气体的实验室制备、净化和收集

1、 气体的实验室制备、气体的实验室制备、净化和收集净化和收集一、常见气体的实验室制备：一、常见气体的实验室制备：反应原理及发生装置反应原理及发生装置1）氧气）氧气2KClO3 = MnO2+2KCl+3O2，H2O2=H2O+O22KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2，MnO2收集方法收集方法:验满方法验满方法:2）CO2反应原理及发生装置反应原理及发生装置CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O收集方法：收集方法： 向上排空气法向上排空气法净化方法：净化方法：用饱和的用饱和的NaHCO3除去除去HCl验满方法：验满方法：将燃烧的木条放在瓶口将燃烧的木条放在瓶口3）H2反应原理及发生

2、装置反应原理及发生装置Zn+H2SO4=ZnSO4+H2收集方法：收集方法： 向下排空气法、排水法向下排空气法、排水法4）Cl2反应原理及发生装置反应原理及发生装置MnO2+4HCl（浓）（浓）=MnCl2+Cl2+2H2O（主要）（主要）2NaCl+H2SO4(浓浓)=Na2SO4+2HCl收集方法：收集方法：向上排空气法、排饱和食盐水法向上排空气法、排饱和食盐水法净化方法：净化方法： 用饱和的用饱和的NaCl溶液除去溶液除去HCl验满方法：验满方法：将湿润的淀粉将湿润的淀粉-KI试纸放在集气瓶口试纸放在集气瓶口尾气处理：尾气处理： 多余的多余的Cl2用用NaOH溶液吸收除去溶液吸收除去5）

3、NH3反应原理及发生装置反应原理及发生装置Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+2NH3+2H2O收集方法：收集方法：向下排空气法向下排空气法干燥方法：干燥方法：用碱石灰除去混有的水蒸气用碱石灰除去混有的水蒸气验满方法：验满方法：将湿润的红色石蕊试纸放在试管口将湿润的红色石蕊试纸放在试管口将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口尾气吸收：尾气吸收：用蘸有稀硫酸的棉花团放在集气瓶口用蘸有稀硫酸的棉花团放在集气瓶口【例例1】实验室中下列气体的制取所选择的酸正确的实验室中下列气体的制取所选择的酸正确的是是 （ ） A.制取二氧化硫用浓硫酸制取二氧化硫用浓硫酸 B.制取氢气用稀

4、硝酸制取氢气用稀硝酸 C.制取二氧化碳用稀硫酸制取二氧化碳用稀硫酸 D.制取氯化氢用稀硫酸制取氯化氢用稀硫酸解析：B错，制取氢气用稀硫酸，硝酸有氧化性得不到氢气；C错，制取二氧化碳用稀盐酸或稀硝酸，因为硫酸钙微溶阻碍反应的进行；D错，制取氯化氢用浓硫酸，因为氯化氢气体易溶于水。 【方法规律】气体制取酸的选择：浓硫酸制取乙烯、 氯化氢、 二氧化硫；浓盐酸制取氯气；浓硝酸制取NO2。稀硫酸制取硫化氢、氢气；稀盐酸制取二氧化碳；稀硝酸制取一氧化氮。A【例例2】（福建高考节选）（福建高考节选）实验室中常用实验室中常用MnO2与浓盐酸反应制备与浓盐酸反应制备Cl2（发生装置如（发生装置如图所示），制备实

5、验开始时，先检查装置图所示），制备实验开始时，先检查装置气密性，接下来的操作依次是（气密性，接下来的操作依次是（ ） A.往烧瓶里加入往烧瓶里加入MnO2粉末粉末 B.加热加热 C.往烧瓶里加入浓盐酸往烧瓶里加入浓盐酸制备气体：制备气体： 注意事项：注意事项： O2、NH3、CH4等等如用排水集气法收集气体，当停止制气时，应先从水如用排水集气法收集气体，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，防止水倒吸。槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯，防止水倒吸。试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在试管口试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流，而使试管破裂。冷凝后倒流，

