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- 2021-05-13 发布
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气体的净化与干燥
1.除杂原则:①不能引入新的气体杂质;②不能减少被净化气体的量。
2.除杂原理:(碱石灰是由CaO固体和NaOH固体组成的混合物)。
3.干燥剂的选择:(干燥原则:干燥剂不能与被干燥气体发生化学反应)。
干燥装置
洗气瓶(盛液体)
干燥管(固体干燥剂)
U形管(固体干燥剂)
仪 器
无水硫酸铜
(遇水变蓝)
干燥剂
浓硫酸
固体NaOH、生石(CaO)、
碱石灰等
无水CaCl2、
无水硫酸铜(CuSO4)
固NaOH、
生石(CaO)、
碱石灰等
无水CaCl2、
无水硫酸铜(CuSO4)
能干燥
的气体
SO2、CO2、HCl; H2、O2、CO、N2、CH4
NH3;
H2、O2、CO、N2、CH4
SO2、CO2、HCl;H2、O2、CO、
N2、CH4
NH3;
H2、O2、CO、N2、CH4
SO2、CO2、HCl;H2、O2、CO、N2、CH4
不能干燥
的气体
NH3
SO2、CO2、
HCl
NH3
SO2、CO2、
HCl
NH3
4.常见吸收剂及能吸收的气体:
吸收剂
吸收的气体
吸收剂
吸收的气体
水
HCl、NH3
NaOH溶液或石灰水
HCl、CO2
碱石灰(NaOH和CaO)
CO2、水蒸气、HCl
灼热铜丝或铁丝
O2
浓硫酸、无水CuSO4
H2O
灼热氧化铜
CO、H2
5.尾气的吸收及处理——环保意识
①.溶液吸收:如CO2、SO2、HCl、NH3等可用NaOH溶液吸收(极易溶气体要防止倒吸)。
②.点燃处理:如CO、CH4、H2S等可燃性气体可接一个尖嘴导管,将其点燃。
③.气球收集:如有毒的CO、H2S、Cl2等可在导管末端接上一个气球收集。
④.防倒吸装置:如易溶的气体可收集到倒立的漏斗中。
Fe2O3
CO
澄清的
石灰水
纯净的氢气
干燥的
烧杯
6.“万能瓶”的几种主要用途:
(1).集气:(贮气)学科王
b
a
①如瓶中为空气,即用排空气法收集气体时,密度比空气大的气体从a管进,密度小的从b管进。
②若瓶中为水,即用排水法收集气体时,气体从b管进。
(2).洗气:(长入短出) 瓶内装浓硫酸或氢氧化钠溶液。
(3).量气:(短入长出)
瓶内装满水,气体从b端进入,a端接量筒,通过测量量筒内水的体积从而测得生成气体的体积。
(4).安全瓶:(长入短出)
点燃可燃气体时,瓶内装少量水,将点燃的气体与从发生装置产生的气体分隔开。
注明:气体的性质决定收集的方法
收集法
排水集气法
向上排空气法
排空气法
实验图
O2、H2、CO、CH4
O2、CO2
H2、NH3、CH4
气 体
性 质
适用不易溶于水、难溶于水
且不与水发生反应的气体。
适用不跟空气发生反应
且密度比空气大的气体。
适用不跟空气发生反应
且密度比空气小的气体。
二、常见气体的性质和用途:
(一)重要的三种气体:氢气、氧气、二氧化碳
1.物理性质:
三大气体
颜 色
气 味
状 态
密 度
溶 解 性
H2
无色
无味
气体
比空气 小
难 溶于水
O2
无色
无味
气体
比空气 大
不易 溶于水
CO2
无色
无味
气体
比空气 大
能 溶于水
2.化学性质:
H2
⑴.可燃性
⑵.还原性
2H2+ O22H2O
H2+ CuOCu + H2O
O2
⑴.与金属反应
⑵.与非金属反应
⑶.与化合物反应
2Mg+ O22MgO
3Fe+ 2O2 Fe3O4
C+ O2CO2
S+ O2SO2
4P+ 5O22P2O5
CH4+2O2 CO2+ 2H2O
C2H5OH+3O22CO2+3H2O
2CO+ O22CO2
CO2
⑴.与水反应
⑵.与石灰水反应
⑶.与碳反应
CO2+ H2OH2CO3
CO2+Ca(OH)2CaCO3↓+H2O
CO2+ C2CO
3.用途的比较:
氢气用途
氧气用途
二氧化碳用途
⑴填充气球
⑵高能燃料
⑶冶炼重要金属
⑴支持燃烧
⑵供给呼吸
⑶用于炼钢
⑴灭火
⑵作工业原料(制饮料、纯碱、化肥等)
⑶“干冰”用于人工降雨
⑷植物的光合作用
