(完整版)高中常见气体制备
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高中18种常见气体制备原理(只有方程式) 高中常见18种气体的制备方法一、氢气实验室制法:锌和稀硫酸反应,生成锌硫酸和氢气。
工业制法:碳和水蒸气反应,生成一氧化碳和氢气,或者一氧化碳和水蒸气反应,生成二氧化碳和氢气。
二、一氧化碳实验室制法:甲酸和浓硫酸反应,生成一氧化碳和水。
工业制法:碳和水蒸气反应,生成一氧化碳。
三、二氧化碳实验室制法:碳酸钙和稀盐酸反应,生成氯化钙、二氧化碳和水。
工业制法:碳酸钙分解,生成氧化钙和二氧化碳。
四、甲烷实验室制法:乙酸钠和氢氧化钠反应,生成碳酸钠和甲烷。
五、乙烯实验室制法:乙醇和浓硫酸反应,生成乙烯和水。
工业制法:石油裂解或烷基化反应,生成乙烯。
六、乙炔实验室制法:电石和水反应,生成氢氧化钙和乙炔。
七、氮气实验室制法:亚硝酸钠和氯化铵反应,生成氮气、氯化钠和水,或者氧化铜和氨水反应,生成铜和氮气。
工业制法:液化空气再蒸馏,先蒸出氮气。
八、氨气实验室制法:氢氧化钙和氯化铵反应,生成氯化钙、氨气和水,高温高压。
工业制法:氮气和氢气催化反应,生成氨气。
九、一氧化氮实验室制法:铜和稀硝酸反应,生成硝酸铜和一氧化氮。
工业制法:氨气和氧气反应,生成一氧化氮和水,催化剂存在。
十、二氧化氮实验室制法:铜和浓硝酸反应,生成硝酸铜、二氧化氮和水。
工业制法:一氧化氮和氧气反应,生成二氧化氮。
十一、氧气实验室制法:高锰酸钾分解,生成高锰酸钾、氧气和二氧化锰,或者二氧化锰和氯酸钾反应,生成氯化钾、氧气和水。
工业制法:液化空气再蒸馏,蒸出氧气。
十二、SO2的制法在实验室中,可以通过将Na2SO3和浓度不低于70%的H2SO4反应来制得SO2,反应产物为Na2SO4、SO2和H2O。
而在工业上,可以将4FeS2和11O2反应,得到2Fe2O3和8SO2.另外,还有一种点燃硫和氧气反应的方法,可以得到SO2.十三、H2S的制法在实验室中,可以通过将FeS和稀盐酸反应来制得H2S,反应产物为FeCl2和H2S。
高中化学14种气体的制备!最全总结!固+固加热型1. 氨气 NH3原理:Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+NH3↑+2H2O装置:干燥:用碱石灰(NaOH、CaO)干燥。
(温馨提示:不能用无水CaCl2、浓硫酸干燥NH3。
无水CaCl2与NH3反应:8NH3+ CaCl2= CaCl2 8NH3浓硫酸为酸性干燥剂,用来干燥酸性气体,与碱性气体NH3反应。
)收集:用向上排空气法收集。
(温馨提示:氨气极易溶于水(1:700),不能用排水法收集。
)检验:(1)用湿润的红色石蕊试纸(变蓝);(2)蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口(产生白烟)。
2. 甲烷 CH4原理:CH₃COONa+NaOH = CH4↑+Na₂CO₃干燥:用碱石灰(NaOH、CaO)干燥。
收集:用排水法收集3. 氧气 O2原理:2KMnO4 =(△)K2MnO4+MnO2+O2↑2KClO3 =(MnO2)2KCl+3O2↑2H2O2=(MnO2、△)2H2O+O2↑2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑干燥:用浓硫酸干燥。
收集:用排水法收集检验:用带火星木条(复燃)。
固+液加热型4. 氯气 Cl2原理:MnO2+4HCl(浓)=(△)MnCl2 +Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl(浓)= 2KCl+2MnCl2 +5Cl2↑+8H2OKClO3+6HCl(浓)= KCl+3Cl2↑+3H2O净化:杂质为HCl、H2O,用饱和食盐水或水洗气法除去HCl,再用浓硫酸干燥。
(温馨提示:不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体Cl2)【小窍门:要除去弱酸性气体中混有的强酸性气体杂质,常选用弱酸性气体溶于水后形成的饱和盐溶液。
若弱酸性气体溶于水后为一元酸,则用该酸形成的饱和正盐溶液。
