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三、常见气体的制备及收集高三化学实验复习（二）北京四中 年级：高三科目：化学编稿老师：潘廷宏 审稿老师：潘廷宏责编: 广毅录入：刘艳娥 应掌握O2、H2、2、2、2、2、H2S、3、4、C2H4等13种气体的实验室制法。其中包括药品选择、反应原理、仪器装置、操作要点、净化干燥、收集、检验、尾气处理等一系列的基本知识和基本操作技能。1气体的发生装置一般根据反应物状态和反应条件设计气体发生装置，通常气体的发生装置有如下几种（见下图） 固态反应物加热产生气体有液体反应物不加热产生气体有液体反应物加热产生气体 2气体的收集方法 根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种 （1）排水集气法 适用于不溶于水或微溶于水且不及水发生反应的气体。优点是收集的气体纯度高，易判断是否收集满。若有些气体虽在水中有一定的溶解性或及水微弱反应，也可通过往水中加入电解质，抑制及水反应。如用排饱和食盐水的方法可收集浓度较高的2。（装置见图75a） （2）向上排空气集气法 适用于不跟空气发生反应且密度比空气大的气体。（装置见图75b） （3）向下排空气集气法 适用于不跟空气发生反应且密度比空气小的气体。（装置如图75c） 3常见气体制备原理，装置选择 气体反应原理发生装置收集装置注意事项O224 222323OAa或b共同点：气密性的检查试管口稍向下倾斜若用排水法，做完实验先撤导气管，后撤酒精灯不同点：收集氨气仪器要干燥4无水3和碱石灰共热Aa或c324()2 23+2H22AcH2较活泼金属（如, ）及稀强酸（如H24，但勿用3或浓H24）的置换反应Ca或c用长颈漏斗时要液封制2(23粉末)、2（剧烈放热多）、C2H2(2遇H2O粉化)不能用启普发生器制2不用H24（因4微溶）制H2S不能用硝酸或浓H24（防氧化）23+2222OCb2无水23粉及中等浓度H24进行复分解反应Bb2和浓343(3)2+22+2H2OBbC2H2电石及水进行反应2+2H2()22H2Ba24+4(浓) 22+2H2O24+16222+52+8H2O22+2H24 2442+2H2OE或Da或b排水法完毕应先撤导管后撤火反应物都是液体要加碎瓷片防爆沸制乙烯要控制温度在170收集2可用排饱和食盐水食盐及浓H24（不挥发性酸及挥发性酸的盐）进行复分解反应E或Db383(稀)3(3)2+2+4H2OEaC2H4 Fa 4尾气的处理装置 具有毒性或污染性的尾气必须进行处理，常用处理尾气装置，如图76 一般常用吸收液吸收这些有害气体，a、b为溶解度不是很大的尾气处理装置，c、d为溶解度大且吸收速率很快的尾气处理装置，难以吸收的尾气如，应于末端燃烧除去，如e。此处还可以用塑料袋盛装尾气。 5气体的净化和干燥 气体的净化、干燥装置一般常用的有洗气瓶、干燥管、U形管和双通加热管几种。如图77 （1）洗气瓶（如图c）中一般装入液体除杂试剂。除杂试剂应通过化学反应将杂质吸收或将杂质气体转化为所制取的气体。常见除杂试剂有： 强碱溶液：如溶液可吸收2、2、H2S、2、2等呈酸性的气体。 饱和的酸式盐溶液，可将杂质气体吸收转化，如： 饱和3溶液能除去2中混有的、2等强酸性气体 饱和3溶液能除去O2中混有、3等气体 饱和溶液能除去H2S中混有的气体 浓H24：利用它的吸水性，可除去H2、2、2、4等气体中混有的水蒸气。