初中化学气体的实验室制取装置和方案设计

初中化学气体的实验室制取一、气体制取装置（注意先学会气体制取的流程：发生装置---除杂装置—干燥装置---收集装置）1.气体发生装置的选择见下面2种情况加热固体制备气体的装置（见上图①）：反应物都是固体，反应需要加热。固液混合在常温下反应制备气体的装置（见上图②）：反应物中有固体和液体，反应不需要加热。加热固体制备气体的装置（见上图①）反应物和反应条件的特征：反应物都是固体，反应需要加热。装置气密性的检查方法：将导气管的出口浸没在水中，双手紧握试管。如果水中出现气泡，说明装置气密性良好。（原理：气体的热胀冷缩）注意固液混合在常温下反应制备气体的装置（见上图②）反应物和反应条件的特征：反应物中有固体和液体，反应不需要加热。装置气密性的检查方法：在导管出口处套上橡皮塞，用弹簧夹夹紧橡皮塞，从漏斗中加水。如果液面稳定后水面不下降，则表明装置气密性良好。要根据实际情况选择(a)(b)(c)(d)四种装置。装置(a)的特点：装置简单，适用于制取少量的气体；容易造成气体泄漏，增加药品不太方便。装置(b)的特点：便于随时添加药品。装置(c)的特点：可以控制反应速率。装置(d)的特点：可以控制反应的发生和停止。（希望停止反应时，用弹簧夹夹住橡皮管。这时由于试管内的气压大于外界大气压，试管内的液面会下降）如果使用长颈漏斗，注意长颈漏斗的下端管口应插入液面以下，形成液封，防止生成的气体从长颈漏斗逸出。使用分液漏斗时无需考虑这个问题。选择装置时，要选择带有橡皮塞的直管。(a)装置使用单孔橡皮塞，(b)(c)(d)装置使用双孔橡皮塞。固体药品通过锥形瓶口加入，液体药品通过分液漏斗加入。2.气体收集装置收集排水法收集气体的装置（见右图）适用情况：收集的气体不溶或难溶于水，且不与水反应。注意事项：集气瓶中不能留有气泡，否则收集到的气体不纯。应当等到气泡连续均匀地放出后再收集气体，否则收集到的气体不纯。在气泡连续均匀放出之前，导气管管口不应伸入到集气瓶口。如果瓶口出现气泡，说明气体收集满。如果需要较干燥的气体，请不要使用排水法。气体收集完毕后，要在水下把玻璃片盖在集气瓶口上，否则收集到的气体不纯。收集完毕后，如果收集的气体的密度比空气大，集气瓶口应该朝上；如果收集的气体的密度比空气小，集气瓶口应该朝下。向上排空气法收集气体的装置（见右图）适用情况：气体密度大于空气（相对分子质量大于29），且不与空气中的成分反应。要求：导管伸入集气瓶底，以利于排净空气。密度和空气接近的气体，不宜用排空气法收集。暂存气体时，只需将集气瓶正放在桌面上，盖上毛玻璃片就可以了。向下排空气法收集气体的装置（见右图）适用情况：气体密度小于空气（相对分子质量小于29），且不与空气中的成分反应。要求：导管伸入集气瓶底，以利于排净空气。密度和空气接近的气体，不宜用排空气法收集。暂存气体时，需要盖上毛玻璃片并将集气瓶倒放在桌面上。导气管属于发生装置。把导气管画在收集装置中，是为了更好地说明问题。二、实验室制取氧气1.加热高锰酸钾制取氧气反应原理：2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑（方程式不要求掌握）发生装置：由于反应物是固体，反应需要加热，所以选择加热固体制备气体的装置。收集装置：由于氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应，所以可以选择排水法收集气体的装置。由于氧气的密度比空气大，且不与空气中的成分发生化学反应，所以可以选择向上排空气法收集气体的装置。步骤：①查：检查装置的气密性。②装：将高锰酸钾装入干燥的试管，并在试管口放一团棉花，并用带导管的橡皮塞塞紧试管。③定：将试管固定在铁架台上。④点：点燃酒精灯，试管均匀受热后，就使酒精灯固定在试管底部加热。⑤收：根据所选的收集装置来确定气体的收集方法。⑥移：把导管移出水槽。⑦熄：熄灭酒精灯。验满：（用排水法收集）如果集气瓶口有气泡出现，说明气体收集满了。（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气收集满了。检验：将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气。注意事项：◆停止反应时，应先把导管从水槽中移出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水被倒吸入热的试管中，使试管炸裂。◆加热高锰酸钾时，试管口要放一团棉花，防止高锰酸钾被吹入导管，使导管堵塞。◆棉花不要离高锰酸钾太近，否则会导致发生装置爆炸。2.分解过氧化氢溶液制取氧气反应原理：2H2O22H2O+O2↑（方程式要求掌握）发生装置：由于反应物是固体和液体，反应不需要加热，所以选择固液混合在常温下制取气体的装置。