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 欄目類別:知識點 >> 初中 >> 化學(xué)

實驗室制取和收集氣體的思路

更新時間:2016/9/5 17:36:00  手機版

  實驗室制取氣體的思路:

  1.知識要點詳解在初中化學(xué)中,主要應(yīng)掌握O2、H2、CO2的實驗室制法。可以從制備所需儀器、藥品、反應(yīng)原理、收集方法、實驗裝置、驗滿、驗純及操作要點等方面進行比較。通過比較,能夠總結(jié)和歸納實驗室制取氣體的思路。即:研究反應(yīng)原理一根據(jù)所選藥品的狀態(tài)和反應(yīng)條件,選擇適當(dāng)?shù)膬x器組成相應(yīng)的實驗裝置一根據(jù)實驗裝置的特點,設(shè)計合理的實驗操作步驟,預(yù)測可能的注意事項一根據(jù)所制取氣體的性質(zhì),選擇相應(yīng)的收集、檢驗、驗滿及驗純的方法。

  實驗室制取氣體及驗證其性質(zhì)的實驗,屬于基本操作的簡單綜合實驗。通過對比發(fā)生裝置和收集裝置,總結(jié)氣體的個性及幾種氣體的共性,提高記憶效果。

  2.設(shè)計裝置的依據(jù)制取氣體的裝置分兩部分:氣體發(fā)生裝置和氣體收集裝置。

  發(fā)生裝置的選取根據(jù)反應(yīng)條件和反應(yīng)物的狀態(tài)而設(shè)計,收集裝置是根據(jù)氣體的性質(zhì)(主要是物理性質(zhì))而確定的。

  確定收集裝置的原則——氣體的收集方法是由該氣體的性質(zhì),如密度、在水中的溶解性、是否與空氣或水反應(yīng)、是否有毒等決定的。

  氣體發(fā)生裝置:

  ①“固+固”的反應(yīng),簡稱“固體加熱型”,裝置如圖A所示,如用KMnO4或KClO3和MnO2制O2

 �、凇肮�+液”的反應(yīng),簡稱“固液常溫型”,裝置如圖B、C、D、E。如用H2O2和MnO2制O2、用鋅粒與稀H2SO4制H2或用CaCO3與稀鹽酸制CO2。同B裝置相比,D裝置具有便于添加液體藥品,制取的氣體量較多的優(yōu)點;C裝置不僅添加液體藥品方便,而且可通過導(dǎo)管上的開關(guān)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止;E裝置可通過分液漏斗的活塞控制加入藥品的量和速度。

 �、邸肮�+液”的反應(yīng)的發(fā)生裝置的其他改進:

  為了節(jié)約藥品,方便操作,可設(shè)計如下圖所示裝置,這些裝置都可自動控制。

  當(dāng)打開彈簧夾時,溶液進入反應(yīng)器內(nèi)開始反應(yīng);當(dāng)關(guān)閉彈簧夾時,氣路不通,反應(yīng)產(chǎn)生的氣體將溶液壓出反應(yīng)器外,液體與同體分離,反應(yīng)停止。

  氣體收集裝置:

  藥品的選取和實驗方案的設(shè)計:

  (1)可行性:所選取的藥品能制得要制取的氣體;

  (2)藥品廉價易得;

  (3)適宜的條件:要求反應(yīng)條件易達到,便于控制;

  (4)反應(yīng)速率適中:反應(yīng)速率不能太快或太慢,以便于收集或進行實驗;

  (5)氣體盡量純凈;

  (6)注意安全性:操作簡便易行,注意防止污染。

  例如:①實驗室制取H2時選用鋅粒,而不用鎂條、鐵片,原因是鎂價格貴且反應(yīng)速率太快而鐵反應(yīng)速率又太慢;酸選用稀硫酸,而不宜用稀鹽酸、濃硫酸,因為用稀鹽酸制得的H2,因混有HCl而不純,而鋅與濃硫酸反應(yīng)不生成H2.

  ②制CO2時可選用用石灰石(或大理石)與稀鹽酸,而不選用Na2CO3濃鹽酸、稀硫酸,原因是Na2CO3,反應(yīng)速率太快,濃鹽酸易揮發(fā)出HCl氣體,稀硫酸反應(yīng)不能進行到底,也不能煅燒石灰石,因為條件不易達到,不呵操作;

  ④用KClO3、過氧化氫制O2時,要加少量的MnO2,作催化劑,以加快反應(yīng)的速率

  實驗室制取氣體的實驗操作程序:

  實驗室制取氣體存選擇好藥品、儀器后操作的一般程序:

  (1)組裝儀器:一般按從左到右,從下到上的順序進行;

  (2)檢查裝置氣密;

  (3)裝藥品:若是固體跟液體反應(yīng),一般是是先裝入固體再加入液體;

  (4)準(zhǔn)備收集裝置:若用排水法收集氣體時,應(yīng)在制取氣體之前將集氣瓶盛滿水;

  (5)制取氣體;

  (6)收集氣體并驗滿;

  (7)拆洗儀器。

  注意:①給同體加熱時.試管口要略向下傾斜;

