一般实验室要用的几种气体的制法!
第一部是把所有的装置装好并检查气密性!
①氧气:实验室制氧气有三种办法,一般用两种,加热高锰酸钾或分解双氧水!
1.加热高锰酸钾需要的装置有铁架台、大试管、导管、棉花和带孔的木塞!
将导管与带孔的木塞相连,将木塞塞入试管,再检查气密性;然后将高锰酸钾放入大试管中,试管口塞一团棉花,再塞好木塞,再将试管装在铁架台上(试管口要略向下倾斜),因为一般用排水法收集氧气,所以最后要把导管的另一端放在水中!然后加热试管底部的药品,当导管口有平稳的气泡时,就可以收集氧气了!这种方法制氧气,杂质少!因为除了药品中的湿存水外,就没什么杂质了!水蒸气可以用碱石灰或浓硫酸去除!
2.分解双氧水需要的装置有分液漏斗、圆底烧瓶、导管和带孔的木塞!
将装置装好后,关闭分液漏斗的活塞,检查气密性,然后向圆底烧瓶中装入二氧化锰,向分液漏斗中倒入双氧水,打开活塞,反应开始,等待3秒左右就可以开始收集氧气了!这种方法安全、方便,但杂质多,除氧气外,还有水蒸气、过氧化氢气体等!过氧化氢气体极易溶于水,所以可以用蒸馏水去除,水蒸气可以用碱石灰或浓硫酸去除!
3.加热氯酸钾用的较少,因为步骤多,反应慢,还要催化!我也说一下!
需要的装置有铁架台、大试管、导管、棉花和带孔的木塞!
装置的安装与高锰酸钾制氧气的装置的安装一样!检查好气密性后,将氯酸钾和二氧化锰的混合物装入大试管,然后加热。杂质只有湿存水!水蒸气用浓硫酸或碱石灰!
②氢气:实验室制氢气一般用两种,一种是金属和酸反应,一种是铝或锌与碱反应!
1.金属和酸反应需要的装置,可以用启普发生器!实验室一般用的金属是锌,首先检查气密性,在将锌粒装入中球,向球形漏斗中加热稀硫酸或稀盐酸!然后打开导管上的活塞,反应开始!用排水法收集氢气!这种反应用的较多,还可以控制氢气的量!杂质有水蒸气,如果用盐酸做反应物的话,杂质还有氯化氢气体!
氯化氢气体可以用碱石灰或蒸馏水去除,水蒸气可以用碱石灰或浓硫酸去除!
2.铝和锌是两性金属,可以和碱反应,生成氢气,所以在没有酸的时候,可以用这个反应!装置也是启普发生器!反应的方法也一样,只要把酸换成碱就行!杂质只有水蒸气!水蒸气用碱石灰和浓硫酸去除!
③氮气:实验室要用氮气的话有两种,一是直接从空气中分离出来,二是用亚硝酸钠与氯化铵的反应!
1.空气分离氮气的方法基本属于物理法!工业上也是这么做的,就是将空气净化后加压冷却,使空气液化,再用分馏的方法制得氮气,同时还有氧气、氩气和少量的氦气!实验室无法制得液态空气,所以就先用浓氢氧化钠溶液去除空气中的二氧化氮和少量的二氧化硫等酸性气体,再将该气体通过大量灼热的铜粉来去除氧气,用碱石灰去除水蒸气和没除净的酸性气体,最后剩下的就是氮气了!这样制得的氮气中有氩气和少量的氦气,但因为它们不参加任何反应,所以不用管它们!
2.这种方法很简单、方便这要将亚硝酸钠溶液与饱和的氯化铵溶液混合就会反应!先生成亚硝酸铵,又因为亚硝酸铵极易分解成氮气和水,所以会产生氮气,这样产生的氮气纯度极高,只会有少量的水蒸气,用碱石灰会浓硫酸干燥就行!
当然,制取氮气的方法不止这两个,还可以用加热叠氮化钠或重铬酸铵,或在230摄氏度以上加热硝酸铵,也可以用氨气来制取氮气,氨气与灼热的氧化铜反应或氨气与卤素气体反应(除氟外)等等!
④氯气:实验室制氯气有两种,一是用加热二氧化锰与浓盐酸的混合物,还有就是用高锰酸钾和盐酸反应的方法!
