常见气体的实验室制备
常见气体的实验室制备
1、气体发生装置的类型
（1）设计原则：根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。
2）装置基本类型：
常见气体的实验室制备
1、气体发生装置的类型
（1）设计原则：根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。
几种气体制备的反应原理
1、O 2 2KClO 3 2KCl+3O2↑ 2KMnO 4 2H 2O 22、NH 3 2NH 4Cl+Ca(OH)2 NH 3·H 2O 3、CH 4 CH 3COONa+NaOH
K 2MnO 4+MnO2+O2↑ 2H 2O+O2↑ CaCl 2+2NH3↑+2H2O NH 3↑+H2O Na 2CO 3+CH4↑
4、H 2 Zn+H2SO 4(稀)==ZnSO4+H2↑ 5、CO 2 CaCO 3+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O
6、SO 2 Na 2SO 4+H2SO 4(浓)==Na2SO 4+SO2↑+H2O 7、NO 2 Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3) 2+2NO2↑+2H2O 8、NO 3Cu+8HNO3(稀)==3Cu(NO3) 2+2NO↑+4H2O 9、C 2H 2 CaC 2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑
△
10、Cl 2 MnO 2+4HCl(浓)===MnCl2+Cl2↑+2H2O 11、C 2H 4 C 2H 5OH CH 2=CH2↑+H2O 12、N 2 NaNO 2+NH4Cl===NaCl+N2↑+2H2O △
2、收集装置
（1）设计原则：根据气体的溶解性或密度 （2）装置基本类型：
3、净化与干燥装置
（1）设计原则：根据净化药品的状态及条件和性质
（3）气体的净化剂的选择
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：①易溶于水的气体杂质可用水来吸收；②酸性杂质可用碱性物质吸收；③碱性杂质可用酸性物质吸收；④水分可用干燥剂来吸收；⑤能与杂质反应生成沉淀（或可溶物）的物质也可作为吸收剂。
（4）气体干燥剂的类型及选择
常用的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显酸性或中性的气体，如CO 2、SO 2、NO 2、HCI 、H 2、Cl 2 、O 2、CH 4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显碱性或中性的气体，如NH 3、H 2、O 2、CH 4等气体。
③中性干燥剂，如无水氯化钙等，可以干燥中性、酸性、碱性气体，如O 2、H 2、CH 4等。 在选用干燥剂时，显碱性的气体不能选用酸性干燥剂，显酸性的气体不能选用碱性干燥剂。有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂。能与气体反应的物质不能选作干燥剂，如不能用CaCl 2来干燥NH 3（因生成 CaCl2〃8NH 3），不能用浓 H2SO 4干燥 NH3、H 2S 、HBr 、HI 等。
气体净化与干燥注意事项
一般情况下，若采用溶液作除杂试剂，则是先除杂后干燥；若采用加热除去杂质，则是先干燥后加热。
对于有毒、有害的气体尾气必须用适当的溶液加以吸收（或点燃），使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如尾气Cl 2、SO 2、Br 2（蒸气）等可用NaOH 溶液吸收；尾气H 2S 可用CuSO 4或NaOH 溶液吸收；尾气CO 可用点燃法，将它转化为CO 2气体。 4、气体实验装置的设计
（1）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
例题
[例1]下列反应适用于实验室制氢气的是（ ）。
①锌与稀硫酸反应②甲烷热分解③电解稀硫酸④赤热的炭与水蒸气反应 A. 只有① B.①② C.①③ D.①②④ （1994年全国高考题） 分析与解答：
实验室里制备气体要操作简单，容易分离，经济实惠，切实可行。甲烷在高温下才能分解成 H2和 C，实验室里难办到。赤热的炭和水蒸气反应生成 CO和 H2，既难反应，又难分离，难以在实验里实现。可用锌和稀硫酸反应、电解稀硫酸的方法制取氢气。本题答案为C
