1、气体的制备、净化和收集 1.气体制备实验的基本思路2.重要气体的发生装置依据制备气体所需的反应物状态和反应条件,可将制备气体的发生装置分为三类:类型固+固 气体固+液 气体液+液 气体固+液(不加热)气体发生装置 制备气体O2、NH3、CH4等Cl2、C2H4等选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体3.气体制备装置的改进(1)改进的目的:用于加热易熔化的固体物质的分解,这样可有效地防止固体熔化时造成液体的倒流,如草酸晶体受热分解制取CO2气体。(2)“固体+液体气体”装置的创新(3)“固(液)+液 气体”装置的创新图A的改进优点是能控制反应液的温度。图B的改进优点是使圆底烧瓶和分液漏斗
2、中的气体压强相等,便于液体顺利流下。4.气体的除杂方法(1)除杂试剂选择的依据:主体气体和杂质气体性质上的差异,如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。除杂原则:不损失主体气体;不引入新的杂质气体;在密闭装置内进行;先除易除的杂质气体。(2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固态干燥剂固体,加热装置 常见干燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)除杂试剂Cu、CuO、Mg等当CO2中混有O2杂质时,应选用上述中的装置除O2,除杂试剂是Cu粉。5.气体的收集方法收集方法收集气体的类型可收集的气体(举例)排水法难溶于水或微溶于水,又不与水反应的气体H2、O2、NO、CO等 向上
3、排空气法密度大于空气且不与空气中的成分反应CO2、Cl2、SO2、NO2向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH36.集气装置的创新排液集气装置装置()从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体,如H2、O2等。若将广口瓶中的液体更换,还可以收集以下气体。饱和食盐水收集Cl2。饱和NaHCO3溶液收集CO2。饱和NaHS溶液收集H2S。四氯化碳收集HCl或NH3。装置()储气式集气。气体从橡胶管进入,可将水由A瓶排入B瓶,在A瓶中收集到气体。7.尾气处理的原因、方法及装置(1)原因:有些气体有毒或有可燃性,逸散到空气中,会污染空气或者引发火灾、爆炸等灾害。(2)处理方法:一般根据气
4、体的相关性质,使其转化为非气态物质或无毒物质,如酸性有毒气体用碱溶液吸收,可燃性气体用点燃等措施。(3)尾气处理装置(见下图a、b、c)实验室制取Cl2时,尾气的处理可采用b装置。制取CO时,尾气处理可采用ac装置。制取H2时,尾气处理可采用ac装置。 【典例】二氧化氯(ClO2)是极易溶于水且不与水发生化学反应的黄绿色气体,沸点为11,可用于处理含硫废水。回答下列问题:ClO2的制备:已知:SO2+2NaClO3+H2SO4 2ClO2+2NaHSO4。(1)装置A中反应的化学方程式为_。(2)欲收集ClO2,选择图中的装置,其连接顺序为a_(按气流方向,用小写字母表示)。(3)装置D的作用
5、是_。【思维建模】按气体流向连接装置的基本思路:发生装置净化装置干燥装置收集装置吸收装置【解析】(1)装置A中Cu与浓硫酸反应制备二氧化硫,化学方程式为Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O。(2)二氧化硫从a进入装置B中反应,为防止倒吸,故应在之前有安全瓶,则agh,为反应充分,故再连接B装置中的b,二氧化氯沸点较低,故在D中冰水浴收集,为充分冷却,便于收集,故连接e,最后用NaOH溶液吸收未反应完的二氧化硫,防止污染空气,连接顺序为aghbcefd。(3)装置D的作用为冷凝并收集ClO2。答案:(1)Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O(2)ghbcefd
6、(3)冷凝并收集ClO2【延伸探究】(1)制取SO2最常用的方法是什么?试用化学方程式表示。提示:Na2SO3+H2SO4 Na2SO4+H2O+SO2(2)C装置除了吸收尾气外,还可以起到防止倒吸的作用,下列装置中常见的防倒吸装置有哪些?提示:、。、有大空间容纳倒吸的液体,气体不溶于四氯化碳,可防止倒吸。 1.下列实验室制取NH3并进行干燥、收集验满和尾气处理的各装置和原理能达到实验目的的是()【解析】选D。氯化铵加热分解为氨气和氯化氢,在试管口遇冷又化合为氯化铵,不能得到氨气,A错误;浓硫酸与氨气反应,不能干燥氨气,B错误;由于氨气密度小于空气,导气管应伸入试管底部进行气体的收集,C错误;
7、氨气极易溶于水,易产生倒吸现象,用倒置的漏斗进行防倒吸,D正确。2.草酸亚铁晶体(FeC2O42H2O,相对分子质量为180)呈淡黄色,可用作照相显影剂。某小组进行纯净草酸亚铁晶体热分解产物中气体产物成分的探究。小组成员采用如下装置(可重复选用)进行实验:按照气流从左到右的方向,上述装置的连接顺序为_尾气处理装置(填仪器接口的字母编号)。【解析】草酸亚铁晶体在装置A中加热分解,生成的气体通过装置D中硫酸铜检验水蒸气的存在,通过装置B中澄清石灰水检验二氧化碳的生成,通过装置E中碱石灰干燥后,气体通入装置C中玻璃管和氧化铜反应生成铜和二氧化碳,再通过B装置检验生成的二氧化碳气体,按照气流从左到右的方向,上述装置的连接顺序为agfbchi(或ih)de(或ed)bc,最后连接尾气处理装置。答案:agfbchi(或ih)de(或ed)bc
