实验室制取气体总结

实验室制取氧气一、工业制法（分离液态空气法）原理：利用液态氧和液态氮的沸点不同。——物理变化（蒸馏）注意：该过程是物理变化二、氧气的实验室制法（化学变化）1、双氧水（过氧化氢）制取氧气A、药品：过氧化氢（H2O2）和二氧化锰（黑色粉末MnO2）B、实验原理表达式：注：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用C、装置：固体与液体反应，不需加热注意事项：①长颈漏斗的下端应该伸入液面以下，防止生成的气体从长颈漏斗中逸出；可以用分液漏斗代替长颈漏斗，不一定要让下端伸入到液面以下②、导管只需略微伸入试管塞③、气密性检查：用止水夹关闭，打开分液漏斗活塞，向漏斗中加入水，水面不持续下降，就说明气密性良好。④、装药品时，先装固体后装液体。⑤、该装置的优点：不需要加热，可以随时添加液体。D、步骤：连、查、装（二氧化锰）、定、倒（过氧化氢溶液）、收2、用高锰酸钾、氯酸钾制取氧气A、药品：、高锰酸钾（暗紫色固体）、氯酸钾（白色固体）与二氧化锰（黑色粉末）B、原理：2①加热氯酸钾（有少量的二氧化锰）：表达式：注意：MnO2在该反应中是催化剂，起催化作用②加热高锰酸钾：表达式：C、装置：加热固体制气体（加热氯酸钾的为一类）D、操作步骤：（连）查、装、定、点、收、离、熄。①连接装置：先下后上，从左到右的顺序。②检查装置的气密性：将导管的一端浸入水槽中，用手紧握试管外壁，若水中导管口有气泡冒出，证明装置不漏气。松开手后，导管口出现一段水柱。③装入药品：按粉末状固体取用的方法（药匙或纸槽）④固定装置：固定试管时，试管口应略向下倾斜；铁夹应夹在试管的中上部⑤加热药品：先使试管均匀受热，后在反应物部位用酒精灯外焰由前向后加热。⑥收集气体：a、若用排水集气法收集气体，当气泡均匀冒出时再收集，刚排出的是空气；水排完后，应用玻璃片盖住瓶口，小心地移出水槽，正放在桌面上(密度比空气大)（防止气体逸出）判断气体收集满的标准：有气泡从水槽中集气瓶口向外冒出b、用向上排空法。收集时导管应伸入集气瓶底部（为了排尽瓶内空气）用排水法收集时，导管放在集气瓶口⑦先将导管移出水面⑧再停止加热E、易错事项：a).试管口要略微向下倾斜：防止生成的水回流,使试管底部破裂。药品应平铺在试管底部b).导气管伸入发生装置内要稍露出橡皮塞：有利于产生的气体排出。c).用高锰酸钾制取氧气时，试管口塞一团棉花：防止高锰酸钾粉末进入导气管，污染制取的气体和水槽中的水。d).排气法收集气体时，导气管要伸入接近集气瓶底部：有利于集气瓶内空气排出，使收集的气体更纯。e).实验结束后，先将导气管移出水面,然后熄灭酒精灯：防止水槽中的水倒流，炸裂试管。F、收集方法：①排水法（不易溶于水）②向上排空法（密度比空气大）G、检验、验满检验：用带火星的木条伸入集气瓶内，发现木条复燃，说明是氧气；验满：用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。三、催化剂：1、概念：在化学反应中能改变其他物质的反应速率（加快或变慢），但本身的化学性质和质量在反应前后没有发生变化的物质。2、特点：两不变（质量、化学性质）、一改变（反应速率）注意：①催化剂不能改变生成物的质量，不能决定反应的进行②催化剂不是反应物、又不是生成物③催化剂仅针对某一反应，并不是所有反应的催化剂④某一反应的催化剂可能不只一种3、二氧化锰在一些反应中不只作催化剂，催化剂不一定就只有二氧化锰。(在过氧化氢溶液制取氧气中，催化剂可以用硫酸铜溶液、氧化铁、氧化铜、红砖粉末)。在氯酸钾制取氧气中，二氧化锰的质量和化学性质不变，但质量分数变大。实验室制取二氧化碳一.反应原理CaCO3＋2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑三.实验步骤“查”：检查装置的气密性。“装”：从锥形瓶口装大理石，塞紧塞子。“加”：从长颈漏斗（或分液漏斗）加入稀盐酸。“收”：收集气体。