若为二元弱酸,则用该酸形成的饱和酸式盐,如Cl2混有HCl气体,用饱和食盐水净化吸收;如CO2中混有HCl、SO2用饱和NaHCO3溶液净化吸收。
高中化学气体制备总结气体制备反应原理溶解性特性H2Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑难溶可燃性、还原性O22KMnO4(s)K2MnO4+MnO2+O2↑2H2O22H2O+O2↑难溶氧化性、供呼吸N2NH4Cl(s)+NaNO2(s)NaCl+N2↑+2H2O难溶稳定、不活泼实验室制备Cl2Cl2MnO2(s)+4HCl(浓)==MnCl2+Cl2↑+2H2O2KMnO4+16HCl(浓)==2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O可溶黄绿色、氧化性、有毒HCl2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl↑或在浓盐酸中滴入浓硫酸极易溶酸性、刺激性H2S FeS(s)+2HCl==H2S↑+FeCl2可溶臭鸡蛋味、还原性、剧毒实验室制备NH3NH32NH4Cl(s)+Ca(OH)2(s)CaCl2+2NH3↑+2H2O或在碱石灰中滴入浓氨水极易溶易液化、弱碱性、刺激性CH4CH3COONa(s)+NaOH(s)Na2CO3+CH4↑难溶可燃C2H4CH3CH2OH C2H4↑+H2O难溶略有甜香气味C2H2CaC2(s)+2H2O→C2H2↑+Ca(OH2)微溶可燃、加成CO HCOOH H2O+CO↑难溶剧毒、可燃、还原高中化学气体制备总结气体制备反应原理溶解性特性CO2CaCO3(s)+2HCl==CaCl2+CO2↑+H2O可溶弱酸性、不支持燃烧SO2Na2SO3+H2SO4(浓)==Na2SO4+SO2↑+H2O易溶漂白性、有毒、刺激性Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2ONO3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O难溶剧毒、易被氧化NO2Cu+4HNO3(浓)==Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O易溶有毒、氧化性、红棕色、刺激性。
常见气体实验室制法气体名称:氧气反应方程式:2KClO3=(MnO2=△=2KCl+3O2↑收集方法:向上排空气法,排水法排空气验满方法:带火星木条,复燃可选用的干燥剂:浓H2SO4,无水CuSO4,碱石灰,无水CaCl2,P2O5其他制取方法:2KMnO4=△=K2MnO4+MnO2+O2↑;2H2O2=(MnO2=2H2O+O2↑注意事项:KClO3催化分解时试管中不能混有任何可燃物,否则容易引起爆炸。
气体名称:氢气反应方程式:Zn+H2SO4(稀=ZnSO4+H2↑基本反应类型:置换反应收集方法:向下排空气法,排水法可选用的干燥剂:浓H2SO4,无水CuSO4,碱石灰,无水CaCl2,P2O5其他制取方法:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;CaH2+2H2O=Ca(OH2+2H2↑注意事项:不能使用浓H2SO4和任何浓度的HNO3。
点燃或加热前必须验纯,以免爆炸。
气体名称:氯气反应方程式:MnO2+4HCl(浓=△=MnCl2+Cl2↑+2H2O水溶性:可溶(1:2颜色:黄绿色气味:刺激性气味(有毒!收集方法:向上排空气法,排饱和食盐水法排空气验满方法:观察颜色;湿润的淀粉-KI试纸,试纸变蓝可选用的干燥剂:浓H2SO4,无水CuSO4,无水CaCl2,P2O5其他制取方法:KClO3+6HCl=KCl+3Cl2↑+3H2O;2KMnO4+16HCl=2MnCl2+2KCl+5Cl2+8H2O注意事项:必须在通风橱中操作,尾气用碱吸收,以免污染大气。