6、而使试管破裂。固体药品应平铺在试管底部。固体药品应平铺在试管底部。胶塞上的导管伸入试管内不能过长，否则会影响气体导出。胶塞上的导管伸入试管内不能过长，否则会影响气体导出。粉末状固体应在试管口放一团棉花粉末状固体应在试管口放一团棉花二、气体的发生装置：二、气体的发生装置：制备气体：制备气体： 注意事项：注意事项： Cl2、HCl、C2H4等等分液漏斗应盖上盖，注意盖上的分液漏斗应盖上盖，注意盖上的凹槽凹槽对准对准分液漏斗颈部分液漏斗颈部的小孔的小孔。烧瓶应固定在铁架台上。烧瓶应固定在铁架台上。先把固体药品放入烧瓶中，再缓缓加入液体。先把固体药品放入烧瓶中，再缓缓加入液体。对烧瓶加热时要垫上对烧瓶

7、加热时要垫上石棉网石棉网。反应物均为液体时，烧瓶内要加反应物均为液体时，烧瓶内要加碎瓷片碎瓷片。(3)固体液体固体液体(不加热不加热)气体气体制备气体：制备气体： 注意事项：注意事项： H2、CO2、NO2、SO2、NO等等在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时，必须先检验纯度。在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时，必须先检验纯度。块状固体与液体的混合物在常温下块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体，可用启普发生器制备，且气体不溶于水。当制取反应制备气体，可用启普发生器制备，且气体不溶于水。当制取气体的量不多时，也可采用简易装置。气体的量不多时，也可采用简易装置。简易装置中简易装置中长颈漏斗长颈

8、漏斗的下口应的下口应伸入液面以下伸入液面以下，否则起不到液封，否则起不到液封作用而无法使用。作用而无法使用。使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液使用分液漏斗既可以增强气密性，又可控制液体流速。体流速。加入块状固体药品的大小要适宜。加入块状固体药品的大小要适宜。加入液体的量要适当。加入液体的量要适当。最初使用时应待容器内原有的空气排净后，再收集气体。最初使用时应待容器内原有的空气排净后，再收集气体。以下是几种常见的气体制取装置，不适用于相应化学反以下是几种常见的气体制取装置，不适用于相应化学反应的是应的是ABCD实验室常见的几种气体发生装置如图实验室常见的几种气体发生装置如图A、B、C所示：

9、所示：(1)实验室可以用实验室可以用B或或C装置制取氨气，如果用装置制取氨气，如果用C装置，通装置，通常使用的药品是常使用的药品是 ；检查检查C装置气密性的操作方法装置气密性的操作方法是是 。(2)气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列气气体的性质是选择气体收集方法的主要依据。下列气体的性质与收集方法无关的是体的性质与收集方法无关的是_(填序号，下同填序号，下同)。密度密度 颜色颜色 溶解性溶解性 热稳定性热稳定性 是否是否与氧气反应与氧气反应浓氨水和氧化钙(或碱石灰、固体氢氧化钠等) 连接一根导管，将导管通入水槽中，用手捂或酒精灯微热圆底烧瓶底部，如果导管口处有气泡产生，松开手或停止加

10、热后，在导管里形成一段水柱，说明C装置气密性良好 (3)下图是某学生设计收集气体的几种装置，其中不下图是某学生设计收集气体的几种装置，其中不可行的是可行的是_。 (4)若用若用A装置与装置与D装置相连制取收集装置相连制取收集X气体，则气体，则X可可能是下列气体中的能是下列气体中的_； CO2 NO Cl2 H2其中在其中在D装置中连接小烧杯的目的是装置中连接小烧杯的目的是 。b、c 吸收尾气，吸收尾气，防止污染空气防止污染空气2：某实验小组利用如下装置：某实验小组利用如下装置(部分固定装置略部分固定装置略)制备氮制备氮化钙化钙(Ca3N2)，并探究其实验式。，并探究其实验式。按图连接好实验装置

11、。检查装置的气密性，方法是：按图连接好实验装置。检查装置的气密性，方法是：_。关闭活塞K，微热反应管，试管A中有气泡冒出，停止加热，冷却后若末端导管中水柱上升且高度保持不变，说明装置气密性良好。注意：注意：（1）解答此类题目必须明确的）解答此类题目必须明确的关键词关键词：微热法检查：封闭、微热、气泡、水柱；微热法检查：封闭、微热、气泡、水柱；液差液差(封封)法检查：封闭、液差。法检查：封闭、液差。（2）答案必须）答案必须按按“操作现象结论操作现象结论”要点回答要点回答：操作：如何形成操作：如何形成“密闭体系密闭体系”，如何，如何“加热加热”。现象：观察气泡或液面变化，指出相关实验现象。现象：观