“验满”：用燃着的木条放在集气瓶口，木条熄灭证明已收集满。四.收集方法用向上排空气法收集二氧化碳（因为二氧化碳密度比空气大）。不能用排水法收集二氧化碳（因为二氧化碳溶于水）。五.注意事项装置注意事项：发生装置的导管露出塞子即可，不能伸入过长；长颈漏斗下端要伸入液面以下。操作注意事项：用向上排空气法收集二氧化碳时导管要伸入集气瓶底部。六.实验室制取二氧化碳析疑（一）为什么选用大理石或石灰石制取二氧化碳?答：大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙。碳酸盐跟酸起反应，一般都有二氧化碳生成。若选用可溶性的碳酸盐（如碳酸钠等），与酸反应速度过快，难以控制；若选用不溶性碳酸盐（如碳酸镁等），则其来源一般较少。大理石或石灰石与酸反应适中，其在自然界中含量也极其丰富，价格低廉。所以，选用大理石或石灰石制二氧化碳。（二）实验室制取二氧化碳时，为什么最好选用稀盐酸?答：如果用稀硫酸和大理石或石灰石反应，有关化学方程式为：CaCO3+H2SO4=CaSO4+H2O+CO2↑，结果生成微溶性固体硫酸钙，它覆盖在大理石或石灰石表面，使酸与大理石或石灰石脱离接触，导致反应太缓慢。如果用硝酸与大理石或石灰石反应，由于硝酸是一种不稳定性的酸，在见光或受热时易分解：4HNO3＝4NO2↑＋O2↑＋2H2O，从而使制得的CO2中混有NO2和O2等杂质。如果用浓盐酸和大理石或石灰石反应，由于浓盐酸具有挥发性，使制得的CO2中混有较多的氯化氢气体。用稀盐酸和大理石或石灰石反应，所得CO2气体平稳，气体又较为纯净，所以选用稀盐酸制CO2最合适。（三）实验室制取二氧化碳装置，需要哪些仪器?使用时应注意什么事项？答：仪器有广口瓶（平底烧瓶、锥形瓶等）、长颈漏斗、双孔橡皮塞、导管、集气瓶。使用时应注意的事项有：（1）要用镊子夹取石灰石或大理石。装入广口瓶（平底烧瓶、锥形瓶等）时要注意“一横、二放、三竖”。（2）插入广口瓶（平底烧瓶、锥形瓶等）内的导管不能伸入液面以下，也不宜过长，只需刚刚露出塞子即可，这样才能有利于气体导出。（3）稀盐酸应从长颈漏斗加入，长颈漏斗的下端管口要伸入液面以下，防止反应生成的气体从长颈漏斗逸出。（4）不能用酒精灯加热制CO2。（四）怎样证明生成的气体是二氧化碳?答：把产生的气体通入盛有澄清石灰水的试管中，若石灰水变浑浊，则证明生成的气体是CO2。（五）用什么方法收集二氧化碳?答：CO2能溶于水，故不能用排水法收集；CO2的密度比空气大，故采用向上排空气法收集CO2。（六）怎样检验集气瓶里是否充满了二氧化碳?答：用一根燃着的木条放在集气瓶口，若木条立即熄灭，则证明瓶内已充满CO2，否则说明CO2没有收集满。（七）实验室里能否用启普发生器来制取二氧化碳？答：能。用启普发生器来制取的气体必须符合以下三个条件：（1）块状固体和液体反应产生气体；（2）生成的气体难溶于水；（3）反应不需加热。实验室制取CO2常用块状的大理石或石灰石与稀盐酸反应，且反应不需加热，生成的CO2气体虽能溶于水，却难溶于稀盐酸。所以，能用启普发生器来制取CO2。氢气的制取实验步骤：向大试管中放入几粒锌，加入5mL稀硫酸，迅速盖紧单孔胶塞，将导管另一端深入水槽水面下，待气流平稳后用小试管收集产生的气体。将小试管用拇指堵住靠近火焰，检验生成气体的性质。把大试管中剩余液体导入蒸发皿中小心加热，使液体蒸发。冷却后观察蒸发皿中物质的色态。反应原理：Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑注意事项：1.制取氢气选用的金属一般是锌和铁,凡是金属活动性在氢气前面的金属，都可用来制取氢气。2.制取氢气的酸溶液一般选用稀硫酸和稀盐酸。浓硫酸和浓、稀硝酸因氧化性太强，与金属反应不会产生氢气。3.因氢气密度小于空气密度，所以本实验必须采用向下排空气法或排水取气法4.用排空气法收集气体时，玻璃导管必须伸到容器底部，否则不能将空气排尽，收集不到纯净的气体。