专题三气体的制备及其装置

1、专题三 气体的制备及其装置气体制备装置一般分四大部分：发生装置，净化装置（干燥装置），收集装置，尾气处理装置。一、气体的发生装置一）固固（加热）：适用于制O2、NH3、（CH4课本没有）制备原理：制氧气：制氨气：注意事项：l、试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在管口冷却后倒流而引起试管破裂。2、铁夹应夹在距管口l3处。3、固体药品要放在试管底部平铺开，加热时首先均匀预热，然后在试管的最后部位集中加热，并逐步前移。4、胶塞上的导管伸入试管里不能过长，否则会妨碍气体导出。5、如用排气法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯。以防止水倒流。二）固液体（不加热）：适用于制

2、CO2、H2 、H2S（SO2、NO2、NO课本没有制法）制备原理：制CO2：制H2：制SO2、NO2、H2S、NO：注意事项：1瓶内气密性要好。2先放固体后加液体。（为什么？）3加人酸的量要适当。4生成气体微溶或难溶于水。（一）常规类制备原理：制CO2：制H2：制H2S：注意事项：1在简易装置中长颈漏斗的下口应深入液面以下，否则起不到液封的作用而无法使用。2加入大小适宜不溶于水的块状固体，如果太碎会落入底部的酸中使反应无法控制。造成容器内压力过大，导致酸液溢出。3加人酸的量要适当。4在导管口点燃氢气或其它可燃性气体时，必须先检验纯度。（二）启普发生器类三）固液或液液（加热）：适用于制C2H4

3、、Cl2、SO2、乙酸乙酯、蒸馏（HCl课本没有） abcdef制备原理：制C2H4：制Cl2：制NO：f用于Cu和浓硫酸制取SO2：冰醋酸和乙醇浓硫酸作用下制乙酸乙酯：注意事项：l、瓶内反应物体积不宜超过烧瓶容积的1/3。2、a、b、c加热前应放入碎瓷片，防止暴沸。3、a装置温度计插入反应液面以下，测反应液温度；b装置温度计水银球与支管端口处相平，测气体温度，便于控制馏份。4、d装置便于随时加入液体，但随反应进行烧瓶内压强增加，液体不易滴入。（改进方法见e）注意点：1、用KMnO4制取O2时，为了防止生成的细小颗粒堵塞导管，在大试管口放一松软棉花。2、实验室制取氨气时，由于氨气极易与空气中的

4、水结合，导致外部空气向试管里“冲”，里面氨气向外逸出，在小试管口放一疏松棉花。3、在制取C2H2时，若用大试管为反应器时，在大试管口放一松软棉花，防止生成的泡沫喷出。4、Cu和浓硫酸制取SO2做性质试验的小试管口堵一块蘸有少量碱液的棉花防止污染。二、气体的净化（干燥）装置一）常见净化原理：气体的净化可分为物理方法和化学方法。遵循以下原理：不损失主体气体；不引入新杂质；在密闭容器中进行；先除易除的气体。1、物理方法：（1）液化法：利用沸点不同从空气中分离N2和O2。（2）水洗法：利用溶解度不同从N2和NH3中除去NH3；从NO和NO2中除去NO2。2、化学方法：（1）氧化还原法：灼热铜丝网除去混

5、合物中的O2（2CuO22CuO）；CuO除去H2、CO等。（2）酸碱法：NH3和CO2通过碱石灰除去CO2。(CaOCO2CaCO3)（3）沉淀法：除去CO2中的H2S通过CuSO4溶液。H2SCuSO4CuSH2SO4（4）最常用的为洗气法：用饱和NaCl除去Cl2中的HCl；用饱和NaHCO3除去CO2中的HCl、SO2等；用酸性高锰酸钾除去气体中的SO2；（如CO2中的SO2）注意：以下考得比较少：用饱和NaHSO3除去SO2中的SO3；浓硫酸也可除SO3（SO3易溶于浓硫酸）；冷却同样可以除SO3。用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的乙醇或乙酸；二）常见净化装置 a b c d e

6、a为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。b、c、d一般盛液体药品，用于洗液。e一般盛固体药品，往往根据增重可测出吸收物质的质量，用于定量计算。三）常见干燥剂及气体的干燥液态干燥剂固态干燥剂装置 常见干燥剂浓硫酸无水氯化钙碱石灰可干燥气体H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、COH2、O2、NH3、N2、CO、CH4不可干燥气体NH3、H2S、HBr、HINH3Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2三、气体的收集装置根据气体溶解性（分子极性）和密度（相对分子量，与29比较

