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专题特训四 选择题实验专题
一、气体的制备
1、试剂的选择：以实验室常用药品为原料，依据制气原理，选择方便、经济、安全的试剂，尽量做到有适宜的反应速率，且所得
气体比较纯净。如：用锌粒与酸制取氢气，一般选择稀硫酸，而不用稀盐酸，原因是盐酸是挥发性酸，制取的氢气中常混有HCl
气体
2、装置的选择：由反应物的状态，反应条件和所制备气体的性质、量的多少决定。实验装置选择的思路：
3、仪器的组装
装配仪器的原则：组装仪器时，应从下而上，从左至右，先装好后固定；先检验装置的气密性再加入试剂；加入试剂时，先固后液；实验开始时，先验纯，再点灯；连接导管时，对于洗气装置应“长”进“短”出；干燥管应“大”进“小”出；先净化后干燥
4、气体的除杂
(1)除杂顺序：先除杂，后除水，加热除氧放末尾
(2)解题步骤
①判断气体中的杂质，判断方法：凡是反应物中有易挥发性液体，如盐酸、浓硝酸、溴水等，制得的气体中一定含有相应的杂质
如：HCl、HNO3、溴蒸气及水蒸气等。还有一些发生副反应的，如用酒精和浓硫酸反应制乙烯时，由于副反应的发生而使乙烯
中含有杂质SO2、CO2和水蒸气
②根据杂质选择合适的试剂
③根据试剂选择合适的装置
5、尾气处理：常见的处理方法：燃烧法(如CH4、C2H2、H2、CO)，碱液吸收(如Cl2、NO2、H2S、SO2)，水溶法(如HCl、NH3)
二、常见气体的除杂与干燥：除去气体中混有杂质的关键有两点：一是选择合适的除杂试剂；二是选择合适的分离及提纯方法
(1)常见气体的净化
气体 所含杂质 净化剂 净化装置
CO2 HCl 饱和碳酸氢钠溶液 洗气瓶[
CO2 SO2 饱和碳酸氢钠溶液
H2 HCl 水或氢氧化钠溶液
Cl2 HCl 饱和食盐水
SO2 HCl 饱和亚硫酸氢钠溶液
乙炔 H2S 硫酸铜溶液或氢氧化钠溶液
乙烯 SO2、CO2 氢氧化钠溶液
乙烷 乙烯 溴水
O2 Cl2 氢氧化钠溶液
氨气 H2O 碱石灰 干燥管
CO CO2或H2O 碱石灰
N2 O2 灼热的铜网 硬质玻璃管
CO2 CO 灼热的氧化铜
(2)气体的干燥：气体的干燥是指除去气体中所含的水蒸气，实质上也属于除杂范畴(是一种特定的除杂过程)；气体干燥的关键是选
择干燥剂，并根据干燥剂的状态选择干燥装置，常用的装置有洗气瓶、干燥管等
类型 酸性干燥剂 碱性干燥剂(固体) 中性干燥剂(固体)
常用试剂 浓硫酸(具有强氧化性) P2O5(固体) 硅胶 碱石灰、CaO 无水CaCl2
可干燥的气体 N2、O2、H2、Cl2、CO 、CO2、SO2、HCl、NO、NO2、CH4、C2H4、C2H2 H2S、HBr 、HI及浓硫酸干燥的气体 O2、H2、Cl2、CO2 、CH4 、C2H4、 C2H2 可干燥NH3及中性气体 可干燥除NH3以外的所有气体
三、气体的收集
收集方法 排水法 向上排空气法 向下排空气法
收集原理 收集的气体不与水反应或难溶于水 与空气不反应且密度比空气的大 与空气不反应且密度比空气的小
收集装置
适用的气体 H2、O2、NO、CH4 Cl2、CO2、NO2、SO2 H2、NH3
四、尾气处理方法：对于有毒、有害、可燃、污染空气的气体尾气必须进行处理，用溶液吸收或点燃使它们变为无毒、无害、无污
染的物质。对于无毒、无害气体可直接排放，如N2、O2、CO2等
(1)吸收原则：能充分吸收气体；不能倒吸
(2)常见装置
①吸收溶解度较小的尾气(如Cl2等)用图D装置
②吸收溶解度较大的尾气(如HCl、NH3等)用图B、C装置
③CO、H2等气体可用点燃或收集的方法除去，用图A、E装置
(3)有些反应物需要防潮处理(如FeCl3、AlCl3等)，这时尾气处理前必须有干燥装置，以防止空气中的水蒸气进入，如图所示。
五、实验中4组特定“仪器组合”
(1)量气装置：装置D在读数时应上下移动乙管，使甲、乙两管液面相平，反应前后甲管中的液面差值即为气体体积
(2)冷凝回流装置
①当反应物易挥发时，为防止反应物过多挥发损耗，可进行冷凝回流
②甲相当于空气冷凝，乙、丙是用水冷凝，注意水从下口流入，上口流出
(3)防倒吸装置
①液体容纳：图甲、乙原理相同，当易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减小，吸收液上升到漏斗或干燥管中，导致烧杯中
液面下降；使漏斗口、干燥管脱离液面，吸收液受自身重力作用又流回烧杯内，从而防止吸收液倒吸
②安全瓶：如图丙所示，当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液进入安全瓶，从而防止吸收液进入受热仪器或反应容器，起到