两种方法都可以用双氧水制氧气的装置!
1.二氧化锰制氯气的方法用的较多,步骤就是在检验完气密性后,将二氧化锰装入圆底烧瓶中,向分液漏斗中加入浓盐酸,然后加热!杂质主要是氯化氢气体和水蒸气,因为氯气可溶与水,所以不能用水来去除氯化氢气体,要用饱和食盐水来去除氯化氢气体,再用浓硫酸去除水蒸气!
2.高锰酸钾制氯气是急用的时候用的,步骤就是在检验完气密性后,将高锰酸钾装入圆底烧瓶中,向分液漏斗中加入盐酸,不一定要用浓盐酸,大约5%到10%的盐酸就行了!杂质的成分与除杂的方法与上面的一样。
因为氯气是高毒气体,所以尾气应用氢氧化钠或碱石灰处理!
⑤二氧化碳:实验室制取二氧化碳的方法只有碳酸钙和稀盐酸反应!
实验装置与双氧水制氧气的装置一样,有时也用启普发生器!检查完气密性后,将石灰石或碳酸钙装入圆底烧瓶或启普发生器的中球,将稀盐酸装入分液漏斗或球形漏斗中!打开活塞,反应开始,反应的杂质有水蒸气和氯化氢气体,因为二氧化碳微溶于水,所以不能用水来去除氯化氢气体,主要将生成的气体通入饱和碳酸氢钠溶液,再通入浓硫酸中就行了!
⑥一氧化碳:实验室一般用浓硫酸与甲酸反应的方法来制取一氧化碳,其实不应该是反应,浓硫酸只是起到脱水的作用,只能算催化剂!
装置与二氧化锰制氯气的装置一样!将无水甲酸先倒入圆底烧瓶,再将浓硫酸倒入分液漏斗中,再打开活塞,然后加热烧瓶,产生的气体就是一氧化碳,杂质主要是水蒸气,但因为催化剂是浓硫酸,所以水蒸气极少,基本可以不考虑!因为一氧化碳气体的剧毒气体,所以尾气应用酒精灯烧净!
⑦二氧化硫:实验室制二氧化硫的方法是用浓硫酸与亚硫酸钠的反应!
装置与双氧水制氧气的装置一样!将亚硫酸钠装入圆底烧瓶中,向漏斗中装入浓硫酸,打开活塞,反应开始,基本没有杂质!因为二氧化硫是有毒气体,所以多余的气体应用氢氧化钠处理!
⑧三氧化硫:三氧化硫在45℃一下时是液体,16℃以下是固体!所以应该不算,但生成的三氧化硫却是气体,并且无论是固体三氧化硫还是液态三氧化硫,都很容易气化!所以我打算说!
反应装置是曲颈甑、导管、试管和水槽,在曲颈甑中装入五氧化二磷,再倒入浓硫酸,最后加热曲颈甑,浓硫酸会被热的五氧化二磷脱水,生成三氧化硫,因为温度高,所以三氧化硫是气体。将试管放入盛有凉水的水槽中,并用导管连接试管和曲颈甑,生成的三氧化硫气体会流入试管中,因为试管是凉的,所以马上会凝固成三氧化硫晶体!杂质基本没有!
⑨氯化氢气体:实验室制氯化氢气体的方法主要是用浓硫酸与氯化物反应的方法制得的,氯化物一般用氯化钠或氯化钾。当然也有用工业上制氯化氢的方法!就是氢气与氯气混合点燃!
1.浓硫酸与氯化物制氯气的装置与双氧水制氧气的装置一样!步骤就是先将氯化物装入圆底烧瓶中,将浓硫酸装入分液漏斗中,然后打开活塞!如果气体很少,就再加入浓硫酸,并加热!杂质也基本没有!
2.氢气和氯气燃烧制氯化氢的方法用的极少,可以说基本不用,因为太麻烦了,而且不安全!反应的装置不好描述,你直接看这个视频吧!
http://you.video.sina.com.cn/b/6611170-1280763850.html杂质主要是水蒸气,因为氯化氢是酸性气体,所以水蒸气不能用碱石灰去除,只能用浓硫酸去除!
