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文档简介
1、常见气体的制备与收集k、几种气体制备的反应原理气悴反响原理化学方程式氧气2KC10s 2KC1+3O212KMrO4KiMnO4+Mii Oa+0 a t2HO3 M1I°3+ 0/氨气2HH4Cl+Ca(OHhCaCl#2NHj f氢气呂计出50*=呂出5+出tco3CaC Oj-2 HCl=Ca Cl2+CO 21 +H/D化bfa!SO?+H3 S O4CrR)=NaSO4+HiO+SO3 fNOaCHNOhCNO+SNOs r+2H2OC2HaCaC2+2H2O C<OH)2+ C 丹 f氢气MnO1+4HCKi>= MnClj+Cli f +2H2ONO3Cu+
2、8HNO2(稀严了CXNODrHNO t+ 4Ha0CA6HQH窘冋皿0二 气 体 发 生 装 置 的 类 型 世1 设计原那么:b舸根据反响原理、反响物状态和反响所需条件等因素来选择反响装置。2 .装置基本类型:昴装置类型固体反响物加热固液反响物不加热固液反响物加热装置示意图主要酒精灯、试管启普发生器酒精灯、烧瓶、分液漏斗仪器典型02、NH3等H2、C02、H2S 等。C12气体试管口应稍向下倾在用简易装置时,如用长先把固体药品参加烧斜,以防止产生的水蒸颈漏斗,长颈漏斗的下口应瓶,然后参加液体药品;操作气在管口冷凝后倒流而伸入液面以卜,否那么起不到要正确使用分液漏斗。要点引起试管破裂;液封的
3、作用;参加的液体反响物如酸要适当;制C2H4:铁夹应夹在距试管口块状固体与液体的混合1/3 处;物在常温下反响制备气体三、气体的收集方法和装置忌根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种1、收集方法:忌A、排水集气法凡难溶于水或微溶于水,又不与水反响的气体都可用排水法收集,如图甲B、排空气法一种是向上排空气法,但凡气体的相对分子质量大于空气的平均相对分子质量的可用此法,如图乙;假设气体的相对分子质量小于空气的平均相对分子质量,贝U用向下排空气法, 如图丙2、收集装置:1图甲可收集 02、H2、N2、Cl2饱和NaCI溶液、NO、C02饱和NaHCOs溶液、CO 等。图乙可收集CI
4、2、NO2、CO2、SQ等。3图丙可收集 出、NH3、CH4等。4图丁从A进气相当于图乙,从B进气相当于图丙。四、气体的枯燥净化装置自1、气体枯燥净化装置气体的净化、枯燥装置一般常用的有洗气瓶、枯燥管、U形管和双通加热管几种液态枯燥剂固态枯燥剂固体,加热装置常见浓硫酸酸性、无水氯化钙碱石灰除杂试剂枯燥剂强氧化性中性碱性Cu、CuO、Mg 等可枯燥H2、CI2、O2、SQ、H 2> CI2、O2、SQ、H 2、O2、N 2CO、可除去H2、。2、N2、的气体N2、CO2、CO、CH4N2、CO2、CO、CH4CH4、NH3CO不可枯燥HBr、NH3、HINH3CI2、SO2、CO2、的气体
5、NO2等(1)洗气瓶中一般装入液体除杂试剂。除杂试剂应通过化学反响将杂质吸收或将杂质气体 转化为所制取的气体。常见除杂试剂有: 强碱溶液:如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S CI2、NO2等呈酸性的气体。 饱和的酸式盐溶液,可将杂质气体吸收转化,如:饱和NaHCOs溶液能除去CO2中混有的HCI、SO2等强酸性气体。饱和NaHSOs溶液能除去SO2中混有的HCI、SQ等气体。饱和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCI气体。 浓H2SO4:利用它的吸水性,可除去 出、SO2、HCI、CO、NO2、CH4等气体中 混有的水蒸气。但由于浓 H2SO4有强氧化性,不能用来枯燥具有强复原性气体,
