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1、学 海 无 涯 1 常见气体的实验室制法常见气体的实验室制法 学习方法建议： 1. 此部分会考说明上要求为掌握水平， 所以建议同学们在熟练记忆的基础上， 一定要多进行习题训练 2. 此部分相关内容还可参见大聚焦P3031、P91、P138 中学课本中要求掌握的常见气体制备的有关知识， 如： 反应原理、 实验装置(包 括： 发生、 净化、 干燥装置)和药品、 操作步骤(包括： 仪器的组装顺序和操作顺序)、 气体的收集和检验(或验满)等务必全面、熟练掌握，这也是准确、迅速解答有关实 验设计题和综合实验题必不可少的基础知识。 一、气体的制备：一、气体的制备： 1、常见气体的制备原理：、常见气体的制备
2、原理： 气体发生装置的三种典型类型：中学化学中要求掌握约 13 种气体的制备， 它们是：三种单质气体(O2，H2，Cl2)、三种氢化物(HCl，H2S，NH3)、三种有机气 体(CH4，C2H4，C2H2)、四种氧化物(CO2，SO2，NO，NO2)。 写出下列制备反应的化学方程式： 1. 常见气体的制备原理：常见气体的制备原理： 固体-固体加热装置 制 O2 的反应原理 2KClO3 2KCl+3O2 2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2 制 NH3 的反应原理 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3+2H2O 制 CH4 的反应原理 CH3COONa+NaOH Na2CO
3、3+CH4 固体-液体(液体-液体)加热装置 制 Cl2 的反应原理 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2+2H2O 制 HCl 的反应原理 NaCl(固)+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl （不加热或微热均可） NaCl(固)+NaHSO4(浓) Na2SO4+HCl 制 SO2 的反应原理 Na2SO3(固)+H2SO4(较浓) Na2SO4+H2O+SO2 制 NO 的反应 3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O（不加热速率慢） 制 C2H4 的反应原理 CH3CH2OH CH2=CH2+H2O 固体-液体不加热装置 制 H2 的反应原理 Zn+H2
4、SO4(稀)=ZnSO4+H2 制 CO2 的反应原理 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O 制 H2S 的反应原理 FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S 制 NO2 的反应原理 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O 制 C2H2 的反应原理 CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH * 实验室制取纯净的气体一般有以下环节： 学 海 无 涯 2 （1）气体的发生； （2）气体的净化； （3）气体的收集； （4）尾气的处理（对于有毒气体）。 2、气体发生装置：、气体发生装置： （1）固、固加热： 即： 固+固 气 如制取 等。装置如右图： （2）液固
5、或液、液加热： 即：液+固 气 液+液 气 如制取 等。装置如右图： （3）液固不加热： 即：液+固 气 如制取 等。装置如右图： 启普发生器， 它用于固液常温下反应制取大量气体。 其优点是可以随时反应， 随时停止。使用时应注意装置是否漏气；液体不能添加太满；固体试剂应是块状。 气体的净化：气体的净化： ( () ) 净化 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：易溶于水的气体杂质可用水吸收；酸性气体杂质可用碱性 物质吸收；碱性气体杂质可用酸性物质吸收；水蒸气可用干燥剂来吸收；能 与杂质反应生成沉淀(或可