12、察气泡或液面变化，指出相关实验现象。结论：通过什么现象说明气密性良好结论：通过什么现象说明气密性良好易溶于水的杂质可用水吸收；易溶于水的杂质可用水吸收；酸性杂质可用碱性物质吸收；酸性杂质可用碱性物质吸收；碱性杂质可用酸性物质吸收；碱性杂质可用酸性物质吸收；水分可用干燥剂吸收；水分可用干燥剂吸收；能与杂质反应生成沉淀或可溶性物质，也可用作吸收剂。能与杂质反应生成沉淀或可溶性物质，也可用作吸收剂。除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性。异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性。除杂原则除杂原则

13、：(1)不损失主体气体，不损失主体气体，(2)不引入新的杂质气体，不引入新的杂质气体，(3)在密闭装置内进行，在密闭装置内进行，(4)先除易除的气体。先除易除的气体。一般可从以下几个方面考虑：一般可从以下几个方面考虑：三、气体的除杂方法：三、气体的除杂方法：气体气体所含杂质所含杂质净化剂净化剂净化装置示意图净化装置示意图O2Cl2NaOH溶液溶液H2H2SCuSO4溶液溶液CO2HCl饱和饱和NaHCO3溶液溶液CO2SO2Cl2HCl饱和食盐水饱和食盐水SO2HCl饱和饱和NaHSO3溶液溶液H2SHCl饱和饱和NaHS溶液溶液CH4C2H4溴水溴水常见气体的除杂：常见气体的除杂：COCO2

14、、H2O碱石灰碱石灰N2O2加热的铜网加热的铜网CO2CO或或H2加热加热CuOHClCl2加热加热KI【练习练习】为下列各组气体选择合适的除杂试剂为下列各组气体选择合适的除杂试剂(括号内为括号内为杂质气体杂质气体)(1)含有含有HCl杂质的气体杂质的气体CO2(HCl)：_；SO2(HCl)：_；Cl2(HCl)：_。(2)中性气体中含有酸性杂质气体中性气体中含有酸性杂质气体O2(Cl2)：_；CO(CO2)：_；NO(NO2)：_。(3)酸性气体中含有其他酸性杂质气体酸性气体中含有其他酸性杂质气体CO2(SO2)：_。(4)含有含有O2杂质的气体杂质的气体CO2(O2)：_；N2(O2)：

15、_。(5)HCl(Cl2)：_。(1)选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定，选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定，其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体发生反应。发生反应。酸性干燥剂，如浓酸性干燥剂，如浓H2SO4、P2O5、硅胶等。一般用来、硅胶等。一般用来干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。碱性干燥剂，如生石灰、固体碱性干燥剂，如生石灰、固体NaOH、碱石灰等。碱性、碱石灰等。碱性干燥剂不能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥干燥剂不能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥Cl2

16、、CO2、HCl等。等。 中性干燥剂，如无水中性干燥剂，如无水CaCl2。无水。无水CaCl2呈中性，对各呈中性，对各类气体一般均可干燥，但类气体一般均可干燥，但NH3能与其发生络合反应而不能与其发生络合反应而不能使用，其反应方程式为能使用，其反应方程式为CaCl28NH3=CaCl28NH3。四、四、气体的干燥气体的干燥(1)若若采用溶液除杂采用溶液除杂，应该是，应该是除杂在前除杂在前，干燥在后干燥在后。其原。其原因是：气体除杂过程中会从溶液中带入水蒸气，干燥剂因是：气体除杂过程中会从溶液中带入水蒸气，干燥剂可除去水蒸气。如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制可除去水蒸气。如实验室中利用大理石与