收集装置：由于氧气不易溶于水，且不与水发生化学反应，所以可以选择排水法收集气体的装置。由于氧气的密度比空气大，且不与空气中的成分发生化学反应，所以可以选择向上排空气法收集气体的装置。验满：（用排水法收集）如果集气瓶口有气泡出现，说明气体收集满了。（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气收集满了。检验：将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气。不能用加热过氧化氢溶液的方法制取氧气！因为加热过氧化氢溶液时，过氧化氢分解产生的氧气和水蒸气一起逸出，水蒸气的干扰会使带火星的木条不能复燃。3.加热氯酸钾制取氧气反应原理：2KClO32KCl+3O2↑（方程式不要求掌握）发生装置和收集装置：和加热高锰酸钾制取氧气的装置相同。验满：（用排水法收集）如果集气瓶口有气泡出现，说明气体收集满了。（用向上排空气法收集）将带火星的木条放在集气瓶口，如果带火星的木条复燃，说明氧气收集满了。检验：将带火星的木条伸入到集气瓶内，如果带火星的木条复燃，说明是氧气。4.催化剂在化学反应里能改变其他物质的化学反应速率，而本身的质量和化学性质在化学反应前后都没有发生变化的物质叫做催化剂。（注意质量和化学性质不变，学生往往只注意质量）催化剂只能改变化学反应的速率，不能改变化学反应的产率。催化剂在化学反应前后不改变，其反应过程中有可能改变。不同的化学反应有不同的催化剂，同一化学反应也可能有几种催化剂。生物体内的酶属于催化剂。5、氧气的工业制法（了解）实验室制取氧气属于化学变化，工业制取氧气属于物理变化，这是二者的根本区别。空气中约含21%的氧气，是制取氧气的廉价易得的原料。第一种制法（分离液态空气法）：在低温、加压的条件下，气态空气变为液态。由于液态氮的沸点比液态氧的沸点低，在-196℃的情况下，液态氮蒸发，剩下的就是液态氧。通常我们把氧气贮存在蓝色的钢瓶里。三、实验室制取氢气1.物理性质：无色无味的气体，难溶于水。密度比空气小，是相同条件下密度最小的气体。2.化学性质：a)可燃性：2H2+O22H2O氢气燃烧时发出淡蓝色火焰，放出热量，并有水珠产生。b)还原性：H2+CuOCu+H2O黑色的氧化铜在氢气中加热逐渐变成红色，并有水珠产生。3.实验室制取氢气反应原理：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑反应物的选择：选用锌粒和稀硫酸。◆不使用稀盐酸，因为：盐酸易挥发，使制得的氢气中含有氯化氢气体。◆不用镁是因为反应速度太快，不用铁是因为反应速度太慢。发生装置和收集装置：发生装置同分解过氧化氢制取氧气的发生装置；收集装置可选择排水法收集气体的装置或向下排空气法收集气体的装置。用排空气法收集氢气时，不能验满！用排水法收集氢气时，如果集气瓶口出现气泡，说明氢气收集满。在点燃氢气前，一定要检验氢气的纯度。可燃性气体的验纯方法：用排水法收集一试管可燃气体，用拇指堵住试管口移近火焰点燃。如果气体较纯，气体将会安静地燃烧，并发出“噗”声；如果气体不纯，会发出尖锐爆鸣声。如果验纯时发现气体不纯，需要再收集再检验时，必须对试管进行处理（用拇指在试管口堵住一会或更换试管），以免发生爆炸。检验：点燃。纯净的氢气能够安静地燃烧，发出淡蓝色火焰；而不纯的氢气在燃烧时会发出尖锐的爆鸣声。四、实验室制取二氧化碳原料：大理石或石灰石、稀盐酸。不用稀硫酸代替稀盐酸的原因：稀硫酸与大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，阻碍反应的继续进行。不用浓盐酸代替稀盐酸的原因：浓盐酸易挥发，使生成的二氧化碳中混有氯化氢气体而不纯。不用纯碳酸钙或碳酸钠等代替大理石、石灰石的原因：它们与稀盐酸反应速率太快，不容易控制和收集，且成本较高。反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑发生装置：同分解过氧化氢溶液制取氧气的发生装置（原因：固体和液体混合，在常温下反应生成气体）收集装置：向上排空气法收集气体的装置（原因：二氧化碳能溶于水，且密度比空气密度大）检查装置的气密性：用长颈漏斗插入液面内的气体发生装置，紧闭导气管出口，从漏斗中加水。如果液面稳定后水面下降，则表明漏气；若水面不下降，则表明不漏气。验满：把燃着的木条放在集气瓶口（不要伸入瓶内），如果火焰熄灭，证明二氧化碳已经收集满了。检验：把气体通入澄清的石灰水中，如果澄清的石灰水变浑浊，就证明收集的气体是二氧化碳。净化：如果制取的二氧化碳中混有少量氯化氢气体和水蒸气时，可先将气体通过盛有碳酸氢钠溶液的洗气瓶（除去氯化氢），再通过盛有浓硫酸的洗气瓶（除去水蒸气并进行干燥）。Ps:二氧化碳和氧化钙的工业制法：CaCO3CaO+CO2↑