气体名称:氮气反应方程式:NaNO2(固体+NH4Cl(饱和=△=NaCl+N2↑+2H2O收集方法:排水法,向下排空气法排空气验满方法:燃着的木条,熄灭可选用的干燥剂:浓H2SO4,无水CuSO4,碱石灰,无水CaCl2,P2O5其他制取方法(NH4Cr2O7=△=N2↑+Cr2O3+4H2O;NH3+3CuO=△=N2↑+3Cu+3H2O;2NaN3=△=2N a+3N2↑气体名称:氯化氢反应方程式:NaCl+H2SO4(浓=△=NaHSO4+HCl↑水溶性:极易溶(1:500 气味:刺激性气味收集方法:向上排空气法排空气验满方法:蘸有浓氨水的玻璃棒,出现白雾可选用的干燥剂:浓H2SO4,无水CuSO4,无水CaCl2,P2O5其他制取方法:MgCl2·6H2O=△=2HCl↑+MgO+5H2O气体名称:氟化氢(hf反应方程式:CaF2+H2SO4(浓=△=CaSO4+2HF↑水溶性:极易溶气味:刺激性气味(有毒!收集方法:向下排空气法排空气验满方法:蘸有浓氨水的玻璃棒,出现白雾可选用的干燥剂:浓H2SO4,无水CuSO4,P2O5注意事项:不能使用玻璃仪器。
制备方法 适川q 休注克事项 氯气"二氧比 苗诫化:勺耳快状不 君于水 的同体灌t ■水固体( 休H 液件卜4•腹 不加热休4固1.只有液怵时用怫右*2必耍时可用三通玻璃晋将 蒸t»ife 版立管与芬MM4 I. 门柯通’以防止藝18烧粧内气 休压力衣大.軌叱9L 二 X 化吧・証 氯化氢% 1试营口醴向卜倾斜.且免 管口障凝水倒流到灼烧处而 览试骨洋舉.2•检音饋胃'的寬带啊「1. 在用简易裝置时.如用世颈 蹈斗•溺斗颈叫卜礙应伸入液 血以F,仰则起不到液:封的门 1也2. 溶于水的同体或液休与液 休的渥舍物反应制备气林不 能川川杵岌为器气体制备k 常见气悴的制脱歩骤(1) 气体制取装氈 气体发生装置待化装迓-千燥装3L 或收集裝置・戰收裝置(2)气体性质验诽裳置=气牡发生粘笳净化赞琵《干燥漿置)电筋验证帰跟吸收爺艸2、气坏发生装置⑴化学实鲨中需用少量完怵时・IHglEK 料刑反应聲件在实验宅中进行制牆.常用的制备7气佈制备反应龈理待竹出Zn+HjSO^ZnSO.+Hj?可燃性、还原性62KM H .<)4(S } ■^K^MnOf+MulJr+O^2出0:OgT孰化性、供呼吸NIliCK «)+NnN (h (和亠 NaCHN/T+dH* )「 廳涪稳定載不活泼 CbMiiD ?[sl-+4HCI(fc)—NnC'lj+CbT^lbO2KMnO| + lfiHClCift)=2KCK2Mna 1+M :ht+SHpH T»数绿色、紋化性、«HC1 2NaCi+H :SO4^< )^N3;SO^+2HClt或在浓蛊檢屮滴入故城战ffiti,剌at 性FeSt s}+2 HCI =KT >5 T+FeCI ;M 瀋宾鸡蛊昧、还廉性、剧 $NHn 爪11£】⑶+CaQHh ⑸丄UCL+2NH J>2HQ 或杵碱仆如屮満入战妊水埼液化、斶櫃竹,糊激 性CHu 1CH rtH JNa( N^CO^Cl l^Ti 朋1浓 HjtSdCllsCli 【]加£ C 3llj4>H<»难洛略有ST 香气味CJL CaC 业 n-2 H r(>-?C 3H 3t+Caf ()H ;)CO 菽 MtSg土HCOOEI —J ~~* ILO^COl曙溶 剧駄可燃、赴標 co> CaCTj^X-H CI =CaC'l ,+Ct^jT+H.Q 可落疆幡忡.金交持壓烧SOj hh£O 计]轻5(诜=K 也SdMgTdlM CD+2HaSO4( ^-CuS04*SO± t+21W M 溶®fitL 有區 miN»3Q J +8HNO 3(稀 1 丄3Cu( NO ? ”+>&肓44£〔】剧抵.輸被無化,〉常见5体的制儆卡|质、卡谜•验室制备的气体常常幣有恢券和水汽.仃时需要祎化和I•燥.酸雾“川水或物质的水溶液除去・k ;:・计I质选用浓硫酸.无水氯化纵碱石灰等吸收水汽。
高三化学气体制备知识点化学气体制备是化学实验中非常重要的一部分,可以通过不同的方法得到不同种类的气体。
下面将介绍几种常用的气体制备方法及其相关知识点。
一、溶液中气体的制备方法1. 密闭法在密闭容器内加入适量的固体或液体,然后通过反应产生气体。
这种方法常用于制备二氧化碳气体和氨气等。
例如,可以通过在密闭容器中加入酸和碳酸盐固体反应来制备二氧化碳气体:H2CO3 + CaCO3 → Ca(HCO3)2Ca(HCO3)2 → CaCO3 + H2O + CO2↑2. 需要外界加热或加压的方法有些气体在常温常压下不易制备,需要通过加热或加压来实现。
