气体制取装置和气体收集方法(行业一类)

氢气的制取与检验方法

氢气是一种重要的工业气体，在许多行业和实验室中都广泛应用。本文将介绍氢气的制取方法以及几种常用的氢气检验方法。

一、氢气的制取方法

1. 酸金属法制取氢气

酸金属法是一种常见的制取氢气的方法，主要通过金属与酸反应产生氢气。常用的金属包括锌、铝等，常用的酸有盐酸、硫酸等。

制取步骤：

（1）准备实验装置：取一个烧瓶，装入少量的金属（以锌为例）和适量的盐酸。

（2）连接气体收集装置：将烧瓶与气体收集装置连接，气体收集装置可选择气球或气瓶等。

（3）开始反应：轻轻加热烧瓶，观察气体的产生并收集气体。

2. 电解水制取氢气

电解水法是一种通过电解水来制取氢气的方法，该方法可通过分解水分子产生氢气和氧气。电解水法制取的氢气纯度较高。

制取步骤：

（1）准备实验装置：取一个电解槽，将两个电极（一正一负）分别插入水中，确保电极不相互接触。 （2）连接电源：将电解槽的正负极分别与正负极端子相连。

（3）开始电解：打开电源，水分子开始电解，产生氢气和氧气。

二、氢气的检验方法

1. 试纸法检验氢气

试纸法是一种简单快速的氢气检验方法，通过将特定试纸暴露在氢气中，并观察试纸变色来判断氢气的存在。

检验步骤：

（1）准备试纸：根据实际需求选择合适的试纸，例如湿润性蓝试纸、硫酸钡试纸等。

（2）放置试纸：将试纸暴露在待检氢气的环境中，保持一段时间。

（3）观察变色：观察试纸是否变色，根据试纸说明书来判断氢气的存在。

2. 气体燃烧法检验氢气

气体燃烧法是一种准确的氢气检验方法，通过观察氢气燃烧的现象来确定氢气的存在。

检验步骤：

（1）准备实验装置：取一个实验室燃烧器和一根点燃棒。

（2）放置氢气样品：将待检样品导入燃烧器中。 （3）点燃氢气：用点燃棒将燃烧器中氢气点燃，观察氢气是否燃烧。

3. 密闭空间检验氢气

密闭空间法是一种用于检测氢气泄漏的方法，主要通过将待检空间与氢气相互接触，并观察是否有泄漏现象。

实验室制取气体的一般思路和方法

气体是一种无形无色的物质，广泛应用于生产、科研和生活中。在实验室中，制取气体是一项基础性的实验操作。本文将从气体的性质、实验室制取气体的一般思路和方法三个方面进行阐述。