6、溶物)的物质也可用作吸收剂。 净化净化 1、含有 HCl 杂质气体 CO2（HCl）-饱和 NaHCO3溶液；SO2（HCl）饱和 NaHSO3溶液 H2S（HCl）-饱和 NaHS 溶液； Cl2（HCl）水或饱和食盐水； H2（HCl）-水； 2、中性气体中含有酸性杂质气体：用 NaOH 溶液吸收 3、酸性气体中含有其它酸性杂质气体 CO2（SO2）-饱和 NaHCO3溶液； CO2（H2S）-CuSO4溶液； 4、含有 O2杂质气体 CO2（O2）灼热 Cu； N2（O2）-灼热 Cu 5、HCl（Cl2）-CCl4溶液 (2) 常见气体的干燥： 学 海 无 涯 3 固体干燥剂通常放在（
7、球形干燥管内），液体干燥剂通常放在（洗气瓶）内。 在选择干燥剂时，一般应注意以下几点。 被干燥的气体一定不能与干燥剂发生化学反应。 酸性干燥剂一般用来干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。如 浓 H2SO4能干燥 H2，O2，Cl2，CO2等，而不能干燥 NH3；反之，碱性干燥剂也不 能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥 Cl2，CO2，HCl 等。 具有强氧化性的浓 H2SO4不能用来干燥还原性气体，如 H2S，HBr， HI；对 于 H2，CO 等虽具有较强的还原性，但反应条件是加热或高温，故常温下仍可使用 浓 H2SO4干燥。 无水 CaCl2呈中性，对各类气体一般均可干燥，但 NH3
8、能与其发生络合作 用而不能使用。反应式为：CaCl2+8NH3 CaCl28NH3 (2) 常见气体的干燥：常见气体的干燥： 下列气体干燥选用什么干燥剂？请根据以上原则填写下表： 酸性干燥剂 中性干燥剂 碱性干燥 剂 浓硫酸 P2O5 CaCl2 硅胶 碱石灰 中性 H2、O2、N2、CO、NO、 CH4、C2H4、C2H2 酸性 CO2、Cl2、HCl、SO2、NO2 H2S 碱性 NH3 (3) 关于气体的净化与干燥的先后顺序： 若采用溶液除杂，一般是除杂在先，干燥在后。其原因是：气体通过溶液 将带出水蒸气，干燥剂可除去这些水蒸气。例如实验室中利用大理石与稀盐酸反应 制备 CO2，欲制得干
9、燥、纯净的 CO2，可先将产生的气体通过饱和的 NaHCO3溶液， 除去混入其中的 HCl 气体，再通过浓 H2SO4除去水蒸气。 若采用加热除杂，则一般是干燥在先。例如 N2中混有 O2，CO2，H2O(气)， 可先将混气通过碱石灰，除去 CO2和 H2O(气)，再将从干燥管导出的气体通过装 有灼热 Cu 网的硬质玻璃管，除去 O2，即可得到干燥、纯净的 N2。若将混气先通 过灼热的 Cu 网，因气体中混有水蒸气，易引起试管破裂。 气体的收集：气体的收集： （1 1）排水集气法：难溶或微溶于水，且与水不发生反应的气体，均可用排水 集气法收集。用排水集气法收集气体时，导管只能伸入集气瓶内少许。
10、 气 学 海 无 涯 4 此法可收集气体有 等 不与空气发生反应，且其密度与空气的密度相差较大的气体，均可用排空气集 气法收集。 气 （2）向上排空气法： 此法可收集气体有 等 （3）向下排空气法： 棉花 此法可收集气体有 等 气 气 注意：注意： 所制气体如难溶于水又不要求干燥时，应该用排水集气法；如气体溶于水则只 能用排空气法收集。 排气集气时，应使气体导管伸到瓶底。 空气的平均式量约为 29， 则式量大于 29 的气体如 Cl2等用可瓶口向上排空气 法收集；式量小于 29 的气体如 H2等可用瓶口向下排空气法收集；而与空气密度相 近的气体如 NO、CO 等不能用排空气法收集。 用排空气法
11、收集气体时，导管一定要接近集气瓶底部，把空气尽量排出；为 减少空气向瓶内扩散，集气瓶口应盖上毛玻璃片；如用试管收集时，可在管口轻轻 塞入一小团疏松的棉花。 尾气的处理尾气的处理 操作中应掌握的几个问题： 液收法：对有毒、有害的气体必须用适当的溶液予以吸收。如 Cl2、SO2、 Br2(蒸气)、NO2等，可用 NaOH 溶液吸收；H2S 可用 CuSO4或 NaOH 溶液吸收； NH3 可用浓 H2SO4吸收。 燃烧法：点燃变为无毒、无害的气体，再排放到空气中。如 CO 尾气，则可 在导管口处点燃，将其转化为 CO2。 直排法：针对无毒、无害气体的排出。如：N2，O2，H2，CO2等(可在塞子 上安装一个放空管或多打一个孔)。 转化法：若需检验某混气中含有大量 H2和 CO，先将混气通过灼热的 CuO， 使其分别转化为 H2O(气)和 CO2，然后通过装有无水 CuSO4的 U 形管(或干燥管)， 再通过澄清石灰水进行验证(该顺序不能颠倒)。 气体的净化与干燥装置如图。 学 海 无 涯 5
