气体制备

气体制备内容摘要：

l2＋ Cl2↑ ＋ 2H2O ( 2) Ⅲ 2 10 16 2 5 8 H2O ( 3) 氢氧化钠 防止氯气逸出污染空气 ( 4) A 将湿润的淀粉 KI 试纸放在 B 口处，试纸变蓝色，证明氯气已集满 1． 气体的收集方法 根据气体的密度 、 溶解性 、 稳定性可将气体收集装置分为三类： (1)排水集气法 ， 如图 ①②。 难溶或微溶于水且与水不发生反应的气体 ，均可用排水法收集 ， 如 CH C2H O H2等。 刚开始排出的气体不能收集 ， 只有等导气管口急促而连续地冒气泡时 ， 才能收集 ， 否则收集的气体中混有空气。 (2)向上排空气法 ， 如图 ③④⑤。 跟空气不发生反应且密度比空气大的气体 ，均可用向上排空气法收集 ， 如 O CO ClHCl、 SO NO2等。 (3)向下排空气法 ， 如图 ⑥⑦⑧。 跟空气不发生反应且密度比空气小的气体 ，均可用向下排空气法收集 ， 如 H NH3等。 2． 气体的净化与干燥 (1)气体的净化 根据杂质气体与所制气体的性质 ， 选择合适的试剂和装置 ， 将杂质气体吸收或转化为所需要的气体 ， 从而达到净化的目的。 (2)气体的干燥 常见的干燥装置以及使用时的限制见下表。 液态干燥剂 固态干燥剂 装置 常见 干燥剂 浓硫酸 (酸性、 强氧化性 ) 无水氯化钙 (中性 ) 碱石灰 (碱性 ) 不可 干燥的 气体 碱性气体NH3及还原性气体 H2S、HBr、 HI等 NH3 Cl2及酸性气体 HCl、 H2S、SO CONO2等 制取 、 收集有毒气体结束时 ， 应增加尾气吸收装置 ， 使化学实验 “ 绿色 ” 化。 如氯气应用NaOH溶液吸收。 常见的尾气处理装置见下表。 序号 (1) (2) (3) 装置 适用范围 一般用于溶解度不大的气体的吸收 一般用于极易溶解于水的气体的吸收 一般用于可燃性气体的处理 举例 CO NOCl2等用NaOH溶液吸收 HCl、 NH3等用水吸收 CO、 H2等 [例 2]下列四种气体 (括号内是混有的少量杂质 )，其中可用如图所示装置进行净化和干燥的是 ( ) A ． CO2(HCl) B． C2H6(C2H4) C． CO2(SO2) D． NH3(N2) [解析 ]CO2能被碱石灰吸收 ， A、 C项不正确 ，溴水不能除去 N2， D项不正确 ， 故选 B。 [答案 ]B [规律方法 ](1)除杂和干燥时 ， 杂质气体应能被试剂吸收且不产生另一种杂质气体。 (2)当气体中含有多种杂质时 ， 若采用洗气装置 ， 通常是除杂质在前 ， 干燥在后 ， 若用加热装置除杂时通常是干燥在前 ， 除杂在后。 变式训练 3． 下图是实验室制取气体的装置 ， 其中发生装置相同 ， 干燥和集气装置有两套 ， 分别用图 1和图 2表示 ， 下列选项中正确的是 ( ) [答案 ]D [解析 ]O2密度比空气大 ， 应用向上排空气法收集 ， 用图 2， A项错； CO2的密度比空气大 ，应用向上排空气法收集 ， 用图 2， B项错；铜和稀硝酸产生 NO， 因易发生 2NO＋ O2===2NO2，不能用排空气法收集 ， C项错。 发生装置中的药品 干燥和集气装置 A 二氧化锰和双氧水 图 1 B 大理石和稀盐酸 图 1 C 铜和稀硝酸 图 2 D 氧化钙和浓氨水 图 1 1．化学实验方案设计的思路 2． 实验设计的步骤 明确目的 、 原理 →选择仪器 、 药品 →设计装置 、 步骤 →记录现象 、 数据 →分析得出结论。 3．化学实验方案设计的仪器选用及连接顺序 4． 实验操作的顺序 连接仪器 →检查气密性 →装药品 →进行实验。 一般顺序：气体发生 →除杂质 →干燥 →相关实验 →尾气处理。 5． 实验设计的注意事项 (1)药品和装置是部分或刚好给出还是有剩余 若药品和装置只部分给出 ， 则应需要作必要的补充 ， 若有剩余 ， 则应进行筛选和淘汰。 (2)题目条件有无特殊要求 如采用最简单或最合理的实验步骤 ， 这些要求对我们考虑反应原理 ， 选择药品和装置 ， 确定操作步骤都作了限定 ， 必须高度重视。 (3)实验过程中的隐蔽性操作 如某些必要的干燥 、 除杂 、 冷凝等 ， 这些都是实验中必不可少的 ， 但容易被忽略。 (4)药品 、 仪器的规格 有些题目要求指出药品的名称 ， 这类问题学生最难答准确 ， 如有些药品的准确描述为：硫酸铜粉末 、 澄清石灰水 、 酸性高锰酸钾溶液 、浓硫酸 、 饱和 NaHCO3溶液 、 NaOH溶液等。 此外也应注意某些仪器的规格。 (5)会画简单的实验装置图 一般可用 “ 示意装置图 ” 表示。 6． 实验设计的安全问题 常见的安全问题有：防倒吸 、 防爆炸 、 防氧化 、 防吸水 、 冷凝回流 、 易挥发液体产物 (导出时可为蒸气 )的及时冷却 、 仪器拆卸的科学性与安全性等。 具有特殊作用的实验装置的改进问题。 例如 ， 为保证分液漏斗中液体顺利流出 ，可用橡皮管连接成连通装置。 7． 化学实验方案的评价 (1)从可行性方面对实验方案做出评价 科学性和可行性是设计实验方案的两条重要原则 ， 在对实验方案进行评价时 ， 要分析实验方案是否科学可行 ， 实验方案是否遵循化学理论和实验方法要求 ， 在实际操作时能否做到可控易行 ， 评价时 ， 从以下 4个方面分析： ① 实验原理是否正确 、 可行； ② 实验操作是否安全 、 合理； ③ 实验步骤是否简单 、 方便； ④ 实验效果是否明显。 (2)从 “ 绿色化学 ” 视角对实验方案做出评价 “ 绿色化学 ” 要求设计安全的 、 对环境友好的合成线路 ， 降低化学工业生产过程中对人类健康和环境的危害 ， 减少废弃物的产生和排放。 据此 ， 对化学实验过程或方案从以下 4个方面综合评价： ① 反应原料是否易得 、 安全 、 无毒； ② 反应速率是否较快； ③ 原料利用率以及合成物的产率是否较高； ④ 合成过程中是否造成环境的污染。 (3)从 “ 安全性 ” 方面对实验方案做出评价 化学实验从安全角度需考虑的主要因素如下： ① 净化 、 吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸； ② 进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 (如 H2还原 CuO应先通 H2， 气体点燃先验纯等 )； ③ 防氧化 (如 H2还原 CuO后要 “ 先灭灯再停氢 ” ， 白磷切割宜在水中等 )。 (4)防吸水 (如实验取用 、 制取易吸水 、 潮解 、水解的物质时宜采取必要措施 ， 以保证达到实验目的 )。 (5)冷凝回流 (有些反应中 ， 为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料 ， 需在反应装置上加装冷凝回流装置 ， 如长玻璃管 、 竖装的干燥管及冷凝管等 )。 (6)易挥发液体产物 (导出时可为蒸气 )的及时冷却。 (7)仪器拆卸的科学性与安全性 (也从防污染 、防氧化 、 防倒吸 、 防爆炸 、 防泄漏等角度考虑 )。 (8)其他 (如实验操作顺序 、 试剂加入顺序 、实验方法使用顺序等 )。 特别提醒 实验方案的评价具有一定的开放性 ， 表现在仪器和药品功能的拓展 ， 实验方法和手段的改进 ， 化学实验原理的拓展等 ， 虽看似陌生 ， 但落脚点低 ， 只要平时多思多悟 ， 就能适应实验角度的变化 ， 提高解题能力。 [例 3]某学习小组针对如何测定镀锌铁皮镀锌层厚度提出如下一些方案： 方案 盐酸中 ， 使其完全溶解 ， 通过测量氢气的体积 ，计算铁皮上的锌的质量。 方案 (W1)投入到足量的 FeSO4溶液中 ， 一段时间后 ， 取出铁皮 ，洗净 、 烘干 、 称量 (W2)， 计算铁皮上的锌的质量。 方案 盐酸中 ， 使其完全溶解 ， 再在所得溶液中加入过量的 NaOH溶液 ， 过滤 、 洗涤 、 烘干 、 灼烧沉淀 ， 最后称量。 „„。