但由于浓H24有强氧化性，不能用来干燥具有强还原性气体：如H2S、等。 酸性4溶液：利用它的强氧化性，可以除去具有还原性的气体，如除去混在2气体中的2、H2S等。 （2）干燥管、U形管一般装入固体的干燥剂。常见的固体干燥剂有： 酸性干燥剂，用来干燥酸性气体。如P2O5、硅胶、浓H24等。 碱性干燥剂，用来干燥碱性气体。如、碱石灰等。 中性干燥剂、既能干燥碱性气体又能干燥酸性气体。如2（但2不能干燥3，因易形成2·83合物）。 （3）双通加热管一般装入固体除杂剂，除杂试剂和混和气体中的某一组份反应。例如：和混和气体中O2反应而将O2除去。 另外还常用固体的无水4装入干燥管中，通过颜色变化检验水蒸气的存在。用2O2固体也可将2、H2O（气）转化为O2。 例5用如图78所示装置可以收集以下气体：H2、2、3、3、3。 （1）若集气瓶是干燥的，气体从A进入，可收集的气体有，气体从B进入，可收集气体。 （2）若将集气瓶盛满水，收集气体并测量气体的体积，可以收集并测量体积的气体有；此时气体应由管进入，由管通向量筒。 例679图是一套实验室制气装置，用于发生、干燥和收集气体。下列各物质中能利用这套装置进行实验的是 A铜屑和稀硝酸 B二氧化猛和浓盐酸 C电石和水 D碳酸钙和稀盐酸 E硫化亚铁和稀硝酸 例7在烧瓶A中放入一些新制的白色水硫酸铜粉末和约10酒精，锥形瓶B中盛放浓盐酸，分液漏斗C和广口瓶D分别盛浓硫酸，干燥管F中填满新制的碱石灰，用烧杯H作水浴器（如图710） 打开分液漏斗C，将浓硫酸缓缓加进B，则D瓶的出气管口不断产生气体，几分钟后烧瓶A中的硫酸铜变蓝色，若此时用水浴加热，F端排出的气体待纯净后还能点燃，产生特殊颜色的火焰，已知C2H5沸点为78.5，C2H5沸点为12.27，请回答： （1）B中逸出的气体是 （2）D瓶的作用是 （3）A瓶内硫酸铜的作用是 （4）E导管的作用是 （5）F口可点燃的气体是 （6）A中发生效应的化学方程式 四、物质的分离、提纯 1分离和提纯的原则：首先应分析各组分的物理和化学性质，然后再选择适宜的方法，且一般要遵循提纯过程中不引入新的杂质；不减少欲被提纯的物质；被提纯物质及杂质容易分离；被提纯物质要复原；除杂试剂应过量且过量试剂必须除尽；分离及提纯方法简便易行等原则。 2分离提纯常用到方法物理方法：过滤法，蒸发浓缩法，结晶、重结晶法，蒸馏、分馏法，分液法，萃取法，吸附法，升华法，水洗法，液化法，渗析法，盐析法。 化学方法：酸、碱处理法、沉淀法、氧化还原法、热分解法、离子交换法、电解法。 分离提纯中一般先考虑物理方法后考虑化学方法。当多种物质混合进行分离时，往往物理方法和化学方法要同时使用。 例8除去二氧化碳中混有的少量二氧化硫气体，可选用的试剂是（ ） A高锰酸钾溶液 B饱和碳酸钠溶液 C饱和小苏打溶液 D石灰水 例9下列各组混合物的分离或提纯方法正确的是（ ） A用过滤法分离()3胶体和3溶液的混和物 B用结晶法提纯和3的混合物中3 C用蒸馏法分离乙醇和乙酸的混合物 D用加热法分离碘和氯化铵的混合物 例10为了除去粗盐中2+、2+、及泥沙，将粗盐溶于水，然后进行下列五项操作：过滤 加过量的溶液 加适量盐酸 加过量23 加过量2溶液。正确的操作顺序：A BC D五、物质的检验物质的检验包括鉴别、鉴定、推断等，鉴别是利用不同物质的性质差异，通过实验，将它区别开来；鉴定是根据物质的特性，通过实验，检验出该物质的成分，确定它是否为这种物质。