[例2] 今有下列气体：H 2、Cl 2、CH 4、HCl 、NH 3、NO 、H 2S 、SO 2，用右图装置进行实验，填写下列空白：
①当烧瓶干燥时，从A 口进气可收集的气体是 ，从B 口进气可收集的气体
是 。
②当烧瓶中充满水时．可用来测量 等气体的体积。 ③当烧瓶中装入洗液，用于洗气时，气体应从 口进入烧瓶。 分析与解答：
（1）本题考查学生思维的敏捷性。用排空气法来收集气体要注意气体的密度。由于H 2、CH 4、NH 3的密度比空气小，不与空气发生反应，可用向下排空气的方法来收集，结合本题干燥烧瓶的位置特征，H 2、CH 4、NH 3应从A 口进气，把空气从B 口赶出。Cl 2、HCl 、H 2S 、SO 2气体的密度比空气大，与空气不发生反应，应从 B口进气，将空气从A 口赶出。NO 能与空气中的O 2反应，不能用排空气法收集。
（2）对于难溶于水的气体可用排水取气法收集；可以用来收集、测量的气体有H 2、CH 4、NO 。
（3）当烧瓶中装有洗液时，被净化、干燥的气体应从B 口进入。
[例3] （1）在没有现成的CO 2气体发生器的情况下，请你选用下图中的部分仪器，装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO 2气体发生装置。应选用的仪器是（填入仪器的编号） 。
（2）若用上述装置制取CO 2气体，而实验室只有稀硫酸、浓硝酸、水、块状纯碱、块状大理石，比较合理的方案应选用的药品是
。
（1992年上海市高考题）
分析与解答：本题要求组装一个随开随用、随关随停的CO 2发生装置。即利用启普发生器的原理来制备CO 2气体。细心观察所给仪器，可用球形干燥管来代替启普发生器的球形漏斗，烧杯代替反应容器，应选用的仪器是a 、c 、d 、e 。
大理石与稀硫酸反应生成了微溶于水的CaSO 4，阻碍了反应的进行，因而不能同时选用这两种药品。又因为块状 Na2CO 3晶体溶于水，不能用启普发生器来制备 CO2。只能将浓硝酸加水稀释为稀硝酸，再与CaCO 3反应制备CO 2。应选用的药品是浓硝酸、水、块状大理石。
[例4]1,2 - 二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂, 常温下它是无色液体, 密度2.18 g〃cm -3, 沸点131.4℃, 熔点9.79℃, 不溶于水, 易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂. 在实验室中可以用下图所示装置制备1,2- 二溴乙烷. 其中分液漏斗和烧瓶a 中装有乙醇和浓硫酸的混合液, 试管d 中装有液溴(表面覆盖少量水)
填写下列空白:
(1)写出本题中制备1,2-二溴乙烷的两个化学反应方程式.
___________________________________________________________
___________________________________________________________
(2)安全瓶b 可以防止倒吸, 并可以检查实验进行时试管d 是否发生堵塞．请 写出发生堵塞时瓶b 中的现象._________________________________. (3)容器c 中NaOH 溶液的作用是:__________________________________.
(4)某学生在做此实验时, 使用一定量的液溴, 当溴全部褪色时, 所消耗乙醇和浓硫酸混合液的量, 比正常情况下超过许多. 如果装置的气密性没有问题, 试分析其可能的原因. 分析与解答：
本题是是一道综合性的的实验简答题，意在考查学生的观察能力、
实验能力和思维能力。
解题时依据试题信息，细心观察实验装置图，善于联系已经掌握的基础知识，进行知识的迁移，发散思维，用准确的化学语言来解答实际问题。
本题的正确答案及评分标准为： (1) CH2=CH2+Br2→CH 2BrCH 2Br (每式1分, 共2分)
(2)b中水面会下降, 玻璃管中的水柱会上升, 甚至溢出. (2分) (3)除去乙烯中带出的酸性气体. 或答除去CO 2、SO 2. (2分) (4)原因:
①乙烯发生(或通过液溴) 速度过快
②实验过程中, 乙醇和浓硫酸的混合液没有迅速达到170℃(答" 控温不当" 亦可) (两点各2分, 共4分. 答其它原因不给分也不扣分)