例如,可以通过加热氯化钠和浓硫酸的混合物制备氯气:2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl↑3. 催化剂催化法有些气体的制备需要催化剂的存在来促进反应速度。
例如,可以通过在催化剂的作用下使过氧化氢分解制备氧气:2H2O2 → 2H2O + O2↑(催化剂 MnO2)二、金属与非金属氧化物的制备方法1. 金属氧化许多金属与氧气反应会生成相应的金属氧化物。
例如,可以通过将铜与氧气充分接触来制备氧化铜:2Cu + O2 → 2CuO2. 非金属氧化物的制备非金属氧化物的制备方法与金属氧化物类似。
例如,可以将硫石与氧气反应制备二氧化硫:S + O2 → SO2三、盐类的制备方法1. 酸与金属反应制盐可以通过酸与金属反应制备相应的盐。
例如,可以通过硫酸与铜反应制备硫酸铜:H2SO4 + Cu → CuSO4 + H2↑2. 酸与碱反应制盐酸与碱反应也可以制备盐类。
例如,可以通过氢氧化钠与盐酸反应制备氯化钠:HCl + NaOH → NaCl + H2O四、气体的收集方法1. 上升气体的收集上升气体是指比空气轻的气体,例如氢气、氦气等。
可以使用气球或实验室中的气体收集瓶来收集上升气体,将气体排出时要小心操作,以防止气体泄漏。
2. 气体的干燥有些气体在制备过程中含有水分,需要进行干燥处理。
一:氯气1.实验室方法:MnO2+4HCl(浓)=MnCl2+Cl2↑+2H2O(反应条件加热)收集方法:向上排空气法或排饱和食盐水法净化方法:用饱和的食盐水除去HCl,再用浓H2SO4除去水蒸气。
2.工业制法:原理:电解食盐水2NaCl+2H2O====2NaOH+Cl2↑+H2↑(反应条件是通电)二:二氧化碳1.实验室方法:CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O收集方法:向上排空气法净化方法:用饱和的NaHCO3除去HCl2.工业制法:CaCO3=====CaO+CO2↑(条件为高温)三:氧气实验室方法:KMnO4受热分解:2KMnO4=K2MnO4+MnO2+O2↑(条件:加热)KClO3和MnO2混合共热:KClO3=2KCl+3O2↑(条件:在MnO2下加热)工业制法:空气液化分离四:氨气实验室方法:Ca(OH)2+2NH4Cl=====2NH3↑+CaCl2+2H2O收集方法:向下排空气法、且容器口塞一团沾有稀H2SO4的棉花团,以防止所收集的气体与空气对流,也可吸收多余的NH3净化方法:用碱石灰吸收NH3中混有的水分工业制法:N2+3H2=====2NH3(条件:高温、高压、催化剂且此反应为可逆反应(上面的必需全部把握且对方程式一定要准确地记住,下面的只需知道)五:氮气实验室方法:NaNO2+NH4Cl==N2↑+2H2O +NaCl工业方法:液态空气分馏法六:二氧化氮实验室方法:Cu+4HNO3(浓)====Cu(NO3)2+2H2O↑(条件加热)工业方法:4NH3+ 5O2= 4NO + 6H2O(条件Pt/加热)2NO + O2= 2NO2七:一氧化碳实验室方法:HCOOH===H2O+CO↑(条件加热)工业方法:C + H2O(g) == CO + H2(条件高温)八:二氧化硫实验室方法:Na2SO3+H2SO4=Na2SO4+H2O+SO2↑九:氢气实验室制法:H2SO4+Zn=====ZnSO4+H2↑2HCl+Zn=====ZnCl2+H2↑收集方法:向下排空气法工业制法:水煤气法 C + H2O(g) == CO + H2(条件高温)有机中常见气体的制取方法一:乙炔实验室方法:CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑收集方法:排水集气法或向下排空气法净化方法:因电石(CaC2)中含有CaS,与水反应会生成H2S,可用硫酸铜溶液或NaOH溶液将其除去。
实验基础知识补充二、常见气体的制备方法(前6个最常考,有下划线的必须熟记)1.氨气(1)工业制法(合成氨工业):N2+3H22NH3(2)实验室制法(氯化铵和消石灰混合加热):2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O说明:试管口棉花的作用是支撑固定导管,且减少NH3与空气的对流,提高氨气的纯度。
