專題五

氣體的制備專題解讀

氣體的制備是甘肅省每年必考知識(shí)點(diǎn)，也是初中化學(xué)重要的知識(shí)點(diǎn)。我們需要通過(guò)學(xué)習(xí)制取氧氣和二氧化碳后，了解制取氣體的一般思路，學(xué)會(huì)選擇氣體的制備裝置和收集裝置，從而能夠制取其他氣體。一、常見(jiàn)氣體的制取1．反應(yīng)原理(1)實(shí)驗(yàn)室制取氧氣

高錳酸鉀制氧氣：2KMnO4=====K2MnO4＋MnO2＋O2↑氯酸鉀制氧氣：__________________________過(guò)氧化氫制氧氣：2H2O2=====2H2O＋O2↑△MnO22KClO3===2KCl＋3O2↑△MnO2類型精講(2)實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳大理石與稀鹽酸：CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑(3)實(shí)驗(yàn)室制取氫氣鋅與稀硫酸：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑2．氣體的發(fā)生裝置(1)選擇氣體的發(fā)生裝置時(shí)要考慮反應(yīng)物的狀態(tài)和反應(yīng)條件。裝置類型固—固加熱型固—液常溫型反應(yīng)物的狀態(tài)固體固體和液體反應(yīng)條件加熱常溫裝置圖

注意事項(xiàng)(1)試管口略向____傾斜；(2)用高錳酸鉀制氧氣時(shí)試管口需塞一團(tuán)棉花；(3)導(dǎo)管稍露出橡膠塞即可；(4)鐵夾夾在試管_______長(zhǎng)頸漏斗下端____________起到液封的作用下中上部伸入液面以下(2)常見(jiàn)固—液不加熱發(fā)生裝置對(duì)比裝置圖

裝置特點(diǎn)安裝簡(jiǎn)單便于添加液體

可控制反應(yīng)

速率______________________________適用范圍用于制取少量氣體

用于平穩(wěn)反

應(yīng)并制取較

多氣體

用于劇烈反

應(yīng)并制取較

多氣體

用于平穩(wěn)反

應(yīng)并持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的制

取氣體

A

D

B

C可隨時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生和停止結(jié)論：實(shí)驗(yàn)室用過(guò)氧化氫溶液制取氧氣，最佳裝置應(yīng)選擇裝置C，選用分液漏斗而不選長(zhǎng)頸漏斗的原因是過(guò)氧化氫與二氧化錳混合后反應(yīng)非常劇烈，需要控制反應(yīng)速率；實(shí)驗(yàn)室制取CO2，最佳裝置應(yīng)選擇裝置B，便于添加稀鹽酸；實(shí)驗(yàn)室制取氫氣，最佳裝置應(yīng)選擇裝置D，因?yàn)榭梢噪S時(shí)控制反應(yīng)的發(fā)生與停止。3．收集裝置的選擇選擇氣體收集裝置時(shí)需要考慮氣體的溶解性、密度、是否有毒、能否與空氣中的成分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)等因素。收集方法

排空氣法

排水法向下排空氣法向上排空氣法裝置圖

氣體性質(zhì)密度比空氣小密度比空氣大

微溶于水或難溶于水典型氣體H2、NH3、CH4等O2、CO2等H2、O2、NO、CO、CH4等注意事項(xiàng)導(dǎo)管伸到集氣瓶底部，防止收集到的氣體不純(1)最佳收集時(shí)間：導(dǎo)管口氣泡連續(xù)、均勻冒出時(shí)；(2)導(dǎo)管口伸到集氣瓶瓶口即可

優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：氣體干燥缺點(diǎn)：氣體純度較差優(yōu)點(diǎn)：氣體純凈缺點(diǎn)：氣體較潮濕4.氣體的檢驗(yàn)與驗(yàn)滿氣體檢驗(yàn)驗(yàn)滿氧氣

