高中化学气体制取原理及其装置图选取

高中化学气体制取原理及其装置图选取

1、常见气体的制取步骤

(1)气体制取装置：气体发生装置-净化装置-干燥装置-或收集装置-吸收装置

(2)气体性质验证装置：气体发生装置-净化装置-(干燥装置)-性质验证装置-吸收装置

2、气体发生装置

(1)化学实验中需用少量气体时，可以根据原料和反应条件在实验室中进行制备，常用的制备方法。

制备方法装置图适用气体注意事项

1.试管口略向下倾斜，以免

固体+固氧气，氮气，管口冷凝水倒流到灼烧处而

体，加热氨等使试管炸裂。

2.检查装置的气密性。

1

块状不

彳件塑料板1.在用简易装置时，如用长颈

溶于水U

漏斗，漏斗颈的下端应伸入液

的固体叫

面以下，否则起不到液封的作

固体+液氢气,二氧化

用；

体，不加热碳，硫化氢等

溶于水2.溶于水的固体或液体与液

的固体体的混合物反应制备气体不

或液体能用启普发生器。

1.只有液体时用沸石。

固体(液11一氧化碳，二2.必要时可用三通玻璃管将

体)+液体，氧化硫，氯蒸储烧瓶支管与分液漏斗上

加热气，氯化氢等口相通，以防止蒸储烧瓶内气

体压力太大。

(2)常见气体的制备、性质、用途:

气体制备反应原理溶解性特性

H2Zn+H2SO4==ZnSO4+H2T2Na2O2+2H2O==4NaOH+O2T难溶可燃性、还原性

02难溶氧化性、供呼吸

2KMnO4(s)—K2MnO4+MnO2+O2T

2H°O,岫。2%0+。弁2KC1O3Mn02KQ+3O#

难溶稳定、不活泼

N2NH4Cl(s)+NaNO2(s)=A=NaCl+N2T+2H2O

Cl2MnC)2(s)+4HCl(浓)==MnC12+CLf+2H2O可溶黄绿色、氧化性、有毒

2KM11O4+I6HCI(浓)==2KCl+2MnCh+5CbT+8H2O

HC1极易溶酸性、刺激性

2NaCl+H2so4(浓)=^=Na2SO4+2HClf

或在浓盐酸中滴入浓硫酸

H2sFeS⑸+2HCl==H2ST+FeCb可溶臭鸡蛋味、还原性、剧毒

NH极易溶易液化、弱碱性、刺激性

32NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)=A=caC12+2NH3T+2H2O

或在碱石灰中滴入浓氨水

CH难溶可燃

4CH3COONa(s)+NaOH(s)===Na2CO3+CH4T

C2H4浓H?SO,、人难溶略有甜香气味

CH3cH20H170c>C2H4T+H2O

C2H2CaC2(s)+2H20fC2H2个+Ca(0H)2微溶可燃、加成

co

HCOOH浓今S%ao+COT难溶剧毒、可燃、还原

CO2CaCO3(s)+2HCl==CaCl2+CO2T+H2O可溶弱酸性、不支持燃烧

SO2Na2sO3+H2so4(浓)==Na2so4+SO2个+H2O易溶漂白性、有毒、刺激性

Cu+2H2so4(浓)&CUSO4+SO2T+2H2。

NO3Cu+8HNC)3(稀)==3CU(NO3)2+2NOT+4H2O难溶剧毒、易被氧化

Fe+4HNO3(稀)==Fe(NO3)3+NOT+2H2O

3Fe+8HNO3(稀)==3Fe(NO3)2+2NOT+4H2O

气体制备反应原理溶解性特性

(浓))。

NO2Cu+4HNO3==Cu(NO32+2NO2T+2H2易溶有毒、氧化性、红棕色、刺激性

Fe+6HNO3(浓)—Fe(NO3)3+3H2O+3NO2t

Fe+4HNO3(浓)—Fe(NO3)2+2H2O+2NO2T

用于气体发生装置上部，冷凝回流易挥发的用于流程中间，冷凝分离易液化的气体

反应物

4、净化装置与干燥装置

（1）装置基本类型：

洗气瓶U形管干燥管

液体除杂剂（不加热）固体除杂剂（不加热）固体除杂剂（加热）

实验室制备的气体常常带有酸雾和水汽，有时需要净化和干燥。酸雾可用水或物质的水溶液除去，然后根据气

体性质选用浓硫酸、无水氯化钙、碱石灰等吸收水汽。通常可使用洗气瓶、U形管或干燥管等仪器进行净化或干燥。

液体（如水、浓硫酸等）一般装在洗气瓶内，无水氯化钙和碱石灰等固体装在u形管或干燥管内。气体中如还有其他

杂质，则应根据具体情况分别用不同的洗涤液或干燥剂进行处理。

（2）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。

（3）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、硅酸胶体。酸性干燥剂能够干燥显酸性或中性的气体，如CCh、S02、

