今天给大家分享NH3、Cl2、O2、CH4、CO2、CO、H2、HCl 、H2S、C2H4、 C2H2、 NO、 NO2、SO2等14种气体的实验室制法。其中包括药品选择、反应原理、仪器装置、净化干燥、收集、检验、尾气处理等一系列的基本知识和基本操作技能。
固 固加热型
1. 氨气 NH3原理:
Ca(OH)2 2NH4Cl=CaCl2 NH3↑ 2H2O
装置:
干燥:
用碱石灰(NaOH、CaO)干燥。
(温馨提示:不能用无水CaCl2、浓硫酸干燥NH3。
无水CaCl2与NH3反应:
8NH3 CaCl2= CaCl28NH3
浓硫酸为酸性干燥剂,用来干燥酸性气体,与碱性气体NH3反应。)
收集:
用向上排空气法收集。
(温馨提示:氨气极易溶于水(1:700),不能用排水法收集。)
检验:
(1)用湿润的红色石蕊试纸(变蓝);
(2)蘸有浓盐酸的玻璃棒靠近瓶口(产生白烟)。
2. 甲烷 CH4
原理:
CH₃COONa NaOH = CH4↑ Na₂CO₃
干燥:
用碱石灰(NaOH、CaO)干燥。
收集:
用排水法收集
3. 氧气 O2
原理:
2KMnO4 =(△)K2MnO4 MnO2 O2↑
2KClO3 =(MnO2)2KCl 3O2↑
2H2O2=(MnO2、△)2H2O O2↑
2Na2O2 2H2O=4NaOH O2↑
干燥:
用浓硫酸干燥。
收集:
用排水法收集
检验:
用带火星木条(复燃)。
固 液加热型
4. 氯气 Cl2
原理:
MnO2 4HCl(浓)=(△)MnCl2 Cl2↑ 2H2O
2KMnO4 16HCl(浓)= 2KCl 2MnCl2 5Cl2↑ 8H2O
KClO3 6HCl(浓)= KCl 3Cl2↑ 3H2O
净化:
杂质为HCl、H2O,用饱和食盐水或水洗气法除去HCl,再用浓硫酸干燥。(温馨提示:不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体Cl2)
【小窍门:要除去弱酸性气体中混有的强酸性气体杂质,常选用弱酸性气体溶于水后形成的饱和盐溶液。若弱酸性气体溶于水后为一元酸,则用该酸形成的饱和正盐溶液。若为二元弱酸,则用该酸形成的饱和酸式盐,如Cl2混有HCl气体,用饱和食盐水净化吸收;如CO2中混有HCl、SO2用饱和NaHCO3溶液净化吸收。】
收集:
用排饱和食盐水或向上排空气法收集。
尾气吸收:
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O
检验:
用湿润的淀粉碘化钾试纸(变蓝)。
5. 氯化氢 HCl
原理:
食盐与浓H2SO4(不挥发性酸与挥发性酸的盐)进行复分解反应
NaCl(固) H2SO4(浓)=(△)HCl↑ NaHSO4
NaCl(固) NaHSO4=(△)Na2SO4 HCl↑
干燥:
用浓硫酸干燥。
收集:
用向上排空气法收集
检验:
用稀硝酸酸化的AgNO3溶液(白色沉淀)。
6. 一氧化碳 CO
原理:
浓硫酸对有机物的脱水作用:向蒸馏烧瓶中加入浓硫酸,在分液漏斗里盛放甲酸。
净化:
杂质为CO2、SO2、H2O,用NaOH溶液除去。
【小窍门:要除去中性气体中的酸性气体,用强碱溶液或碱石灰吸收。如:CO中的混有的CO2用NaOH溶液吸收除去。】
干燥:
用浓硫酸干燥。
收集:
用排水法收集
检验:
灼热CuO,产生气体通入澄清石灰水(变浑浊)。
液 液加热型
7. 乙烯 C2H4
原理:
净化:
杂质为CO2、SO2、H2O,可用NaOH溶液除去CO2、SO2,再用浓硫酸干燥。
【小窍门:要除去中性气体中的酸性气体,用强碱溶液或碱石灰吸收。如:C2H4中的混有的CO2、SO2用NaOH溶液吸收除去。还可用CuSO4或Pb(NO3)2等溶液除去。】
收集:
用排水法收集
检验:
溴水或酸性KMnO4溶液(褪色)。
固 液不加热型
8. 一氧化氮 NO原理:
3Cu 8HNO3(稀)= 3Cu(NO3)2 2NO↑ 4H2O
净化:
杂质为NO2、H2O,用水除去NO2,再用浓硫酸干燥。
干燥:
用碱石灰(NaOH、CaO)干燥。
收集:
用排水法收集。
检验:
空气接触(迅速变成红棕色)。
9. 二氧化氮 NO2原理:
Cu 4HNO3(浓)=Cu(NO3)2 2NO2↑ 2H2O
干燥:
用浓硫酸干燥。
收集:
用向上排空气法收集
尾气吸收:
3NO₂ H₂O=2HNO₃ NO
或NO NO₂ 2NaOH=2NaNO₂ H₂O
检验:
观察颜色,溶于水(红棕色,褪色)。
10. 二氧化硫 SO2原理:
无水Na2SO3与中等浓度H2SO4进行复分解反应
Na2SO3 H2SO4=Na2SO4 H2O SO2↑
Cu H2SO4(浓)=(△)CuSO4 SO2↑ H2O
干燥:
用浓硫酸干燥。(温馨提示:不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体SO2)
尾气吸收:
SO₂ 2NaOH=Na2SO₃ H₂O
收集:
用向上排空气法收集
检验:
品红溶液(品红褪色)。
11. 乙炔 C2H2
原理:
电石与水进行反应
CaC2 2H2O=Ca(OH)2 C2H2↑
净化:
因电石中含有的CaS与水反应生成H2S,可用CuSO4溶液或NaOH溶液除去。
H2S CuSO4=CuS↓ H2SO4
11PH3 24CuSO4 12H2O=8Cu3P↓ 3H3PO4 24H2SO4
H2S NaOH=Na2S H2O或H₂S NaOH= NaHS H₂O
收集:
用排水法收集
检验:
溴水或酸性KMnO4溶液(褪色)。
12. 硫化氢 H2S原理:
制H2S不能用硝酸或浓H2SO4(防氧化)
FeS H2SO4=FeSO4 H2S↑
FeS 2HCl=FeCl2 H2S↑
净化:
杂质为HCl、H2O,用饱和NaHS溶液除HCl,再通入固体CaCl2 (或P2O5)(除水蒸气) 。
收集:
用向上排空气法收集
尾气回收:
H₂S 2NaOH= Na₂S H₂O
或H₂S NaOH=NaHS H₂O
检验:
(1)CuSO4溶液(产生黑色沉淀)
Cu2 S2-=CuS↓
(2)湿润的醋酸铅或硝酸铅试纸(变黑)。
Pb(CH3COO)2 H2O=PbS↓ 2CH3COOH
13. 氢气 H2原理:
Zn H2SO4=ZnSO4 H2↑
收集:
用向下排空气法或排水法收集
检验:
爆鸣实验
14. 二氧化碳 CO2原理:
CaCO3 2HCl=CaCl2 CO2↑ H2O
净化:
杂质为HCl、H2O,用饱和NaHCO₃溶液除去HCl,再用浓硫酸除水蒸气。(温馨提示:不能用碱石灰、CaO、固体NaOH等碱性干燥剂来干燥酸性气体CO2)
收集:
用向上排空气法收集
检验:
澄清石灰水(变浑浊)。
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