(二)具有可燃性的三种气体:氢气、一氧化碳、甲烷
1.物理性质:
颜 色
气 味
状 态
密 度
溶 解 性
H2
无色
无味
气体
比空气 小
难 溶于水
CO
无色
无味
气体
比空气 略小
难 溶于水
CH4
无色
无味
气体
比空气 小
难 溶于水
2.化学性质(可燃性):
H2
可燃性
H2、CO、CH4的检验
2H2+ O22H2O
点燃后,⑴在火焰上方罩一干冷的小烧杯,烧杯内壁没有 水雾 ,该气体是 CO ;⑵在火焰上方罩一内壁附有澄清石灰水的小烧杯,石灰水变 浑浊 ,该气体是 CH4 ;另一气体就是 H2 。
CO
2CO+ O22CO2
CH4
CH4+2O2 CO2+ 2H2O
(三)具有可燃性和还原性的三种物质:氢气、一氧化碳、碳
1.物理性质:
颜 色
气 味
状 态
密 度
溶 解 性
H2
无色
无味
气体
比空气 小
难 溶于水
CO
无色
无味
气体
比空气 略小
难 溶于水
C
金刚石和石墨的物理性质不同,是因为它们中的 碳原子的排列方式 不同。
金刚石和石墨是由 碳 元素组成的 碳单质 的物质;它们的物理性质 不同 ,但化学性质 相同 。(填:相同、不同)
2.化学性质:
H2
⑴.可燃性
⑵.还原性
2H2+ O22H2O
H2+ CuOCu + H2O
CO
2CO+ O22CO2
CO+ CuOCu + CO2
C
C+ O2CO2
C+2CuO2Cu+CO2↑
三、解题策略指导
一定要熟知常见气体的制取、干燥、除杂、装置的连接顺序和性质的检验。
1、除杂和干燥的先后顺序:①若用洗气装置除杂,一般除杂在前,干燥在后;
②若用加热装置除杂,一般是干燥在前,除杂在后。
2、洗气瓶和干燥管中气体的进出口顺序:
①用洗气瓶除杂和干燥时,气体应长进短出;
②用球型干燥管除杂或干燥时,气体应大进(即大管口进气)小出(即小管口出气),以利于气体充分干燥。
3、检验多种气体的先后顺序:有多种气体需要检验时,应尽量避免前步检验对后步检验的干扰。如被检验的气体中是否含有二氧化碳和水蒸气时,应先检验水(用无水硫酸铜检验),后检验二氧化碳(用澄清石灰水检验),最后干燥水(用浓硫酸干燥)。
4、记住常见物质的特征反应:
CO2能使澄清石灰水变浑浊,白色的无水硫酸铜遇H2O变蓝。要验证H2和CO等还原性气体,可先将净化后的气体通过灼热的CuO,再检验其产物。检验H2的存在是通过其与CuO反应生成H2O,检验H2O时一定要将产物先通过无水CuSO4检验。要验证CO和CO2的混合气体,可先将混合气体通入澄清石灰水,后通过灼热的CuO,再检验CO。
四、典型习题
1. (2013荆州市)实验室用下图所示装置的部分或全部组合后完成如下实验,请回答下列问题:
d e
A B C D
(1)小明要证明鸡蛋壳的主要成分是碳酸盐,他将A装置中的导气管a与C装置中的导气管 相连,当装置C中产生 的现象时即达到实验目的。
(2)若将A装置中的药品换成稀硫酸和锌粒,产生的H2经干燥后用D装置收集,当D装置的瓶口向下时,导管口的连接顺序应是a→b→c→ 。
(3)B装置中使用过的浓硫酸稀释后,还可以用作它用, 用烧杯稀释浓硫酸时,应向烧杯中倒入的物质是 。
弹簧夹
有孔
隔板
水
①
②
2. (2013镇江市)请结合下图回答问题:
稀
盐酸
A B C D E F
(1)标号①②的仪器名称:① ,② 。
(2)实验室选用A、D装置制取O2,气体收集完毕时,应先 (填“从水中取出导气管”或“熄灭酒精灯”)。
(3)实验室可用(NH4)2SO4固体和熟石灰混合加热制取NH3,应选择发生装置为 (选
填序号)。
4
3
2
1
浓H2SO4
饱 和NaHCO3
(4)选择发生装置B和收集装置 (选填序号)可以用于实验室制取CO2,若将发生装置由B改为F,其优点是 。
①为了得到纯净、干燥的CO2,除杂装置(如右图)
的导管按气流方向连接顺序是 (选填字母);
a.1→2→4→3 b.2→1→3→4
c.4→3→1→2 d.3→4→2→1
用化学反应方程式表示饱和NaHCO3溶液的作用 。
②写出用澄清石灰水检验CO2的化学反应方程式 。
3.(2013张掖市)下列装置常用于实验室制取气体.根据给出的装置回答下列问题
(1)指出编号仪器名称:② .