(3)实验室快速制氨法:浓氨水滴入到生石灰(或烧碱或碱石灰)表面快速产生氨气。
2.氯气(1)工业制法①电解饱和食盐水得到烧碱、氢气和氯气:2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑②冶炼钠(或镁)时得到金属和氯气:2NaCl(熔融)2Na + Cl2↑(2)实验室制法①KMnO4常温氧化浓盐酸:2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O②MnO2加热氧化浓盐酸:MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O (与稀盐酸不反应)3.二氧化硫(1)工业制法①高温煅烧硫铁矿:4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2②火法炼铜得到副产物二氧化硫:Cu2S+O22Cu+SO2③燃烧硫磺得到二氧化硫:S+O2SO2(2)实验室制法①Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O (向上排空气法收集)②Na2SO3+ H2SO4(70%)=Na2SO4+H2O+SO2↑说明:1、浓硫酸的浓度过高会使得溶液中没有H+,反应无法发生;硫酸浓度过低,生成的SO2与水反应并溶解在溶液中。
2、B装置的作用是验证SO2具有还原性;B装置中的现象是紫红色褪色或颜色变浅;离子方程式为5SO2+2MnO-4+2H2O===5SO2-4+2Mn2++4H+3、C装置的作用是验证SO2的氧化性;现象是溶液中产生黄色浑浊4.氯化氢(1)工业制法(氢气在氯气中燃烧):H2+Cl22HCl (2)实验室制法①2NaCl+H2SO4(浓)Na2SO4+2HCl ↑②浓硫酸滴入到浓盐酸中快速制备HCl气体。
气体的制备、收集、洗涤和干燥1.常见气体的实验室制法中学化学实验中,应该学会氯气、氯化氢、氧气、硫化氢、二氧化硫、氨气、二氧化氮、一氧化氮、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烯、乙炔等气体的实验室制法。
应该掌握的具体内容主要有:会选择适宜的反应物,并能熟练地书写有关气体生成的化学方程式;根据反应物的状态和反应条件等因素,选择适宜的气体发生装置,能判断装置图的正误,会组装气体发生装置;根据气体的密度、在水中的溶解性等性质,选择适宜的集气方法与装置;根据所制气体的性质,会用简便的方法检验或验满。
(1)反应物和反应原理①实验室制氢气常用锌跟盐酸或稀硫酸反应制氢气。
Zn+H2SO4(稀) ZnSO4+H2↑Zn+2HCl ZnCl2+H2↑在制气装置的出口处点燃氢气,一定要事先检查纯度,以确保实验安全。
②实验室制氧气常用氯酸钾(二氧化锰作催化剂)或高锰酸钾受热分解来制氧气。
2KClO32KCl+3O2↑2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑此外,过氧化氢(H2O2)在二氧化锰催化下分解,也可作为实验室制氧气的一种简便方法。
2H2O22H2O+O2↑KClO3和MnO2要纯净,加热时以不迸发火花为合格,以确保实验安全。
③实验室制氯气常用氧化剂(二氧化锰或高锰酸钾)跟浓盐酸反应制氯气。
MnO2+4HCl MnCl2+2H2O+Cl2↑2KMnO4+16HCl 2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑高锰酸钾和盐酸反应可在常温下顺利进行,不需加热。
氯气有毒。
多余的氯气必须用NaOH溶液吸收,以免污染空气和使人受到毒害。
④实验室制氯化氢常用食盐和浓硫酸反应制氯化氢,间接加热温度较低,通常生成硫酸氢钠和氯化氢。
NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑氯化氢极易溶于水,为使反应顺利进行,应该使用固体氯化钠和浓硫酸。
⑤实验室制硫化氢常用硫化亚铁和稀硫酸反应制硫化氢。
FeS+H2SO4(稀) FeSO4+H2S↑制硫化氢不能用浓硫酸和硝酸等氧化性酸。
