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实验室气体_制取和收集

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实验室气体_制取和收集

实验室制取气体专题实验室制取气体专题 一、一、气体制取气体制取装置装置 1.气体发生装置 加热固体制备气体的装置(见上图) 反应物和反应条件的特征:反应物都是固体,反应需要加热。 装置气密性的检查方法:将导气管的出口浸没在水中,双手紧握试管。如果水中出现气泡,说 明装置气密性良好。 (原理:气体的热胀冷缩) 加热时的注意事项: 绝对禁止向燃着的酒精灯内添加酒精。 加热应用外焰加热。 绝对禁止用燃着的酒精灯引燃另一只酒精灯。 禁止用嘴吹灭酒精灯。加热结束时,酒精灯的火焰应该用灯帽盖灭。 铁夹应夹在试管的中上部,大约是距试管口 1/3 处。 药品要斜铺在在试管底部,便于均匀受热。 试管口要略向下倾斜,防止冷凝水回流热的试管底部使试管炸裂。 试管内导管应稍露出胶塞即可。如果太长,不利于气体排出。 停止反应时,应先把导管从水槽中移出,再熄灭酒精灯,防止水槽中的水被倒吸入热的试 管中,使试管炸裂。 选择装置时,要选择带有橡皮塞的弯管。 固液混合在常温下反应制备气体的装置(见上图) 反应物和反应条件的特征:反应物中有固体和液体,反应不需要加热。 装置气密性的检查方法:在导管出口处套上橡皮塞,用弹簧夹夹紧橡皮塞,从漏斗中加水。如 果液面稳定后水面不下降,则表明装置气密性良好。 要根据实际情况选择(a)(b)(c)(d)四种装置。 装置(a)的特点:装置简单,适用于制取少量的气体;容易造成气体泄漏,增加药品不太方 便。 装置(b)的特点:便于随时添加药品。 装置(c)的特点:可以控制反应速率。 装置(d)的特点:可以控制反应的发生和停止。 (希望停止反应时,用弹簧夹夹住橡皮管。这 时由于试管内的气压大于外界大气压,试管内的液面会下降) 如果使用长颈漏斗,注意长颈漏斗的下端管口应插入液面以下,形成液封,防止生成的气体从 长颈漏斗逸出。使用分液漏斗时无需考虑这个问题。 选择装置时, 要选择带有橡皮塞的直管。 (a)装置使用单孔橡皮塞, (b)(c)(d)装置使用双孔橡皮塞。 固体药品通过锥形瓶口加入,液体药品通过分液漏斗加入。 2.气体收集装置 排水法收集气体的装置(见右图) 适用情况:收集的气体不溶或难溶于水,且不与水反应。 注意事项: 集气瓶中不能留有气泡,否则收集到的气体不纯。 应当等到气泡连续均匀地放出后再收集气体,否则收集到的气体不纯。 在气泡连续均匀放出之前,导气管管口不应伸入到集气瓶口。 如果瓶口出现气泡,说明气体收集满。 如果需要较干燥的气体,请不要使用排水法。 气体收集完毕后,要在水下把玻璃片盖在集气瓶口上,否则收集到的气体不纯。 收集完毕后,如果收集的气体的密度比空气大,集气瓶口应该朝上;如果收集的气体的密 度比空气小,集气瓶口应该朝下。 向上排空气法收集气体的装置(见右图) 适用情况:气体密度大于空气(相对分子质量大于 29) ,且不与空气中的成分反应。 要求:导管伸入集气瓶底,以利于排净空气。 密度和空气接近的气体,不宜用排空气法收集。 暂存气体时,只需将集气瓶正放在桌面上,盖上毛玻璃片就可以了。 向下排空气法收集气体的装置(见右图) 适用情况:气体密度小于空气(相对分子质量小于 29) ,且不与空气中的成分反应。 要求:导管伸入集气瓶底,以利于排净空气。 密度和空气接近的气体,不宜用排空气法收集。 暂存气体时,需要盖上毛玻璃片并将集气瓶倒放在桌面上。 导气管属于发生装置。把导气管画在收集装置中,是为了更好地说明问题。 二、二、实验室制取氧气实验室制取氧气 1.加热高锰酸钾制取氧气 反应原理:2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2 发生装置:由于反应物是固体,反应需要加热,所以选择加热固体制备气体的装置。 收集装置:由于氧气不易溶于水,且不与水发生化学反应,所以可以选择排水法收集气体的装置。 由于氧气的密度比空气大,且不与空气中的成分发生化学反应,所以可以选择向上排空气法收集气体的 装置。 步骤: 查:检查装置的气密性。 装:将高锰酸钾装入干燥的试管,并在试管口放一团棉花,并用带导管的橡皮塞塞紧试管。 定:将试管固定在铁架台上。 点:点燃酒精灯,试管均匀受热后,就使酒精灯固定在试管底部加热。 收:根据所选的收集装置来确定气体的收集方法。 移:把导管移出水槽。 熄:熄灭酒精灯。 验满: (用排水法收集)如果集气瓶口有气泡出现,说明气体收集满了。 (用向上排空气法收集)将带火星的木条放在集气瓶口,如果带火星的木条复燃,说明氧气收集满了。 检验:将带火星的木条伸入到集气瓶内,如果带火星的木条复燃,说明是氧气。 