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常见气体制备

常见气体制备

上传: 刘军更新时间:2012-5-16 20:29:37

常见气体制备

1.实验室制取气体的一般原则

(1)安全:避免和防止爆炸、燃烧、有毒物质外泄。

(2)方便:应用常用试剂、装置简单、操作方便。

(3)快速:反应时间不宜过长,过于剧烈的反应不安全,以反应速率适中为宜。

(4)生成物纯净(或虽含杂质但较易提纯),减少分离操作。

2.实验室制取气体的反应

(1)制取单质:用氧化还原反应。

(2)制取化合物:通常用复分解反应,如hcl、so2、co2、nh3、hno3等;有时也可用氧化还原反应,如制no2、no等。

3.实验装置的安装、选择及操作步骤

(1)实验装置的安装顺序可用如下图表示:

(2)制取气体时各部分装置的选择依据:

①发生装置:所用试剂的状态及反应条件;

②收集装置:气体的水溶性及相对空气的密度大小、是否与空气中成分反应;

③净化装置:依据气体与杂质的性质的不同,使杂质被吸收或转化成所需物质;

④尾气处理(吸收)装置:根据所制气体是否有毒或污染环境来确定是否要安装尾气处理装置。有毒物质可用溶液吸收或燃烧去除。

(3)“气密性检查”在整个实验中的位置一般放在第二位,一般在装置连接好后、但在反应开始前检验气密性,决不可在药品混合并开始反应后检查气密性。

4.实验室制取气体的典型装置

主要掌握实验室三种不同类型制备气体的装置,以及三种不同类型的气体收集方法。根据气体的性质选择

合适的干燥、净化和吸收装置。

实验室常用的三种不同类型制备气体的装置:

(1)固体——固体加热装置(见图)

所需仪器:铁架台、铁夹、酒精灯、大试管、单孔橡胶塞、导气管等。常用于制o2、nh3、ch4等。

注意事项:

①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。

②铁夹应夹在距试管口1/3处。

③固体药品要在试管底部平铺开。加热时首先均匀预热(移动酒精灯),然后在试管的药品最后部位集中加热,并逐步前移。

④胶塞上的导管伸入试管里面不能过长,否则会妨碍气体的导出。

⑤如用排水集气法收集气体,当停止制取气体时,应先从水槽中把导管撤出,然后再撤走酒精灯,以防水倒流。

(2)固体——液体(液体——液体)加热装置(见图)

所需仪器:铁架台、铁夹、烧瓶、分液漏斗、双孔塞、导管等。常用于制h2、co2、h2s、no2、so2、no等。

注意事项:

①烧瓶应固定在铁架台上。

②先把固体药品放入烧瓶中,然后再慢慢加入液体。

③分液漏斗内为挥发性液体时要盖上盖,注意盖上的小槽要对准分液漏斗颈上的小孔。

④制h2、co2、h2s时也可用下面的装置。

这类装置使用方便,可以随时使反应发生或停止。

说明:①在简易装置中长颈漏斗颈的下口应伸入液面以下,否则起不到液封作用而无法使用。②加入的固体药品块状大小要适宜,如果太碎会落入底部的酸中使反应无法终止。③加入酸的量要适当。

④最初使用时应待容器内原有的空气排净后,再收集气体。⑤在导管口点燃氢气或其他可燃性气体时,必须先检验纯度。

5.气体发生装置气密性的检查

检验气密性时,可把导管一端浸入水里,用手掌紧贴烧瓶外壁,如果装置不漏气,烧瓶里的空气受热膨胀,导管口就会有气泡冒出。把手移开后,过一会儿烧瓶冷却,水就会上升到导管里,形成一段水柱(见下图i、ⅱ)。如果发现漏气,必须找出原因,并进行调整、修理或更换零件.

检验启普发生器气密性的简便方法是:将导气管上的活塞关闭,从球形漏斗注入一定量的水。如果气密性良好,当停止加水后,水面能停留在某一位置,不再下降,此时球形漏斗中的水面高度与容器下部半球体内的水面高度,保持一个比较大的液面差。如果漏气,则球形漏斗内的水面会继续下降,直到液面差消失。见下图ⅲ。

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图ⅲ

6.根据气体的性质,常有以下三种收集气体方法(1)向下排空气法(见图甲)。

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用于收集比空气密度小的气体,导气管应伸到容器底部。如收集h2、nh3、ch4等。

(2)向上排空气法(见图乙)。

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用于收集比空气密度大的气体,导气管也应伸到容器的底部。如收集co2、h2s、cl2、hcl、so2、no2等。

(3)排水法(见图丙)。

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适用于难溶于水或微溶于水的气体及与空气中成分反应的气体的收集。一般将开始排出的少量气体放掉,待气泡均匀排出后再予收集。如收集h2、o2、no、ch4、c2h4、c2h2等。

7.实验室常用的干燥剂及干燥的气体

(1)按干燥剂的酸碱性可分为酸性干燥剂、中性干燥剂和碱性干燥剂三类:

①酸性干燥剂包括浓硫酸、五氧化二磷、硅胶等。

②中性干燥剂有无水氯化钙等。

③碱性干燥剂包括碱石灰、氧化钙、固体氢氧化钠等。

(2)气体干燥剂的选择:

①被干燥气体和干燥剂的酸碱性应一致。

②被干燥气体和干燥剂之间不发生反应。如nh3易与cacl2作用生成cacl2·8nh3,故nh3不能用cacl2干燥。

(3)常见气体的干燥与被干燥的气体

初中常用的干燥剂有酸性\碱性\中性之分

中学常见的是干燥气体,当然也可干燥液体,中学不常见),根据干燥剂的性质不同,干燥的物质类型也不同.

常见的干燥剂(括号中为干燥剂的状态):

酸性干燥剂:浓硫酸(l),五氧化二磷(s)等;主要干燥酸性或中性气体,

如so2,co2,co,no2,o2

碱性干燥剂:碱石灰(s),naoh(s)等;主要干燥碱性或中性气体,

如nh3,co,o2

中性干燥剂:cacl2(s),mgso4(s)等;这类干燥剂不常用,因为很复杂,如cacl2(s),看上去好象不和酸性气体反应,似乎可以干燥酸性气体,但它不能干燥卤化氢(hcl hbr),因会发生复杂的化学反应,中学阶段没学;再者它也不能干燥nh3,因它可以和nh3形成复杂的络合物.总之,这类干燥剂一般主要是干燥中性气体.

汪:①干燥剂的选择,既要看干燥剂的性质还要看所干燥物质的性质,如浓硫酸,是酸所以不能干燥碱性气体;另外浓硫酸还具有强氧化性,因此不能用来干燥还原性的物质,如h2s, hi ,hbr等

②对液体干燥剂来说,一般装在洗气瓶中(气体从长管进,短管出).而固体干燥剂装在干燥管或u形管中.

②常用吸收气体的装置如图

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固态干燥剂

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夜态干燥剂