[宝典]高中化学专
题
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3罕见气体的试验室制备
三、常见气体的实验室制备
1、气体发生装置的类型
,1,
设计
领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计
原则:根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装
置。
,2,装置基本类型:
装置类型 固体反应物,加热, 固液反应物,不加热, 固液反应物,加热,
装置
示意图
主要仪器
O、NH、CH等 H、CO、HS等。 Cl、HCl、CH=CH234222222典型气体
等
,l,试管口应稍向,1,在用简易装置,1,先把固体药品
下倾斜~以防止产时~如用长颈漏斗~加入烧瓶~然后加
生的水蒸气在管口漏斗颈的下口应伸入入液体药品。
冷凝后倒流而引起液面以下~否则起不 ,2,要正确使用分
试管破裂。 到液封的作用,
操作要点 液漏斗。 ,2,铁夹应夹在距,2,加入的液体反应
试管口 l/3处。 物,如酸,要适当。
,3,块状固体与液体,3,胶塞上的导管
的混合物在常温下反
伸入试管里面不能应制备气体可用启普
发生器制备。 太长~否则会妨碍
气体的导出。
几种气体制备的反应原理
1、O 2KClO2KCl+3O? 23 2
2KMnOKMnO+MnO+O?42422
2HO2HO+O? 2222
2、NH 2NHCl+Ca(OH)CaCl+2NH?+2HO 342232
NH〃HONH?+HO 32323、CH CHCOONa+NaOHNaCO+CH? 432344、H Zn+HSO(稀)=ZnSO+H? 22442
5、CO CaCO+2HCl=CaCl+CO?+HO 232226、SO NaSO+HSO(浓)=NaSO+SO?+HO 2242424227、NO Cu+4HNO(浓)=Cu(NO)+2NO?+2HO 2332228、NO 3Cu+8HNO(稀)=3Cu(NO)+2NO?+4HO 33229、CH CaC+2HO?Ca(OH)+CH?CH? 22222
10、Cl MnO+4HCl(浓)MnCl+Cl?+2HO 2222211、CH CHOHCH=CH?+HO 2425222
、N NaNO+NHClNaCl+N?+2HO 1222422
2、收集装置
,1,设计原则:根据氧化的溶解性或密度 装置类排水,液,集气法 向上排空气集气法 向下排空气集气法
型
装 置
示意图
不溶于水,液,的气密度大于空气的气密度小于空气的气体 适用范
体 体
围
、O、NO、CO、CH、 H224、HCl、CO、SO、、NH、CH 典型气ClH222234CH,CH、CH?CH 22
HS 体 2
,2,装置基本类型:
3、净化与干燥装置
,1,设计原则:根据净化药品的状态及条件
,2,装置基本类型:
装置类液体除杂剂,不加热, 固体除杂剂,不加热, 固体除杂剂,加热,
型
适用范
围
装 置
示意图
,3,气体的净化剂的选择
选择气体吸收剂应根据气体的性质和杂质的性质而确定~所选用的吸收剂只能吸收气体中的杂质~而不能与被提纯的气体反应。一般情况下:?易溶于水的气体杂质可用水来吸收,?酸性杂质可用碱性物质吸收,?碱性杂质可用酸性物质吸收,?水分可用干燥剂来吸收,?能与杂质反应生成沉淀,或可溶物,的物质也可作为吸收剂。
,4,气体干燥剂的类型及选择
常用的气体干燥剂按酸碱性可分为三类:
?酸性干燥剂~如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥显酸性或中性的气体~如CO、SO、NO、HCI、H、Cl 、O、CH等气体。 2222224
?碱性干燥剂~如生石灰、碱石灰、固体NaOH。碱性干燥剂可以用来干燥显碱性或中性的气体~如NH、H、O、CH等气体。 3224
?中性干燥剂~如无水氯化钙等~可以干燥中性、酸性、碱性气体~如O、H、CH224等。
在选用干燥剂时~显碱性的气体不能选用酸性干燥剂~显酸性的气体不能选用碱性干燥剂。有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂。能与气体反应的物质不能选作干燥剂~如不能用CaCI来干燥NH,因生成 CaCl〃8NH,~不能用浓 HSO干燥 NH、HS、23232432HBr、HI等。
气体净化与干燥注意事项
一般情况下~若采用溶液作除杂试剂~则是先除杂后干燥,若采用加热除去杂质~则是先干燥后加热。
对于有毒、有害的气体尾气必须用适当的溶液加以吸收,或点燃,~使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如尾气Cl、SO、Br,蒸气,等可用NaOH溶液吸收,尾气HS可2222用CuSO或NaOH溶液吸收,尾气CO可用点燃法~将它转化为CO气体。42
4、气体实验装置的设计
,1,装置顺序:制气装置?净化装置?反应或收集装置?除尾气装置
