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高中化学实验系列——气体的制备

 拨丝留其产 2016-02-28


掌握NH3、Cl2、O2、CH4、CO2、CO、H2、HCl 、H2S、C2H4、 C2H2、 NO、 NO2、SO2气体的实验室制法。其中包括反应原理、药品选择、仪器装置、净化干燥、收集、检验、尾气处理等一系列的基本知识和基本操作技能。


固+固加热型

1. 氨气 NH3

原理：

Ca(OH)2+2NH4Cl=CaCl2+NH3↑+2H2O

装置：


干燥：

用碱石灰（NaOH、CaO）干燥。

（温馨提示：不能用无水CaCl2、浓硫酸干燥NH3。

无水CaCl2与NH3反应：

8NH3+ CaCl2= CaCl2?8NH3

浓硫酸为酸性干燥剂，用来干燥酸性气体，与碱性气体NH3反应。）

收集：

用向上排空气法收集。

（温馨提示：氨气极易溶于水(1:700)，不能用排水法收集。）

检验：

（1）用湿润的红色石蕊试纸（变蓝）；

（2）蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口（产生白烟）。

2. 甲烷 CH4


原理：

CH?COONa+NaOH = CH-4↑+Na?CO?

干燥：

用碱石灰（NaOH、CaO）干燥。

收集：

用排水法收集

3.  氧气 O2

原理：

2KMnO4 =（△）K2MnO4+MnO2+O2↑  
2KClO3 =(MnO2)2KCl+3O2↑

2H2O2=(MnO2、△)2H2O+O2↑

2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑

干燥：

用浓硫酸干燥。

收集：

用排水法收集

检验：

用带火星木条（复燃）。


固+液加热型

4. 氯气 Cl2

原理：

MnO2+4HCl(浓)=（△）MnCl2 +Cl2↑+2H2O

2KMnO4+16HCl(浓)= 2KCl+2MnCl2 +5Cl2↑+8H2O

KClO3+6HCl(浓)= KCl+3Cl2↑+3H2O

净化：

杂质为HCl、H2O，用饱和食盐水或水洗气法除去HCl，再用浓硫酸干燥。（温馨提示：不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体Cl2）

【小窍门：要除去弱酸性气体中混有的强酸性气体杂质，常选用弱酸性气体溶于水后形成的饱和盐溶液。若弱酸性气体溶于水后为一元酸，则用该酸形成的饱和正盐溶液。若为二元弱酸，则用该酸形成的饱和酸式盐，如Cl2混有HCl气体，用饱和食盐水净化吸收；如CO2中混有HCl、SO2用饱和NaHCO3溶液净化吸收。】

收集：

用排饱和食盐水或向上排空气法收集。

尾气吸收：

Cl2＋2NaOH=NaCl＋NaClO＋H2O

检验：

用湿润的淀粉碘化钾试纸（变蓝）。

5. 氯化氢 HCl

原理：

食盐与浓H2SO4（不挥发性酸与挥发性酸的盐）进行复分解反应

NaCl(固)+ H2SO4(浓)＝（△）HCl↑+NaHSO4

NaCl(固)+ NaHSO4＝（△）Na2SO4+ HCl↑

干燥：

用浓硫酸干燥。

收集：

用向上排空气法收集

检验：

用稀硝酸酸化的AgNO3溶液（白色沉淀）。

6. 一氧化碳 CO

原理：

浓硫酸对有机物的脱水作用：向蒸馏烧瓶中加入浓硫酸，在分液漏斗里盛放甲酸。

HCOOH CO↑+H2O


净化：

杂质为CO2、SO2、H2O，用NaOH溶液除去。

【小窍门：要除去中性气体中的酸性气体，用强碱溶液或碱石灰吸收。如：CO中的混有的CO2用NaOH溶液吸收除去。】

干燥：

用浓硫酸干燥。

收集：

用排水法收集

检验：

灼热CuO，产生气体通入澄清石灰水（变浑浊）。


液+液加热型

7. 乙烯 C2H4


原理：

CH3CH2OHC2H4↑+H2O

净化：

杂质为CO2、SO2、H2O，可用NaOH溶液除去CO2、SO2，再用浓硫酸干燥。

【小窍门：要除去中性气体中的酸性气体，用强碱溶液或碱石灰吸收。如：C2H4中的混有的CO2、SO2用NaOH溶液吸收除去。还可用CuSO4或Pb(NO3)2等溶液除去。】

收集：

用排水法收集

检验：

除去SO2后,溴水或酸性KMnO4溶液（褪色）。



固+液不加热型

8. 一氧化氮 NO

原理：

3Cu+8HNO3(稀)= 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O

净化：

杂质为NO2、H2O，用水除去NO2，再用浓硫酸干燥。

干燥：

用碱石灰（NaOH、CaO）干燥。

收集：

用排水法收集。

检验：

空气接触（迅速变成红棕色）。

9. 二氧化氮 NO2

原理：

Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O

干燥：

用浓硫酸干燥。

收集：

用向上排空气法收集

尾气吸收：

3NO?+H?O=2HNO?+NO

或NO+NO?+2NaOH=2NaNO?+H?O

检验：

观察颜色，溶于水（红棕色，褪色）。

10. 二氧化硫 SO2

原理：

无水Na2SO3与中等浓度H2SO4进行复分解反应

Na2SO3+H2SO4＝Na2SO4+H2O+SO2↑

Cu+H2SO4(浓)=(△)CuSO4+SO2↑+H2O

干燥：

用浓硫酸干燥。（温馨提示：不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体SO2）

尾气吸收：

SO?+2NaOH=Na2SO?+H?O

收集：

用向上排空气法收集

检验：

品红溶液（品红褪色）。

11. 乙炔 C2H2

原理：

电石与水进行反应

CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑

净化：

因电石中含有的CaS与水反应生成H2S，可用CuSO4溶液或NaOH溶液除去。

H2S+ CuSO4=CuS↓+H2SO4

11PH3+24CuSO4+12H2O=8Cu3P↓+3H3PO4+24H2SO4

H2S+NaOH=Na2S+H2O或H?S+NaOH= NaHS+H?O

收集：

用排水法收集

检验：

除去H2S、PH3后,溴水或酸性KMnO4溶液（褪色）。

12. 硫化氢 H2S

原理：

制H2S不能用硝酸或浓H2SO4（防氧化）

FeS+H2SO4＝FeSO4+H2S↑

FeS+2HCl＝FeCl2+H2S↑

净化：

杂质为HCl、H2O，用饱和NaHS溶液除HCl，再通入固体CaCl2 (或P2O5)(除水蒸气) 。

收集：

用向上排空气法收集

尾气回收：

H?S+2NaOH= Na?S+H?O

或H?S+NaOH=NaHS+H?O

检验：

（1）CuSO4溶液（产生黑色沉淀）

Cu2++S2-=CuS↓

（2）湿润的醋酸铅或硝酸铅试纸（变黑）。

Pb(CH3COO)2+H2O=PbS↓+2CH3COOH

13. 氢气 H2

原理：

Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

收集：

用向下排空气法或排水法收集

检验：

爆鸣实验

14. 二氧化碳 CO2

原理：

CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O

净化：

杂质为HCl、H2O，用饱和NaHCO?溶液除去HCl，再用浓硫酸除水蒸气。（温馨提示：不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体CO2）

收集：

用向上排空气法收集

检验：

澄清石灰水（变浑浊）。


不要自私，传给同学们，同学爱死你......

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