高考专题复习实验装置

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高考专题复习——气体的制备装置 ‎－－－试验装置分解 华油三中　杨亚平 高中化学中气体制备装置一般分四大部分：发生装置，净化装置（干燥装置），收集装置，尾气处理装置。‎ ‎ ‎ 一、气体的发生装置 ‎ ‎ 一）固＋固（加热）：适用于制O2、NH3、（CH4课本没有）。‎ ‎　　‎ ‎ ‎ 制备原理：①制氧气：                                      ；‎ ‎　　　　　②制氨气：                                      ；‎ ‎　　　③制甲烷：                                      。‎ ‎　　　注意事项：‎ ‎         l.试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在管口冷　却后倒流而引起试管破裂。‎ ‎　　　　　　　　 ‎ ‎         2.铁夹应夹在距管口l／3处。‎ ‎　　　　　　　　 ‎ ‎         3.固体药品要放在试管底部平铺开，加热时首先均匀预热，然后在试管的最后部位集中加热，并逐步前移。‎ ‎　　　　　　　　　　‎ ‎         4.胶塞上的导管伸入试管里不能过长，否则会妨碍气体导出。‎ ‎　　　　　　　　　‎ ‎         5.如用排气法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯。以防止水倒流。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 　　　二）固＋液体（不加热）：适用于制CO2、C2H2、H2 、H2S（SO2、NO2、NO课本没有制法）。‎ ‎　（一）常规类 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎　　　　　　‎ ‎　　　　　　‎ ‎　　　　　　制备原理：①制CO2：                                      ；‎ ‎　　　　　　②制C2H2：                                      ；‎ ‎　　　　　　③制H2：                                      ；‎ ‎　　　　　　④制SO2、NO2、H2S、NO：                                      。‎ ‎　　　　　　注意事项：1．瓶内气密性要好。‎ ‎　　　　　　2．先放固体后加液体。（为什么？）‎ ‎　　　　　　3．加入酸的量要适当。‎ ‎　　　　　　4．生成气体微溶或难溶于水。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ （二）启普发生器类 ‎ ‎ ‎       ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎　　制备原理：　①制CO2：                                      ；‎ ‎　　　②制H2：‎ ‎                                      ；‎ ‎　　　③制H2S：                                      。‎ ‎　　注意事项：1．在简易装置中长颈漏斗的下口应深入液面以下，否则起不到液封的作用而无法使用。‎ ‎　　　　　　　2．加入大小适宜不溶于水的块状固体，如果太碎会落入底部的酸中使反应无法控制。造成容器内压力过大，导致酸液溢出。‎ ‎　　　　　　　3．加人酸的量要适当。‎ ‎　　　　　　　4．在导管口点燃氢气或其它可燃性气体时，必须先检验纯度。