实验基础知识补充二、常见气体的制备方法(前6个最常考,有下划线的必须熟记)1.氨气?(1)工业制法?(合成氨工业):N2+3H2?2NH3?(2)实验室制法?(氯化铵和消石灰混合加热):?2NH4Cl+Ca(OH)2?CaCl2+2NH3?↑+2H2O?说明:试管口棉花的作用是支撑固定导管,且减少NH3与空气的对流,提高氨气的纯度。
(3)实验室快速制氨法:浓氨水滴入到生石灰(或烧碱或碱石灰)表面快速产生氨气。
2.氯气?(1)工业制法?①电解饱和食盐水得到烧碱、氢气和氯气:2NaCl+2H2O2NaOH?+H2↑+?Cl2↑?②冶炼钠(或镁)时得到金属和氯气:2NaCl(熔融)?2Na?+?Cl2↑?(2)实验室制法?①KMnO4常温氧化浓盐酸:2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O?②MnO2加热氧化浓盐酸:MnO2+4HCl(浓) ?MnCl2+Cl2↑+2H2O?(与稀盐酸不反应)3.二氧化硫?(1)工业制法?①高温煅烧硫铁矿:4FeS2+11O2?2Fe2O3+8SO2??②火法炼铜得到副产物二氧化硫:Cu2S+O2??2Cu+SO2?③燃烧硫磺得到二氧化硫:S+O2?SO2?(2)实验室制法?①Cu+2H2SO4(浓) ?CuSO4+SO2↑+2H2O?(向上排空气法收集)②Na2SO3+?H2SO4(70%)=Na2SO4+H2O+SO2?↑SO2与水反应并溶解在溶液中。
2、B装置的作用是验证SO2具有还原性;B装置中的现象是紫红色褪色或颜色变浅;离子方程式为5SO2+2MnO-4+2H2O===5SO2-4+2Mn2++4H+3、C装置的作用是验证SO2的氧化性;现象是溶液中产生黄色浑浊4.氯化氢?(1)工业制法?(氢气在氯气中燃烧):H2+Cl2??2HCl?(2)实验室制法?①2NaCl+H2SO4(浓)?Na2SO4+2HCl?↑?②浓硫酸滴入到浓盐酸中快速制备HCl气体。
高中常见气体的制备1.常见气体的实验室制法中学化学实验中,应该学会氯气、氯化氢、氧气、硫化氢、二氧化硫、氨气、二氧化氮、一氧化氮、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烯、乙炔等气体的实验室制法。
应该掌握的具体内容主要有:会选择适宜的反应物,并能熟练地书写有关气体生成的化学方程式;根据反应物的状态和反应条件等因素,选择适宜的气体发生装置,能判断装置图的正误,会组装气体发生装置;根据气体的密度、在水中的溶解性等性质,选择适宜的集气方法与装置;根据所制气体的性质,会用简便的方法检验或验满。
(一)气体的制备思路,可从下面几个方面来归纳:→→→→→→反应原理气体发生装置除杂提纯干燥收集检验尾气处理(二)组装仪器:自下而上,从左到右;气体净化:先净气装置,后干燥装置;(三)操作顺序:1.检验装置的气密性;2.装药品进行实验操作;3.记录实验现象、数据;1、气体制取装置:A. B. C. D.固/液体 + 液体(不加热)固/液体 + 液体(加热) 固体 + 固体(加热) 适用于收集不跟空气发生反应且密度比空气小的气体(装置见图C);(装置D中B管进A管出)2、气体干燥装置(1)气体干燥装置的基本类型和气体流动方向:盛装干燥剂状态液体干燥剂固体干燥剂装置示意图洗气瓶气体流动方向长管进气,短管出气U形干燥管,进气和出气没有区别;球形干燥管应该大口进气,小口出气(在干燥管的进出气口都要塞一团棉花,防止干燥剂流动)注意事项:1、固体干燥剂颗粒大小要适当,颗粒太大气体和干燥剂接触面小,不利于干燥效果不好;颗粒太小,气体不易通过,容易堵塞,一般以黄豆粒大小为宜。
2、液体干燥剂用量要适当,并控制好通入气体的速度,为了防止发生倒吸,在洗气瓶与反应容器之间应连接安全瓶。
(2)、气体的分类1、根据酸碱性,酸性气体:CO2、SO2、NO2、HCl、Cl2、H2S、HBr、HI等碱性气体:只有NH3中性气体:H2、O2、CH4、CO、CH2=CH2、C2H2、N2等2、根据常温氧化还原性强弱,强还原性气体:H2S、HBr、HI、SO2等一般性气体:H2、O2、CH4等(3)、气体干燥剂的类型及选择1、常用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酸性或中性的气体,如CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2、O2、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碱性或中性的气体,如NH3、H2、O2、CH4等气体。