注意事项: 停止反应时,应先把导管从水槽中移出,再熄灭酒精灯,防止水槽中的水被倒吸入热的试管中,使试管 炸裂。 加热高锰酸钾时,试管口要放一团棉花,防止高锰酸钾被吹入导管,使导管堵塞。 棉花不要离高锰酸钾太近,否则会导致发生装置爆炸。 2.分解过氧化氢溶液制取氧气 反应原理:2H2O22H2O+O2(催化剂可换成硫酸铜溶液) 发生装置:由于反应物是固体和液体,反应不需要加热,所以选择固液混合在常温下制取气体的装置。 收集装置:由于氧气不易溶于水,且不与水发生化学反应,所以可以选择排水法收集气体的装置。 由于氧气的密度比空气大,且不与空气中的成分发生化学反应,所以可以选择向上排空气法收集气体的 装置。 验满: (用排水法收集)如果集气瓶口有气泡出现,说明气体收集满了。 (用向上排空气法收集)将带火星的木条放在集气瓶口,如果带火星的木条复燃,说明氧气收集满了。 检验:将带火星的木条伸入到集气瓶内,如果带火星的木条复燃,说明是氧气。 不能用加热过氧化氢溶液的方法制取氧气!因为加热过氧化氢溶液时,过氧化氢分解产生的氧气和水蒸 气一起逸出,水蒸气的干扰会使带火星的木条不能复燃。 3.加热氯酸钾制取氧气 反应原理:2KClO32KCl+3O2 发生装置和收集装置:和加热高锰酸钾制取氧气的装置相同。 验满: (用排水法收集)如果集气瓶口有气泡出现,说明气体收集满了。 (用向上排空气法收集)将带火星的木条放在集气瓶口,如果带火星的木条复燃,说明氧气收集满了。 检验:将带火星的木条伸入到集气瓶内,如果带火星的木条复燃,说明是氧气。 三、三、实验室制取二氧化碳实验室制取二氧化碳 原料:大理石或石灰石、稀盐酸。 不用稀硫酸代替稀盐酸的原因:稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙,阻碍反应的继续进 行。 不用浓盐酸代替稀盐酸的原因:浓盐酸易挥发,使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。 不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因:它们与稀盐酸反应速率太快,不容易控 制和收集,且成本较高。 反应原理:CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2 发生装置:同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置(原因:固体和液体混合,在常温下反应生成 气体) 收集装置:向上排空气法收集气体的装置(原因:二氧化碳能溶于水,且密度比空气密度大) 检查装置的气密性:用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置,紧闭导气管出口,从漏斗中加水。如 果液面稳定后水面下降,则表明漏气;若水面不下降,则表明不漏气。 验满:把燃着的木条放在集气瓶口(不要伸入瓶内) ,如果火焰熄灭,证明二氧化碳已经收集满了。 检验:把气体通入澄清的石灰水中,如果澄清的石灰水变浑浊,就证明收集的气体是二氧化碳。 净化:如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时,可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液 的洗气瓶(除去氯化氢) ,再通过盛有浓硫酸的洗气瓶(除去水蒸气并进行干燥) 。 四、实验室制取氢气四、实验室制取氢气 反应原理:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 反应物的选择:选用锌粒和稀硫酸。 不使用稀盐酸,因为:盐酸易挥发,使制得的氢气中含有氯化氢气体。 不用镁是因为反应速度太快,不用铁是因为反应速度太慢。 发生装置和收集装置:发生装置同分解过氧化氢制取氧气的发生装置;收集装置可选择排水法收集 气体的装置或向下排空气法收集气体的装置。 用排空气法收集氢气时,不能验满!用排水法收集氢气时,如果集气瓶口出现气泡,说明氢气收集 满。 在点燃氢气前,一定要检验氢气的纯度。 可燃性气体的验纯方法:用排水法收集一试管可燃气体,用拇指堵住试管口移近火焰点燃。如果气 体较纯,气体将会安静地燃烧,并发出“噗”声;如果气体不纯,会发出尖锐爆鸣声。 如果验纯时发现气体不纯,需要再收集再检验时,必须对试管进行处理(用拇指在试管口堵住一会 或更换试管) ,以免发生爆炸。 检验:点燃。纯净的氢气能够安静地燃烧,发出淡蓝色火焰;而不纯的氢气在燃烧时会发出尖锐的爆鸣 声。

注意事项

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