常见气体的制取和净化

千里之行，始于足下。

常见的气体制取与净化
常见的气体制取与净化方法有：
1. 空气分离法：通过空气分离装置将空气中的氮气、氧气等组分分离出来，得到高纯度的氮气、氧气等气体。

2. 化学合成法：根据不同气体的物理性质和化学性质，通过化学反应生成目标气体。

例如，氢气可以通过水电解反应或碳一烯饱和蒸馏法制取。

3. 燃烧法：某些气体可以通过燃烧反应制取，如氢气可以通过金属与酸的反应或铝水与水的反应制取。

4. 吸附法：利用吸附剂（如活性炭）将气体分子吸附在表面上，从而实现气体的净化。

例如，对空气中的有害气体进行净化。

5. 洗涤法：将气体与液体接触，通过溶解、循环冲洗等方法，去除气体中的杂质。

例如，对氯气进行液体洗涤以去除其中的杂质。

6. 膜分离法：利用特殊材料的膜进行分离，根据气体分子的大小、形状和亲疏水性等特性来实现气体的分离和纯化。

例如，利用膜分离技术可以将二氧
化碳从天然气中分离出来。

7. 冷凝法：通过降低气体温度使其冷凝，从而分离出目标气体。

例如，液化空气工艺中通过降低空气温度来分离出液态氧气和液态氮气。

这些方法在工业生产和实验室研究中被广泛应用，以满足不同领域的气体
制取和净化需求。

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常见气体的制取、净化和干燥一、常见气体的制备1.常见气体的实验室制法的反应原理（1）制取氧气（2）制取二氧化碳（3）制取氢气2.气体的发生装置反应物状态固体与固体固体与液化反应条件加热常温装置举例①加热高锰酸钾制取氧气②氯酸钾和二氧化锰混合制取氧气①过氧化氢制取氧气②石灰石（或大理石）与稀盐酸制取二氧化碳③锌与稀硫酸制取氢气3.装置评价（常见固体与液体常温发生装置比较）：装置图装置特点装置简单，制取较少量气体可随时添加液体，制取较多量气体可连续制取并能控制液体滴加速度可连续制取并能控制液体滴加速度和量可控制反应的发生和停止，得到平稳的气流4.气体的收集装置：收集方法向上排空气法向下排空气法排水法其他方法装置图气体性质收集密度比空气大且不与空气成分反应的气体收集密度比空气小且不与空气成分反应的气体收集难溶于水且不水反应的气体收集密度比空气大的气体a进收集密度比空气小的气体b进仅适用于收集难溶于水且不与水反应的气体，无论气体密度大小如何，均由长管进二、气体的净化和干燥1.气体净化的含义:将不纯的气体中含有的杂质气体除去从而得到较纯净气体的过程.2.气体净化的原则:选择的气体吸收剂只吸收气体中的杂质,而与被提纯物质不反应,且不引入新的气体杂质.3.常见气体杂质的吸收剂:吸收剂吸收的气体杂质水可溶性气体,如HCl、NH3等易溶于水的气体强碱溶液（ NaOH ）CO2、SO2、HCl、H2S等酸性气体碱石灰（ NaOH+CaO ）CO2、H2O（气态）、H2S等灼热的CuO H2、CO灼热的铜网O24.气体的干燥（1）常见装置U形干燥管（2）常见的气体干燥剂：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，而不能与气体发生反应。

干燥剂可干燥的气体不能干燥的气体酸性浓硫酸H2 O2 CO2 CO CH4 N2 SO2HClNH3等碱性气体碱性生石灰、碱石灰、固体氢氧化钠H2 O2 CO CH4 N2 NH3 CO2、SO2、HCl 等碱性气体中性无水氯化钙除NH3以外的所有气体NH3（与其能反应）5.尾气处理（1）常用装置（2）常用方法：①溶液吸收：使气体与溶液反应生成溶于水的物质，留在溶液中。

