高中化学实验制备气体原理总结

Question

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Answer 1

1.常见气体的制取和检验（转）
⑴氧气
制取原理——含氧化合物自身分解
制取方程式——2KClO3 2KCl+3O2↑
装置——略微向下倾斜的大试管,加热
检验——带火星木条,复燃
收集——排水法或向上排气法
⑵氢气
制取原理——活泼金属与弱氧化性酸的置换
制取方程式——Zn+H2SO4 === H2SO4+H2↑
装置——启普发生器
检验——点燃,淡蓝色火焰,在容器壁上有水珠
收集——排水法或向下排气法
⑶氯气
制取原理——强氧化剂氧化含氧化合物
制取方程式——MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
装置——分液漏斗,圆底烧瓶,加热
检验——能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色;
除杂质——先通入饱和食盐水(除HCl),再通入浓H2SO4(除水蒸气)
收集——排饱和食盐水法或向上排气法
尾气回收——Cl2+2NaOH=== NaCl+NaClO+H2O
⑷硫化氢
①制取原理——强酸与强碱的复分解反应
②制取方程式——FeS+2HCl=== FeCl2+H2S↑
③装置——启普发生器
④检验——能使湿润的醋酸铅试纸变黑
⑤除杂质——先通入饱和NaHS溶液(除HCl),再通入固体CaCl2(或P2O5)(除水蒸气)
⑥收集——向上排气法
⑦尾气回收——H2S+2NaOH=== Na2S+H2O或H2S+NaOH=== NaHS+H2O
⑸二氧化硫
①制取原理——稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解
②制取方程式——Na2SO3+H2SO4=== Na2SO4+SO2↑+H2O
③装置——分液漏斗,圆底烧瓶
④检验——先通入品红试液,褪色,后加热又恢复原红色;
⑤除杂质——通入浓H2SO4(除水蒸气)
⑥收集——向上排气法
⑦尾气回收——SO2+2NaOH=== Na2SO3+H2O
⑹二氧化碳
①制取原理——稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解
②制取方程式——CaCO3+2HClCaCl2+CO2↑+H2O
③装置——启普发生器
④检验——通入澄清石灰水,变浑浊
⑤除杂质——通入饱和NaHCO3溶液(除HCl),再通入浓H2SO4(除水蒸气)
⑥收集——排水法或向上排气法
⑺氨气
①制取原理——固体铵盐与固体强碱的复分解
②制取方程式——Ca(OH)2+2NH4ClCaCl2+NH3↑+2H2O
③装置——略微向下倾斜的大试管,加热
④检验——湿润的红色石蕊试纸,变蓝
⑤除杂质——通入碱石灰(除水蒸气)
收集——向下排气法
⑻氯化氢
①制取原理——高沸点酸与金属氯化物的复分解
②制取方程式——NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl↑
③装置——分液漏斗,圆底烧瓶,加热
④检验——通入AgNO3溶液,产生白色沉淀,再加稀HNO3沉淀不溶
⑤除杂质——通入浓硫酸(除水蒸气)
⑥收集——向上排气法
⑼二氧化氮
①制取原理——不活泼金属与浓硝酸的氧化—还原;
②制取方程式——Cu+4HNO3===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
③装置——分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶)
④检验——红棕色气体,通入AgNO3溶液颜色变浅,但无沉淀生成
⑤收集——向上排气法
⑥尾气处理——3NO2+H2O===2HNO3+NO
NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O
⑩一氧化氮
①制取原理——不活泼金属与稀硝酸的氧化—还原;
②制取方程式——Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
③装置——分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶)
④检验——无色气体,暴露于空气中立即变红棕色
⑤收集——排水法
⑾一氧化碳
①制取原理——浓硫酸对有机物的脱水作用
②制取方程式——HCOOHCO↑+H2O
③装置——分液漏斗,圆底烧瓶
④检验——燃烧,蓝色火焰,无水珠,产生气体能使澄清石灰水变浑浊
⑤除杂质——通入浓硫酸(除水蒸气)
⑥收集——排水法
⑿甲烷
①制取方程式——CH3COONa+NaOH CH4↑+Na2CO3
②装置——略微向下倾斜的大试管,加热
③收集——排水法或向下排空气法
⒀乙烯
①制取原理——浓硫酸对有机物的脱水作用
②制取方程式——CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O
③装置——分液漏斗,圆底烧瓶,加热
④除杂质——通入NaOH溶液(除SO2,CO2),通入浓硫酸(除水蒸气)
收集——排水法
⒁乙炔
①制取原理——电石强烈吸水作用
②制取方程式——CaC2+2H2OCa(OH)2+CH CH↑
③装置——分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶)
④检验——无色气体,能燃烧,产生明亮的火焰,并冒出浓的黑烟
⑤除杂质——通入硫酸铜溶液(除H2S,PH3),通入浓硫酸(除水蒸气)
收集——排水法或向下排气法
2.一些快速制法(即无需加热)(手打版)
1.O2 2H2O2=催化剂MnO2==2H2O+O2
2Na2O2 + 2H2O = 4Na+ + 4OH- +O2
2.Cl2 KMnO4与浓盐酸
16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2
3.HCl 将浓硫酸逐滴加入浓HCl中
4.NH3 将CaO或者Ca(OH)2或者NaOH（皆为固体）加入浓氨水 加氧化钙是利用其与水反应消耗水且放热 加Ca(OH)2或者NaOH利用其与水反应放热
5.H2 NaH+H20→NaOH+H2↑(较少考，但03年上海考过)

