高中化学专题讲座 气体的实验室制备、净化和收集

高中化学专题讲座

气体的实验室制备、净化和收集

1．气体制备实验的基本过程

(1)气体制备实验装置一般包含以下几部分

发生装置―→净化装置―→干燥装置―→尾气处理装置 (2)气体制备的一般实验操作步骤

①组装(从下到上，从左到右)；②检验装置的气密性；③加入药品；④排尽装置内的空气；⑤验纯；⑥反应；⑦拆除装置。 2．气体发生装置

依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将制备气体的发生装置分为三类：

(1)固体＋固体――→△

气体 发生装置：

制备气体：O 2、NH 3、CH 4等

注意事项：①试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在试管口冷凝后倒流，而使试管炸裂。

②铁夹应夹在距试管口1/3处。 ③固体药品应平铺在试管底部。

④胶塞上的导管伸入试管内不能过长，否则会影响气体导出。

⑤如用排水集气法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯，防止水倒吸。

(2)固体＋液体或液体＋液体――→△

气体 发生装置：

(a) (b) (c) 制备气体：Cl 2、C 2H 4等

注意事项：①烧瓶应固定在铁架台上。 ②先把固体药品放入烧瓶中，再缓缓加入液体。

③分液漏斗应盖上盖，注意盖上的凹槽对准分液漏斗颈部的小孔。 ④对烧瓶加热时要垫上石棉网。

⑤液体＋液体――→△

气体时要加沸石，防止暴沸，如用(b)装置制取乙烯时需加碎瓷片。 ⑥(c)装置中导管的作用是平衡气压，便于分液漏斗中的液体顺利滴下。 (3)固体＋液体(不加热)―→气体 发生装置：

制备气体：H 2、CO 2、NO 2、SO 2、NO 等

注意事项：①块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体，可用启普发生器制备，当制取气体的量不多时，也可采用简易装置。

②简易装置中长颈漏斗的下口应伸入液面以下，否则起不到液封作用而无法使用。 ③加入块状固体药品的大小要适宜。 ④加入液体的量要适当。

⑤最初使用时应待容器内原有的空气排净后，再收集气体。 ⑥在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时，必须先检验纯度。

【例1】 (1)如图是实验室制取某些气体的装置。

①该制气装置在加入反应物前，应事先进行的操作是____________。 ②若用该装置制取O 2，反应物除了可选择二氧化锰和__________(填试剂名称)，还能选择________(填物质的化学式)和水。

③利用该装置还可制取____________(选填下列字母序号)等气体。 a ．H 2 b ．CO 2 c ．NH 3 d ．SO 2

(2)此装置中加入漂白粉和浓盐酸也可以制取Cl 2。 ①写出该反应的离子方程式：______________。

②若使用在空气中放置的漂白粉和浓盐酸发生反应，则制取的Cl 2中可能含有的杂质为_____________。

解析 (1)制备气体的装置在加入反应物之前均应先检查装置的气密性。该装置所制气体应满足固体和液体不需加热制备气体。符合此条件的制备氧气的反应可为H 2O 2在MnO 2作催化剂时分解，或Na 2O 2与H 2O 反应。该装置可制备的气体有H 2、CO 2、O 2、NH 3等。(2)ClO －

、Cl －

在酸性条件下可发生归中反应生成Cl 2。漂白粉在空气中放置会部分变为CaCO 3，浓盐酸有很强的挥发性，因而制取的Cl 2中常含有HCl 、CO 2和H 2O 。 答案 (1)①检查装置气密性 ②双氧水(或过氧化氢) Na 2O 2 ③abcd (2)①ClO －

＋Cl －

＋2H ＋

===Cl 2＋H 2O

②HCl、CO2、H2O

3．气体的除杂方法

除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性。除杂原则：(1)不损失主体气体；(2)不引入新的杂质气体；(3)在密闭装置内进行；(4)先除易除的气体。

一般可从以下几个方面考虑：①易溶于水的杂质可用水吸收；②酸性杂质可用碱性物质吸收；③碱性杂质可用酸性物质吸收；④水分可用干燥剂吸收；⑤能与杂质反应生成沉淀或可溶性的物质，也可用作吸收剂。

【例2】为下列各组气体选择合适的除杂试剂(括号内为杂质气体)

(1)含有HCl杂质的气体

①CO2(HCl)：__________________________________________________________；

②SO2(HCl)：__________________________________________________________；

③Cl2(HCl)：___________________________________________________________。

(2)中性气体中含有酸性杂质气体

①O2(Cl2)：___________________________________________________________；

②CO(CO2)：__________________________________________________________；

③NO(NO2)：__________________________________________________________。

(3)酸性气体中含有其他酸性杂质气体

CO2(SO2)：___________________________________________________________。

(4)含有O2杂质的气体

①CO2(O2)：__________________________________________________________；

②N2(O2)：___________________________________________________________。

(5)HCl(Cl2)：_________________________________________________________。

答案(1)①饱和NaHCO3溶液②饱和NaHSO3溶液③饱和食盐水

(2)①NaOH溶液②NaOH溶液③H2O

(3)饱和NaHCO3溶液或酸性高锰酸钾溶液

(4)①灼热Cu②灼热Cu

(5)CCl4

4．气体净化与干燥的先后顺序

(1)若采用溶液除杂，应该是除杂在前，干燥在后。其原因是：气体除杂过程中会从溶液

中带入水蒸气，干燥剂可除去水蒸气。

如实验室中利用大理石与稀盐酸反应制备CO2，欲制得干燥、纯净的CO2，可先将产生的气体通过饱和NaHCO3溶液，除去混入其中的HCl气体，再通过浓硫酸除去水蒸气。

(2)若采用加热除杂，则一般是干燥在前。如N2中混有O2、CO2、H2O(g)，可先将混合