常见气体的制取和检验 ⑴氧气1、制取原理：含氧化合物自身分解 制取方程式：MnO 2O 2+2H 2O 22H 2O2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑2KClO 3MnO 22KCl +3O 22KMnO 4MnO 2K 2MnO 4+O 2+装置：略微向下倾斜的大试管,加热干燥：浓硫酸、硅胶、无水氯化钙、P 2O 5、碱石灰 检验：带火星木条,复燃 收集：排水法或向上排气法⑵氢气制取原理：活泼金属与弱氧化性酸的置换 制取方程式：Zn+H ₂SO ₄====ZnSO ₄+H ₂↑ 装置：启普发生器干燥：浓硫酸、硅胶、无水氯化钙、P 2O 5、碱石灰 检验：点燃,淡蓝色火焰,在容器壁上有水珠 收集：排水法或向下排气法⑶氯气制取原理：强氧化剂氧化含氧化合物 制取方程式：MnO ₂+4HCl(浓) ====MnCl ₂+Cl ₂↑+2H ₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热检验：能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝;除杂：先通入饱和食盐水(除HCl),再通入浓H ₂SO ₄ (除水蒸气)收集：排饱和食盐水法或向上排气法尾气回收：Cl ₂+2NaOH==== NaCl+NaClO+H ₂O⑷硫化氢制取原理：强酸与强碱的复分解反应制取方程式：FeS+H 2SO 4====FeSO 4+H ₂S ↑ 装置：启普发生器检验：能使湿润的醋酸铅试纸变黑除杂：先通入饱和NaHS 溶液(除HCl),再通入固体CaCl ₂ (或P ₂O 5)(除水蒸气) 收集：向上排气法尾气回收：H ₂S+2NaOH==== Na ₂S+H ₂O⑸二氧化硫制取原理：稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解 制取方程式：Na ₂SO ₃+H ₂SO ₄==== Na ₂SO ₄+SO ₂↑+H ₂O 装置：分液漏斗,圆底烧瓶检验：先通入品红试液,褪色,后加热又恢复原红色; 除杂：通入浓H ₂SO ₄ (除水蒸气) 无水氯化钙、P 2O 5收集：向上排气法+16HCl(浓)2KCl +2MnCl 25Cl 28H 2O ++2KMnO 4尾气回收：SO₂+2NaOH==== Na₂SO₃+H₂O【防倒吸】⑹二氧化碳制取原理；稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解制取方程式：CaCO₃+2HCl====CaCl₂+CO₂↑+H₂O 装置：启普发生器检验：通入澄清石灰水,变浑浊除杂：通入饱和NaHCO₃溶液(除HCl),再通入浓H₂SO₄(除水蒸气)收集：排水法或向上排气法⑺氨气制取原理：固体铵盐与固体强碱的复分解制取方程式：Ca(OH)₂+2NH₄₂+2NH₃↑+2H₂O①直接加热浓氨水；②浓氨水中加生石灰(或碱石灰)。

高中14种常见物质实验室制法1、实验室制取氢气(H2）⑴反应原理:Zn+H2SO4 === ZnSO4+H2↑⑵发生装置:固+液−→气(启普发生器）⑶净化方法:浓硫酸（除水蒸气）⑷收集方法：排水集气法/向下排空气法⑸尾气处理：无⑹检验方法：①点燃，淡蓝色火焰,在容器壁上有水珠②能使灼烧的CuO由黑色变为红色，气体产物使白色的CuSO4粉末变蓝2、实验室制取一氧化碳（CO）⑴反应原理：HCOOH−浓硫酸/∆→CO↑＋H2O⑵发生装置：固+液−∆→气（分液漏斗、圆底烧瓶）⑶净化方法：浓硫酸（除水蒸气）⑷收集方法:排水法⑸尾气处理:点燃法/收集法(塑料袋）⑹检验方法：①点燃,淡蓝色火焰,无水珠，产生的气体能使澄清石灰水变浑浊。