17、稀盐酸反应制备备CO2，欲制得干燥、纯净的，欲制得干燥、纯净的CO2，可先将产生的气体通，可先将产生的气体通过饱和过饱和NaHCO3溶液，除去混入其中的溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过气体，再通过浓硫酸除去水蒸气。浓硫酸除去水蒸气。(2)若若采用加热除杂采用加热除杂，则一般是，则一般是干燥在前干燥在前。如。如N2中混有中混有O2、CO2、H2O(g)，可先将混合气体通过碱石灰，除去，可先将混合气体通过碱石灰，除去CO2和和H2O(g)，再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网，再将从干燥管中导出的气体通过装有灼热铜网的硬质玻璃管，除去的硬质玻璃管，除去O2，即可得到干燥、纯净的，即可得到

18、干燥、纯净的N2。若。若将混合气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，将混合气体先通过灼热的铜网，因气体中混有水蒸气，易使硬质玻璃管破裂。易使硬质玻璃管破裂。五、五、气体净化与干燥的先后顺序气体净化与干燥的先后顺序为制备干燥、纯净的为制备干燥、纯净的CO2，将大理石和盐酸反应生成的，将大理石和盐酸反应生成的气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置气体先后通过装有下列物质的两个吸收装置，两个装置中应依次装入中应依次装入()饱和饱和NaHCO3溶液；无水溶液；无水CaCl2固体固体饱和饱和NaHCO3溶液；浓硫酸溶液；浓硫酸浓硫酸；饱和浓硫酸；饱和NaHCO3溶液溶液饱和饱和Na2CO3

19、溶液；稀硫酸溶液；稀硫酸A B C D【练习练习】类型类型液态干燥剂液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂装置装置常见干常见干燥剂燥剂可干燥可干燥气体气体不可干不可干燥气体燥气体(2)气体的干燥净化装置气体的干燥净化装置浓浓H2SO4(酸性、酸性、强氧化性强氧化性)无水氯化钙无水氯化钙(中性中性) 碱石灰碱石灰(碱性碱性)H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CO、CH4、HCl等等NH3、H2S、C2H4、HBr、HI等等H2、O2、Cl2、SO2、CO、CO2、CH4、HCl等等NH3等等H2、O2、N2、CH4、NH3等等Cl2、HCl、H2S、SO2、CO2、NO2等等收集方法收集方法收集气体的

20、收集气体的类型类型收集装收集装置置可收集的气体可收集的气体(举例举例)排水法排水法排空排空气法气法向上向上排空排空气法气法向下向下排空排空气法气法六、六、气体的收集气体的收集难溶于水或难溶于水或微溶于水，微溶于水，又不与水反又不与水反应的气体应的气体O2、H2、Cl2(饱和饱和NaCl溶液溶液)、NO、CO2(饱和饱和NaHCO3溶液溶液)、CO密度大于密度大于空气空气Cl2、SO2、NO2、CO2密度小于密度小于空气空气H2、NH3注意事项：注意事项：为减小误差，为减小误差，读数时读数时装装置量筒内外液置量筒内外液面在同一水平面在同一水平线，线，装置左装置左右管水面在同右管水面在同一水平线一

21、水平线 七、七、排水量气装置：测量气体的体积排水量气装置：测量气体的体积a用于用于NaOH溶液吸收氯气、溶液吸收氯气、SO2、NO2、H2S、CO2(气体气体溶解或反应速率不很快，不易引起倒吸溶解或反应速率不很快，不易引起倒吸)。b用于收集少量气体然后处理。用于收集少量气体然后处理。c、d用于收集极易溶且溶解很快的气体，如用于收集极易溶且溶解很快的气体，如HCl、HBr、NH3等；其中等；其中d吸收量少。吸收量少。e用于处理难以吸收用于处理难以吸收(有毒有毒)且可燃的气体。如且可燃的气体。如H2、CO等。等。八、八、尾气的吸收尾气的吸收九、九、冷凝装置冷凝装置 通常设计化学实验时，为了保证操作人员的安通常设计化学实验时，为了保证操作人员的安全，保障实验如期顺利进行，往往要设置安全装置；全，保障实验如期顺利进行，往往要设置安全装置；一般在涉及气体的实验中最为常见。涉及到的安全一般在涉及气体的实验中最为常见。涉及到的安全问题有：问题有： 防倒吸（防倒吸装置）防倒吸（防倒吸装置）、 防堵塞（检验堵塞、防压强过大）、防堵塞（检验堵塞、防压强过大）、 防爆炸（验纯，操作顺序）、防爆炸（验纯，操作顺