防倒吸作用
③间接吸收：如图丁所示，NH3、HCl等易溶于水却不溶于CCl4的气体，在CCl4中形成气泡，增大与水的接触面积，进行间接
吸收，可以达到防倒吸的目的
④气压平衡：如图戊所示，为防止反应体系的压强减小引起吸收液的倒吸，可以在密闭系统中连接一个与大气相通的液封玻璃管，
保持瓶内压强等于大气压而防止倒吸
(4)气体混合装置
①使反应的气体混合均匀；②根据液体中气泡的生成速率调节气体的混合比例；③除气体杂质
六、实验室制取气体的装置
装置类型 装置图 适用气体 注意事项
固—固加热型 O2、NH3等 ①试管要干燥 ②试管口略低于试管底 ③加热时先均匀加热再固定加强热
固—液加热型或液—液加热型 Cl2、HCl等 ①加热烧瓶时要垫石棉网 ②反应物均为液体时，烧瓶内要加沸石或碎瓷片
固—液不加热型或液—液不加热型 、、 H2、CO2、SO2、NO、NO2等 ①使用长颈漏斗时，漏斗下端管口要插入液面以下 ②启普发生器只适用于块状固体与液体的反应，反应不需要加热且气体不溶于水 ③使用分液漏斗既可增强装置的气密性， 又可控制加入液体的速度
七、常见气体制备的反应原理
1、氯气的实验室制法
(1)反应原理：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O (实验室通常用该法制Cl2)
2KMnO4+16HCl(浓)===2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O (快速制取Cl2，不需要加热)
(2)发生装置：“”型
(3)实验仪器：铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、分液漏斗、导气管、洗气瓶、 集气瓶
(4)装置图：
(5)净化装置(洗气)：除去Cl2中少量HCl、水蒸气，可先通入饱和食盐水除去HCl，再通过浓H2SO4(或P2O5或CaCl2)除去水
(6)收集装置：用向上排空气法或排饱和食盐水法(Cl2不溶于饱和食盐水)
(7)尾气处理装置：用强碱溶液吸收多余氯气，防止污染空气(不能用水代替)
(8)验满方法：①观察法(黄绿色) ②湿润的淀粉—KI试纸(变蓝色)
③湿润的蓝色石蕊试纸(先变红后褪色) ④浓NH3水， 3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N2
(9)实验室用MnO2和浓盐酸制取Cl2时应注意以下四点
①为了减少制得的Cl2中HCl的含量，加热温度不宜过高，以减少HCl的挥发
②必须用浓盐酸加热才可反应，稀盐酸不反应
③实验结束后，先使反应停止并排出残留的Cl2后，再拆卸装置，避免污染空气
④尾气吸收时，用NaOH溶液吸收Cl2，不能用澄清石灰水吸收，因为溶液中含Ca(OH)2的量少，吸收不完全
(10)氯气的工业室制法
工业制法：电解饱和食盐水：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 电解熔融氯化钠：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑
2、氨的实验室制法
(1)反应原理：2NH4Cl＋Ca(OH)2CaCl2＋2NH3↑＋2H2O
(2)发生装置：“”型，与制备O2 和CH4气体相似
(3)装置图：
(4)净化装置：用碱石灰干燥
(5)收集装置：NH3极易溶于水 密度比空气小，所以只能用向下排空气法收集(管口塞一团棉花，避免空气对流)
(6)尾气处理装置：用水吸收多余的氨气，注意防止倒吸
(7)检验方法：①用润湿的红色石蕊试纸检验 ②用沾有浓盐酸的玻璃棒检验，产生白烟
(8)验满方法：①将湿润的红色石蕊试纸放在试管口，若试纸变蓝，说明氨气已收集满
②将蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近试管口，出现大量白烟，则证明氨气已收集满
(9)实验室制取氨气时注意事项
①氨气干燥时：不能用CaCl2、P2O5、浓硫酸作干燥剂，因为NH3能与CaCl2反应生成CaCl2·8NH3。P2O5与浓硫酸均能与NH3
反应，生成相应的盐。所以NH3通常用碱石灰干燥
②制取氨气所用的铵盐不能用硝铵、碳铵。因为加热过程中NH4NO3可能发生爆炸性的分解反应，发生危险；而碳铵受热极易分
解产生CO2，使生成的中混有较多CO2杂质
③消石灰不能用固体NaOH或固体KOH代替，原因是：
a、NaOH、KOH具有吸湿性，易结块，不利于产生NH3 b、在高温下也能腐蚀试管
