内容正文:
常见气体的制备原理及方法
1.气体发生装置
(1)设计原则:根据制备原理(化学方程式)、反应物状态和反应所需条件、制取气体的量等因素来设计气体发生装置。
(2)气体发生装置的基本类型
制取装置
气体
反应原理
固+固气
O2
2KClO32KCl+3O2↑
NH3
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
固+液气
Cl2
MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
HCl
NaCl+H2SO4(浓)NaHSO4+HCl↑
固(块状)
+液―→气
H2
Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
CO2
CaCO3+2HCl===CaCl2+CO2↑+H2O
固+液―→气
O2、H2、
CO2、
NH3、
Cl2、SO2
O2:H2O2与MnO2
H2:Zn与稀硫酸
CO2:CaCO3与稀盐酸
NH3:浓氨水与CaO
Cl2:浓盐酸与KMnO4
SO2:亚硫酸钠与浓硫酸
2.气体的净化(干燥)装置
(1)设计原则:根据主要气体及杂质气体的性质差异来选择除杂试剂及除杂装置。
(2)除杂装置基本类型
装置
示意
图
适用
范围
试剂与杂质气体反应,与主要气体不反应;装置③可用固体吸收还原性或氧化性杂质气体
杂质气体被冷却后变为液体或固体,主要气体不发生变化
3.常见气体的收集方法
气体的收集方法与其水溶性、气体与空气的相对密度大小有关,常见方法有:
4.尾气处理装置的选择
a用于吸收溶解或反应速率不是很快的气体,如用NaOH溶液吸收Cl2、CO2等。
b用于收集少量气体。
c、d用于吸收极易溶且溶解很快的气体,如HCl、HBr、NH3等;其中d吸收量少。
e用于处理难以吸收的可燃性气体,如H2、CO等。
[微辨析1] 练一练
(2022·北京通州区期末)实验室用如图装置制备并得到纯净的气体,装置a、b、c、d中依次选用的药品均正确的是( )
A.制Cl2:浓盐酸、MnO2、饱和食盐水、浓硫酸
B.制CO2:稀盐酸、CaCO3、饱和NaHCO3溶液、浓硫酸
C.制H2:稀硫酸、锌粒、浓硫酸、酸性KMnO4溶液
D.制SO2:浓硫酸、Cu片、饱和NaHSO3溶液、浓硫酸
B 解析:浓盐酸与MnO2在常温下不能制取Cl2,缺少酒精灯,A错误;稀盐酸与CaCO3反应制取CO2,利用饱和NaHCO3溶液除去挥发出的HCl,用浓硫酸干燥CO2,B正确;稀硫酸与锌粒反应制取H2,要最后通过盛有浓硫酸的试管干燥H2,无需酸性KMnO4溶液,C错误;铜与浓硫酸在常温下不能发生反应,需进行加热制取SO2,D错误。
物质分离及提纯的常用物理方法
1.物质分离和提纯的区别
2.物质分离、提纯的常用装置
(1)过滤
适用
范围
适用于不溶性固体与液体的分离
注意
事项
一贴
滤纸紧贴漏斗内壁
二低
滤纸上缘低于漏斗口
液面低于滤纸上缘
三靠
烧杯紧靠玻璃棒
玻璃棒轻靠三层滤纸处
漏斗下端尖嘴处紧靠烧杯内壁
(2)蒸发
适用
范围
适用于溶解度随温度变化不大的物质,对于溶解度受温度变化影响较大的固态溶质,采用蒸发浓缩、降温结晶的方法
注意
事项
玻璃棒的作用:搅拌,防止液体局部过热暴沸而飞溅
停止加热的标准:当有大量晶体析出时停止加热,利用余热蒸干
(3)萃取和分液
适用
范围
萃取:利用溶质在互不相溶的溶剂里的溶解度不同,用一种溶剂把溶质从它与另一种溶剂组成的溶液里提取出来
分液:分离两种互不相溶且易分层的液体混合物
注意
事项
溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中的大
萃取剂与原溶剂不反应、不相溶
萃取剂与溶质不反应
常用的萃取剂是苯或CCl4,一般不用酒精作萃取剂(4)蒸馏(分馏)
(4)蒸馏(分馏)
适用
范围
分离沸点相差较大且互溶的液体混合物
注意
事项
温度计的水银球应在蒸馏烧瓶的支管口处
蒸馏烧瓶中要加沸石或碎瓷片以防止暴沸
冷凝管水应从下口流进,上口流出
(5)升华
适用
范围
分离某种组分易升华的固体混合物,属于物理变化
注意
事项
如NaCl固体中的I2可用该方法,但NH4Cl固体中的I2不能用升华的方法分离
(6)洗气
适用范围
除去气体中的可溶性杂质气体
注意事项
长导管进气,短导管出气
[微辨析2] 判一判
(1)(2020·浙江7月选考,11)萃取Br2时,向盛有溴水的分液漏斗中加入CCl4,振荡、静置分层后,打开旋塞,先将水层放出(×)