,2,安装顺序:由下向上~由左向右
,3,操作顺序:装配仪器?检验气密性?加入药品
典型例题
[例1]下列反应适用于实验室制氢气的是, ,。
?锌与稀硫酸反应?甲烷热分解?电解稀硫酸?赤热的炭与水蒸气反应
A.只有? B.?? C.?? D.??? ,1994年全
国高考题,
分析
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与解答:
实验室里制备气体要操作简单~容易分离~经济实惠~切实可行。甲烷在高温下才能分解成 H和 C~实验室里难办到。赤热的炭和水蒸气反应生成 CO和 H~既难反应~22又难分离~难以在实验里实现。可用锌和稀硫酸反应、电解稀硫酸的方法制取氢气。本题答案为C
[例2] 今有下列气体:H、Cl、CH、HCl、NH、NO、HS、SO~用右图装置进行实验~填224322
写下列空白:
?当烧瓶干燥时~从A口进气可收集的气体是, , ,~从B口进气可收集的气体
是 。
?当烧瓶中充满水时(可用来测量 等气体的体积。
?当烧瓶中装入洗液~用于洗气时~气体应从 口进入烧瓶。
分析与解答:
,1,本题考查学生思维的敏捷性。用排空气法来收集气体要注意气体的密度。由于H、CH、NH的密度比空气小~不与空气发生反应~可用向下排空气的方法来收集~结合243
本题干燥烧瓶的位置特征~H、CH、NH应从A口进气~把空气从B口赶出。Cl、HCl、2432HS、SO气体的密度比空气大~与空气不发生反应~应从 B口进气~将空气从A口赶出。22
NO能与空气中的O反应~不能用排空气法收集。 2
,2,对于难溶于水的气体可用排水取气法收集,可以用来收集、测量的气体有H、2CH、NO。 4
,3,当烧瓶中装有洗液时~被净化、干燥的气体应从B口进入。
[例3] ,1,在没有现成的CO气体发生器的情况下~请你选用下图中的部分仪器~2
装配成一个简易的、能随开随用、随关随停的CO气体发生装置。应选用的仪器是,填入2
仪器的编号, 。
,2,若用上述装置制取CO气体~而实验室只有稀硫酸、浓硝酸、水、块状纯碱、2
块状大理石~比较合理的
方案
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应选用的药品是
。
,1992年上海市高考题,
分析与解答:本题要求组装一个随开随用、随关随停的CO发生装置。即利用启普发2
生器的原理来制备CO气体。细心观察所给仪器~可用球形干燥管来代替启普发生器的球2
形漏斗~烧杯代替反应容器~应选用的仪器是a、c、d、e。
大理石与稀硫酸反应生成了微溶于水的CaSO~阻碍了反应的进行~因而不能同时选4
用这两种药品。又因为块状 NaCO晶体溶于水~不能用启普发生器来制备 CO。只能将232浓硝酸加水稀释为稀硝酸~再与CaCO反应制备CO。应选用的药品是浓硝酸、水、块状32
大理石。
-3 [例4]1,2 - 二溴乙烷可作汽油抗爆剂的添加剂,常温下它是无色液体,密度2.18 g〃cm,沸点131.4?,熔点9.79?,不溶于水,易溶于醇、醚、丙酮等有机溶剂.在实验室中可以用下图所示装置制备1,2- 二溴乙烷.其中分液漏斗和烧瓶a中装有乙醇和浓硫酸的混合液,试管d中装有液溴(表面覆盖少量水)
填写下列空白:
(1)写出本题中制备1,2-二溴乙烷的两个化学反应方程式.
___________________________________________________________
___________________________________________________________
(2)安全瓶b可以防止倒吸,并可以检查实验进行时试管d是否发生堵塞(请
写出发生堵塞时瓶b中的现象._________________________________.
(3)容器c中NaOH溶液的作用是:__________________________________.
(4)某学生在做此实验时,使用一定量的液溴,当溴全部褪色时,所消耗乙醇和浓硫酸混合
液的量,比正常情况下超过许多.如果装置的气密性没有问题,试分析其可能的原因.
分析与解答:
本题是是一道综合性的的实验简答题~意在考查学生的观察能力、实验能力和思维
能力。解题时依据
试题
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信息~细心观察实验装置图~善于联系已经掌握的基础知识~进
行知识的迁移~发散思维~用准确的化学语言来解答实际问题。
本题的正确答案及评分标准为:
(1)
CH=CH+Br?CHBrCHBr (每式1分,共2分) 22222
(2)b中水面会下降,玻璃管中的水柱会上升,甚至溢出. (2分)
(3)除去乙烯中带出的酸性气体.或答除去CO、SO. (2分) 22
(4)原因:
?乙烯发生(或通过液溴)速度过快
?实验过程中,乙醇和浓硫酸的混合液没有迅速达到170?(答"控温不当"亦可)
(两点各2分,共4分.答其它原因不给分也不扣分)