资源描述
常见气体的制备与收集、几种气体制备的反应原理險i气体反应頁理(化学方程式)氧汽2KCio3 a1AT2KM11O4KiMnO+Mu Oi+ 0 j tMriOj.2出62HQ斗O?申氟气;NH4Cl+Ca(0H)3 丿一角閒+2HHg t +汨氢气Zn+HjSO尸也$5+比 tco3CaCOaHOCaCl+CO t 4出0NaaSOs+ftSOhNaaSOHjO+SOs tno3Clh-4HN03(Cu(N03+2H02 f+20也6十2內0贺0巴时GH廿孰气MngMHO(浓亠 MnCVCfe f +2H2ONO兀叶呂UNO或稀)WCu(N5h2N0 t+ 4Ha0CHCaH5OHTC2H4t H20二气体发生装置的类型魅1 设计原则:诒根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。2 装置基本类型:倍装置固液反应物(不加热)固液反应物(加热)固体反应物(加热)类型酒精灯、烧瓶、分液漏斗仪器典型气体Q、NH3 等Cl 2操作要点先把固体药品加入烧瓶,然后加入液体药品;要正确使用分液漏斗。制GH4:试管口应稍向下倾斜, 以防止 产生的水蒸气在管口冷凝后倒 流而引起试管破裂;铁夹应夹在距试管口 1/3处;胶塞上的导管伸入试管里面 不能太长,否则会妨碍气体的导 岀。在用简易装置时,如用长颈漏斗, 长颈漏斗的下口应伸入液面以下,否 则起不到液封的作用; 加入的液 体反应物(如酸)要适当;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。制GHk:三、气体的收集方法和装置 &根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种。1、收集方法:孟A、排水集气法凡难溶于水或微溶于水,又不与水反应的气体都可用排水法收集,如图甲。B、排空气法一种是向上排空气法,凡是气体的相对分子质量大于空气的平均相对分子质量的可用此法,如图乙;若气体的相对分子质量小于空气的平均相对分子质量,则用向下排空气法,如图丙。2、收集装置: 图甲可收集 Q、HL、N2、CL(饱和NaCl溶液)、NQ CQ(饱和NaHCQ溶液)、CQ等。(2) 图乙可收集CI2、NQ、CQ、SQ等。(3) 图丙可收集H2、NH3、CH等。(4) 图丁从A进气相当于图乙,从 B进气相当于图丙。四、气体的干燥净化装置忌1、气体干燥净化装置:金气体的净化、干燥装置一般常用的有洗气瓶、干燥管、U形管和双通加热管几种。液态干燥剂固态干燥剂固体,加热 强碱溶液:如 NaOH溶液可吸收CQ、SO、H2S、Cl 2、NO等呈酸性的气体。 饱和的酸式盐溶液,可将杂质气体吸收转化,如:饱和NaHC3:溶液能除去CO中混有的HCI、SO等强酸性气体。饱和NaHSO溶液能除去SQ中混有的HCI、SO等气体。饱和NaHS溶液能除去HkS中混有的HCI气体。 浓HSQ:利用它的吸水性,可除去 H2、SO、HCI、CO NO、CH4等气体中混有的水蒸气。但由于浓HbSO有强氧化性,不能用来干燥具有强还原性气体,如 H2S、HBr、HI等。 酸性KMnO溶液:利用它的强氧化性,可以除去具有还原性的气体,如除去混在CQ气体中的SO、H2S等。(2) 干燥管、U形管一般装入固体的干燥剂。常见的固体干燥剂有: 酸性干燥剂,用来干燥酸性气体。如P2Q、硅胶等。 碱性干燥剂,用来干燥碱性气体。如CaO碱石灰、固体NaOH等。 中性干燥剂,既能干燥碱性气体又能干燥酸性气体。如CaCl2(但CaCl2不能干燥NH,因易形成CaCL 8NH氨合物)。