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1、实验室制取气体的装置: 一三种气体的制备 1. 氧气( O2) 2KMnO4 K2MnO4 + MnO2 + O2 2KClO3 MnO2 2KCl+3O2 2H2O2 MnO 22H2O + O2 2. 二氧化碳( CO2) CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2(不能用HCl 与 Na2CO3反应的原因: Na2CO3易溶于水, 与盐酸反应速率快,不利于收集) 3. 氢气( H2) ZnH2SO4= ZnSO4H2(不用Al 反应速率快,而Fe 反应慢) 二根据反应物的状态和反应条件分为两种类型 1.固 + 固 气体发生装置 ( 图 1): 制取氧气: 2KMnO4 K2MnO4
2、 + MnO2 + O2 2KClO3 MnO 2 2KCl+3O2 2. 固 + 液气体发生装置 ( 图 2):) 制取氧气:反应原理: 2H2O22H2O + O2 制取二氧化碳:反应原理: CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO 2 制取氢气:反应原理: ZnH2SO4 = ZnSO4H2 三实验装置的组成(四个部分) 1. 发生装置 A. 固 + 固 气体(图1) 注意事项试管口略向下倾斜,防止水倒流,致使试管炸裂。 铁夹夹在离试管口1/3 处。 试管内导管刚露出橡皮塞即可,便于导出气体。 高锰酸钾制氧气时试管口应放一团棉花,防止加热时高锰酸钾小颗粒随气流进入导管。 酒精灯加热
3、要用外焰加热 MnO2 B. 固 + 液气体 ( 图 2) 还可以用 注意事项 2. 洗气装置 (除杂和干燥) 1. 气体的净化(除杂)一定先净化后干燥(?) , 对于实验室制备氧气时可能含有的杂质只 有水,而制备CO2和 H2时除了又水还有HCl 气体。在制备CO2和 H2一定要先出去HCl 再干 燥。H2(HCl)用 NaOH 溶液CO2(HCl)用 NaHCO3溶液 2. 气体的干燥(除去水) 干燥剂有:浓硫酸(酸性)、碱石灰(碱性) 酸性干燥剂:不能干燥碱性气体如氨气; 碱性干燥剂;不能干燥酸性气体如二氧化硫、二氧化碳、三氧化硫、氯化氢等 注意:证明时,一定要先证明水再证明其它物质,证
4、明水一定要用无水硫酸铜;除去水时, 先除去杂质,再除去水。证明二氧化碳一定要用澄清石灰水。( 例 2) 3. 收集装置 常用气体的收集方法: (一般有毒排水、无毒排空) A:排水法适用于 难或不溶 于水且与水不反应的气体,导管稍稍伸进瓶内。 ( CO 、N2、NO只能用排水法) B:向上排空气法适用于 密度比空气大的气体( CO2、HCl 只能用向上排空气法) C:向下排空气法适用于 密度比空气小的气体。如H2排气法:导管应伸入瓶底 4. 尾气处理装置 分液漏斗可以用长颈漏斗代替,但其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; 导管只需略微伸入试管塞 装药品时,先装固体后装液体
5、该装置的优点:可以控制反应的开始与结束,可以随时添加 液体 有毒的气体不能直接排放到空气中(CO ) 四操作步骤: (连)查、 装、定、点、收、离、熄。 连接装置:先下后上,从左到右的顺序。 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。 装入药品:按粉末状固体取用的方法(药匙或纸槽) 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 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。 收集气体: a、若用排水集气法收集气体,气泡均匀冒出时再收集,刚排出的是空气水排完后,应
6、 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) 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 先将导管 移出水面 再 停止加热 五气体的验满 六氧化铜( CuO )的还原实验 H2、CO 、C还原 CuO实验的比较 H2还原 CuO CO还原 CuO C还原 CuO 化学方程 式 H2+CuO Cu + H2OCO+CuO Cu +CO2C +2 CuO 2Cu +CO2 装置图 装置特点试管口略向_倾因 CO有_, 增加对尾气试管口略向下倾斜;反应 斜;通H2的导管伸 至试管底部于CuO 上 方