3、实验室制取二氧化碳（CO2)⑴反应原理：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋2H2O⑵发生装置：固+液−→气（启普发生器）⑶净化方法：饱和NaHCO3 溶液（除HCl)、浓硫酸（除水蒸气）⑷收集方法:向上排空气法/排饱和NaHCO3 溶液法⑸尾气处理：无⑹检验方法:①通入澄清石灰水变浑浊，继续通又变澄清②能使燃烧的木条熄灭4、实验室制取甲烷（CH4)⑴反应原理:CH3COONa＋NaOH −CaO/∆→CH4↑＋Na2CO3⑵发生装置：固+固−∆→气⑶净化方法：浓硫酸（除水蒸气）⑷收集方法：排水集气法/向下排空气法⑸尾气处理:无⑹检验方法:①点燃，淡蓝色火焰,燃烧产物是H2O和CO25、实验室制取乙烯（C2H4）⑴反应原理：CH3CH2OH −浓硫酸/170℃→CH2=CH2↑＋H2O⑵发生装置：液+液−∆→气（分液漏斗、圆底烧瓶）⑶净化方法:NaOH溶液（除SO2、SO3）、浓硫酸（除水蒸气）⑷收集方法：排水集气法⑸尾气处理：无⑹检验方法：①点燃,明亮的火焰，冒黑烟，燃烧产物是H2O和CO26、实验室制取乙炔（C2H2）⑴反应原理：CaC2＋2H2O −→ CH≡CH↑＋Ca（OH）2⑵发生装置:固+液−→气（分液漏斗、圆底烧瓶）⑶净化方法:CuSO4溶液、浓硫酸（除水蒸气）⑷收集方法:排水集气法/向上排空气法⑸尾气处理：无7、实验室制取氨气（NH3）⑴反应原理:2NH4Cl＋Ca（OH）2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O⑵发生装置：固+固−∆→气⑶净化方法：碱石灰（除水蒸气）⑷收集方法：向下排空气法⑸尾气处理：水（防倒吸装置)⑹检验方法：①湿润的红色石蕊试纸变蓝8、实验室制取一氧化氮(NO）⑴反应原理：3Cu＋8HNO3 (稀)===== 3Cu（NO3）2＋2NO↑＋4H2O⑵发生装置：固+液−→气⑶净化方法:浓硫酸（除水蒸气）⑷收集方法：排水集气法⑸尾气处理：收集法（塑料袋)⑹检验方法：①无色气体，暴露于空气中立即变为红棕色9、实验室制取二氧化氮（NO2）⑴反应原理：Cu＋4HNO3(浓) =====Cu（NO3)2＋2NO2↑＋2H2O⑵发生装置:固+液−→气⑶净化方法：浓硫酸（除水蒸气）⑷收集方法：向上排空气法⑸尾气处理:碱液吸收（3NO2+H2O===2HNO3+NO ; NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O ）10、实验室制取硫化氢（H2S)⑴反应原理：FeS＋2HCl −→ H2S↑＋FeCl2⑵发生装置：固+液−→气(启普发生器)⑶净化方法:饱和NaHS（除HCl）,固体CaCl2(除水蒸气)⑷收集方法：向上排空气法⑸尾气处理:CuSO4溶液或碱液吸收（H2S+2NaOH=== Na2S+H2O或H2S+NaOH=== NaHS+H2O）⑹检验方法：①湿润的蓝色石蕊试纸变红②湿润的醋酸试纸黑11、实验室制取二氧化硫（SO2）⑴反应原理：Na2SO3＋H2SO4=====Na2SO4＋SO2↑＋H2O⑵发生装置：固+液−→气(分液漏斗、圆底烧瓶）⑶净化方法：浓硫酸(除水蒸气）⑷收集方法：向上排空气法⑸尾气处理：碱液吸收（SO2+2NaOH=== Na2SO3+H2O）⑹检验方法：①能使品红溶液褪色,加热后又恢复原色12、实验室制取氧气（O2）⑴反应原理：2KClO3−二氧化锰/∆→2KCl＋3O2↑⑵发生装置：固＋固−∆→气⑶净化方法：浓硫酸（除水蒸气）⑷收集方法：排水法/向上排空气法⑸尾气处理：无⑹检验方法：①能使带火星的木条复燃13、实验室制取氯气（Cl2）⑴反应原理：MnO2＋4HCl(浓）MnCl2＋Cl2↑＋2H2O⑵发生装置：固＋固−∆→气⑶净化方法:饱和食盐水(除HCl）、浓硫酸(除水蒸气）⑷收集方法：向上排空气法/排饱和食盐水法⑸尾气处理:碱液吸收（Cl2+2NaOH=== NaCl+NaClO+H2O ）⑹检验方法:①能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝14、实验室制取氯化氢（HCl)⑴反应原理:2NaCl＋H2SO4Na2SO4＋2HCl↑⑵发生装置：固＋液−∆→气⑶净化方法:浓硫酸(除水蒸气）⑷收集方法:向上排空气法⑸尾气处理：水（防倒吸装置）⑹检验方法：①能使湿润的蓝色石蕊试纸变红②靠近浓氨水冒白烟。