一、气体的性质

气体是一种无定形的物质，具有以下特点：

1.分子间距离大，分子运动自由。

2.气体具有压强，压强与温度、体积成反比。

3.气体具有扩散性和渗透性。

4.气体的密度小，可被压缩。

二、实验室制取气体的一般思路

实验室制取气体的一般思路是：选择适当的原料，采用合适的方法制备气体，然后进行收集和纯化。

1.选择适当的原料

制取气体的原料可以是固体、液体或气体。选择原料时需要考虑其化学性质、物理性质和成本等因素。

2.采用合适的方法制备气体

制备气体的方法有很多种，常见的有化学反应法、物理法和生物法等。选择合适的方法需要考虑原料的性质、反应条件和产物的纯度等因素。

3.进行收集和纯化

制备好气体后，需要进行收集和纯化。收集气体的方法有水位法、排空法和吸附法等。纯化气体的方法有冷凝法、吸附法和分离法等。

三、实验室制取气体的方法

1.化学反应法

化学反应法是制备气体的常用方法之一。例如，制取氢气可以通过锌和盐酸的反应：

Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑

制取氧气可以通过高温下分解过氧化钾：

2KClO3 → 2KCl + 3O2↑

2.物理法

物理法是制备气体的另一种方法。例如，制取氮气可以通过液氮蒸发的方法：

N2 + O2 → 2NO↑

3.生物法

生物法是制备气体的一种新方法。例如，利用微生物发酵可以制备出二氧化碳：

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2↑

四、实验注意事项

在实验室制取气体时，需要注意以下事项：

1.操作时要注意安全，避免发生意外事故。

2.选择合适的实验器材和试剂，保证实验的准确性和可重复性。

3.掌握好实验条件，如温度、压力、反应时间等。

第3课时 NH3及常见气体的制备方法

[核心素养发展目标] 1.掌握实验室制取NH3的方法。2.掌握实验室制取常见气体的原理、装置、收集、净化方法及制备方法的比较。

一、氨的实验室制法

1．氨的实验室制法

制备原理

实验装置

收集 NH3极易溶于水，可以用________________________收集

验满 把湿润的红色石蕊试纸置于试管口，试纸变____________；或将蘸有浓盐酸的玻璃棒置于试管口，有______________产生

思考 (1)此装置存在的弊端是什么？如何进行改进？

________________________________________________________________________

(2)收集NH3时，试管口处为什么加一团棉花？

________________________________________________________________________

2．氨的简易制法

方法及装置 原理及化学方程式

氨水具有________和______，受热易分解。

化学方程式为____________________________

NaOH固体具有吸水性，溶于水放出大量的热，促使氨水分解。

CaO与水反应，使溶剂(水)减少；反应放热，促使氨水分解。化学方程式为____________________________________

1．判断正误

(1)实验室中可以利用加热NH4Cl分解的方法制取NH3( )

(2)由于氨极易溶于水，所以不能用排水法收集氨，只能用向下排空气法收集( )

(3)氨不能用浓硫酸进行干燥，但可以用无水CaCl2干燥( )

(4)为加快产生NH3的速率，实验室中可以用NaOH和NH4Cl反应制NH3( )

(5)由于氨极易溶于水，所以多余的氨可以用导管直接插入水中进行吸收( )

2．(2023·江苏盐城高一联考)下列装置用于实验室中制取干燥氨气的实验，其中能达到实验目的的是( )

几种典型化学反应装置

化学反应装置可按反应物状态和反应条件分为下列几类：

1.固-固加热反应的装置

用固态物质加热制得气态产物，一般选用硬质大试管，配上带有导气管的橡皮塞。操作步骤如下：

（1）从便于收集气体和加热的情况出发调节好铁夹的高低，然后确定酒精灯位置。

（2）检验装置的气密性。

（3）将加好反应物的试管固定在铁架台上。

（4）塞好导气管，调整试管的位置，使试管底部略高于口部。

（5）加热时，先使试管均匀受热，然后对反应物所在的部位加热，先加热前面的反应物，然后往试管底部移动。

（6）如果气体是用排水法收集的，实验完毕应先将导管移出水面，然后再停止加热。此装置可用于制取氧气、氨气、甲烷等。

2.固-液不加热反应的装置

制取氢气、硫化氢气、二氧化碳气等。如需要气体的量大，而且要使气流和速度易于控制，可用启普发生器。如果所需气体量较少，为了安装方便可用简易装置。如用带导管的大试管或平底烧瓶加长颈漏斗或分液漏斗配套组成，如果使用长颈漏斗的，必须注意把漏斗管的下端插入液面以下，封闭液面。

3.固-液加热反应的装置

固-液加热反应制取气体常用图5-11的装置，安装步骤如下：

（1）将酒精灯放在铁架台上，根据酒精灯的位置，在它的上方固定好铁圈并放上石棉网。

（2）将装有固体反应物的圆底烧瓶（或蒸馏烧瓶）固定在铁架台上。

（3）将安装好分液漏斗（或长颈漏斗）和导气管的橡皮塞塞在蒸馏烧瓶上。检查装置的气密性。

（4）经分液漏斗往烧瓶里加液体反应物，连接好集气装置后再行加热。

（5）实验完毕应先从水槽中取出导气管，然后停止加热。这一类装置可用以制取氯气、氯化氢、二氧化硫等气体。

4.液-液加热反应的装置

用液-液加热制取气体，可用图5-12的装置。右图为制取乙烯装置，温度计用来控制液相的温度。

5.气-固加热反应的装置

在中学化学实验里，气固加热反应的装置以氢气还原氧化铜作代表。