7、处理装置, 防止 CO污染空 气 需高温; 操作步骤 反应前需检验气体纯度。还原过程分四步:一通,二 点,三撤,四停 检查气密性;装药品固定 试管;点燃;移导管,熄 灭酒精灯。 实验现象 黑色 CuO 变成 _色;试管口 有_生成 黑色CuO 变成 _色;生成 的气体使澄清石灰水变浑浊 黑色固体逐渐减少;有光 亮红色固体生成;生成的气 体使澄清石灰水变浑浊 对于用氢气和一氧化碳还原氧化铜时要先同一会气体再加热(?) 七探究性试验 1. 提出假设问题2. 证明假设(试验操作)3. 得出结论(试验现象)4. 讨论 例1. 某化学兴趣小组利用锌和浓盐酸以及下图所示装置来制取干燥、纯净的氢气, 并验证
8、气 体中的杂质。 (1) 实验中看到B中无水硫酸铜变蓝色, 这说明产生的气体中含有杂质 (填化学 式) ,除此以外,还可能含有的杂质气体是 (填名称 ) 。为了检验该杂质,可将E 装置连接到上述装置中 (填序号 ) 之间,气体从 (填 a 或 b) 进入装置 E, E中所放试剂为,观察到的现象是。 (2)C装置的作用是; (3)此实验收集氢气的下列方法中,你认为最合理的是。( 填选项编号 ) 向上排空气法用干瘪气球收集排水法 例 2. (08 四川眉山 )(6 分) 下图为常见的实装置( 用途不一 ) ,根据下列要求回答问题,装置 可重复使用。提示:H2 + CuO Cu + H2O ,无水硫
9、酸铜遇水由白色变为蓝色。 (1) 将含有水蒸汽的氢气干燥后还原氧化铜,则该气体先要通过装置 ( 填序号,下同)。 (2) 如果要验证混合气体由H2、CO组成,则需要连接的仪器顺序为。 (3) 如果要验证混合气体由CO 、CO2组成,则需要连接的仪器顺序为。 (4) 如果要验证混合气体由H2、H2O组成,则需要连接的仪器顺序为。 (5) 如果要验证混合气体由CO2、CO 、H2组成,则需要连接的仪器顺序为 例 3. 甲酸 (HCOOH) 通常是一种无色易挥发的液体,它在浓硫酸作用下易分解,反应方程式为: HCOOH 浓硫酸 CO +H2O ,某课外活动小组的同学欲用该反应来制取CO ,并还原红棕
10、色的 氧化铁粉末。现有下列仪器或装置供选择: (1)用甲酸滴入浓硫酸的方法制取CO ,应选(填序号)装置;如果要除去CO中混 有少量甲酸气体,最好选择上图中(填序号)进行洗气。 (2)用上述方法制取的CO还原氧化铁,并检验气体产物,则各仪器的接口连接顺序为: (填字母)。 (3)在对氧化铁粉末加热前,为安全起见,应进行的一项重要操作是。 (4)从开始加热到实验结束,氧化铁粉末的颜色变化为, 反应方程式为。 (5)上述实验的尾气不能直接排放到空气中,请你说出一种处理尾气的方法:。 (6)在该制取CO的反应中,浓硫酸所起的是作用。 例 3. 实验室常用下列装置来制取氧气: a b (1) 写出图中
11、有标号仪器的名称:a 、b ; (2) 用双氧水和二氧化锰来制取氧气时,可选用的发生装置是(填序号),其中二 氧化锰起作用。 (3)用高锰酸钾制取氧气时,发生反应的化学方程式为。 (4)用 E装置收集氧气的依据是,检验氧气是否集满的方法是 。 (5)实验室常用氯化铵固体与碱石灰固体共热来制取氨气常温下NH3是一种无色、有刺激 性气味的气体,密度比空气小。NH3极易溶于水,其水溶液呈碱性。 制取氨气反应的方程式:2NH4Cl + Ca(OH)2 CaCl2+ 2NH3+ 2X。X的化学式为:。 制取并收集NH3,应该从上图中选择的发生装置是,收集装置是_。 NH3是一种碱性气体,干燥时不能选用下
12、列干燥剂中的(填序号)。 A. 固体氢氧化钠 B.浓硫酸 C.生石灰 练习 1.(08 江苏盐城 ) (8 分) 通过一年的化学学习,应该知道有多种途径可以制取氧气。如: A.电解水 B. 分离空气C.加热高锰酸钾D.分解过氧化氢 E. (1) 相信你在E处还可以写出另一种制取氧气的方法; (2) 若用加热高锰酸钾制取氧气:实验结束,停止加热时要先把导管移出水面,其理由 是,此时发现水槽中的水变成了浅紫红色,你认为产生该 现象的原因可能是; (3) 若分解过氧化氢制取氧气,供选用的装置如下: 要得到平稳的氧气流,应选用的发生装置是 ( 选填“甲”或“乙” ) ;若用丙装置 干燥生成的氧气,丙中