④收集NH3时所用的仪器必须干燥，导气管要插入管底；试管口要塞一团用水或稀硫酸浸湿的棉花球，可减小NH3与空气的对流速度，使收集的气体纯净，同时也可避免污染空气
(10)实验室制取少量NH3的两种简易方法 (快速制NH3的方法)
a、加热浓氨水
①反应原理：NH3·H2ONH3↑＋H2O
②装置：见图甲
　　　　　
b、浓氨水中加固态碱性物质
①反应原理：浓氨水中存在以下平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋OH－，加入固态碱性物质(如CaO、NaOH、碱石
灰等)，消耗水且使c(OH－)增大，使平衡逆向移动，同时反应放热，促进NH3·H2O的分解
②装置：见图乙
(11)氨的工业制法:N2＋3H22NH3
3、二氧化硫的制备
(1)反应原理：Na2SO3+H2SO4(浓)Na2SO4+SO2↑+H2O
(2)发生装置：“”型
(3)装置图：
(4)净化装置：通入浓H2SO4 (除水蒸气)
(5)收集装置：向上排气法
(6)尾气处理装置：用强碱溶液吸收多余SO2，防止污染空气 (SO2+2NaOHNa2SO3+H2O )
(7)检验方法：先通入品红试液，褪色，加热后又恢复原红色
4、乙烯的实验室制法
(1)药品及其比例：无水乙醇、浓硫酸 (体积比为1:3)
(2)反应原理：CH3CH2OH CH2＝CH2↑ + H2O
有机副反应：2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3 + H2O
无机副反应：C2H5OH + 6H2SO4(浓)6SO2↑+ 2CO2↑+ 9H2O
(3)发生装置：“l + l g”型 (铁架台、酒精灯、石棉网、圆底烧瓶、温度计、导管、集气瓶、水槽)
(4)收集装置：排水法 (乙烯的收集方法不能用排空气法，因为乙烯的密度和空气接近，使收集的乙烯不纯净)
(5)注意事项：
①反应条件：170°C、浓H2SO4
②反应物的用量：乙醇和浓硫酸体积比为1:3，且需要的量不要太多，否则反应物升温太慢，副反应较多，从而影响了乙烯的产
率，使用过量的浓硫酸可提高乙醇的利用率，增加乙烯的产量
③加入药品的顺序：碎瓷片无水乙醇浓硫酸，混合时即将浓硫酸沿容器内壁慢慢倒入已盛在容器内的无水酒精中，并用玻璃棒不断搅拌
④浓硫酸：催化剂和脱水剂
⑤碎瓷片的作用：防暴沸
⑥温度计的位置：温度计的水银球要插入反应混和液，液面以下，但不能接触瓶底，以便控制反应温度为170℃，因为需要测量的是反应物的温度
⑦在制取乙烯的反应中，浓硫酸不但是催化剂、脱水剂，也是氧化剂，在反应过程中易将乙醇氧化，最后生成CO2、C (因此试管中液体变黑)，而浓硫酸本身被还原成SO2，故制得的乙烯中混有CO2、SO2、乙醚等杂质，必须通过浓NaOH溶液(或碱石灰)后，才能收集到比较纯净的乙烯
⑧若实验时，已开始给浓硫酸跟乙醇的混合物加热一段时间，忘记加碎瓷片，应先停止加热，冷却到室温后，在补加碎瓷片
⑨实验结束时，要先将导气管从水中取出，再熄灭酒精灯，反之，会导致水被倒吸
⑩石棉网加热，以防烧瓶炸裂
5、乙炔的实验室制法
(1)反应原料：电石(CaC2)、饱和食盐水
(2)反应原理：CaC2+2H2O→C2H2↑+Ca(OH)2 (注意不需要加热)
副反应：CaS＋2H2OCa(OH)2＋H2S↑ Ca3P2＋2H2O3Ca(OH)2＋2PH3↑ Ca3As2＋2H2O3Ca(OH)2＋2AsH3↑
(3)发生装置：“S + lg”型 (不能用启普发生器)
(4)收集装置：排水法或向下排空气法
(5)注意事项
①电石与水反应很剧烈，为了得到平稳的乙炔气流：
a、常用饱和氯化钠溶液代替水(减小浓度)； b、分液漏斗控制流速； c、导管口塞棉花，防止泡沫喷出
②生成的乙炔有臭味的原因：夹杂着H2S、PH3、AsH3等特殊臭味的气体，可用CuSO4溶液或NaOH溶液除去杂质气体
电石的主要成分是CaC2，通常还含有CaS、Ca3P2等杂质，电石中的这些成分遇水都可以发生水解，因此在制取的乙炔气体中通常会含有H2S、PH3、AsH3等杂质气体，要想制得较纯净的CH≡CH，可将气体通过盛有CuSO4溶液或NaOH溶液的洗气瓶以除去杂质气体
③反应装置不能用启普发生器及其简易装置，而改用广口瓶和分液漏斗。为什么？
a、反应放出的大量热，易损坏启普发生器 (受热不均而炸裂)
b、反应后生成的石灰乳是糊状，可夹带少量CaC2进入启普发生器底部，堵住球形漏斗和底部容器之间的空隙，使启普发生器失
去作用

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