③中性干燥剂,如无水氯化钙、无水硫酸铜等,可以干燥中性、酸性、碱性气体,如O2、H2、CH4等。
3、气体收集装置:A. B. C. D.排水法向上排空气法向下排空气法长进短出(向上)短进长出(向下)(1)排水集气法适用于收集不溶于水或微溶于水且不与水发生反应的气体。
收集的气体纯度高,易判断是否集满。
(装置见图A)(2)向上排空气集气法适用于收集不跟空气发生反应且密度比空气大的气体(装置见图B);(装置D中A管进B管出)(3)向下排空气集气法4、尾气处理装置一、燃烧法原理:对于CO等气体,由于它不溶于水,也不溶于酸或碱溶液,因此可以将其点燃生成无毒气体CO2。
二、收集法原理:对于CO、NO等气体,由于不溶于酸或碱溶液,当其量较少时,可以将其先收集在气球里。
注意:收集到气球中的这些气体不能排到空气中,必须做进一步的化学处理。
三、吸收法原理:这是使用得最普遍的尾气吸收装置,这类装置具有吸收效率高,操作简便等特点。
根据气体的性质不同,吸收剂可以选用固体或液体两种。
A、固体吸收剂SO2等气体的处理,干燥管内可以盛装碱石灰等颗粒固体吸收剂;B、液体吸收剂如果使用液体吸收剂,往往会引起液体的倒吸。
因此,根据尾气在吸收液中溶解度的差异,这类装置又可分为以下三种。
①直接吸收式:可用于吸收在吸收液中溶解度不大的气体,如Cl2等气体。
②隔离式:用于吸收易溶于水的少量气体,如NH3、HCl等气体,可有效防止倒吸,但如果气体的量较大,则会有气体逸出而污染环境。
③倒立漏斗式:该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(HCl、NH3、HBr等)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,导致烧杯内液面下降,使漏斗口脱离液面,漏斗中液体受自身重力作用又流回烧杯中,从而防止液体的倒吸。
防倒吸装置图如下:5、装置气密性检查方法一.原理:使装置内与外界产生压强差,再通过液面的变化或有无气泡产生来判断装置的气密性。
二.基本方法1.加热法:通过升高温度增大内部压强。
2.注水法:通过注入水缩小气体体积增大压强。
3.充气或抽气法:通过增加或减少装置内气体的量增大或减小压强。
(一)加热法将导管插入水中,用手掌(热毛巾)焐烧瓶(试管),若导管口有气泡冒出,冷却后会行成一段水柱,说明装置气密性良好。
关闭分液漏斗活塞,将导气管插入烧杯中水中,用酒精灯微热烧瓶,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。
(二)注水法关闭弹簧夹,往长颈漏斗加水,使长颈漏斗液面高于试管液面,形成液面差,放置一段时间液面差不变,则装置气密性良好。
关闭分液漏斗活塞m和活关闭弹簧夹a,打开分液漏斗用止水夹夹紧橡皮管,塞n,向量气管内注入水,活塞b,一段时间后若分液往锥形瓶中加入水,一使量气管内液面高于干漏斗中的水不能顺利滴下,段时间后当分液漏斗中燥管液面,形成液面差,说明装置气密性良好。
的水不能顺利滴下时,放置一段时间液面差不说明装置气密性良好。
变,则装置气密性良好(三)充气法和抽气法充气法:连接注射器,当缓缓推动活塞时,如果长颈漏斗内液面上升,说明气密性良好。
抽气法:连接注射器,当缓缓拉动活塞时,如果长颈漏斗下端有气泡冒出说明气密性良好。
5、量气方法及装置方法一:排出液体测量气体体积原理:一般排出的液体是H2O,所量气体应是不溶或难溶于H2O的。
有时也可根据气体特性排出其他液体,如Cl2排饱和NaCl溶液。
装置:量气管量气管读数注意事项:①冷却至室温才开始读数②读数前使量气管左右液面相平③眼睛视线与液面最低处相平方法二:直接测量原理:利用产生的气体将注射器活塞向后推,由注射器上的刻度得出气体体积。
装置:实验室制氧气方法一:常用氯酸钾(二氧化锰作催化剂)受热分解来制氧气。
2KClO32KCl+3O2↑方法二:高锰酸钾受热分解来制取氧气2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑注意事项:(1):用高锰酸钾或氯酸钾制取氧气,靠近试管口的地方“放一团棉花”目的:防止加热时高锰酸钾粉末进入试管而堵塞试管,及防止污染制取的气体和水槽中的水。