13、盛放的液体试剂是,气体应从 (选填“a”或“b”) 甲乙 注 射 器 a b 丙 端导入。 2.(08 湖北宜昌 )(10分) 实验室常用下列装置研究气体的制取和性质,根据所学知识回答下 列问题。 (1) 写出实验室制取氧气的一个化学方程式_。利用该反应制取氧气,发生装置 应选 _( 填序号,下同)。 (2) 一氧化氮气体难溶于水,在空气中容易发生下列反应2NO+O2=2NO2,则收集一氧化氮气 体时不能用的装置是( 填序号 )_ 。 (3) 按图 F作细铁丝在氧气中燃烧的实验,我观察到的现象有_( 只答一条 ) ,其 相关的化学方程式是_。 (4) 实验室里将制得的二氧化碳气体通入澄清石灰水
14、中,始终未出现浑浊现象,可能的原因 是_。 4.(08 江苏徐州 )(10分) 通过一年的化学学习,你已经掌握了实验室制取气体的有关规律, 以下是老师提供的一些实验装置。请结合下图回答问题: (1) 写出图中标号的仪器名称:a ;b 。 (2) 写出实验室用装置制取氧气的化学方程式。 (3) 通过查阅资料得知:氨气(NH3) 是一种密度比空气小且极易溶于水的气体,其水溶液称 为氨水;氨气在加热条件下能与氧化铜反应生成铜、水和空气中含量最多的气体。小 芳同学加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物制取氨气,她应选择的反应的发生装置 是,收集装置是。( 填字母编号 ) (4) 小芳将收集满氨气的集气瓶倒扣
15、在滴有无色酚酞的水中,观察到的现象 A B C D E F 是,。 (5) 请写出氨气和氧化铜反应的化学方程式。 5.(07 汕头 ) (14 分 )请根据下列装置图回答: (1) 写出下列仪器的名称:,。 (2) 如果用大理石和稀盐酸制取并收集CO2,应选用上图中的 (填序 号) ;其化学方程式为。 (3) 若用加热固体KmnO4来制取并用排水法收集一瓶O2,应选用上面图中的 ( 填序号 ) ,其化学方程式为。 (4) 已知乙炔 (C2H2) 气体可用水和CaC2反应制取。请你完成制取乙炔的化学反应方程式: CaC2+ = + C2H2。 乙炔气中常含酸性杂质气体CO2和 H2S,请在右边方
16、框中补画出除杂 装置 ( 导气管用直线表示) ,并标注必要的试剂。 6. 实验室常用的干燥剂“碱石灰” 是 CaO和固体 NaOH 的混合物, 极易与空气中水蒸汽和CO2 反应而变质。某同学对一瓶久置的“碱石灰”作了如下探究: (1)【猜想】 猜想:没有变质,“碱石灰”只含有CaO 、固体 NaOH ; 猜想:已完全变质,“碱石灰”全部变成了CaCO 3和 Na2CO3。 则 CaO与水反应的反应方程式 为。 (2)【实验】如下图所示: (3)【判断】 a若 Ca(OH)2、CaCO3和 Na2CO3投入到水中不会放热,则由操作现象判断: 猜想(填:成立、不成立) b操作发生化学反应的方程式
17、为;由操 作的现象判断:滤液中含有(写化学式);由此判断猜想 (填:成立、不成立)。 c综合 a和 b 的结论,判断该样品变质情况 为。 (4)【拓展】由上述实验说明,实验室中“碱石灰”应保存;操作中玻棒 的作用是。 7. 某学生小组对过量炭粉与氧化铁反应产物中气体的成分进行研究。 (1)假设:该反应的气体产物全部是二氧化碳。 (2)设计方案:将一定量氧化铁在隔绝氧气的条件下与过量炭粉完全反应,测定参加反 应的碳元素与氧元素的质量比。 (3)查阅资料:氮气不与碳、氧化铁发生反应,可用来隔绝氧气。 (4) 实验: 操作步骤及实验现象简答 称取 32g 氧化铁与2g 炭粉均匀混合, 放 入重 4848g 的玻璃管中,按上图装置连接 写出装置中编号仪器的名称: A ,B 加热前,先通一段时间纯净、干燥的氮气其目的是 夹紧 T 处弹簧夹,加热一段时间,澄清石 灰水变浑浊 该现象说明 完全反应后,冷却至室温,称得玻璃管和 固体的总质量为5224g (5)数据处理:经计算,参加反应的碳元素质量为048g,氧元素质量为096g (6)结论:根据数据处理结果,得出原假设不成立,理由是
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