將帶火星的木條_______________,若木條復(fù)燃，則該氣體為氧氣

將帶火星的木條平放在集氣瓶口，若木條復(fù)燃，證明已收集滿二氧化碳

將氣體通入澄清石灰水中，若____

_____________，則該氣體為二氧化碳

在集氣瓶口放一根燃著的木條，若木條熄滅，證明氣體已收集滿伸入集氣瓶?jī)?nèi)石灰水變渾濁澄清二、氣體的凈化、干燥和尾氣處理1．氣體的凈化(氣體凈化的原則：只能與氣體中的雜質(zhì)反應(yīng)，不能與被凈化物質(zhì)反應(yīng)，不能引入新雜質(zhì))

除CO2可用NaOH溶液除HCl氣體根據(jù)原有氣體選擇性的用NaOH溶液、Na2CO3溶液或NaHCO3溶液除H2先通過(guò)灼熱的CuO將其轉(zhuǎn)化為水，再用濃硫酸或堿石灰吸收除CO先通過(guò)灼熱的CuO將其轉(zhuǎn)化為CO2，再用NaOH溶液吸收除O2可用灼熱的銅網(wǎng)

2.氣體的干燥(1)干燥裝置(2)常見(jiàn)的三種氣體干燥劑(干燥劑只能吸收水分，不能與被干燥的氣體反應(yīng))濃硫酸(酸性)

可干燥O2、H2、CO、HCl等氣體，不能干燥NH3等堿性氣體堿石灰(堿性)

可干燥O2、H2、CO、NH3等氣體，不能干燥CO2、HCl等酸性氣體無(wú)水氯化鈣(中性)可干燥O2、H2、CO、HCl等氣體3.尾氣處理(1)常用裝置(2)常用方法a．燃燒法：對(duì)于可燃性氣體可采用此種方法，使其通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)，如____。COb．吸收法：將氣體通入水中，這種方法適用于在水中溶解度較大的氣體，如HCl和NH3。這種方法的操作必須注意防止因氣體溶解太快而出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象。將酸性氣體通入到堿液中，堿性氣體通入到酸液中，使這些氣體與溶液反應(yīng)生成鹽溶液。如CO2、SO2等酸性氣體，其尾氣就可以通入到氫氧化鈉溶液中。c．收集法：此種方法是在導(dǎo)管出口套一個(gè)氣球，收集未反應(yīng)完全或反應(yīng)生成的氣體。常適用于有毒氣體的收集。三、實(shí)驗(yàn)室制取氣體的方法與技巧1．氣體的除雜順序?qū)嶒?yàn)室制取的氣體中一般含有水蒸氣和某些雜質(zhì)氣體，若要得到純凈、干燥的氣體就需要除雜和干燥，連接裝置時(shí)，一般本著“先除雜后干燥”的原則。如實(shí)驗(yàn)室用大理石和稀鹽酸制取的二氧化碳中通常含有氯化氫氣體和水蒸氣，要得到純凈、干燥的二氧化碳，要先通過(guò)盛飽和碳酸氫鈉溶液的試劑瓶(NaHCO3不能與CO2反應(yīng)，能與HCl反應(yīng)生成CO2)，再通過(guò)盛濃硫酸的試劑瓶(如下圖)。2．多功能瓶的使用方法(1)瓶子正放時(shí)作氣體的收集裝置a．當(dāng)收集的氣體密度大于空氣時(shí)，氣體應(yīng)當(dāng)從a口進(jìn)入瓶中，此時(shí)相當(dāng)于向上排空氣法。

b．當(dāng)收集的氣體密度小于空氣時(shí)，氣體應(yīng)當(dāng)從b口進(jìn)入瓶中，此時(shí)相當(dāng)于向下排空氣法。c．也可以用作排水集氣法，先給瓶中裝滿水，把氣體從b口通入，水從a端排出。(2)瓶子倒放時(shí)作氣體的收集裝置a．當(dāng)收集的氣體密度大于空氣時(shí)，氣體應(yīng)當(dāng)從b口進(jìn)入瓶中，此時(shí)相當(dāng)于向上排空氣法。b．當(dāng)收集的氣體密度小于空氣時(shí)，氣體應(yīng)當(dāng)從a口進(jìn)入瓶中，此時(shí)相當(dāng)于向下排空氣法。(3)作洗氣裝置和其他干燥裝置時(shí)，氣體從長(zhǎng)導(dǎo)管通入，即“長(zhǎng)進(jìn)短出”。

