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常見(jiàn)氣體的制備與收集 應(yīng)掌握O2、H2、CO2、Cl2、NO、NO2、NH3、C2H4、C2H2等9種氣體的實(shí)驗(yàn)室制法。其中包括藥品選擇、反應(yīng)原理、儀器裝置、操作要點(diǎn)、凈化、干燥、收集、檢驗(yàn)、尾氣處理等一系列的基本知識(shí)和基本操作技能。 1．氣體的發(fā)生裝置 一般根據(jù)反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件設(shè)計(jì)氣體發(fā)生裝置，通常氣體的發(fā)生裝置有如下幾種(見(jiàn)下圖) 2．氣體的收集方法 根據(jù)氣體的密度、溶解性、穩(wěn)定性可將氣體的收集方法分為三種。 (1)排水集氣法 適用于 的氣體。優(yōu)點(diǎn)是收集的氣體純度高，易判斷是否收集滿。若有些氣體雖在水中有一定的溶解性或與水微弱反應(yīng)，也可通過(guò)往水中加入電解質(zhì)，抑制與水反應(yīng)。如用 方法收集濃度較高的Cl2。(裝置見(jiàn)a) (2)向上排空氣收集法 適用于 的氣體。(裝置見(jiàn)b) (3)向下排空氣集氣法 適用于 的氣體。(裝置c) 3．常見(jiàn)氣體制備原理，裝置選擇 [說(shuō)明] ① 制備少量O2還可以用H2O2或Na2O2反應(yīng)： 方程式： ，選擇發(fā)生裝置 。 ②制備少量NH3可以加熱濃氨水或?qū)獍彼稳胧aOH固體的燒瓶中，選擇發(fā)生裝置 。 4．氣體的凈化和干燥 氣體的凈化、干燥裝置一般常用的有 、 、 和雙通加熱管幾種。 如下圖： (1) 洗氣瓶(如圖c) 一般裝入液體除雜試劑。除雜試劑應(yīng)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將雜質(zhì)吸收 或?qū)㈦s質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化為所制取的氣體。 常見(jiàn)除雜試劑有： ①?gòu)?qiáng)堿溶液：如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2等呈酸性的氣體。 ②飽和的酸式鹽溶液，可將雜質(zhì)氣體吸收轉(zhuǎn)化，如： 飽和 溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等強(qiáng)酸性氣體。 飽和 溶液能除去SO2中混有的HCl、SO3等氣體。 飽和 溶液能除去H2S中混有的HCl氣體。 ③濃H2SO4：利用它的吸水性，可除去 、 、 、CO、NO2、CH4等氣體中混有的水蒸氣。但由于濃H2SO4有強(qiáng)氧化性，不能用來(lái)干燥具有強(qiáng)還原性氣體，如H2S、HBr、HI等。 ④酸性KMnO4溶液：利用它的強(qiáng)氧化性，可以除去具有還原性的氣體，如除去混在CO2氣體中的SO2、H2S等。 (2)干燥管、U形管 一般裝入固體的干燥劑。常見(jiàn)的固體干燥劑有： ①酸性干燥劑，用來(lái)干燥酸性氣體。如P2O5、硅膠等。 ②堿性干燥劑，用來(lái)干燥堿性氣體。如CaO、堿石灰、固體NaOH等。 ③中性干燥劑，既能干燥堿性氣體又能干燥酸性氣體。如CaCl2(但CaCl2不能干燥NH3，因易形成CaCl28NH3氨合物)。 (3)雙通加熱管 一般裝入固體除雜劑，除雜試劑和混合氣體中的某一組分反應(yīng)。 例如：Cu和混合氣體中O2反應(yīng)而將O2除去。 另外還常用固體的 裝入干燥管中，通過(guò)顏色變化檢驗(yàn)水蒸氣的存在(但不能用CuSO4作干燥劑，因CuSO4吸水率低)。用Na2O2固體也可將CO2、H2O(氣)轉(zhuǎn)化為 。 5．測(cè)量氣體的體積 利用氣體的不溶于某些液體的性質(zhì) (如H2難溶于水，Cl2難溶于飽和食鹽水) 可用排液法粗略測(cè)量氣體的體積。其多種量氣裝置見(jiàn)下圖： 實(shí)驗(yàn)操作水平的高低決定了測(cè)量誤差的大小。為減少量氣誤差，應(yīng)注意： 裝置(I) ：反應(yīng)后應(yīng)恢復(fù)到室溫再讀數(shù)，實(shí)驗(yàn)前集氣瓶應(yīng)充滿水。氣體體積即量筒中水的體積。 