(2)实验室利用A装置制取氧气,反应原理用化学方程式表示为 .
(3)制取并收集二氧化碳应选择的装置是 (从A﹣﹣E中选择),使用该套装置制取气体的突出优点是 ,该反应原理用化学方程式表示为
改用F装置收集二氧化碳,则气体应从 端进入.制得的二氧化碳中常含有少量的氯化氢气体与水蒸气,欲使个G、H装置将以上杂质气体除去,则装置正确的连接顺序是:混合气体→ (用端口字母表示).
(4)将纯净的二氧化碳气体通入盛有蒸馏水的洗气瓶一段时间后,测得该装置中溶液的pH、
(填“>”、“<”或“=”)7.
4.(2013莱芜市)某同学利用“多米诺骨牌”效应,设计了如图气体制取与性质验证的组合实验,打开A中分液漏斗的活塞,很快看到E中导管口有气泡冒出,且溶液由紫色变红色.请看图回答问题:
(1)A中反应的化学方程式 ;B中白磷不燃烧,原因是 .
(2)C、D中看到的现象分别是 、 .
(3)用化学方程式表示E中颜色变化的原因 ;用F装置收集气体的依据是 .
5.煤炉燃烧正旺时,蜂窝煤的每个小孔中都会有一个蓝色的火苗在跳动,蓝色火焰是一氧化碳燃烧产生的。
(1)碳不完全燃烧产生一氧化碳,反应的化学方程式为 。
(2)小红上网查阅资料得知:二氧化碳与红热的碳反应也会产生一氧化碳。小红设计了下图所示的实验装置,证明二氧化碳能与碳反应。回答下列问题。
① A装置用于制取二氧化碳,其中发生反应的化学方程式为 。
② E装置中盛有浓氢氧化钠溶液,该装置的作用是 。
③ H中氧化铁被冶炼成铁,发生反应的化学方程式为 。
④ F和I中盛有的药品完全相同,其作用的不同之处是 。
6.实验室用干燥、纯净的一氧化碳还原氧化铁并检验其产物。实验装置如下图所示。其中A是实验室用草酸(H2C2O4)和浓硫酸加热制取一氧化碳的气体发生装置,反应的化学方程式为
浓硫酸H2
加热
H2C2O4 H2O+CO2↑+CO↑
回答下列问题:
(1) 写出E装置中的实验现象 。
(2) 请将下列装置正确的接入到B、C、D位置中,装置导管的接口顺序是:a→ →h。
(3)B装置中发生反应的化学方程式为 。
(4)C装置无明显现象,C装置的作用是 。
(5)F装置的作用是 。
3.已知草酸(H2C2O4)在加热条件下会发生分解反应,同学们对生成物产生了浓厚的兴趣,于是用实验的方法对生成的物质进行探究。
【提出猜想】产生的气体是一氧化碳、二氧化碳和水蒸气的混合物。
【查阅资料】(1)碱石灰是固体氢氧化钠和氧化钙的混合物。
(2)H2在高温条件下可以还原氧化铁。
【实验过程】同学们经过讨论设计了如下图所示装置,并进行了实验(部分夹持仪器已略去)。
石灰水
草酸
浓硫酸
Fe2O3
石灰水
碱石灰
A B C D E
(1)观察到装置D中产生的现象为 。
(2)装置C的作用为吸收混合气体中的水和二氧化碳,其中氧化钙与水反应的化学方程式为 。
(3)观察到装置B中澄清石灰水变浑浊,写出此反应的化学方程式 ,由此得出的结论为 。又知装置C的质量增加了,E中石灰水变浑浊了,并结合上述实验现象,某同学得出了结论。
【得出结论】同学认为猜想正确,请写出草酸分解的方程式 。
【反思与评价】
(1)根据上述实验现象,有的同学认为草酸分解不一定生成CO。你认为他的看法是否合理?
原因是 。
(2)有同学认为上述实验中还有不合理的地方,你认为下列建议正确的是 。(填数字序号)
①应在装置A、B之间增加检验水蒸气的装置
②应在装置E后增加尾气处理装置
③可将装置C换成装有浓硫酸的洗气瓶
④可在装置C、D之间增加盛有澄清石灰水的洗气瓶
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