7、）不同，把气体的收集方法分为排液法（常为排水法）和排气法（常为排空气法）。装置图见下：一）排液法：难溶或微溶于水且不与水发生化学反应的气体。例如：H2、O2、CO、CH4、NO（只能用排液法收集）、CH2CH2、CHCH等。注：Cl2不用排水法收集，但可用排饱和食盐水收集,CO2可以用排饱和NaHCO3收集。排液法的典型仪器是a，注意导管只能伸入集气瓶内少许。二）排气法：不与空气反应且密度与空气相差较大的气体；又可分为向上排空气法和向下排空气法。用排气法收集气体时，导气管一定要伸入集气瓶底部，把空气尽量排出。为了减少空气扩散，集气瓶口可盖上毛玻璃片（如图b）；试管口轻轻塞上一小团疏松的棉花（如

8、图d）（1）向上排空气法：式量大于29的气体。如O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2(只用排空气)、HCl等;典型装置是b。（2）向下排空气法：式量小于29的气体。如H2、CH4、NH3等;典型装置是c。 a b向上排空气法 c向下排空气法 d练习：（发散思维）1、下列装置也能用于收集气体，试根据气体的流向判断收集气体的种类。 2、排水法收集的气体和排气法收集的气体纯度有何不同？3、某些气体要求非常干燥，则收集前后都要干燥，如何组装仪器？四、尾气处理装置通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常用经典仪器有： a b c d ea用于NaOH吸收氯气、CO2；硫酸铜吸收H2S（气体溶解或反

9、应速度不很快，不易引起倒吸）；b用于收集少量气体然后处理；c、d收集极易溶且溶解很快的气体。如HCl、HBr、NH3等；其中d 吸收量少。e用于处理难以吸收（有毒）且可燃的气体。如H2、CO等。实验装置总装思路1、装置的安装顺序2、操作顺序装置连接气密性检查装固体药品加液体药品气体制取1、将装置的导管口一端浸没于水中，再用双手手掌握住容器（试管可用一只手握住，如左图；复杂仪器还可微热），若在导管口处有气泡冒出，松手后，水在导管里形成了一段水柱，则装置的气密性良好。概括为：微热看气泡，静置看液面（又称整体法）。要点1：气密性的检查2、如左图，关闭止水夹后，从长颈漏斗向试管中注入一定量的水，使漏斗

10、内液面高于试管内液面，静置后若漏斗内液面不下降，则装置的气密性良好；液面下降，则装置的漏气；概括为：注液静置看液面（又称局部法）。创新设计方案集锦：1、气体安全装置1）防倒吸安全装置 2）防堵塞安全装置 3）防污染安全装置 2、液封装置3、量气体体积装置（读数时，要使量筒与洗气瓶中的液面保持水平，消除水位差造成的误差） 4、启普发生器原理及类似反应器 【典型例题】例1（2006江苏卷）实验室可用右下图所示装置干燥、收集某气体R，则R可能是（ ） ASO2 BNH3 CHCl DCl2 例2（05上海）以下各种尾气吸收装置中，适合于吸收易溶性气体，而且能防止倒吸的是例3（06上海题18）右图是气

11、体制取装置，下列能用此装置制取气体并能“随开随用、随关随停”的是A大理石和稀硫酸制取二氧化碳 B锌粒和稀硫酸制氢气C浓盐酸和二氧化锰制取氯气 D电石和水制取乙炔例4（06广东21）某研究小组进行与NH3有关的系列实验。K1K2K3K4K5ACB石蜡油从下图中挑选所需仪器，画出制取干燥NH3的装置简图(添加必要的塞子、玻璃导管、胶皮管。固定装置和尾气处理装置不用画)，并标明所用试剂。将NH3通入溴水中，有N2生成，反应的化学方程式为 。为验证“同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子”，该小组同学设计了如第6页右上图所示的装置，图中B管的容积是A管的2倍，活塞K1、K2、K3、K4、K

12、5均关闭(固定装置和尾气处理装置略；HCl和NH3均不溶于石蜡油，也不与之反应；装置气密性好。在A管中充满与大气压强相等的干燥HCl气体。操作是 。控制活塞K4、K5，调节C，使B管充满与A管同压的干燥NH3。缓缓开启K3，A管中的现象是 。要达到实验目的，当反应完成并恢复到室温时，B管中预期的现象是 ；若观察不到预期现象，主要原因是 。例5 今有下列气体：H2、Cl2、CH4、HCl、NH3、NO、H2S、SO2，用图装置进行实验，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