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 三）固＋液或液＋液（加热）：适用于制C2H4、Cl2、SO2、乙酸乙酯、蒸馏（HCl课本没有）‎ ‎ ‎ ‎　　　　  ‎ ‎ ‎ ‎   　　　　　   a            　　　 b              　　c            　　 d      　　　　 e              f ‎　　　‎ ‎ ‎ 注意点：‎ ‎1、用KMnO4制取O2时，为了防止生成的细小颗粒堵塞导管，在大试管口放一松软棉花。‎ ‎ ‎ ‎2、实验室制取氨气时，由于氨气极易与空气中的水结合，导致外部空气向试管里“冲”，里面氨气向外逸出，在小试管口放一疏松棉花。‎ ‎ ‎ ‎3、在制取C2H2时，若用大试管为反应器时，在大试管口放一松软棉花，防止生成的泡沫喷出。‎ ‎ ‎ ‎4、Cu和浓硫酸制取SO2做性质试验的小试管口堵一块蘸有少量碱液的棉花防止污染。‎ ‎ ‎ 二、气体的净化（干燥）装置 ‎ ‎ ‎（一）常见净化原理：气体的净化可分为物理方法和化学方法。遵循以下原理：‎ ‎ ‎ ‎①不损失主体气体；②不引入新杂质；③在密闭容器中进行；④先除易除的气体。‎ ‎ ‎ ‎1.物理方法：‎ ‎ ‎ ‎（1）液化法：利用沸点不同从空气中分离N2和O2。‎ ‎ ‎ ‎（2）水洗法：利用溶解度不同从N2和NH3中除去NH3；从NO和NO2中除去NO2。‎ ‎ ‎ ‎△‎ ‎ ‎ ‎2.化学方法：‎ ‎ ‎ ‎（1）氧化还原法：灼热铜丝网除去混合物中的O2（2Cu＋O2＝2CuO）；CuO除去H2、CO等。‎ ‎ ‎ ‎（2）酸碱法：NH3和CO2通过碱石灰除去CO2。(CaO＋CO2＝CaCO3)‎ ‎ ‎ ‎（3）沉淀法：除去CO2中的H2S通过CuSO4溶液。H2S＋CuSO4＝CuS↓＋H2SO4‎ ‎ ‎ ‎（4）最常用的为洗气法：‎ ‎ ‎ ‎①用饱和NaCl除去Cl2中的HCl；‎ ‎ ‎ ‎②用饱和NaHCO3除去CO2中的HCl、SO2等；‎ ‎ ‎ ‎③用酸性高锰酸钾除去气体中的SO2；（如CO2中的SO2）‎ ‎ ‎ 注意：以下考得比较少：‎ ‎ ‎ ‎④用饱和NaHSO3除去SO2中的SO3；［浓硫酸也可除SO3（SO3易溶于浓硫酸）］；冷却同样可以除SO3。‎ ‎ ‎ ‎⑤用饱和Na2CO3溶液除去乙酸乙酯中的乙醇或乙酸；‎ ‎ ‎ ‎（二）常见净化装置 ‎                          ‎ ‎　　a                b             　 c          　　  d              　　e ‎ ‎ a为加热固态试剂以除去气体中杂质的装置，为防止固体“流动”，两端用石棉或玻璃棉堵住，但要使气流通畅。b、c、d一般盛液体药品，用于洗液。e一般盛固体药品，往往根据增重可测出吸收物质的质量，用于定量计算。‎ ‎ ‎ ‎（三）常见干燥剂及气体的干燥 ‎ ‎ ‎ ‎ 液态干燥剂 固态干燥剂 装置 ‎    ‎ 常见干燥剂 浓硫酸 无水氯化钙 碱石灰 可干燥气体 H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、CO H2、O2、Cl2、SO2、CO2、CH4、N2、CO H2、O2、NH3、N2、CO、CH4‎ 不可干燥气体 NH3、H2S、HBr、HI NH3‎ Cl2、H2S、HCl、SO2、CO2‎ ‎ ‎ 三、气体的收集装置 ‎ ‎ 根据气体溶解性（分子极性）和密度（相对分子量，与29比较）不同，把气体的收集方法分为排液法（常为排水法）和排气法（常为排空气法）。装置图见下：‎ ‎ 1.排液法：难溶或微溶于水且不与水发生化学反应的气体。例如：H2、O2、CO、CH4、NO（只能用排液法收集）、CH2＝CH2、CH≡CH等。注意：Cl2不用排水法收集，但可用排饱和食盐水收集,CO2可以用排饱和NaHCO3‎ 收集。排液法的典型仪器是a，注意导管只能伸入集气瓶内少许。‎ ‎ ‎ ‎2.排气法：不与空气反应且密度与空气相差较大的气体；又可分为向上排空气法和向下排空气法。用排气法收集气体时，导气管一定要伸入集气瓶底部，把空气尽量排出。为了减少空气扩散，集气瓶口可盖上毛玻璃片（如图b）；试管口轻轻塞上一小团疏松的棉花（如图d）‎ ‎ ‎ ‎（1）向上排空气法：式量大于29的气体。如O2、CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2(只用排空气)、HCl等;典型装置是b。