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文檔簡介

1、· 實驗室制取氣體的思路:       1知識要點詳解在初中化學中,主要應掌握O2、H2、CO2的實驗室制法。可以從制備所需儀器、藥品、反應原理、收集方法、實驗裝置、驗滿、驗純及操作要點等方面進行比較。通過比較,能夠總結和歸納實驗室制取氣體的思路。即:研究反應原理一根據所選藥品的狀態和反應條件,選擇適當的儀器組成相應的實驗裝置一根據實驗裝置的特點,設計合理的實驗操作步驟,預測可能的注意事項一根據所制取氣體的性質,選擇相應的收集、檢驗、驗滿及驗純的方法。      實驗室制取氣體及驗證其

2、性質的實驗,屬于基本操作的簡單綜合實驗。通過對比發生裝置和收集裝置,總結氣體的個性及幾種氣體的共性,提高記憶效果。       2設計裝置的依據制取氣體的裝置分兩部分:氣體發生裝置和氣體收集裝置。      發生裝置的選取根據反應條件和反應物的狀態而設計,收集裝置是根據氣體的性質(主要是物理性質)而確定的。      確定收集裝置的原則氣體的收集方法是由該氣體的性質,如密度、在水中的溶解性、是否與空氣或水反應、是否有毒等決定的

3、。 · · 氣體發生裝置:“固+固”的反應,簡稱“固體加熱型”,裝置如圖A所示,如用KMnO4或KClO3和MnO2制O2。 “固+液”的反應,簡稱“固液常溫型”,裝置如圖B、C、D、E。如用H2O2和MnO2制O2、用鋅粒與稀H2SO4制H2或用CaCO3與稀鹽酸制CO2。同B裝置相比,D裝置具有便于添加液體藥品,制取的氣體量較多的優點;C裝置不僅添加液體藥品方便,而且可通過導管上的開關控制反應的發生和停止;E裝置可通過分液漏斗的活塞控制加入藥品的量和速度。 “固+液”的反應的發生裝置的其他改進:為了節約藥品,方便操作,可設計如下圖所示裝置,這些裝置都可自動控制。當打開彈

4、簧夾時,溶液進入反應器內開始反應;當關閉彈簧夾時,氣路不通,反應產生的氣體將溶液壓出反應器外,液體與同體分離,反應停止。氣體收集裝置:· 收集裝置選擇條件難溶或微溶于水,與水不發生化學反應的氣體。如:H2、 O2、CH4等不與空氣發生反應,密度比空氣密度大的氣體。如:O2、 CO2等不與空氣發生反應,密度比空氣密度小的氣體。如:H2、CH4等說明使用排水法收集的氣體較純凈,但缺點是會使收集的氣體中禽有水蒸氣。當導管口有連續均勻的氣泡冒出時才開始收集,當有大量氣泡從集氣瓶口冒出時,表明氣體已收集滿。 用向上排空氣法收集氣體,應注意將導管伸到接近集氣瓶瓶底,同時應在瓶口蓋上玻璃片,以便盡

5、可能地排盡空氣,提高所收集氣體的純度。使用排空氣法收集的氣體比較十燥,但純度較低,需要驗滿(可燃性氣體則要注意安全,點燃之前一定要驗純,否則有爆炸危險)· 藥品的選取和實驗方案的設計: (1)可行性:所選取的藥品能制得要制取的氣體; (2)藥品廉價易得; (3)適宜的條件:要求反應條件易達到,便于控制;(4)反應速率適中:反應速率不能太快或太慢,以便于收集或進行實驗;(5)氣體盡量純凈;(6)注意安全性:操作簡便易行,注意防止污染。例如:實驗室制取H2時選用鋅粒,而不用鎂條、鐵片,原因是鎂價格貴且反應速率太快而鐵反應速率又太慢;酸選用稀硫酸,而不宜用稀鹽酸、濃硫酸,因為用稀鹽酸制得的

6、H2,因混有HCl而不純,而鋅與濃硫酸反應不生成H2.制CO2時可選用用石灰石(或大理石)與稀鹽酸,而不選用Na2CO3濃鹽酸、稀硫酸,原因是Na2CO3,反應速率太快,濃鹽酸易揮發出HCl氣體,稀硫酸反應不能進行到底,也不能煅燒石灰石,因為條件不易達到,不呵操作;用KClO3、過氧化氫制O2時,要加少量的MnO2,作催化劑,以加快反應的速率 實驗室制取氣體的實驗操作程序:實驗室制取氣體存選擇好藥品、儀器后操作的一般程序:(1)組裝儀器:一般按從左到右,從下到上的順序進行; (2)檢查裝置氣密;(3)裝藥品:若是固體跟液體反應,一般是是先裝入固體再加入液體;(4)準備收集裝置:若用排水法收集氣