推断是根据已知实验及现象、分析判断，确定被检的是什么物质，并指出可能存在什么，不可能存在什么。1常见气体的检验 气体常用的反应和现象注意问题空气木条能燃，但不能使带火星的木条复燃2N2O气体也能“助燃” O2能使带火星的木条复燃 H2点燃火焰呈浅蓝色，只生成H2O，不纯者点燃有爆鸣声点燃可燃性气体时一定要验纯用玻璃导管点燃有时看不到蓝色火焰，因燃烧有黄色火焰 点燃火焰呈蓝色，生成物只有2 H2S点燃火焰呈蓝色，不完全燃烧生成硫；遇()2，或(3)2湿试纸变黑，有臭鸡蛋味 4点燃火焰呈浅蓝色，生成2或水；不使溴水或4酸性溶液褪色遇到多种可燃性气体除点燃外，还要利用特征或燃烧产物的性质加以区别（如H2S有臭鸡蛋味，也能使溴水褪色或4酸性溶液褪色，但有硫沉淀）。 C2H4点燃火焰较高，有微黑烟；使溴水或酸性4溶液褪色 C2H2点燃，火焰明亮有较浓黑烟；使溴水或酸性4溶液褪色 3使湿润红色石蕊试纸变蓝，遇蘸浓盐酸的玻璃棒有白烟在空气中不燃，但在纯氧中可燃，43+3O2(纯)=2N2+6H2O 开瓶盖或遇空气立即变成红棕色在空气中不存在 2红棕色，但溶于水为无色溶液，遇3溶液无沉淀；使蓝色石蕊试纸变红两者都能使淀粉试纸变蓝，不能用它区别（O3也能）2蒸气溶于水成橙黄色溴水，及3溶液出浅黄色沉淀；使蓝色石蕊试纸变红 2黄绿色，使淀粉湿试纸变蓝；使品红湿试纸褪色及石灰水无沉淀 2使澄清石灰水出现白色沉淀后澄清，使品红溶液褪色，加热后恢复原色，使酸性4溶液或溴水褪色2具有刺激性气体、2无气味，它们都可使石蕊由蓝变红，2更显著，不用此鉴别2和2通入石灰水的现象一样 2使澄清石灰水出现白色沉淀后澄清，但不使品红溶液4酸性溶液溴水等溶液褪色 使湿润蓝色石蕊试纸变红，遇蘸氨水的玻璃棒出白烟，遇3溶液白色沉淀、气体同，但遇3溶液分别出, 的黄色及浅黄色沉淀 N2不发生上述所有情况或现象只有镁能在其中点燃生成3N2 2常见阳离子检验 离子试剂或方法现 象离子方程式石蕊甲基橙23蓝色红色橙色红有气泡222焰色反应浅紫色火焰（秀过蓝色钴玻璃）焰色反应黄色火焰 加，加热有气体产生使润湿的红色石蕊度纸变蓝；遇沾有浓的玻璃有白烟 3+2H234加，稀3白色沉淀，不溶于稀322+溶液白色沉淀，碱过量沉淀不溶22()22+加入稀H24白色沉淀242+加白色沉淀灰绿色红褐色22()24()2+2H22=4()3加和氯水无现象，再加氯水溶液变红色222=2323=()2+2+加蓝色沉淀22(2)23+加先生成白色沉淀，过量白色沉淀溶解33()3()32H2O3+加红褐色沉淀33()3加变红色3=()2+加苯酚溶液显紫色36(C6H5)=(C6H5O)3+63常见阴离子检验 离子试剂或方法现 象离子方程式石蕊试液酚酞试液甲基橙试液变蓝变红变黄S2(3)2溶液黑色沉淀22稀或稀H24有臭鸡蛋气体222S 加2+、稀3产生白色沉淀，不溶于稀3（也会有相同的现象）24 加、品红溶液有气体产生，使品红褪色（的现象相同）222 加3溶液稀3生成黄色沉淀，溶于稀3334 ，澄清石灰水有气体产生，石灰水变浑浊（的现象相同）22222232O3滴加稀酸先有白色沉淀后又溶解2()3()3+333H2O 屑，浓H24加热有红棕色2产生，溶液变蓝（稀溶液不行）22H24 22+22+2H2O，稀3产生白色沉淀，不溶于稀3，稀3淡黄色沉淀，不溶于稀3I，稀3新制氯水，淀粉溶液黄色沉淀，不溶于稀3滴入新制2，振荡后再滴入淀粉溶液，变蓝I2I2=22I2遇淀粉变蓝例1某同学设计下列方法对A盐的水溶液进行鉴定。 