a．作洗氣裝置：首先要先在瓶中裝入適量的藥品，沒(méi)過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)管，比如要吸收CO2、SO2等酸性氣體可以使用NaOH等堿溶液；要吸收NH3等堿性氣體，可以使用濃硫酸等酸溶液。b．作氣體干燥裝置：干燥O2，H2，CO2，HCl等氣體，瓶中裝濃硫酸，氣體從長(zhǎng)導(dǎo)管通入，水分即被吸收。例1[2016蘭州，33]根據(jù)如圖裝置，結(jié)合所學(xué)化學(xué)知識(shí)回答問(wèn)題?！緦?dǎo)學(xué)號(hào)95444136】(1)標(biāo)號(hào)儀器①的名稱是_______。(2)用過(guò)氧化氫溶液和二氧化錳制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式是__________________________，二氧化錳是__________，若選用酒精燈2H2O2===2H2O＋O2↑MnO2例1題圖催化劑F裝置收集氧氣，氣體應(yīng)該從______(填“a”或“b”)口進(jìn)入。(3)實(shí)驗(yàn)室選擇裝置B和C制取二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________，驗(yàn)滿的方法是__________________________________________________________________，若將收集的氣體通入紫色石蕊溶液中，產(chǎn)生的現(xiàn)象是__________________________。CaCO3＋2HCl===CaCl2＋H2O＋CO2↑a將一根燃著的木條平放在集氣瓶瓶口，若木條熄滅，證明氣體已收集滿紫色石蕊溶液變成紅色(4)蘭州市近年逐步采用天然氣取暖。天然氣的主要成分是甲烷，楠楠同學(xué)通過(guò)查閱資料，知道實(shí)驗(yàn)室可用無(wú)水醋酸鈉固體和固體堿石灰加熱制取甲烷。通常情況下甲烷的密度比空氣小，難溶于水。實(shí)驗(yàn)室制取甲烷選擇的發(fā)生裝置是__________(填字母)，欲收集干燥的甲烷氣體可選用________裝置(從A～E中選擇)；甲烷的使用，有效地改善了空氣質(zhì)量，其完全燃燒的化學(xué)方程式_______________________。ADCH4＋2O2====2H2O＋CO2點(diǎn)燃例2[2016甘肅，15]下列圖示裝置常用于實(shí)驗(yàn)室制取氣體。請(qǐng)根據(jù)下圖回答有關(guān)問(wèn)題。例2題圖(1)寫出編號(hào)所指儀器的名稱：________，_________。試管錐形瓶(2)C裝置中有一處明顯的錯(cuò)誤，請(qǐng)加以改正_____________________________________。(3)用改正后的裝置繼續(xù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)用高錳酸鉀制取氧氣，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________，發(fā)生裝置應(yīng)選擇__________(填代號(hào))，收集裝置可選擇__________(從D～F中選擇，下同)。(4)欲制取CO2，B裝置相對(duì)于C裝置的優(yōu)點(diǎn)是_____________________________。收集CO2應(yīng)選擇____裝置，驗(yàn)滿的方法是________________________________________________________________。欲干燥CO2，應(yīng)將氣體通過(guò)G裝置，G中應(yīng)加入的藥品是___________。長(zhǎng)頸漏斗的末端應(yīng)伸入液面以下AD或E能夠隨時(shí)控制反應(yīng)的進(jìn)行或停止D將一根燃著的木條放在集氣瓶瓶口若木條熄滅，證明二氧化碳已集滿2KMnO4====K2Mn