高中常见气体制备(一类参考)
气体的制备、收集、洗涤和干燥
1．常见气体的实验室制法
中学化学实验中，应该学会氯气、氯化氢、氧气、硫化氢、二氧化硫、氨气、二氧化氮、一氧化氮、二氧化碳、氢气、甲烷、乙烯、乙炔等气体的实验室制法。应该掌握的具体内容主要有：会选择适宜的反应物，并能熟练地书写有关气体生成的化学方程式；根据反应物的状态和反应条件等因素，选择适宜的气体发生装置，能判断装置图的正误，会组装气体发生装置；根据气体的密度、在水中的溶解性等性质，选择适宜的集气方法与装置；根据所制气体的性质，会用简便的方法检验或验满。
(1)反应物和反应原理
①实验室制氢气
常用锌跟盐酸或稀硫酸反应制氢气。
Zn+H2SO4(稀) ZnSO4+H2↑
Zn+2HCl ZnCl2+H2↑
在制气装置的出口处点燃氢气，一定要事先检查纯度，以确保实验安全。
②实验室制氧气
常用氯酸钾(二氧化锰作催化剂)或高锰酸钾受热分解来制氧气。
2KClO32KCl+3O2↑
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
此外，过氧化氢(H2O2)在二氧化锰催化下分解，也可作为实验室制氧气的一种简便方法。
2H2O22H2O+O2↑
KClO3和MnO2要纯净，加热时以不迸发火花为合格，以确保实验安全。
③实验室制氯气
常用氧化剂(二氧化锰或高锰酸钾)跟浓盐酸反应制氯气。
MnO2+4HCl MnCl2+2H2O+Cl2↑
2KMnO4+16HCl 2KCl+2MnCl2+8H2O+5Cl2↑
高锰酸钾和盐酸反应可在常温下顺利进行，不需加热。氯气有毒。多余的氯气必须用NaOH溶液吸收，以免污染空气和使人受到毒害。
④实验室制氯化氢
常用食盐和浓硫酸反应制氯化氢，间接加热温度较低，通常生成硫酸氢钠和氯化氢。
NaCl+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑
氯化氢极易溶于水，为使反应顺利进行，应该使用固体氯化钠和浓硫酸。
⑤实验室制硫化氢
常用硫化亚铁和稀硫酸反应制硫化氢。
FeS+H2SO4(稀) FeSO4+H2S↑
制硫化氢不能用浓硫酸和硝酸等氧化性酸。硫化氢有毒，要注意通风或用NaOH溶液吸收多余的硫化氢。
⑥实验室制氨气
常用铵盐(氯化铵、硫酸铵)跟碱(氢氧化钙)反应制氨气。
2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2H2O+2NH3↑
氨极易溶于水，一般用加热上述的固体混合物来制氨气。
此外，也可直接加热浓氨水在实验室制得氨气。
⑦实验室制二氧化硫
常用亚硫酸钠跟浓硫酸反应制二氧化硫
Na2SO3+H2SO4(浓) Na2SO4+H2O+SO2↑
亚硫酸钠在空气中较易氧化变质，最好选用新开瓶的亚硫酸钠。
⑧实验室制二氧化碳
常用碳酸钙(石灰石、大理石)跟盐酸反应制二氧化碳。
CaCO3+2HCl CaCl2+H2O+CO2↑
不能用硫酸与碳酸钙反应制二氧化碳，这是因为硫酸钙的溶解性小，附在碳酸钙表面，反应难以持续进行。
此外，小苏打受热分解也可在实验室获得二氧化碳。
2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑
⑨实验室制甲烷
常用无水醋酸钠和碱石灰(NaOH和CaO的混合物)共热制甲烷。
上述反应中氧化钙是吸湿剂，可使反应在无水条件下顺利进行，还可减少热的氢氧化钠对玻璃的腐蚀。醋酸钠晶体中含结晶水，相比之下，还是用无水醋酸钠与碱石灰反应制甲烷更好。
⑩实验室制乙烯
常用无水乙醇和浓硫酸共热来制乙烯。
要控制好反应混合液的温度以减少副反应。要在烧瓶中加入少量碎瓷片，以防止爆沸。
(11)实验室制乙炔
常用电石跟水反应制乙炔
CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑
反应很激烈，要控制好水量，最好逐步加入水，使放出乙炔的速度相对较稳定。若用饱和食盐水代替纯水跟电石混合，可使放出乙炔的速度减缓。
(12)其他气体的生成方法
在实验室中，可用下列反应制得一氧化碳、一氧化氮和二氧化氮。
3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑
Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑
制取这些气体要注意通风，减少室内污染和对人的毒害。制一氧化碳的反应在加热的条件下较剧烈，应将甲酸逐滴加到热的浓硫酸中，以控制生成一氧化碳的速度。一氧化氮在空气中迅速氧化成二氧化氮，因此，必须用排水集气法收集一氧化氮。
(2)制气装置
选择制气装置，主要依据反应物的状态和反应条件。比较典型的有三套制气装置。
①加热固体制气体的装置(图5-17A)
常用大试管和单孔橡皮塞组成的反应容器。此装置可用于制氧气、氨气和甲烷等。此装置的试管口应略向下倾斜，以防止产生的水流到受热部位引起试管炸裂。
②加热固体和液体或液体和液体混合物制气体的装置(图5-17B)
它所用的是分液漏斗和圆底烧瓶组成的反应容器。此装置可用于制氯气、氯化氢、一氧化氮、一氧化碳和乙烯等。容器内产生气体较快、压强较大，有时通过分液漏斗不易滴入液体，可在分液漏斗下端套一小试管形成液封，即可顺利加入液体。制乙烯为控制温度，应装有温度计(去掉分液漏斗)。
③常温下固体和液体反应制气体的装置(图5-17C)
此装置可用于制氢气、二氧化碳、硫化氢、二氧化硫、二氧化氮和乙炔等。该装置的烧瓶有时可用广口瓶代替。
为了多次间断地制取氢气、硫化氢和二氧化碳等气体，还可以使用启普发生器(图5-18)或类似的简易装置。启普发生器由球形漏斗、容器(球形和半球形)两部分构成。制气体时，打开旋塞，气体从旋塞处导