(3) 双通加热管一般装入固体除杂剂,除杂试剂和混合气体中的某一组分反应。例如:Cu和混合气体中O反应而将C2除去。另外还常用固体的无水 CuSQ装入干燥管中,通过颜色变化检验水蒸气的存在(但不能用CuSQ作干燥剂,因CuSQ吸水率低)。用NqQ固体也可将CQ、H2Q(气)转化为O2。2、尾气处理装置:和尾气处理与净化、干燥的原理和装置是一样的。(1) 图甲装置中若装 NaQH可吸收CI2、SQ、NQ、CQ等酸性气体。若装 NaSQ可吸收CI2、SQ、NQ等。(2) 图乙和图丙装置中若装碱石灰可吸收CI2、SQ、NQ、CQ等酸性气体,同时他们还是一个双吸收装置,应用于制取易潮解的物质,如,制无水AICI 3时,正好可吸收多余的 CI2,反应结束后冷却过程中又可吸收回流的空气以防止潮解。(3) 尾气处理还可以用下列装置:甲乙丙A.甲装置吸收极易溶于水的气体如HCI、NH等。B.乙装置吸收溶解度较小的气体如CI2 等。C.丙装置除去可燃的有毒气体如CQ等。D.无需要吸收直接排放的气体有6 N2、H2、CQ、GH,其中f和CxHY必须排放到室外。3、防倒吸完全装置:慈4. 测量气体的体积:诂利用气体的不溶于某些液体的性质 (如HL难溶于水,CI2难溶于饱和食盐水)可用排液法粗略测量气体的体积。其多种量气装置见下图实验操作水平的高低决定了测量误差的大小。为减少量气误差,应注意:装置(A),反应后应恢复到室温再读数,实验前集气瓶应充满水。气体体积即量筒中水的体积,装置(B):读数时应上下移动乙管,使甲、乙两管液面相平。读取反应前后甲管中液面体积读数的差值即为气体体积.装置(C):测量收集到气体体积,应先使气体冷却至室温,再慢慢将量筒下移,使量筒内外液面高度相同,再读取读数.装置(D):实验中水面要没过漏斗颈,量筒中装满水,反应在漏斗中进行,生成气体的体积即为量筒内气体的体积。装置(E):用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的体积分数读数时球形容器和量气管液面相平,量气管内增加的水的体积等于不被反应管吸收的气体的体积.五、气体制备实验的基本过程 蠢1、 气体制备实验一般分为以下六个环节:制气T安全装置T除杂T干燥T反应T尾气处理2、 气体制备实验操作的一般步骤:衣(1)组装(从上到下、从左到右)(2)检验气密性(3)加入药品 (4)排尽装置内的空气(5)验纯 (6)性质实验或反应 (7)拆除装置【典型例题】罔 1下列实验装置图正确的是囱BA.CD2.下列各组气体在常温下能共存且能用向上排空气法收集的是宓DA. NO和 QB . HCI 和 NH C. H2 和 COD. SQ和 CQ3. 实验室模拟合成氨和氨催化氧化的流程如下:囲已知实验室可用饱和亚硝酸钠( NaNO)溶液与饱和氯化铵溶液经加热后反应制取氮气。(1) 从上图中选择制取气体的合适装置:氮气、氢气。(2) 氮气和氢气通过甲装置,甲装置的作用除了将气体混合外,还有 、。(3) 氨合成器岀来经冷却的气体连续通入乙装置的水中吸收氨,(填“会”或“不会”)发生倒吸,原因是: (4) 用乙装置吸收一段时间氨后, 再通入空气,同时将经加热的铂丝插入乙装置的锥形瓶内,能使铂丝保持红热的原因是: 锥形瓶中还可观察到的现象是: 。( 5)写岀乙装置中氨氧化的化学方程式: 。(6)反应结束后锥形瓶内的溶液中含有H+、OH、离子。(B)某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反应制取胆矶。