7、體時,應在制取氣體之前將集氣瓶盛滿水;(5)制取氣體; (6)收集氣體并驗滿;(7)拆洗儀器。 注意:給同體加熱時試管口要略向下傾斜; 用加熱KMnO4或KClO3(MnO2作催化劑)的方法制取O2,若用排水法收集,實驗完畢時應先把導管移出水槽再移走酒精燈; 固體跟液體反應制取氣體時,要注意長頸漏斗末端要插入液面以下進行液封,以防漏氣。 裝置的選取與連接:實驗室制取氣體的實驗往往與氣體的凈化、氣體的干燥綜合在一起。氣體綜合實驗的裝置選擇及連接順序為:· · 氣體凈化的幾種方法: (1)吸收法:用吸收劑將雜質氣體吸收除去。如除去CO中混有的少量CO2,可先用濃NaOH溶液吸收

8、CO2,再用濃硫酸等干燥劑除去水蒸氣。常用吸收劑如下表:· 吸收劑吸收的氣體雜質吸收劑吸收的氣體雜質水可溶性的氣體:HCl,NH3NaOHCO2,HCl,H2O無水CuSO4H2O堿石灰CO2,HCl ,H2O灼熱的銅網O2NaOHCO2,HCl灼熱的CuOH2,CO濃硫酸H2O· (2)轉化法:通過化學反血,將雜質氣體轉化為所要得到的氣體:如除去CO2中的CO,可將混合氣體通過足量的灼熱CuO+COCu+CO2氣體的干燥:氣體的干燥是通過干燥劑來實現的,選擇干燥劑要根據氣體的性質。一般原則是:酸性干燥劑不能用來干燥堿性氣體,堿性干燥劑不能用來干燥酸性氣體,干燥裝置由干燥劑

9、的狀念決定(1)常見的干燥劑· 干燥劑可干燥的氣體不可干燥的氣體名稱或化學式酸堿性狀態濃H2SO4酸性液體H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CONH3固體NaOH、生石灰,堿石灰(氫氧化鈉和生石灰的混合物)堿性固態H2、O2、N2、CH4、CO、NH3等CO2、SO2、HCl無水CaCl2中性固態除NH3外的所有氣體NH3· (2)干燥裝置的選擇 除雜試劑為液體時,常選用洗氣瓶,氣體一般是 “長進短出”,如下圖A。 除雜試劑為同體時,常選用干燥管(球形或u 形),氣體一般是“大進小出”,如下圖B、C。 需要通過加熱與固體試劑發生化學反應除去的氣體,常采用硬

10、質玻璃管和酒精燈,如下圖D。裝置連接順序的確定規律: (1)除雜和干燥的先后順序 若用洗氣裝置除雜,一般除雜在前,干燥在后。原因:從溶液中出來的氣體通常混有水蒸氣,干燥在后可將水蒸氣完全除去。如除去CO中混有的CO2和水蒸氣,應將氣體先通過。NaOH溶液,再通過濃H2SO4。 若用加熱裝置除雜,一般是干燥在前,除雜在后。如除去CO2中混有的CO和水蒸氣,應將氣體先通過濃H2SO4,再通過灼熱的CuO。 (2)除去多種雜質氣體的順序一般是先除去酸性較強的氣體。如N2中混有 HCl、H2O(氣)、O2時,應先除去HCl,再除去水,最后除去O2(用灼熱的銅網)。 (3)檢驗多種氣體的先后順序(一般先

11、驗水蒸氣):有多種氣體需要檢驗時,應盡量避免前步檢驗對后步檢驗的干擾。如被檢驗的氣體中含有CO2和水蒸氣時,應先通過無水CuSO4。檢驗水蒸氣,再通過澄清的石灰水檢驗CO2.確定氣體收集方法的技巧:(1)排水集氣法適用于“不溶于水且小與水反應的氣體”,如下圖A。 (2)向上排空氣法適用于“密度比空氣大且小與空氣成分反應的氣體”(相對分子質量大于29的氣體),如下圖B。 (3)向下排空氣法適用于“密度比空氣小且小與空氣成分反應的氣體”(相對分子質量小于29的氣體),如下圖C。 (4)不能用排空氣法收集的氣體 氣體的密度與空氣的密度相近時不能用排空氣法收集 當氣體與空氣中某一成分反應時不

