侧口处加入用CuSO4液浸泡过的锌粒，再将漏斗插入，用玻璃棒将玻璃丝拨至容器细颈处后，将发生器放直，安上导气管，打开旋钮，由上口加入稀硫酸(V浓H2SO4∶VH2O=1∶4给启普发生器中加水至将金属锌全部淹没处，倒水后量水的体积，这就是稀硫酸的体积。）至淹没锌粒处关上旋钮，固、液体分离，稀硫酸液面升至漏斗处。打开旋钮，用排水法收集一试管H2，管口向下移近火焰，放开拇指，如有尖锐的爆鸣声，证明氢气不纯，要继续收集并检验，直至只发出轻微的“噗”声为止，此时H2已纯，可以使用。

注意事项：

1.制取氢气选用的金属一般是锌和铁,凡是金属活动性在氢气前面的金属，都可用来制取氢气。

2.制取氢气的酸溶液一般选用稀硫酸和稀盐酸。浓硫酸和浓、稀硝酸因氧化性太强，与金属反应不会产生氢气。

3.因氢气密度小于空气密度，所以本实验必须采用向下排空气法或排水取气法