Answer 2

氯化氢的实验室制法

实验室里制取氯化氢是利用食盐和浓硫酸在不加热或稍微加热的条件下进行反应。化学方程式是：

NaCl+H2SO4(浓)=NaHSO4+HCl↑

这个反应是属于固体粉末与液体反应制取气体的类型，所用制气装置与实验室制取氯气的一样(参看氯气的实验室制法)。氯化氢极易溶于水，密度比空气大，只能用向上排空气法进行收集。氯化氢有很强的刺激性气味，收集氯化氢后的剩余尾气，不能逸散在室内，可用水进行吸收。

硫化氢的实验室制法

实验室里通常是用硫化亚铁跟稀盐酸或稀硫酸反应制取硫化氢，它们的化学方程式是：

FeS+2HCl=FeCl2+H2S↑

FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S↑

制取硫化氢使用的是块状固体与液体反应制取气体的仪器装置(参看《初中卷》使用固体和液体药品制备气体的仪器装置)。硫化氢易溶于水，密度比空气大，应使用向上排空气法收集。检验集气瓶内是否已集满硫化氢，可将润湿的醋酸铅试纸放在集气瓶口，若试纸立即变黑，证明瓶内硫化氢气已集满。

二氧化硫的实验室制法

在实验室里，常用亚硫酸钠跟浓硫酸起反应制取二氧化硫。化学方程式是：

Na2SO3+H2SO4(浓)=Na2SO4+H2O+SO2↑

制气装置是用固体粉末与液体反应制取气体的仪器装置(参看《初中卷》使用固体和液体药品制备气体的仪器装置)。二氧化硫易溶于水，密度比空气大，收集二氧化硫是用向上排空气集气法。

氨的实验室制法

实验室里常用的是给铵盐和碱的混合物加热的方法制取氨气。一般是用加热氯化铵和氢氧化钙的混合物，化学方程式是：

2NH4Cl+Ca(OH)=2CaCl2+2H2O+2NH3↑

制气装置是用给固体药品加热制取气体的仪器装置。氨气极易溶于水，密度比空气小，要用向下排空气法收集。检验集气瓶中是否已集满氨气，可把润湿的红色石蕊试纸放在瓶口；若试纸立即变蓝，证明集气瓶内已集满氨气。铵根离子的检验

检验铵根离子是利用铵盐能跟碱起反应放出氨气的性质。检验方法是：把少量铵盐晶体放入试管里，然后用胶头滴管滴入少量较浓的氢氧化钠溶液，给试管加热。小心地闻试管中放出的气体的气味，可以闻到氨的刺激性气味；将润湿的红色石蕊试纸悬放于试管口处，试纸由红色变成蓝色。根据以上现象可以检验出铵根离子的存在。