(2):试管口略向下倾斜目的:防止冷凝水倒流,使灼热的试管炸裂。
(3):给试管加热时,先用酒精灯火焰的外焰在试管下方来回移动,使试管受热均匀,然后用酒精灯外焰再集中加热放药品的部位。
目的:防止试管受热不均匀,引起的试管破裂(4):当气泡连续均匀放出时,把导气管伸入盛满水的集气瓶里,开始收集氧气。
目的:刚排出的是空气,气泡连续均匀放出时收集的氧气才是纯净的氧气。
(5):气体收集完毕,应先把导气管从水中取出,再撤去酒精灯。
目的:防止水槽中的水倒流,使灼热的试管炸裂。
(6):检查装置的气密性的方法将导管的一端浸入水槽中,用手紧握试管外壁,若水中导管口有气泡冒出,证明装置不漏气。
松开手后,导管口出现一段水柱。
(7):导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞目的:有利于产生的气体排出。
(8):水排完后,应用玻璃片盖住瓶口,小心地移出水槽,把集气瓶正放在桌面上目的:氧气的密度比空气大,防止气体逸出。
方法三:过氧化氢(H2O2)在二氧化锰催化下分解,也可作为实验室制氧气的一种简便方法。
2H2O22H2O+O2↑该装置的优点:可以控制反应的开始与结束,可以随时添加液体注意事项(1): 导管只需略微伸入试管塞:目的:有利于气体的收集(2):为什麽用分液漏斗?目的:能控制液体流入的速率,也能防止生成的气体逸出到空气中.(3): 分液漏斗可以用长颈漏斗代替,但其下端应该伸入液面以下,目的:防止生成的气体从长颈漏斗中逸出;(4): 气密性检查方法:把止水夹关闭,打开分液漏斗活塞,向漏斗中加入水,水面不持续下降,就说明气密性良好。
(5): 装药品时,先装固体后装液体(6): MnO2的作用:MnO2在该反应中是催化剂,起催化作用,能加快过氧化氢分解的速率.方法四:氧气的工业制取工业制取氧气是根据空气中(主要指氧气与氮气)个组成成分的沸点不同,采用分离液态空气的方法制取。
氮气的沸点比氧气略低,分离液态空气时,首先分离出来的是氮气,剩余的主要是氧气。
二:氧气的收集法1:排水收集法原因:氧气不易溶于水。
2:向上排气收集法原理:氧气的密度比空气大。
3:氧气的检验(证明集气瓶中收集的气体是氧气):用带火星的木条伸入集气瓶内,发现木条复燃,说明是氧气;4:氧气的验满(证明集气瓶中已经收集满氧气):用带火星的木条放在集气瓶口,若木条复燃,证明已满。
三:氧气的用途(性质决定用途,用途反映性质)1:供给呼吸2:支持燃烧实验室制氢气一、实验室制取原理:活泼金属与弱氧化性酸的置换,常用锌跟盐酸或稀硫酸反应制氢气。
制取方程式:Zn+H2SO4(稀) ZnSO4+H2↑;Zn+2HCl ZnCl2+H2↑还可以利用启普发生器制取氢气启普发生器由三部分组成。
上面一部分是球形漏斗,下面一部分是玻璃球和玻璃半球所组成的容器,第三部分是带旋钮的导气管。
装料前,先检查各接缝处的气密性。
方法是关住旋钮,由漏斗处注入水后,在液面处划一记号,若数分钟内液面不下降,说明气密性好;若下降,可涂凡士林密封。
之后在球形漏斗颈适当位置用玻璃丝编绕数圈,以阻止锌粒下落。
将容器侧身由上口或侧口处加入用CuSO4液浸泡过的锌粒,再将漏斗插入,用玻璃棒将玻璃丝拨至容器细颈处后,将发生器放直,安上导气管,打开旋钮,由上口加入稀硫酸(V浓H2SO4∶VH2O=1∶4给启普发生器中加水至将金属锌全部淹没处,倒水后量水的体积,这就是稀硫酸的体积。
)至淹没锌粒处关上旋钮,固、液体分离,稀硫酸液面升至漏斗处。
打开旋钮,用排水法收集一试管H2,管口向下移近火焰,放开拇指,如有尖锐的爆鸣声,证明氢气不纯,要继续收集并检验,直至只发出轻微的“噗”声为止,此时H2已纯,可以使用。
注意事项:1. 制取氢气选用的金属一般是锌和铁,凡是金属活动性在氢气前面的金属,都可用来制取氢气。
2. 制取氢气的酸溶液一般选用稀硫酸和稀盐酸。
浓硫酸和浓、稀硝酸因氧化性太强,与金属反应不会产生氢气。
3. 因氢气密度小于空气密度,所以本实验必须采用向下排空气法或排水取气法4. 用排空气法收集气体时,玻璃导管必须伸到容器底部,否则不能将空气排尽,收集不到纯净的气体。