NO2>HC1、H2、Cl2、。2、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、

氏、。2、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。2、上、CH4等。

（4）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。

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，不能用浓H2s。4干燥NH3、H2S>HBr、HI、SO3、C2H4等。

能与气体反应的物质不能选作干燥剂，如不能用CaCb来干燥NH3（因生成CaCl2-8NH3）o

5、收集装置

根据气体的性质不同（即在水中的溶解度大小，相对于空气的密度大小），可有三种收集方法。

收集方法实验装置典型气体适用气体注意事项

H2>。2、NO、1.集气瓶应先装满水，不能有气

CO、CH4、CH难溶于水的泡。

排水集气法2

气体.停止收集时，应先拔出导管或

=CH2、2

CH三CH者移走水槽，才能移开灯具。

H>NH3、CH

241.集气导管应尽量接近集气瓶

CH三CH比空气轻的

向下排气法底O

气体

J2.在空气中易氧化的或密度与

C12、HC1、CO2、空气接近的气体不宜用排气法，

1比空气重的

向上排气法SO2、O2、H2s如一氧化氮等。

1气体

注意：(1)排气法集气时，应£电气体导管伸到瓶底。

(2)能溶于水且溶解度不大的气体，可以用排某些饱和溶液的方法收集。如：CO2可用排饱和碳酸氢钠溶液

法收集；CL可用排饱和食盐水法收集。(H2s呢？)

(3)C12、HC1、H2S>NO2、SO2均有毒，最好用下图装置用排气法收集：

a口进气，b口出气，b口应连接尾气处理装置，防止有毒气体排入空气。

(4)用排水法收集满气体后，怎样从水槽中取出集气瓶？

用玻璃片在水面下盖住集气瓶口，将玻璃片与集气瓶一起移出水面，将盖有玻璃片的集气瓶放在桌上(考

虑气体密度确定瓶口在上在下)。

6、防倒吸装置

(1)将装置切断：

将有可能产生液体倒吸的系统切断，以防止液体倒吸，如用排水法收集气体，当实验结束时，必须先从水槽中将

导管拿出来，然后熄灭酒精灯。

(2)设置防护装置

①倒立漏斗式：如图甲所示，这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积，有利于吸收液对气体的吸收。当易溶

性气体被吸收液吸收时，导管内压强减少，吸收液上升到漏斗中，由于漏斗容积较大，导致烧杯中液面下降，

使漏斗口脱离液面，漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧瓶内，从而防止吸收液的倒吸。

②肚容式：如图乙所示，当易溶于吸收液的气体由干燥管末端进入吸收液被吸收后，导气管内压强减少，使吸收

液倒吸进入干燥管，吸收液本身质量大于干燥管内外压强差，吸收液受自身重量的作用又流回烧杯内，从而防

止吸收液的倒吸。这种装置与倒立漏斗很类似。

③蓄液式：如图丙所示，当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来，以防止吸收

液进入受热仪器或反应容器。这种装置又称安全瓶(两管都要高)。

④平衡压强式：如图丁所示，为防止反应体系中压强减少，引起吸收液的倒吸，可以在密闭装置系统中连接一个

能与外界相通的装置，起着自动调节系统内外压强差的作用，防止溶液的倒吸。

7、尾气吸收装置

(1)基本原则

对于有毒、有害的气体尾气必须点燃或用适当的溶液加以吸收，使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如

尾气C12、SO2、Br2(蒸气)等可用NaOH溶液吸收；尾气H2s可用CuSCU或NaOH溶液吸收；尾气CO可用点

燃法，将它转化为CO2气体。

(2)常用装置

(1)(2)(3)(4)

①对于极易溶于水的气体可用水吸收，用装置(2)、(3),防止倒吸K其中装置(3)用于吸收少量气体，效果不如

(2)好》例如HC1、HBr、NH3。

②对于溶解速率不快的气体可用装置(1),一般使气体与吸收剂发生化学反应而被吸收，例如：C12、H2S、S02等

可用NaOH溶液吸收。

③对于可燃性有毒气体，可用装置(4),经点燃除掉，例如：COo也可以用气囊加以收集。

8、气体体积的测量

对于难溶于水且不与水反应的气体，可借助排出水的体积，用量筒或滴定管测定，从而确定气体的体积。要求

量器中的液面与瓶内的液面相平。

常用的测量装置如下：

9、气密性的检验

(1)、基本方法：

①受热法：将装置只留下1个出口，并先将该出口的导管插入水中，后采用微热(手捂、热毛巾捂、酒精灯微热

等)，使装置内的气体膨胀。观察插入水中的导管是否有气泡。停止微热后，导管是否出现水柱。

②压水法：如启普发生器气密性检查

③吹气法(不常用，略)

