高中化学常见气体的制备

三、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、反应物状态与反应所需条件等因素来选择反应

装置。

⑵装置基本类型:

装

置固液反应物(加1

固体反应物(加热)固液反应物(不加热)

类执)

型

装

置

示

思吐i

图

主

要

仪

器

典

型C12、HC1、

02、NH3、CH4等H2、C02、H2s等。

气CH2=CH2等

体

(1)试管口应稍向下倾斜，以防(1)在用简易装置时•，如用长颈

(1)先把固体药品

操止产生的水蒸气在管口冷凝后漏斗,漏斗颈的下口应伸入液

加入烧瓶,然后加

作倒流而引起试管破裂。面以下，否则起不到液封的作

入液体药品。

要(2)铁夹应夹在距试管口1/3用；

(2)要正确使用分

点处。(2)加入的液体反应物(如酸)

液漏斗。

(3)胶塞上的导管伸入试管里要适当。

面不能太长，否则会妨碍气体(3)块状固体与液体的混合物

的导出。在常温下反应制备气体可用启

普发生器制备。

几种气体制备的反应原理

MnO2

△

1、022KC1032KC1+302t

2KMnO4

△

K2MnO4+MnO2+O2t

2H202

Mn02

2H20+02f

2、NH32NH4Cl+Ca（0H）2

△

CaC12+2NH3t+2H20

NH3•1120

CaO

&

NH3t+H20

3、CH4CH3C00Na+Na0H

CaO

A»

Na2C03+CH4t

4、H2Zn+H2s04（稀）=ZnS04+H2t

5、C02CaCO3+2HCl=CaC12+CO2f+H20

6、S02Na2s04+H2so4（浓）=Na2s04+S02t+H20

7、N02Cu+4HN03（浓）=Cu（N03）2+2N02t+21120

8、NO3Cu+8HNO3（稀）=3Cu（N03）2+2N0t+4H20

9、C2H2CaC2+2H20fCa（0H）2+CH三CHt

10、C12MnO2+4HCl（浓）

△

MnC12+C12t+2H20

IkC2H4C2H50I1

怅*徽.

170'C*

CH2=CH2t+H20

12、N2NaN02+NH4Cl

A

NaCl+N2t+2H20

2、收集装置

（1）设计原则:根据氧化的溶解性或密度

装置类型排水（液）集气法向上排空气集气法向下排空气集气法

装置

示意图[L

适用范围不溶于水（液）的气体密度大于空气的气体密度小于空气的气体

H2、02、NO、CO、CH4、

典型气体C12、HC1、C02、S02,H2SH2、NH3、CH4

CH2=CH2、CH三CH

（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

⑵装置基本类型：

装置类型液体除杂剂（不加热）固体除杂剂（不加热）固体除杂剂（加热）

适用范围

....

装置

示意图

（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与杂质的性质而确定，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C02、S02、N02、HCKH2、C12、02、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显

碱性或中性的气体，如NH3、H2、02、CH4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02、

H2、CH4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CaCI2来干燥NH3（因生成CaC12•8NH3）,不能用浓H2S04

干燥NH3、H2S、HBr、III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,则就是先除杂后干燥;若采用加热除去杂

质，则就是先干燥后加热。

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C12、S02、Br2（蒸气）等可用NaOH溶液吸收；

尾气H2S可用CuS04或NaOH溶液吸收;尾气C0可用点燃法,将它转化为C02气体。

4、气体实验装置的设计

（1）装置顺序:制气装置一净化装置一反应或收集装置一除尾气装置

（2）安装顺序：由下向上，由左向右

（3）操作顺序:装配仪器一检验气密性一加入药品

典型例题

［例1］下列反应适用于实验室制氢气的就是（）o

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①B、①②C、①③D、

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与C,实验室里难办到。赤热的炭与水蒸气反应生成CO与H2,既难

反应，又难分离,难以在实验里实现。可用锌与稀硫酸反应、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:H2、C12、CH4、HCKNH3、NO、H2S、S02,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就是

__从B口进气可收集的气体

就

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H2、CH4、NH3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,H2、CH4、NH3应从A口进气,把空气从B口赶

出。C12、HC1、H2S、S02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02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

H2、CH4、NOo

(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C02气体发生器的情况下,请您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C02气体发生装置。应选用的仪

器就是（填入仪器的编号）。

（2）若用上述装置制取C02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就是

（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C02发生装置。即利用

启普发生器的原理来制备C02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，应选用的仪器就是a、c、d、e。

大理石与稀硫酸反应生成了微溶于水的CaS04,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Na2C03晶体溶于水，不能用启普发生器来制备

C02o只能将浓硝酸加水稀释为稀硝酸，再与CaC03反应制备C02。应选用的药品就

是浓硝酸、水、块状大理石。

[例4]1,2-二溟乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,常温下它就是无色液体,密度2、

18g-cm-3,沸点131、4℃,熔点9、79℃,不溶于水,易溶于醇、酸、丙酮等有机溶

剂、在实验室中可以用下图所示装置制备1,2-二溟乙烷、其中分液漏斗与烧瓶a

中装有乙醇与浓硫酸的混合液,试管d中装有液漠（表面覆盖少量水）

填写下列空白:

(1)写出本题中制备1,2-二浪