‎ ‎ ‎ ‎（2）向下排空气法：式量小于29的气体。如H2、CH4、NH3等;典型装置是c。‎ ‎　　　　　　　‎ ‎　　　　　　　　　　　　            　    　‎ ‎ ‎ ‎      　　　　　　　　　　　　　 a         b向上排空气法    c向下排空气法      d ‎ ‎ ‎　练习：（发散思维）‎ ‎ ‎ ‎　1.下列装置也能用于收集气体，试根据气体的流向判断收集气体的种类。‎ ‎　　　　        ‎ ‎ 　‎ ‎ ‎ ‎　　　2.排水法收集的气体和排气法收集的气体纯度有何不同？‎ ‎ ‎ ‎　　　3.某些气体要求非常干燥，则收集前后都要干燥，如何组装仪器？‎ ‎ ‎ ‎　　　四、尾气处理装置 ‎ ‎ ‎　　　通常有毒和有污染的尾气必须适当处理。常用经典仪器有：‎ ‎ ‎ ‎　　　　　　                      ‎ ‎   　　　　　　　a            b                 c              　　　　　d              e a用于NaOH吸收氯气、CO2；硫酸铜吸收H2S（气体溶解或反应速度不很快，不易引起倒吸）；‎ b用于收集少量气体然后处理；c、d收集极易溶且溶解很快的气体。如HCl、HBr、NH3等；其中d 吸收量少。e用于处理难以吸收（有毒）且可燃的气体。如H2、CO等。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 实验装置总装思路 ‎ ‎ ‎1.装置的安装顺序 ‎ ‎ ‎2.操作顺序 ‎ ‎ 装置连接→气密性检查→装固体药品→加液体药品→气体制取 ‎ ‎ 要点：气密性的检查 ‎ ‎ ‎　　　 ‎ ‎　　　　　　　　　　　　　　　　　　‎ ‎ ‎ ‎　　‎ ‎　　1.将装置的导管口一端浸没于水中，再用双手手掌握住容器（试管可用一只手握住，如左图；复杂仪器还可微热），若在导管口处有气泡冒出，松手后，水在导管里形成了一段水柱，则装置的气密性良好。‎ ‎ ‎ ‎　　　概括为：微热看气泡，静置看液面（又称整体法）。‎ ‎ ‎ ‎　　　　　　　　‎ ‎ ‎ ‎　　2.如上图，关闭止水夹后，从长颈漏斗向试管中注入一定量的水，使漏斗内液面高于试管内液面，静置后若漏斗内液面不下降，则装置的气密性良好；液面下降，则装置的漏气；‎ 概括为：注液静置看液面（又称局部法）。‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ 创新设计方案集锦：‎ ‎ ‎ ‎1.气体安全装置 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎1）防倒吸安全装置 ‎　　　　                ‎ ‎ ‎ ‎　　‎ ‎　　　　　              ‎ ‎ ‎ ‎ 　‎ ‎2）防堵塞安全装置 ‎ ‎ ‎                    ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎3）防污染安全装置 ‎ ‎ ‎                     ‎ ‎ ‎ ‎2.液封装置 ‎ ‎ ‎3.量气体体积装置（读数时，要使量筒与洗气瓶中的液面保持水平，消除水位差造成的误差）‎ ‎  ‎ ‎ ‎ ‎             ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎ ‎4.启普发生器原理及类似反应器 ‎          ‎ ‎ ‎ 经典套图 ‎     ‎ ‎ ‎ ‎   ‎ 中和热测定                 制乙烯                        CO尾气吸收 ‎ ‎ ‎  ‎ ‎                                                   海水蒸馏 ‎   ‎ ‎ ‎ ‎        ‎ ‎        制乙炔 ‎ ‎ ‎ ‎ ‎                                                             CO尾气吸收