6、如 H$、 HBr、HI 等。 酸性KMnO4溶液:禾【J用它的强氧化性,可以除去具有复原性的气体,如除去混在CO2气体中的SO2、H2S等。(2) 枯燥管、U形管一般装入固体的枯燥剂。常见的固体枯燥剂有: 酸性枯燥剂,用来枯燥酸性气体。如 P2O5、硅胶等。 碱性枯燥剂,用来枯燥碱性气体。如 CaO、碱石灰、固体NaOH等。 中性枯燥剂,既能枯燥碱性气体又能枯燥酸性气体。如CaCb(但CaC2不能枯燥NH3,因易形成CaC2 8NH3氨合物)。(3) 双通加热管一般装入固体除杂剂,除杂试剂和混合气体中的某一组分反响。例如: Cu和混合气体中02反响而将02除去。另外还常用固体的无水CuSC4
7、装入枯燥管中,通过颜色变化检验水蒸气的存在 (但 不能用CuSC4作枯燥剂,因CuSO4吸水率低)。用Na2O2固体也可将CO?、出0(气)转化为 。2。2、尾气处理装置:宓I尾气处理与净化、枯燥的原理和装置是一样的。(1) 图甲装置中假设装NaOH可吸收CI2、SO2、NO2、CO2等酸性气体。假设装NazSQ 可吸收CI2、SO2、NO2等。图乙和图丙装置中假设装碱石灰可吸收 CI2、SO2、NO2、CO2等酸性气体,同时他 们还是一个双吸收装置,应用于制取易潮解的物质,如,制无水 AICI3时,正好可吸收多余 的CI2,反响结束后冷却过程中又可吸收回流的空气以防止潮解。(3)尾气处理还可
8、以用以下装置:A. 甲装置吸收极易溶于水的气体如 HCI、NH3等。B. 乙装置吸收溶解度较小的气体如 CI2等。C. 丙装置除去可燃的有毒气体如 CO等。D. 无需要吸收直接排放的气体有 02、N2、出、CO2、CxHy,其中H2和CxHy必须排放到室外。3、防倒吸完全装置:詞4. 测量气体的体积:竜利用气体的不溶于某些液体的性质如H2难溶于水,CI2难溶于饱和食盐水可用排液法粗略测量气体的体积。其多种量气装置见以下图实验操作水平的上下决定了测量误差的大小装置(A),反响后应恢复到室温再读数,实验前集气瓶应充满水。气体体积即量筒中水的体积,装置(B):读数时应上下移动乙管,使甲、乙两管液面相
9、平。读取反响前后甲管中 液面体积读数的差值即为气体体积.装置(C):测量收集到气体体积,应先使气体冷却至室温,再慢慢将量筒下移,使 量筒内外液面高度相同,再读取读数.装置(D):实验中水面要没过漏斗颈,量筒中装满水,反响在漏斗中进行,生成气体的体积即为量筒内气体的体积。装置(E):用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的体积分数.读数时球形容器和量气管液面相平,量气管内增加的水的体积等于不被反响管吸收的气体的体积.五、气体制备实验的根本过程1、气体制备实验一般分为以下六个环节:制气平安装置除杂枯燥反响尾气处理2、气体制备实验操作的一般步骤:庖4排尽装1组装从上到下、从左到右2检验气密性3参加药
10、品置内的空气 5验纯 6性质实验或反响 7撤除装置【典型例题】十曲;1.以下实验装置图正确的选项是怎2以下各组气体在常温下能共存且能用向上排空气法收集的是耘DA. NO 和 02B. HCI 和 NH3 C. H2和 C0D . SQ和C023实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:懾乙实验室可用饱和亚硝酸钠 NaN02溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反响制取氮气。1从上图中选择制取气体的适宜装置:氮气、氢气。2氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外, 还有、。3 氨合成器出来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨, 填“会或“不会发生倒吸,原因是: 。4用乙装置吸收一段时间氨后,再通