12、能用排空氣法收集(5)有毒氣體收集方法的確定 有毒,但氣體難溶于水時,一般采用排水法收集。如下圖D有毒,但氣體叉易溶于水時,則采用帶雙孔膠塞(一長一短的導氣管)的集氣瓶利用排空氣法收集該氣體,但必須接尾氣處理裝置,以免多余的有毒氣體逸散到空氣中污染空氣,如收集氨氣可用圖E。氣體制取實驗中關于儀器或裝置選擇題目的解題技巧:(1)需要研究氣體實驗室制法的化學反應原理; (2)需要研究制取這種氣體所應采用的實驗裝置; (3)需要研究如何證明制得的氣體就是要制取的氣體。根據給出的儀器或裝置進行選取時,應明確制取氣體的發生裝置主要是兩套(同體加熱型和固液常溫型),依據反應物的狀態和反應條件來確定選用哪套

13、發生裝置;氣體的收集裝置主要就是三套(向上排空氣法、向下排空氣法和排水法),依據氣體的性質來確定選用什么樣的收集裝置。選擇儀器時要注意先對實驗原理進行判斷,然后再根據原理確定裝置所需要的儀器。· · 實驗室制取氣體的思路圖:· · 實驗室制取氣體的思路:       1知識要點詳解在初中化學中,主要應掌握O2、H2、CO2的實驗室制法。可以從制備所需儀器、藥品、反應原理、收集方法、實驗裝置、驗滿、驗純及操作要點等方面進行比較。通過比較,能夠總結和歸納實驗室制取氣體的思路。即:研究反應原理一根據所選藥品的狀

14、態和反應條件,選擇適當的儀器組成相應的實驗裝置一根據實驗裝置的特點,設計合理的實驗操作步驟,預測可能的注意事項一根據所制取氣體的性質,選擇相應的收集、檢驗、驗滿及驗純的方法。      實驗室制取氣體及驗證其性質的實驗,屬于基本操作的簡單綜合實驗。通過對比發生裝置和收集裝置,總結氣體的個性及幾種氣體的共性,提高記憶效果。       2設計裝置的依據制取氣體的裝置分兩部分:氣體發生裝置和氣體收集裝置。      發生裝置的選取

15、根據反應條件和反應物的狀態而設計,收集裝置是根據氣體的性質(主要是物理性質)而確定的。      確定收集裝置的原則氣體的收集方法是由該氣體的性質,如密度、在水中的溶解性、是否與空氣或水反應、是否有毒等決定的。 · · 氣體發生裝置:“固+固”的反應,簡稱“固體加熱型”,裝置如圖A所示,如用KMnO4或KClO3和MnO2制O2。 “固+液”的反應,簡稱“固液常溫型”,裝置如圖B、C、D、E。如用H2O2和MnO2制O2、用鋅粒與稀H2SO4制H2或用CaCO3與稀鹽酸制CO2。同B裝置相比,D裝置具有便于添加液體藥品,制取

16、的氣體量較多的優點;C裝置不僅添加液體藥品方便,而且可通過導管上的開關控制反應的發生和停止;E裝置可通過分液漏斗的活塞控制加入藥品的量和速度。 “固+液”的反應的發生裝置的其他改進:為了節約藥品,方便操作,可設計如下圖所示裝置,這些裝置都可自動控制。當打開彈簧夾時,溶液進入反應器內開始反應;當關閉彈簧夾時,氣路不通,反應產生的氣體將溶液壓出反應器外,液體與同體分離,反應停止。氣體收集裝置:· 收集裝置選擇條件難溶或微溶于水,與水不發生化學反應的氣體。如:H2、 O2、CH4等不與空氣發生反應,密度比空氣密度大的氣體。如:O2、 CO2等不與空氣發生反應,密度比空氣密度小的氣體。如:H

17、2、CH4等說明使用排水法收集的氣體較純凈,但缺點是會使收集的氣體中禽有水蒸氣。當導管口有連續均勻的氣泡冒出時才開始收集,當有大量氣泡從集氣瓶口冒出時,表明氣體已收集滿。 用向上排空氣法收集氣體,應注意將導管伸到接近集氣瓶瓶底,同時應在瓶口蓋上玻璃片,以便盡可能地排盡空氣,提高所收集氣體的純度。使用排空氣法收集的氣體比較十燥,但純度較低,需要驗滿(可燃性氣體則要注意安全,點燃之前一定要驗純,否則有爆炸危險)· 藥品的選取和實驗方案的設計: (1)可行性:所選取的藥品能制得要制取的氣體; (2)藥品廉價易得; (3)適宜的條件:要求反應條件易達到,便于控制;(4)反應速率適中:反應速率

