中学化学实验常见气体干燥剂的选择和使用

中学化学实验常见气体干燥剂的选择和使用

气体的干燥是气体净化中重要的步骤，掌握中学常见的气体干燥剂、干燥装置、干燥剂选择原则，十分重要，为了便于同学复习和应用，现总结如下。

一、干燥装置的基本类型和气体流动方向：

盛装干燥剂状态液体干燥剂固体干燥剂装置示意图

洗气瓶球形干燥管U形干燥管

气体流动方向长管进气，短管出气U形干燥管，进气和出气没有区别；

球形干燥管应该大口进气，小口出气（在干燥管的进出气口都要塞一团棉花，防止干燥剂流动）

注意：

1、固体干燥剂颗粒大小要适当，颗粒太大气体和干燥剂接触面小，不利于干燥效果不好；颗粒太小，气体不易通过，容易堵塞，一般以黄豆粒大小为宜。

2、液体干燥剂用量要适当，并控制好通入气体的速度，为了防止发生倒吸，在洗气瓶与反应容器之间应连接安全瓶。

二、气体的分类

1、根据酸碱性，

酸性气体：CO2、SO2、NO2、HCl、Cl2、H2S、HBr、HI等

碱性气体：只有NH3

中性气体：H2、O2、CH4、CO、CH2=CH2、C2H2、N2等

2、根据常温氧化还原性强弱，

强还原性气体：H2S、HBr、HI、SO2等

一般性气体：H2、O2、CH4等

三、气体干燥剂的类型及选择

1、常用气体干燥剂按酸碱性可分为三类：

①酸性干燥剂，如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥酸性或中性的气体，如CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2、O2、CH4等气体。

②碱性干燥剂，如生石灰、碱石灰、固体NaOH。碱性干燥剂可以用来干燥碱性或中性的气体，如NH3、H2、O2、CH4等气体。

③中性干燥剂，如无水氯化钙、无水硫酸铜等，可以干燥中性、酸性、碱性气体，如O2、H2、CH4等。

2、根据干燥剂的氧化性分两类

①强氧化性干燥剂：浓硫酸

②一般干燥剂：五氧化二磷、硅胶、生石灰、碱石灰、固体NaOH、CaCl2、CuSO4等

3、干燥剂选择的基本原则：根据干燥剂和气体的性质选择，其基本原则是干燥剂只吸收气体中的水分，不吸收被干燥的气体，具体表现在：

（1）在选用干燥剂时，显碱性的气体不能选用酸性干燥剂，如不能用碱石灰、CaO和NaOH 干燥CO2、SO2、HCl、H2S、Cl2、NO2等；

（2）显酸性的气体不能选用碱性干燥剂，如不能用P2O5、浓 H2SO4干燥 NH3；

（3）还原性的气体不能选用有强氧化性的干燥剂，如不能用浓 H2SO4干燥 H2S、HBr、HI等；虽然H2、SO2、CO、CH4也有还原性，但是浓硫酸在常温下不能氧化它们，可以用浓硫酸干燥。（4）能与气体反应的物质不能选作干燥剂，如不能用无水氯化钙干燥NH3（因生成CaCl2·8NH3）。浓硫酸可以和烯、炔、NO2发生反应，浓硫酸不能干燥烯烃、炔烃和NO2。

四、气体净化中干燥装置的位置顺序

气体的干燥是气体净化的环节之一，在干燥装置和其它净化或反应装置连接时注意：

一般情况下，若采用溶液作除杂试剂，则是先除杂后干燥；若采用加热除去杂质，则是先干燥后加热。

为了防止大气中的水气侵入，有特殊干燥要求的开口反应装置可加干燥管，进行空气的干燥。

五、学以至用

例1.干燥剂的干燥性能可用干燥效率(1m3空气中实际余留水蒸气的质量)来衡量。某些干燥剂的干燥效率数据如下：

分析以上数据，下列有关叙述正确的是（）

A．上述干燥剂中阳离子对干燥性能的影响比阴离子大

B．干燥效率与干燥剂的阴、阳离子的化合价有显著关系

C．CaCl2可能是比MgCl2更好的干燥剂

D．CaO的干燥性能比MgO好

解析：对比表中阴阳离子变化的干燥效率数值，阳离子改变干燥效率变化大，阴离子改变干燥效率变化小，A正确，B错误；根据MgO的干燥效率好，CD错；答案A。

点评：本题是信息给予题，通过阅读题干理解干燥效率的含义，通过表中的物质的组成和干燥效率关系，比较、收敛获得结论，考查了学生的学习能力。

例2．有实验装置图（见图）示意图中A是简易的氢气发生器，B是大小适宜的圆底烧瓶，C 是装有干燥剂的U形管。a是旋转活塞，D是装有还原铁粉的反应管，E是装有酚酞试液

的试管。

实验前先检查实验装置的气密性。实验开始时，先关闭活塞a，并取下烧瓶B，向A中加入一定量浓度适当的盐酸，发生氢气。经必要的“操作”[见问题（2）]后，在导管出口处点燃氢气，然后如图所示套上烧瓶B，塞瓶塞，气体在烧瓶中继续燃烧。用酒精灯加热反应管D中的还原铁粉，待B中氢气的火焰熄灭后，打开活塞a，气体通过反应管D进入试管E中，使酚酞试液呈红色。请回答下列问题。

（1）点燃氢气前必须进行___________操作。

（2）写出B、D中分别发生反应的化学方程式。

B中______________________________ D中______________________________ （3）C中所盛干燥剂的名称是_________；该干燥剂的作用是______________________。

解析：（1）可燃性气体在做点燃实验前必须先检验纯度；（2）根据装置的连接可以看出，实验利用H2的燃烧除去空气中的O2，获得N2和H2的混合物，干燥后合成氨；混合气体中除了混有水蒸气还含有HCl气体，它们的存在都会对合成氨反应造成干扰，C中要能吸收水蒸汽和HCl的固体干燥剂，可以选用碱性干燥剂碱石灰、生石灰或氢氧化钠固体。

答案：（1）检验氢气的纯度；（2）B中：2H2+O2 2H2O D中：N2+3H2==2NH3 （3）碱石灰（或生石灰、氢氧化钠固体）吸收气体中少量的水蒸气和盐酸酸雾。

点评：本题借助实验装置的连接顺序和使用的试剂，理解实验目的，考查了学生的观察能力、自学能力、实验能力和问题的分析能力。起点高，落点低，难度中等。