气体发生装置的选择：（1）固体加热：试管口略向下倾斜，可防止固体物质本身带有的水或反应生成的水在管口处冷凝、倒流炸裂试管。（2）固液在常温下反应制取气体的装置（如用过氧化氢溶液在二氧化锰催化作用下制取O2，用石灰石与稀盐酸制取CO2等）气体收集装置：气体收集方法主要由气体的溶解性和气体的密度比空气密度大或小来确定。（1）难溶于水或不易溶于水的气体，可采用排水法收集，如O2,H2,CH4,CO等，而且要当气泡连续、均匀地冒出时才收集。（2）密度比空气大而且不与空气中成分反应的气体（相对分子质量大于29的气体），采用向上排空气法收集，如O2,CO2等（3）密度比空气小而且不与空气中成分反应的气体（相对分子质量小于29的气体），采用向下排空气法，如H2，CH4等。气体的制取和除杂：（1）O2的制取、除杂：制取：三种制取方法：加热KClO3和MnO2；加热KMnO4；H2O2在MnO2催化下分解。加热高锰酸钾制取氧气时为了防止高锰酸钾粉末被气流冲进导管内而堵塞导管的现象，常在试管口放一团棉花。除杂：分解双氧水得到的氧气中会混有水蒸气，需要用浓硫酸或碱石灰或NaOH固体（2）CO2的制取、除杂：制取：实验室制取CO2用大理石或石灰石（主要成分是CaCO3）与稀盐酸的反应。不用稀硫酸、浓盐酸代替稀盐酸，不用碳酸钠粉末代替大理石或石灰石，因为稀硫酸反应会生成硫酸钙（CaSO4）的微容物，随着硫酸钙的增加会覆盖在石灰石的表面，从而阻止稀硫酸与碳酸钙的接触；浓盐酸具有挥发性，得到的CO2中有较多的HCl气体；碳酸钠粉末反应速率太快，不好控制。除杂：实验室制取得到的CO2气体中混有HCl气体、水蒸气，要除去混有的HCl气体可用碳酸氢钠（NaHCO3）溶液，除去混有的水蒸气可用浓硫酸。（3）H2的制取、除杂：制取：实验室制取氢气时金属宜用锌粒，而不用镁条（价格贵、反应速率快）、铁片（反应速率慢），酸宜用稀硫酸，而用稀盐酸（挥发性）、浓硫酸和硝酸（两者具有强氧化性不能得到H2）除杂：实验室制取的H2中常混有水蒸气，除去水蒸气可选用氢氧化钠固体或浓硫酸，验证水蒸气应选用白色硫酸铜粉末；若用Zn和HCl制取的氢气则还会含有杂质HCl气体，要除去HCl气体可选择碱溶液或硝酸银溶液（NaOH或AgNO3溶液）。注意：在除杂时一般都遵循“先除后干”的原则，因为通过溶液除去杂质气体时会从溶液中带有水蒸气出来；但在检验水蒸气时一般先检验水蒸气再检验其它物质。气体的检验和检验顺序：1、检验（1）若要证明混合气体中某气体的存在，必须先除去气体杂质；（2）验证水蒸气（H2O）：无水硫酸铜（CuSO4）变蓝；（3）验证CO2：澄清石灰水变浑浊；（4）验证CO：通过灼热的CuO后再通过通入澄清石灰水，黑色粉末变红，澄清石灰水变浑浊；（5）验证H2：通过烧热的CuO后再通过白色CuSO4粉末，黑色粉末变红，白色粉末变蓝色。（6）验证HCl气体：与AgNO3溶液反应生成白色沉淀。2、检验顺序若同时验证CO2和H2O，一般先用CuSO4来验证水，后用澄清石灰水验证CO2若同时验证H2和H2O，一般先用CuSO4来验证水，再用浓硫酸除去H2O，然后再验证H2，通过烧热的CuO后再通过白色CuSO4粉末，黑色粉末变红，白色粉末变蓝色。尾气的处理：（1）溶液吸收法：如浓硫酸(H2SO4）吸收NH3；碱石灰吸收酸性气体（HCl、CO2、SO2）；（2）尾气点燃：一般针对CO。气体的鉴别：（1）鉴别CO和CO2：①用燃着的木条分别伸入集气瓶中，使木条熄灭的气体是CO2，气体被点燃，并有蓝色火焰的是CO。②将两瓶集气瓶中加少量澄清石灰水，振荡，使石灰水变浑浊的是CO2，无变化的是CO。③把紫色石蕊试液分别倒入两个集气瓶，振荡，变红的是CO2，无变化的是CO。④通过灼热的氧化铜，产生黑色氧化铜变红色的为CO，无变化的是CO2。（2）鉴别H2和CO2：同（1）中①②③④（3）鉴别H2和CO：（4）CO32－的检验：与酸反应，产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，证明含有CO32－。