13、，用于洗气时，气体应从 口进入烧瓶。例6水蒸气通过灼热的煤所产生的混合气，其主要成分是CO、H2，还含有CO2和水蒸气。请用所示装置设计一个实验，以确认上述混合气中含有CO和H2。（1）连接上述装置的正确顺序是：（填各接口的代码字母）混合气（ ）、（ ）接（ ）、（ ）接（ ）、（ ）接（ ）、（ ）接（ ）、（ ）。（2）确认混合气中含有H2的实验现象是_，其理由是_。例7 已知氨气跟氧化铜反应可以制备氮气（），纯氮气跟镁在高温下反应可得到氮化镁，但氮化镁遇水即反应生成氢氧化镁和氨气。（1）下面是某化学课外小组的同学提出的实验室制备氨气的几种方案A. 硫酸铵固体与消石灰共热B. 浓氨水逐渐滴

14、加到新制的生石灰水C. 在一定条件下，氮气与氢气化合D. 加热分解氯化铵固体你认为其中较简便易行的方案有_（填字母）；其反应的化学方程式为_。（2）该小组同学设计的制备氮化镁的方案有以下两个。分别见实验方案的装置图（夹持及加热仪器没有画出）。且在实验前系统内的空气均已排除。方案一 该实验完成后，能否得到纯净的氮化镁_（填“能”或“不能”）；简述理由_。 装置C的作用是_。方案二已知： 该方案中存在的主要问题是_ 如何才能解决上述问题_。精选题一、选择题1图5-19装置可用于 A加热NaHCO3制CO2B用铜和稀硝酸反应制NOC用NH4Cl与浓NaOH溶液反应制NH3D用NaCl与浓硫酸反应制H

15、Cl2按下述方法制备气体，合理而又实用的是 A锌粒与稀硝酸反应制备H2B向饱和氯化钠溶液中滴加浓硫酸制备HClC亚硫酸钠与浓硫酸反应制备SO2D大理石与浓硫酸反应制备CO23图5-20是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各组物质中能利用这套装置进行实验的是A铜屑和浓硝酸B二氧化锰和浓HClC电石和水D碳酸钙和稀盐酸4现用二氧化锰氧化浓盐酸来制取氯气，将氯气经过净化装置、干燥装置后，再跟灼热的铜屑反应，以制取氯化铜固体，最后还应连接尾气吸收装置，以保护环境。在尾气吸收装置中，若只有以下试剂，你认为不适宜的试剂是 A溴化钠溶液B氢氧化钠溶液C氯化钠溶液D硫酸亚铁溶液5实验桌上只有烧

16、碱、盐酸、铜片、大理石、蒸馏水五种试剂，从欠缺试剂的角度来看（实验仪器齐全），无法进行的实验项目是 A制取氢气B制取碳酸钠C制取氯化铜D测定盐酸的浓度6如图5-21装置，红磷、硫磺分别在a、b瓶中燃烧，当燃烧结束后同时打开两个夹子，可看到 A水同时流入a、b两集气瓶B水只流入a集气瓶C水只流入b集气瓶Da、b集气瓶中都无水流入 7某实验室有锥形瓶、集气瓶、各种玻璃导管、橡皮塞、烧杯、药匙和所需药品，可以制备下列各组气体的是 AH2、NO2、CH4BHCl、Cl2、O2CH2、CO2、H2SDC2H2、NH3、C2H48当氢气混有氯化氢、硫化氢、二氧化碳和水蒸气时，为得到干燥纯净的氢气，操作步骤

17、和顺序完全正确的是（每一步只除去一种杂质） 通过装浓硫酸的洗气瓶 通过装水的洗气瓶 通过装氢氧化钠溶液的洗气瓶 通过灼热的氧化铜 通过装硫酸铜溶液的洗气瓶 通过装有五氧化二磷的干燥管A、B、C、D、二、非选择题9图5-22所示装置可以收集以下气体：H2、NO、CH4、HCl、Cl2、NH3、SO2。（1）若集气瓶是干燥的，气体从a进入，可收集的气体有_。（2）若将集气瓶盛满水，收集气体并测量气体的体积，可收集并测量体积的气体有_。此时气体应由_管进入，由_管通向量筒。10图5-23装置：（铁架台和加持仪器均略去）制得的气体X是干燥和纯净的，在装置A、B、C中盛放的试剂在下列（11）中选用。Mn

18、O2粉末 P2O5粉末 NaOH粒 无水CaCl2 NaBr粉粒 浓盐酸 浓硫酸 浓氨水 浓NaOH溶液 稀盐酸 (11)稀硫酸。试回答：（1）A中a盛放的是（均用编号）_，B中盛放的是_，B中盛放的是_，C中盛放的是_。（2）发生器中产生气体X的原理是_。（97-全国）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，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。专题三 气体的制备及其装置 参考答案例1例2例3例4例5BDB（1）（2）2NH3+3Br2 N2+6HBr；（3）调节C中的液面与B中的液面高度相等，开启K1和K2，从K2处通入干燥的HCl将其中的空气排净，直到K1处有白雾出现，关闭K1、K2。A中产生