  ②用加熱KMnO4或KClO3(MnO2作催化劑)的方法制取O2,若用排水法收集,實驗完畢時應(yīng)先把導(dǎo)管移出水槽再移走酒精燈;

 �、酃腆w跟液體反應(yīng)制取氣體時,要注意長頸漏斗末端要插入液面以下進行液封,以防漏氣。

  裝置的選取與連接:

  實驗室制取氣體的實驗往往與氣體的凈化、氣體的干燥綜合在一起。氣體綜合實驗的裝置選擇及連接順序為:

  氣體凈化的幾種方法:

  (1)吸收法:用吸收劑將雜質(zhì)氣體吸收除去。如除去CO中混有的少量CO2,可先用濃NaOH溶液吸收CO2,再用濃硫酸等干燥劑除去水蒸氣。常用吸收劑如下表:

  (2)轉(zhuǎn)化法:通過化學(xué)反血,將雜質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化為所要得到的氣體:如除去CO2中的CO,可將混合氣體通過足量的灼熱CuO+COCu+CO2

  氣體的干燥:

  氣體的干燥是通過干燥劑來實現(xiàn)的,選擇干燥劑要根據(jù)氣體的性質(zhì)。一般原則是:酸性干燥劑不能用來干燥堿性氣體,堿性干燥劑不能用來干燥酸性氣體,干燥裝置由干燥劑的狀念決定.

  (1)常見的干燥劑

  (2)干燥裝置的選擇

 �、俪s試劑為液體時,常選用洗氣瓶,氣體一般是 “長進短出”,如下圖A。

 �、诔s試劑為同體時,常選用干燥管(球形或u 形),氣體一般是“大進小出”,如下圖B、C。

 �、坌枰ㄟ^加熱與固體試劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)除去的氣體,常采用硬質(zhì)玻璃管和酒精燈,如下圖D。

  裝置連接順序的確定規(guī)律:

  (1)除雜和干燥的先后順序

 �、偃粲孟礆庋b置除雜,一般除雜在前,干燥在后。原因:從溶液中出來的氣體通常混有水蒸氣,干燥在后可將水蒸氣完全除去。如除去CO中混有的CO2和水蒸氣,應(yīng)將氣體先通過。NaOH溶液,再通過濃H2SO4。

 �、谌粲眉訜嵫b置除雜,一般是干燥在前,除雜在后。如除去CO2中混有的CO和水蒸氣,應(yīng)將氣體先通過濃H2SO4,再通過灼熱的CuO。

  (2)除去多種雜質(zhì)氣體的順序一般是先除去酸性較強的氣體。如N2中混有 HCl、H2O(氣)、O2時,應(yīng)先除去HCl,再除去水,最后除去O2(用灼熱的銅網(wǎng))。

  (3)檢驗多種氣體的先后順序(一般先驗水蒸氣):有多種氣體需要檢驗時,應(yīng)盡量避免前步檢驗對后步檢驗的干擾。如被檢驗的氣體中含有CO2和水蒸氣時,應(yīng)先通過無水CuSO4。檢驗水蒸氣,再通過澄清的石灰水檢驗CO2.

  確定氣體收集方法的技巧:

 �。�1)排水集氣法適用于“不溶于水且小與水反應(yīng)的氣體”,如下圖A。

 �。�2)向上排空氣法適用于“密度比空氣大且小與空氣成分反應(yīng)的氣體”(相對分子質(zhì)量大于29的氣體),如下圖B。

 �。�3)向下排空氣法適用于“密度比空氣小且小與空氣成分反應(yīng)的氣體”(相對分子質(zhì)量小于29的氣體),如下圖C。

  (4)不能用排空氣法收集的氣體

 �、贇怏w的密度與空氣的密度相近時不能用排空氣法收集

 �、诋�(dāng)氣體與空氣中某一成分反應(yīng)時不能用排空氣法收集

 �。�5)有毒氣體收集方法的確定

 �、儆卸荆珰怏w難溶于水時,一般采用排水法收集。如下圖D

 �、谟卸�,但氣體叉易溶于水時,則采用帶雙孔膠塞(一長一短的導(dǎo)氣管)的集氣瓶利用排空氣法收集該氣體,但必須接尾氣處理裝置,以免多余的有毒氣體逸散到空氣中污染空氣,如收集氨氣可用圖E。

  氣體制取實驗中關(guān)于儀器或裝置選擇題目的解題技巧:

  (1)需要研究氣體實驗室制法的化學(xué)反應(yīng)原理;

  (2)需要研究制取這種氣體所應(yīng)采用的實驗裝置;

  (3)需要研究如何證明制得的氣體就是要制取的氣體。

  根據(jù)給出的儀器或裝置進行選取時,應(yīng)明確制取氣體的發(fā)生裝置主要是兩套(同體加熱型和固液常溫型),依據(jù)反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件來確定選用哪套發(fā)生裝置;氣體的收集裝置主要就是三套(向上排空氣法、向下排空氣法和排水法),依據(jù)氣體的性質(zhì)來確定選用什么樣的收集裝置。選擇儀器時要注意先對實驗原理進行判斷,然后再根據(jù)原理確定裝置所需要的儀器。

  實驗室制取氣體的思路圖:

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