甲烷的实验室制法

实验室用无水醋酸钠与碱石灰(固体NaOH与Ca(OH)2的混合物)共熔(约300℃以上)而产生。

CH3COONa+NaOH=Na2CO3+CH4

装置如图。先检查装置的气密性。把无水醋酸钠与碱石灰的混合物装入干燥试管中，试管口稍向下倾斜并固定在铁架台上。先用酒精灯均匀加热，再从试管底部固定加热，并缓缓向前移动灯焰。待试管里的空气赶尽后，用大试管排水收集，除非要求制取干燥的甲烷时，才用向下排空气法收集。收满甲烷的集气瓶，盖好毛玻璃片后应倒放在实验桌上，这样可以减少比空气轻的甲烷的逸失。停止加热时，要先把导管从水槽里撤出。碱石灰是由粉状生石灰与NaOH溶液作用后，在200～250℃干燥而成，这样能使NaOH与Ca(OH)2混合很均匀。其中Ca(OH)2的作用，除使NaOH分散细而匀，因而增加了NaOH与无水醋酸钠的接触面外，在加热时，还能减少熔融的NaOH对试管内壁的腐蚀。碱石灰极易吸湿，故在用无水醋酸钠和碱石灰混合加热制甲烷时，常有冷凝水出现，试管口如不稍向下倾斜，冷凝水将回流至灼热的试管底部而使试管炸裂。试管口稍向下倾斜时，冷凝水都汇集在试管口附近，不会回流。

乙烯的实验室制法

实验室一般是在加热条件下，用浓硫酸使乙醇脱水制取。其中浓硫酸起脱水剂和催化剂作用。在约140℃时，乙醇脱水生成乙醚(C2H5)2O；在约170℃时，生成乙烯。

CH3CH2OH=C2H4+H2O

这是在有机化学反应中，反应物相同，反应条件不同而生成物不同的典型例之一。实验装置如图。检查装置气密性后，先在烧瓶中加入10毫升乙醇，然后分批缓缓加入浓硫酸共约30毫升。在乙醇中加入浓硫酸时，由于发生化学作用而放大量热，要冷却后再继续加浓硫酸，防止乙醇大量气化。再向烧瓶里加入几片碎瓷片。为了控制混合液受热温度在170℃左右，须把温度计的水银球浸入混合液中。加热时，要使混合液的温度迅速越过140℃温度区，这样，可以减少副产物乙醚的生成。混合液的温度达到170℃时，即有乙烯产生。在加热过程中，混合液的颜色会逐渐变棕色以至棕黑色。这是由于乙醇部分发生碳化的结果。在170℃时，生成的气体并非纯净的乙烯，其中常杂有少量SO2。由于在加热条件下，浓硫酸除使乙醇发生脱水反应外，还会使乙醇(或其它生成物)发生氧化反应，浓硫酸还原产生SO2。要获得较纯净的乙烯，可以把由烧瓶出来的气体先经10％NaOH溶液洗气，然后再收集。乙烯难熔于水，应该用排水法收集。收满乙烯的集气瓶，盖好毛玻璃片后倒放在实验桌上。停止加热时，要先把导管从水槽里撤出，防止因烧瓶冷却使水倒吸。实验后，应待烧瓶里的残粥状黑色混合物以及温度计冷却后再清洗。

乙炔的实验室制法

实验室中常用电石跟水反应制取乙炔。电石中因含有少量钙的硫化物和磷化物，致使生成的乙炔中因混有硫化氢、磷化氢等而呈难闻的气味。在常温下，电石跟水的反应是相当激烈的，可用分液漏斗控制加水量以调节出气速度。也可以用饱和食盐水代替水，这样，可以使反应较平稳。通常，乙炔发生装置用烧瓶(或广口瓶)和插有分液漏斗及直角导气管的双孔塞组成。检查装置的气密性良好后把几块电石放入烧瓶，从分液漏斗滴水(或饱和食盐水)即产生乙炔。如果把电石跟水的反应式写成：

CaC2＋H2O→C2H2↑＋CaO

是错误的。因为在有水存在的情况下，CaO不可能是钙的最终产物，而Ca(OH)2(CaO水化)是最终产物才是合理的。正确的化学式应是：

CaC2＋2H2O→C2H2↑＋Ca(OH)2

为了得到较纯净的乙炔，可以把从发生器出来的气体先经CuSO4溶液洗气再收集。乙炔只微溶于水，应排水收集。用电石跟水反应制乙炔不应使用启普发生器，块状电石和水在常温下即能发生反应，表面上似乎符合启普发生器的使用条件，但当关闭启普发生器的活塞时，乙炔气虽能把水压入球形漏斗以使电石跟水脱离接触，但集存在球体内的大量水蒸气(电石跟水反应放热)却仍在缓缓继续跟电石发生反应，就是说，关闭活塞后，乙炔不能完全停止发生。这样，乙炔将缓缓从球形漏斗的上口间断逸出。平时，我们总能闻到电石有难闻的气味，就是因为电石跟空气里的水蒸气反应的结果。如果小量制取乙炔时，也可以用试管配单孔塞作反应容器，但应在试管口内松松塞一团棉花，以阻止泡沫进入导气管。
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