裝置(Ⅱ)：讀數(shù)時(shí)應(yīng)上下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管液面相平。讀取反應(yīng)前后甲管中液面體積讀數(shù)的差值即為氣體體積。 裝置(III)：測(cè)量收集到氣體體積，應(yīng)先使氣體冷卻至室溫，再慢慢將量筒下移，使量筒內(nèi)外液面高度相同，再讀取讀數(shù)。 裝置(IV)：實(shí)驗(yàn)中水面要沒(méi)過(guò)漏斗頸，量筒中裝滿水，反應(yīng)在漏斗中進(jìn)行，生成氣體的體積即為量筒內(nèi)氣體的體積。 裝置(V)：用于測(cè)量混合氣體中被吸收(或不被吸收)的體積分?jǐn)?shù)。讀數(shù)時(shí)球形容器和量氣管液面相平，量氣管內(nèi)增加的水的體積等于不被反應(yīng)管吸收的氣體的體積。 【例題講解】 例1．如圖所示，集氣瓶?jī)?nèi)充滿某混合氣體，置于光亮處，將滴管內(nèi)的水?dāng)D入集氣瓶后，燒杯中的水會(huì)進(jìn)入集氣瓶，集氣瓶?jī)?nèi)氣體是 ①CO、O2 ②Cl2、CH4 ③NO2、O2 ④N2、H2 A．①② B．②④ C．③④ D．②③ 例2．下圖所示為常見(jiàn)氣體制備、分離、干燥和性質(zhì)驗(yàn)證的部分儀器裝置 (加熱設(shè)備及夾持固定裝置均略去)，請(qǐng)根據(jù)要求完成下列各題(儀器 裝置可任意選用，必要時(shí)可重復(fù)選擇，a、b為活塞)。 (1)若氣體入口通入CO和CO2的混合氣體，E內(nèi)放置CuO，選擇裝置獲得純凈干燥的CO，并驗(yàn)證其還原性及氧化產(chǎn)物，所選裝置的連接順序?yàn)? (填代號(hào))。能驗(yàn)證CO氧化產(chǎn)物的現(xiàn)象是 。 (2)停止CO和CO2混合氣體的通入，E內(nèi)放置Na2O2，按A→E→D→B→H裝置順序制取純凈干燥的O2，并用O2氧化乙醇。此時(shí)，活塞a應(yīng) ，活塞b應(yīng) 。需要加熱的儀器裝置有 (填代號(hào))，m中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (3)若氣體入口改通空氣，分液漏斗內(nèi)改加濃氨水，圓底燒瓶?jī)?nèi)裝 NaOH 固體，E 內(nèi)裝鉑銠合金網(wǎng)，按A→G→E→D裝置順序制取干燥氨氣，并驗(yàn)證氨的某些性質(zhì)。 ①裝置A中能產(chǎn)生氨氣的原因有： 。 ②實(shí)驗(yàn)中觀察到E內(nèi)有紅棕色氣體出現(xiàn)，證明氨氣具有_____________性。 例3．只能用排水法收集的氣體是 A．H2 B．HCl　 C．NO D．CH4 例4．可用右圖裝置制?。ū匾獣r(shí)可加熱）、凈化、收集的氣體是 A．銅和稀硝酸制一氧化氮 B．氯化鈉與濃硫酸制氯化氫 C．鋅和稀硫酸制氫氣 D．硫化亞鐵與稀硫酸制硫化氫 例5.下列物質(zhì)的制備方法合理的是 ①C2H4：向乙醇中加少量濃H2SO4，加熱至170℃左右 ②FeSO4：先將Fe在氧氣中燃燒，其產(chǎn)物再溶于稀H2SO4 ③CuSO45H2O：先將Cu在空氣中充分加熱，其產(chǎn)物再溶于稀H2SO4 ④FeCl2：過(guò)量的鐵與氯氣在加熱下反應(yīng) A．③ B．②③ C．③④ D．全部 例6．如圖所示，錐形瓶?jī)?nèi)盛有氣體X，滴管內(nèi)盛有液體Y，若擠壓滴管膠頭，使Y滴入瓶中，振蕩，一會(huì)可見(jiàn)小氣 球a鼓起，氣體X和溶液Y不可能是 A．X是NH3，Y是水 B．X是CO2，Y是稀硫酸 C．X是SO2，Y是NaOH溶液 D．X是HCl，Y是NaNO3溶液 例7. 用下列儀器、藥品驗(yàn)證由銅和適量濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中含NO（儀器可選擇使用，N2和O2的用量可自由控制）。 已知：①NO+NO2+2OH-→2NO2-+H2O ②氣體液化溫度：NO2 21℃ NO -152℃。 （1）儀器的連接順序（按左→右連接，填各接口的編號(hào)）為 。 （2）反應(yīng)前先通入N2目的是 。 （3）確認(rèn)氣體中含NO的現(xiàn)象是 。 （4）裝置F的作用是 。 （5）如果O2過(guò)量，則裝置B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 6