(2)、基本步骤：

①观察气体出口数目，若有多个出口，则通过关闭止水夹.分液漏斗活塞或用水封等方法，只装置只剩一个气体出口。

②采用加热法、水压法、吹气法等进行检查

③观察气泡、水柱等现象得出结论。

注：若连接的仪器很多，应分段检查。

(3)、实例

【例11如何检查图A装置的气密性

方法：如图B将导管出口埋入水中，用手掌或热毛巾焙容积大的部位，看水中的管口是否有气泡逸出，过一

会儿移开焙的手掌或毛巾，观察浸入水中的导管末端有无水上升形成水柱。若焙时有气泡溢出，移开焙的手掌或毛

巾，有水柱形成，说明装置不漏气。

【例2】请检查下面装置的气密性

方法：关闭分液漏斗活塞，将将导气管插入烧杯中水中，用酒精灯微热园底烧瓶，若导管末端产生气泡，停止

微热，有水柱形成，说明装置不漏气。

【例3】启普发生器气密性检查的方法，

图A图B图C

方法：如图所示。关闭导气管活塞，从球形漏斗上口注入水，待球形漏斗下口完全浸没于水中后，继续加入适量水

到球形漏斗球体高度约1/2处，做好水位记号静置几分钟，水位下降的说明漏气，不下降的说明不漏气。

【例4】检查下面有长颈漏斗的气体发生装置的气密性。

收气

方法1:同启普发生器。…若颈中形成水柱，静置数分钟颈中液柱不下降，说明气密性良好，否则说明有漏气现象。

方法2：向导管口吹气，漏斗颈端是否有水柱上升用橡皮管夹夹紧橡皮管，静置片刻，观察长颈漏斗颈端的水柱是

否下落若吹气时有水柱上升，夹紧橡皮管后水柱不下落，说明气密性良好。

【例5］检查图A所示简易气体发生器的气密性。

方法：关闭K,把干燥管下端瘩度浸入水中(图B所示)，使干燥管内液体面低于烧杯中水的液面，静置一段时间,

若液面差不变小，表明气密性良好。

【例6】

图A图B

方法：如图所示。关闭导气管活塞，从U型管的一侧注入水，待U型管两侧出现较大的高度差为止，静置几分钟,

两侧高度差缩小的说明漏气，不缩小的说明不漏气。

10、装置改进

(1)在固(液)液加热制气时，如果气体产生较快，或所连装置较多,

烧瓶内气压较高，分液漏斗中的液体可能不易滴下。

为使分液漏斗中的液体顺利滴下，可设计如下装置：

(2)在某些制备气体和反应的装置中，右装置可防止因后续装置堵塞而造成的压强增大。

(3)制乙焕的装置，可在气体发生装置内部导气管口，放一团棉花，以免反应产生的石灰乳堵塞导管产生危险。

11、拆卸时的安全性和科学性。

(1)对有尾气吸收装置的实验，必须将尾气导管提出液面后才能熄灭酒精灯，以免造成溶液倒吸；

(2)用氢气还原氧化铜的实验应先熄灭加热氧化铜的酒精灯，同时继续通氢气，待加热区冷却后才能停止通氢气,

这是为了避免空气倒吸入加热区使铜再被氧化；

(3)拆卸用排水法收集需加热制取气体的装置时，需先把导气管从水槽中取出，才能熄灭酒精灯，以防止水倒吸;

(4)拆卸后的仪器要清洗、干燥、归位。

常见气体的制取和检验

⑴氧气

检验一一带火星木条，复燃

收集一一排水法或向上排气法

⑵氢气

制取原理一一活泼金属与弱氧化性酸的置换

装置一一启普发生器

检验一一点燃，淡蓝色火焰，在容器壁上有水珠

收集一一排水法或向下排气法

⑶氯气

制取原理一一强氧化剂氧化含氧化合物

装置一一分液漏斗，圆底烧瓶，加热

检验一一能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色；

除杂质——先通入饱和食盐水（除HC1）,再通入浓H2so4（除水蒸气）

收集一一排饱和食盐水法或向上排气法

尾气回收——C12+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O

⑷硫化氢

制取原理一一强酸与强碱的复分解反应

装置一一启普发生器

检验一一能使湿润的醋酸铅试纸变黑

除杂质——先通入饱和NaHS溶液（除HC1）,再通入固体CaCk（或P?05）（除水蒸气）

收集一一向上排气法

尾气回收——H2s+2NaOH===Na2S+H2O或H2S+NaOH===NaHS+H2O

⑸二氧化硫

制取原理一一稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解

装置一一分液漏斗，圆底烧瓶

检验一一先通入品红试液，褪色，后加热又恢复原红色；

除杂质——通入浓H2SO4（除水蒸气）