18、不能太快或太慢,以便于收集或進行實驗;(5)氣體盡量純凈;(6)注意安全性:操作簡便易行,注意防止污染。例如:實驗室制取H2時選用鋅粒,而不用鎂條、鐵片,原因是鎂價格貴且反應速率太快而鐵反應速率又太慢;酸選用稀硫酸,而不宜用稀鹽酸、濃硫酸,因為用稀鹽酸制得的H2,因混有HCl而不純,而鋅與濃硫酸反應不生成H2.制CO2時可選用用石灰石(或大理石)與稀鹽酸,而不選用Na2CO3濃鹽酸、稀硫酸,原因是Na2CO3,反應速率太快,濃鹽酸易揮發出HCl氣體,稀硫酸反應不能進行到底,也不能煅燒石灰石,因為條件不易達到,不呵操作;用KClO3、過氧化氫制O2時,要加少量的MnO2,作催化劑,以加快反應的速

19、率 實驗室制取氣體的實驗操作程序:實驗室制取氣體存選擇好藥品、儀器后操作的一般程序:(1)組裝儀器:一般按從左到右,從下到上的順序進行; (2)檢查裝置氣密;(3)裝藥品:若是固體跟液體反應,一般是是先裝入固體再加入液體;(4)準備收集裝置:若用排水法收集氣體時,應在制取氣體之前將集氣瓶盛滿水;(5)制取氣體; (6)收集氣體并驗滿;(7)拆洗儀器。 注意:給同體加熱時試管口要略向下傾斜; 用加熱KMnO4或KClO3(MnO2作催化劑)的方法制取O2,若用排水法收集,實驗完畢時應先把導管移出水槽再移走酒精燈; 固體跟液體反應制取氣體時,要注意長頸漏斗末端要插入液面以下進行液封,以防漏氣。 裝

20、置的選取與連接:實驗室制取氣體的實驗往往與氣體的凈化、氣體的干燥綜合在一起。氣體綜合實驗的裝置選擇及連接順序為:· · 氣體凈化的幾種方法: (1)吸收法:用吸收劑將雜質氣體吸收除去。如除去CO中混有的少量CO2,可先用濃NaOH溶液吸收CO2,再用濃硫酸等干燥劑除去水蒸氣。常用吸收劑如下表:· 吸收劑吸收的氣體雜質吸收劑吸收的氣體雜質水可溶性的氣體:HCl,NH3NaOHCO2,HCl,H2O無水CuSO4H2O堿石灰CO2,HCl ,H2O灼熱的銅網O2NaOHCO2,HCl灼熱的CuOH2,CO濃硫酸H2O· (2)轉化法:通過化學反血,將雜質氣體

21、轉化為所要得到的氣體:如除去CO2中的CO,可將混合氣體通過足量的灼熱CuO+COCu+CO2氣體的干燥:氣體的干燥是通過干燥劑來實現的,選擇干燥劑要根據氣體的性質。一般原則是:酸性干燥劑不能用來干燥堿性氣體,堿性干燥劑不能用來干燥酸性氣體,干燥裝置由干燥劑的狀念決定(1)常見的干燥劑· 干燥劑可干燥的氣體不可干燥的氣體名稱或化學式酸堿性狀態濃H2SO4酸性液體H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CONH3固體NaOH、生石灰,堿石灰(氫氧化鈉和生石灰的混合物)堿性固態H2、O2、N2、CH4、CO、NH3等CO2、SO2、HCl無水CaCl2中性固態除NH3外的所有氣體NH3

22、· (2)干燥裝置的選擇 除雜試劑為液體時,常選用洗氣瓶,氣體一般是 “長進短出”,如下圖A。 除雜試劑為同體時,常選用干燥管(球形或u 形),氣體一般是“大進小出”,如下圖B、C。 需要通過加熱與固體試劑發生化學反應除去的氣體,常采用硬質玻璃管和酒精燈,如下圖D。裝置連接順序的確定規律: (1)除雜和干燥的先后順序 若用洗氣裝置除雜,一般除雜在前,干燥在后。原因:從溶液中出來的氣體通常混有水蒸氣,干燥在后可將水蒸氣完全除去。如除去CO中混有的CO2和水蒸氣,應將氣體先通過。NaOH溶液,再通過濃H2SO4。 若用加熱裝置除雜,一般是干燥在前,除雜在后。如除去CO2中混有的CO和水蒸氣,應將氣體先通過濃H2SO4,再通過灼熱的CuO。 (2)除去多種雜質氣體的順序一般是先除去酸性較強的氣體。如N2中混有 HCl、H2O(氣)、O2時,應先除去HCl,再除去水,最后除去O2(用灼熱的銅網)。 (

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