常见气体的实验室制取【考纲要求】1．掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法）2．与其它各部分知识、技能的综合应用。

【知识要点】一、课本中的气体制备二、气体的制取实验室气体制备的一般步骤有：制取→净化→收集→尾气吸收（一）气体的发生装置常见的气体制取装置有：或填写下表：32H2+4HCl MnClCaCl2)选择发生装置的根据是。

（二）气体的净化装置或欲除去下列气体中的杂质，写出选用的试剂和装置气体选择净化装置的根据是。

（三）气体的收集装置 或或或选择收集装置的根据是 。

（四）气体的尾气吸收选择尾气吸收装置的根据是 。

【典型例题】例1、（课本《必修1》P99页）下图是实验室制取氨气的常用装置，某同学欲用该装置制取、收集干燥纯净的氨气，试分析其是否严谨？若不严谨，应如何改进？试画出改进后的实验装置图。

例2、（课本《必修1》P50页）铁能与水蒸气反应，反应化学方程式为 。

常用反应装置如下图。

如果提供给你3支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品，设计一套简单的实验装置，使还原铁粉与水蒸气反应（这套装置应包括水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体等部分）。

画出你设计的装置简图。

例4、（课本《选修6》P22）回忆初中化学课程中制取二氧化碳的实验，思考下列问题：（1）能够通过化学反应产生二氧化碳气体的物质有哪些？（2）制取二氧化碳的实验中，以什么物质为反应物（原料）？为什么？（3）反应的装置是如何选择和安装的？（4）如果要制备干燥的气体产物，应如何设计装置？例3、（课本《必修1》P92页）现给你一试管二氧化氮，其他药品和仪器自选。

请你设计实验，要求尽可能多地使二氧化氮被水吸收。

画出你设计的装置简图，简述实验步骤、现象并进行解释。

例5、某化学兴趣小组的甲、乙两位同学对测定化学反应速率非常感兴趣，为此进行了有关的实验探究，实验记录如下。

[实验目的] 测量锌和稀硫酸反应的速率[实验用品] 锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导管、50mL注射器、铁架台、、量筒；锌粒、1mol·L－1的H2SO4、4mol·L－1的H2SO4。