其设计的实验过程为:(1) 杂铜中含有大量的有机物,可采用灼烧的方法除去有机物,灼烧时将瓷坩埚置于上(用以下所给仪器的编号填入,下同),取用坩埚应使用 ,灼烧后的坩埚应放在 上,不能直接放在桌面上。实验所用仪器:A.蒸发皿B.石棉网C.泥三角D.表面皿E.坩埚钳F.试管夹(2) 杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,用以制取胆矶。灼烧后含有少量铜的可能原因是。A.灼烧过程中部分氧化铜被还原 B.灼烧不充分铜未被完全氧化C.氧化铜在加热过程中分解生成铜 D.该条件下铜无法被氧气氧化(3) 通过途径H实现用粗制氧化铜制取胆矶,必须进行的实验操作步骤: 酸溶、加热通氧气、过滤、冷却结晶、自然干燥。(4)由粗制氧化铜通过两种途径制取胆矶,与途径I相比,途径H有明显的两个优点是:、。(5) 在测定所得胆矶(CuSQ- xHO)中结晶水x值的实验过程中:称量操作至少进行 次。(6) 若测定结果x值偏高,可能的原因是 。a.加热温度过高b.胆矶晶体的颗粒较大c.加热后放在空气中冷却 d.胆矶晶体部分风化分析与解答:(A)( 1)由题给反应物的状态,NaNO和NHCI都是饱和溶液,可推知 M用a装置,而H是由锌粒(固)和稀酸(液)来制取,则可用 b制取。(2)干燥气体和调节(或控制)H和N2的流速。(3)不会,因合成氨的反应是一个可逆反应,生成的混合气体除 NH以外还有大量的N2和H存在。(4)从能使铂丝保持红热可以推知,氨的氧化反应是一个放热反应。根据氨氧化的产物看有NO生成,NO被Q氧化又产生NQ,所以锥形瓶中会看到有红棕色气体产生。(5)乙装置中氨氧化的反应方程式为4NH+5Q4NO+6H。(6)因氨氧化生成的 NO与Q、HO反应生成HNQ,未氧化的氨与 HNO反应生成NHNO。因此,反应结束后,锥形瓶内的溶液中除有 H+、OH外,还应有NH:和NO。( B)( 1 )因坩埚加热后温度较高,应放在泥三角上进行加热,且取用坩埚时要用坩埚钳,并且为防止坩埚炸裂和烧坏桌面,烧后的坩埚要在石棉网上冷却,不能直接放在桌面上。(2)灼烧后含有少量铜其原因可能是灼热不充分,铜未被完全氧化,也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。(3 )利用途径H制取胆矶时,必须先加酸将氧化铜溶解,加热通氧气将 Cu氧化,过滤除去粗制氧化铜中的不溶物杂质后,然后再蒸发溶剂,冷却结晶,再过滤得晶体,最后将其干燥,由 此可写出答案。(4)根据途径I的反应方程式 Cu+2HSO(浓)丄 CuSQ+SQf +2HO和途径H的反应方程式 2Cu+O+2H2SO(稀)2CUSO+2HO,可以看出途径H的优点是:产生等量的胆矶比途径I耗硫酸少;途径H不产生污染大气的气体(SO)。( 5)称量操作至少进行4次,分别是:称量坩埚;称量加入晶体后的坩埚;称量加热冷却后的坩埚;称量再加热、再冷却后的坩埚至两次称量的值相差不超过 0.1 g。( 6)若测定结果x值偏高,可能是加热温度过高使CuSO晶体中的CuSO分解了,其他三项均使 x值偏低。答案:(A)( 1) a、b (2)干燥气体 控制氢气和氮气的流速(3)不会 因为混合气体中含有大量难溶于水的氮、氢+ _两种气体(4)说明氨的氧化反应是一个放热反应有红棕色气体产生(5) 4NH+5Q4NO 6HO(6) NH NO(B)( 1)C E B(2)A B ( 3)蒸发过滤(4)产生等量胆矶途径H消耗硫酸少途径H不会产生污染大气的气体(5)4( 6)a
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