由此得出的以下结论中，错误的是AD溶液中可能存在()2+BC溶液中有3+CB为浅黄色沉淀DA一定为无氧酸盐3例12某混合气体可能含有、2、3、H2和水蒸气中的一种或几种，当依次通过澄清石灰水（无浑浊现象）、氢氧化钡溶液（有浑浊现象）、浓硫酸、灼热的氧化铜（变幻）和无水4（变蓝），则可断定该混合气一定有（ ）A、2、H2B、H2、H2OC、H2、3 D、H2O六、常见试剂的保存为了防止试剂变质及意外事故发生，在存放试剂中，应对容器及外部环境作出恰当选择。1试剂瓶的选择颜色：一般试剂均存放于无色瓶中，但见光易分解的物质则应放在棕色瓶中：如浓硝酸、卤化银、氯水、溴水、碘水、硝酸银、H2O2、4、等。材料：一般可存放在玻璃瓶中，对玻璃有腐蚀作用的则存放在塑料瓶中，如酸塞子：必须用胶塞：显碱性的溶液、23、23、等。不能用胶塞，而用玻璃塞：有机溶剂苯、甲苯、4等。会使橡胶“溶解”；强氧化剂浓H24、3、4、2水、2水、等会使像胶老化或橡胶发生反应。2外部环境需密封保存防止吸收空气中2或水蒸气：如碱石灰、2、P2O5、2、2、2O2、漂白粉、浓H24。防止空气中O2将其氧化的强还原性物质，如：23、4、2S、H2S等。易挥发的液体试剂：浓（3·H2O，浓，浓3）油封或水封的K、等活泼金属应浸在煤油中；保存在石蜡油中；少量白磷保存在水里，大量贮存在密闭的药品瓶里；液溴需加少量水水封。3其它除上述各点外，对于一些物质还应考虑其特性，使用4、2溶液时，内加铁粉或铁钉“防止2+”被氧化为3+。例题答案及分析例（1）从A口进入：2、2，收集比空气重的气体，但不能用排空气法收集；（2）从B口进入：H2、4、3，收集比空气轻的气体。（2）H2、4、，由B口进入，由A口通到量筒中。例6答案为DA不能用排空气法收集；B2及浓需加热；CC2H2比空气轻，不能用向上排空气方法；E及稀3发生氧化还原反应，不能得到H2S，且H2S不能用浓H24干燥，发生的反应为：43(3)3+2H2O H2242+2H2O例7（1）B中逸出气体为氯化氢，因为浓H24溶于水放出大量的热，使氯化氢挥发出来。（2）干燥氯化氢（3）检验有水生成（4）冷凝乙醇，减少乙醇损失（5）是C2H5（6）C2H5 C2H52O例8答案A、CA4溶液可将2氧化成H24而除去 24+52+2H22424+2H24 离子方程式：252+2H22254+4B饱和23溶液可以除去2，但也可以除去2，232232 2322=23C饱和3溶液可除去2，但不及2反应，23223222D2、2均和()2反应例9答案为B、C（A）()3胶体和3的混合物不是悬浊液，不能用过滤的方法分离提纯（B）可以通过降温结晶的方法提纯3（C）C2H5和3沸点不同，可用蒸馏方法分离提纯（D）加热I2升华，4分解成3和例10答案为C、D该操作关键有二点：在加入2之后再加入23，用沉淀2+，不然最后溶液中含有杂质2+，在加入盐酸之前，先过滤，在滤液中加入适量盐酸，除去过量的和 。例11答案为（D）A中也可能含有2+，因酸化的3溶液中含有和，将2+氧化成3+。例12答案为A通过()2溶液有浑浊现象，说明一定有2，但先通过石灰水时没有浑浊现象，说明一定含，因为及()2反应生成2和H2O，再通2则不产生3沉淀。通过浓H24吸收水蒸气，通过灼热的变红，说明可能含有H2或，再通过无水4变蓝，说明一定含H2，可能含，所以答案为A。17 / 17