第21讲 常见气体的制备、净化和收集[复习目标] 1.掌握常见气体的制备、净化、收集及尾气处理的方法。

2.能对整套气体制备及性质实验装置进行分析，并能处理相关问题。

考点一 常见气体的制备、净化、收集及尾气处理必备知识夯实1．常见气体的发生装置 (1)固体＋固体――→△气体发生装置如图：制备气体：□1O 2、□2NH 3等 (2)固体(液体)＋液体――→△气体发生装置如图：制备气体：□3Cl 2、CH 2===CH 2(需加温度计)等 (3)固体＋液体(不加热)→气体发生装置如图：制备气体：选择合适的试剂和装置能制取中学化学中常见的气体，如NH 3(□4生石灰、□5浓氨水)、O 2(MnO 2、□6H 2O 2溶液)、Cl 2(KMnO 4、□7浓盐酸)、SO 2(□8Na 2SO 3、较浓硫酸)等2．常见气体的除杂装置4.(1)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用□1b装置。

(2)制取CO时，尾气的处理可采用□2a、c装置。

(3)实验室制取NH3时，尾气的处理可采用□3d装置。

名师课堂点拨实验室中制取气体时实验装置的设计关键能力提升一、常见气体的制备和收集1．(2023·北京石景山区模拟)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是()【解析】制取NO2可选用Cu和浓硝酸反应，不能选用稀硝酸，A错误；NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，遇冷时NH3和HCl重新化合生成NH4Cl，不能用于制取NH3，B错误；H2O2在MnO2催化下分解生成H2O和O2，可用排水法收集O2，C正确；KMnO4和浓盐酸在常温下反应生成Cl2，Cl2的密度大于空气的密度，采用向上排空气法收集，选择装置c，D错误。

【答案】C2．实验室制取下列气体，所选反应试剂、制备装置与收集方法均合理的是()【解析】铜与稀硝酸生成NO且反应不需加热，NO与空气中的氧气反应生成NO2，不能用排空气法收集NO，A错误；乙醇在浓硫酸作用下迅速升高温度到170 ℃，乙醇生成乙烯气体，乙烯难溶于水，可以用排水法收集，B正确；氨的密度小于空气，应该使用向下排空气法收集，C错误；Na2SO3和硫酸反应不需要加热，且SO2能与水反应，不能用排水法收集，D错误。

学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、选择题（题型注释）1．【2014年江西省南昌市】实验室可用于氯酸钾抽取氧气的装置组合是A．①④ B．②③ C．①⑤ D．②⑤2．【2014年四川省成都市】实验室制取氧气，下列说法错误的是A．装置①可用于高锰酸钾制取氧气B．装置②可用于过氧化氢溶液制取氧气C．装置③可用于收集氧气D．装置④可用于收集氧气3．【2014年山东省莱芜市】下列所示分别是二氧化碳的制取、干燥、收集和性质检验的装置图，其中正确的是二、选择填充题（题型注释）三、填空题（题型注释）四、简答题（题型注释）五、探究题（题型注释）六、信息分析题（题型注释）七、推断题（题型注释）八、计算题（题型注释）九、综合题十、新添加的题型十一、实验题4．（2013上海）气体制取是重要的化学实验活动。

（1）实验室用双氧水与二氧化锰制取氧气，该方法制取氧气的化学方程式是____________________。

（2）能收集氧气的装置是______________(填编号)。

（3）要得到干燥的氧气，可将制得的气体通过填充一种氧化物的干燥装置，该氧化物是______。

（4）实验室制备二氧化碳时，要求能随时控制反应进行或停止，以下符合该条件的发生装置是___(填编号)。

（5）用所选装置制备二氧化碳，能用于添加液体的仪器名称是_______________。

（6）能使反应暂时停止的实验操作是___________。

（7）实验不适宜用排水集气法收集二氧化碳的理由是__________。

5．（2013海南）根据下列实验装置图回答问题：（1）写出a的仪器名称；（2）实验室制备和收集O2的装置组合是（填字毋序号）；写出此套装置制备O2对应的化学方程式：；（3）用B装置制取O2时检查气密性的方法是；（4）氢气是一种无色．无味、难溶于水的气体，其密度比空气的密度小，在实验室中常用锌粒和稀硫酸反应制取。