一、制氣原理:
要求:學生應熟練掌握制氣的化學方程式,應特別注意反應物的狀態(固體或液體)及反應條件(加熱或常溫).
1、會考突出教科書上原理的考查
(1)O2——KClO3和MnO2共熱、KMnO4加熱
(2)H2——Zn與稀H2SO4或鹽酸
(3)Cl2——MnO2與HCl共熱
(4)HCl——NaCl固體與濃H2SO4共熱
(5)H2S——FeS固體與稀H2SO4或稀HCl
(6)NH3——Ca(OH)2固體與NH4Cl固體共熱
(7)SO2——Na2SO3固體與濃H2SO4
(8)NO——Cu與稀HNO3
(9)NO2——Cu與濃HNO3
(10)CO2——石灰石或大理石與鹽酸
(11)CH4——無水CH3COONa與鹼石灰共熱
(12)C2H4——乙醇、濃H2SO4170℃
(13)C2H2——電石與水或飽和食鹽水
(14)CO——甲酸與濃硫酸共熱
2、高考則出現制氣的替代方法
(1)O2:2Na2O2+2H2O—→4NaOH+O2↑ 2H2O22H2O+O2↑
O2不能用Na2O2和CO2反應制取.
(2)Cl2:2KMnO4+16HCl(濃)—→2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
2NaCl(固)+3H2SO4(濃)+MnO
2
(4)NH3:濃氨水與NaOH或CaO
(5)SO2:Cu與濃H2SO4共熱Cu+
2H2SO4(濃)2NaHSO4+MnSO4+Cl2↑+2H2O (3)HCl:濃HCl與濃H2SO4混合 CuSO4+SO2↑+2H2O
制SO2不能用C與濃H2SO4,因產生的氣體爲SO2、CO2的混合氣
注意點:(需用鬆軟棉花的實驗)
1、用KMnO4製取O2時,爲了防止生成的細小顆粒堵塞導管,在大試管口放一鬆軟棉花。
2、實驗室製取氨氣時,由於氨氣極易與空氣中的水結合,導致外部空氣向試管裏“衝”,裏面氨氣向外逸出,
在小試管口放一疏鬆棉花。
3、在製取C2H2時,若用大試管爲反應器時,在大試管口放一鬆軟棉花,防止生成的泡沫噴出。
4、Cu和濃硫酸製取SO2做性質試驗的小試管口堵一塊蘸有少量鹼液的棉花防止污染。
二、氣體的淨化、乾燥:
1.氣體的淨化與乾燥裝置
氣體的淨化常用洗氣瓶(盛溶液)、乾燥管(固體)。如圖所示。
常見淨化裝置
a b cd e
a爲加熱固態試劑以除去氣體中雜質的裝置,爲防止固體“流動”,兩端用石棉或玻璃棉堵住,但要使氣流通暢。b、c、d一般盛液體藥品,用於洗液。e一般盛固體藥品,往往根據增重可測出吸收物質的質量,用於定量計算
2.氣體的淨化
選擇氣體吸收劑應根據氣體、雜質的性質(酸鹼性、氧化還原性)而確定,所選用的吸收劑只能吸收氣體中的雜質,而不能與被提純的氣體反應。一般情況下:①易溶於水的氣體雜質可用水來吸收;②酸性雜質可用鹼性物質吸收;③鹼性雜質可用酸性物質吸收;④水分可用乾燥劑來吸收;⑤能與雜質反應生成沉澱(或可溶物)的物質也可作爲吸收劑。
除氣體中雜質氣體除去方法:
(1)吸收法:①難溶於水的'氣體(極易溶於水的氣體如:HCl、NH3)——水
②難溶於水的氣體(酸性氣體)——鹼性物質(氫氧化鈉、石灰水、鹼石灰、生石灰)
③難溶於水的氣體(鹼性氣體NH3)——酸性物質(濃硫酸、五氧化二磷)
④難溶於水的氣體(H2S)——CuSO4溶液或氫氧化鈉溶液
⑤SO2(SO3)——濃硫酸 ⑥CH4(C2H4或C2H2)——溴水
⑦Cl2(HCl)——飽和NaCl溶液(HCl易於水,飽和氯化鈉降低了氯氣的溶解)
⑧根據氧化還原性吸收:CO2(SO2)——溴水或酸性KMnO4溶液
(2)轉化法:①CO2(HCl、SO2)——飽和的NaHCO3溶液(反應轉化爲CO2,降低了溶解)
②SO2(HCl、SO3)——飽和NaHSO3溶液③H2S(HCl)——飽和NaHS溶液
④CO2(CO)——通過灼熱的CuO ⑤NO(NO2)——水 ⑥O2——灼熱的銅網吸收
注意:CO2(CO)不能用點燃轉化;C2H6(C2H4)不能用加H2轉化
3.氣體乾燥劑
常用的氣體乾燥劑按酸鹼性可分爲三類:
①酸性乾燥劑,如濃硫酸、五氧化二磷、硅膠。酸性乾燥劑能夠乾燥顯酸性或中性的氣體,如CO2、SO2、NO2、HCI、H2、Cl2 、O2、CH4等氣體。
②鹼性乾燥劑,如生石灰、鹼石灰、固體NaOH。鹼性乾燥劑可以用來乾燥顯鹼性或中性的氣體,如NH3、H2、O2、CH4等氣體。
③中性乾燥劑,如無水氯化鈣等,可以乾燥中性、酸性、鹼性氣體,如O2、H2、CH4等。
在選用乾燥劑時,顯鹼性的氣體不能選用酸性乾燥劑,顯酸性的氣體不能選用鹼性乾燥劑。有還原性的氣體不能選用有氧化性的乾燥劑。能與氣體反應的物質不能選作乾燥劑,如不能用CaCI2來乾燥NH3(因生成 CaCl2·8NH3),不能用濃 H2SO4乾燥 NH3、H2S、HBr、HI等。
4.氣體淨化與乾燥注意事項
一般情況下,若採用溶液作除雜試劑,則是先除有毒、有刺激性氣體,後除其它氣體,最後乾燥;若採用加熱除去雜質,則是先乾燥後加熱。
對於有毒、有害的氣體尾氣必須用適當的溶液加以吸收(或點燃),使它們變爲無毒、無害、無污染的物質。如尾氣Cl2、SO2、Br2(蒸氣)等可用NaOH溶液吸收;尾氣H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收;尾氣CO可用點燃法,將它轉化爲CO2氣體。