常见气体制备和收集.doc
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1、常见气体的制备与收集整理:华侨大学校草级学长【内容讲解】一、几种气体制备的反响原理二气体发生装置的类型1设计原如此:根据反响原理、反响物状态和反响所需条件等因素来选择反响装置。2装置根本类型:装置类型固体反响物加热固液反响物不加热固液反响物加热装置示意图主要仪器酒精灯、试管启普发生器酒精灯、烧瓶、分液漏斗典型气体O2、NH3等H2、CO2、H2S等。Cl2操作要点试管口应稍向下倾斜,以防止产生的水蒸气在管口冷凝后倒流而引起试管破裂;铁夹应夹在距试管口 l/3处;胶塞上的导管伸入试管里面不能太长,否如此会妨碍气体的导出。在用简易装置时,如用长颈漏斗,长颈漏斗的下口应伸入液面以下,否如此起不到液封
2、的作用; 参加的液体反响物如酸要适当; 块状固体与液体的混合物在常温下反响制备气体可用启普发生器制备。制C2H2:先把固体药品参加烧瓶,然后参加液体药品;要正确使用分液漏斗。制C2H4:三、气体的收集方法和装置根据气体的密度、溶解性、稳定性可将气体的收集方法分为三种。1、收集方法:A、排水集气法凡难溶于水或微溶于水,又不与水反响的气体都可用排水法收集,如图甲。B、排空气法一种是向上排空气法,但凡气体的相对分子质量大于空气的平均相对分子质量的可用此法,如图乙;假如气体的相对分子质量小于空气的平均相对分子质量,如此用向下排空气法,如图丙。2、收集装置:(1) 图甲可收集O2、H2、N2、Cl2(饱
3、和NaCl溶液)、NO、CO2(饱和NaHCO3溶液)、CO等。(2) 图乙可收集Cl2 、NO2、CO2、SO2等。(3) 图丙可收集H2、NH3、CH4等。(4) 图丁从A进气相当于图乙,从B进气相当于图丙。四、气体的枯燥净化装置1、气体枯燥净化装置:气体的净化、枯燥装置一般常用的有洗气瓶、枯燥管、U形管和双通加热管几种。液态枯燥剂固态枯燥剂固体,加热装置常见枯燥剂浓硫酸(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)碱石灰(碱性)除杂试剂Cu、CuO、Mg等可枯燥的气体H2、Cl2、O2、SO2、N2、CO2、CO、CH4H2、Cl2、O2、SO2、N2、CO2、CO、CH4H2、O2、N2、CO、
4、CH4、NH3可除去H2、O2、N2、CO不可枯燥的气体HBr、NH3、HINH3Cl2、SO2、CO2、NO2等(1)洗气瓶中一般装入液体除杂试剂。除杂试剂应通过化学反响将杂质吸收或将杂质气体转化为所制取的气体。常见除杂试剂有:强碱溶液:如NaOH溶液可吸收CO2、SO2、H2S、Cl2、NO2等呈酸性的气体。饱和的酸式盐溶液,可将杂质气体吸收转化,如:饱和NaHCO3溶液能除去CO2中混有的HCl、SO2等强酸性气体。饱和NaHSO3溶液能除去SO2中混有的HCl、SO3等气体。饱和NaHS溶液能除去H2S中混有的HCl气体。浓H2SO4:利用它的吸水性,可除去H2、SO2、HCl、CO、
5、NO2、CH4等气体中混有的水蒸气。但由于浓H2SO4有强氧化性,不能用来枯燥具有强复原性气体,如H2S、HBr、HI等。酸性KMnO4溶液:利用它的强氧化性,可以除去具有复原性的气体,如除去混在CO2气体中的SO2、H2S等。(2)枯燥管、U形管一般装入固体的枯燥剂。常见的固体枯燥剂有:酸性枯燥剂,用来枯燥酸性气体。如P2O5、硅胶等。碱性枯燥剂,用来枯燥碱性气体。如CaO、碱石灰、固体NaOH等。中性枯燥剂,既能枯燥碱性气体又能枯燥酸性气体。如CaCl2(但CaCl2不能枯燥NH3,因易形成CaCl28NH3氨合物)。(3)双通加热管一般装入固体除杂剂,除杂试剂和混合气体中的某一组分反响。
6、例如:Cu和混合气体中O2反响而将O2除去。另外还常用固体的无水CuSO4装入枯燥管中,通过颜色变化检验水蒸气的存在(但不能用CuSO4作枯燥剂,因CuSO4吸水率低)。用Na2O2固体也可将CO2、H2O(气)转化为O2。2、尾气处理装置:尾气处理与净化、枯燥的原理和装置是一样的。(1) 图甲装置中假如装NaOH可吸收Cl2、SO2、NO2、CO2等酸性气体。假如装Na2SO3可吸收Cl2、SO2、NO2等。(2) 图乙和图丙装置中假如装碱石灰可吸收Cl2、SO2、NO2、CO2等酸性气体,同时他们还是一个双吸收装置,应用于制取易潮解的物质,如,制无水AlCl3时,正好可吸收多余的Cl2,反
7、响完毕后冷却过程中又可吸收回流的空气以防止潮解。(3) 尾气处理还可以用如下装置: 甲 乙 丙A. 甲装置吸收极易溶于水的气体如HCl、NH3等。B. 乙装置吸收溶解度较小的气体如Cl2等。C. 丙装置除去可燃的有毒气体如CO等。D. 无需要吸收直接排放的气体有O2、N2、H2、CO2、CXHY,其中H2和CXHY必须排放到室外。3、防倒吸完全装置:4测量气体的体积:利用气体的不溶于某些液体的性质(如H2难溶于水,Cl2难溶于饱和食盐水)可用排液法粗略测量气体的体积。其多种量气装置见如下图。实验操作水平的上下决定了测量误差的大小。为减少量气误差,应注意:装置(A),反响后应恢复到室温再读数,实
8、验前集气瓶应充满水。气体体积即量筒中水的体积,装置(B):读数时应上下移动乙管,使甲、乙两管液面相平。读取反响前后甲管中液面体积读数的差值即为气体体积装置(C):测量收集到气体体积,应先使气体冷却至室温,再慢慢将量筒下移,使量筒内外液面高度一样,再读取读数装置(D):实验中水面要没过漏斗颈,量筒中装满水,反响在漏斗中进展,生成气体的体积即为量筒内气体的体积。装置(E):用于测量混合气体中被吸收(或不被吸收)的体积分数读数时球形容器和量气管液面相平,量气管内增加的水的体积等于不被反响管吸收的气体的体积五、气体制备实验的根本过程1、气体制备实验一般分为以下六个环节:制气 安全装置 除杂 枯燥 反响
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