11、入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是: ,锥形瓶中还可观察到的现象是:。 5写出乙装置中氨氧化的化学方程式: 。6反响结束后锥形瓶内的溶液中含有 H+、OH-、离子。B某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反响制取胆矶其设计的实验过程为:CuSOi-1杂铜中含有大量的有机物,可采用灼烧的方法除去有机物,灼烧时将瓷坩埚置于 用以下所给仪器的编号填入,下同,取用坩埚应使用灼烧后的坩埚应放在 上,不能直接放在桌面上。实验所用仪器:A.蒸发皿B.石棉网C.泥三角D.外表皿E.坩埚钳F.试管夹2杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,用以制取胆矾
12、。灼烧 后含有少量铜的可能原因是 。A.灼烧过程中局部氧化铜被复原 B.灼烧不充分铜未被完全氧化C.氧化铜在加热过程中分解生成铜D.该条件下铜无法被氧气氧化3通过途径U实现用粗制氧化铜制取胆矶,必须进行的实验操作步骤:酸溶、加热通氧气、过滤、 、冷却结晶、 、自然枯燥。 4由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矶,与途径I相比,途径U有明显的两个优点是: 、。5在测定所得胆矶CuSO4 XH2O中结晶水x值的实验过程中:称量操作至少进行 次。6 假设测定结果x值偏高,可能的原因是 。a加热温度过高b.胆矶晶体的颗粒较大c.加热后放在空气中冷却 d.胆矶晶体局部风化分析与解答:A1由题给反响物的状态,N
13、aNO2和NHQ都是饱和溶液,可推知N2用a装置,而H2是由锌粒固和稀酸液来制取,那么可用b制取。2枯燥气体和调节或控制H2和N2的流速。3不会,因合成氨的反响是一个可逆4从能使铂丝保持红反响,生成的混合气体除NH3以外还有大量的N2和H2存在热可以推知,氨的氧化反响是一个放热反响。根据氨氧化的产物看有NO生成,NO被02氧化又产生N02,所以锥形瓶中会看到有红棕色气体产生。(5)乙装置中氨氧化的反应方程式为4NH3+5O24NO+6H 20o(6)因氨氧化生成的N0与。2、出0反应生成HNO3,未氧化的氨与HNO3反响生成NH4NO3。因此,反响结束后,锥形瓶内的 溶液中除有H+、OH-外,
14、还应有NH;和NO: o(B)( 1)因坩埚加热后温度较高,应放在泥三角上进行加热,且取用坩埚时要用坩埚钳,并且为防止坩埚炸裂和烧坏桌面, 烧后的坩埚要在石棉网上冷却,不能直接放在桌面上。(2)灼烧后含有少量铜其原因可能是灼热不充分,铜未被完全氧化,也可能是灼烧过程中局部氧化铜被复原。(3)利用途径U制取胆矶时,必须先加酸将氧化铜溶解,加热通氧气将Cu氧化,过滤除去粗制 氧化铜中的不溶物杂质后,然后再蒸发溶剂,冷却结晶,再过滤得晶体,最后将其枯燥,由此可写出答案(4) 根据途径I的反响方程式 Cu+2H2SO4(浓)d CUSO4+SO2T+2H2O和途径U的反响方程式 2Cu+O2+2H 2SO4(稀)2CuSQ+2H2O,可以看出途径U的优点是:产生等量的胆矶比途径I耗硫酸少;途径U不产生污染大气的气体(S02)(5) 称量操作至少进行4次,分别是:称量坩埚;称量参加晶体后的坩埚;称量加热冷却后的坩埚;称量再加热、再冷却后的坩埚至两次称量的值相差不超过0.1 ®(6) 假设测定结果x值偏高,可能是
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