⑩氨气:实验室制氨气的方法是用氯化铵与碱共热的方法!切记,氯化铵与碱必须是固体!碱一般用熟石灰,即氢氧化钙。
装置与高锰酸钾制氧气的装置一样!将氯化铵与熟石灰在研钵或蒸发皿中充分混合后装入大试管中,再用酒精灯加热,即可制得氨气!杂质是湿存水,因为氨气是碱性气体,所以不能用浓硫酸去除水蒸气,要用碱石灰!
⑾二氧化氮:实验室制二氧化氮的方法主要是用金属与浓硝酸反应制得的,金属一般用铜;也有用一氧化氮与氧气反应制二氧化氮的!
1.金属与浓硝酸反应的装置可以用启普发生器,也可以用双氧水制氧气的反应装置!步骤就是先将铜粒或铜粉放入启普发生器的中球中或圆底烧瓶中,再将浓硝酸倒入启普发生器的球形漏斗中或分液漏斗中,然后打开活塞,反应开始!因为二氧化氮极易溶于水,所以不能用排水法收集,应该用向上排空气法收集!这样制得的的二氧化氮中,杂质主要是水、硝酸蒸汽和一氧化氮,只要用浓硫酸去除水和硝酸蒸汽,再加上是用向上排空气法收集二氧化氮的,剩下的一氧化氮就会与空气反应,生成二氧化氮!
2.用一氧化氮制二氧化氮的方法是没办法的办法,基本不用,如浓硝酸用完了,只有稀硝酸才会这么做!方法很简单,一氧化氮遇氧气就反应,生成红棕色的二氧化氮!这样生成的二氧化氮中,杂质有水和硝酸蒸汽,另外如果氧气的比例不对,还会有氧气或一氧化氮,用浓硫酸去除水和硝酸蒸汽,如果杂质是氧气,可以不考虑,杂质是一氧化氮,只要将该气体暴露在空气中就行!
因为二氧化氮是有毒气体,所以尾气应用氢氧化钠溶液处理!
⑿一氧化氮:实验室制一氧化氮的方法主要是用金属与稀硝酸反应制得的!也有用二氧化氮与水反应制的的!
1.金属与稀硝酸反应的装置与制二氧化氮的装置基本一致,因为一氧化氮遇空气就反应,生成二氧化氮,而且一氧化氮难溶与水,所以只是生成的气体只能用排水法收集,而且由于反应的速率较低,所以有时要加热!这样反应制得的的一氧化氮中,杂质就只有水,用浓硫酸去除就行!
2.用二氧化氮制一氧化氮也是没有办法的办法!如正和有二氧化氮,但又急需一氧化氮,那就将二氧化氮通入水中,等气体全没了,剩下的就是一氧化氮了!这样生成的一氧化氮中,杂质也是水,用浓硫酸就可以去除了!
因为一氧化氮遇空气就反应,生成二氧化氮,所以整个反应装置要密封,而且因为会生成二氧化氮,所以尾气要用氢氧化钠处理!
⒀一氧化二氮:实验室一般不用一氧化二氮,但如果需要,就用加热硝酸铵的方法制的!也有用无水硝酸钠和无水硫酸铵混合物加热分解制得的,还有用金属与0.8mol/L到0.2mol/L的稀硝酸反应制得的,一般金属用锌或铁!
1.加热硝酸铵制一氧化二氮的实验装置是大试管、铁架台和水槽,在能适当加热的干燥装置中,在80--100℃的温度下,使硝酸铵充分干燥。然后用干的研钵磨碎,再在80--100℃的温度下干燥后,取2g左右上述干燥的硝酸铵,加入干燥的试管里,然后加热(可以剪短酒精灯的灯蕊,使火焰不太大)。之后,干燥的硝酸铵固体会熔融成液体,以后像水沸腾那样,气泡翻滚。用排水法收集一氧化二氮气体。因为一个笑气分子(一氧化二氮俗名叫笑气)会与六个水分子结合在一起。当水中溶解大量笑气时,再把水冷却,就会有笑气晶体出现。把晶体加热,笑气会逸出。我们利用笑气这种性质,制高纯笑气。这样制的的一氧化二氮杂质只有水蒸气,因为含量极少,可以忽略!
2.加热无水硝酸钠和无水硫酸铵混合物制一氧化二氮的方法与加热硝酸铵的装置一样,只要药品不一样!这种方法制得的笑气纯度也很高!
3.用金属与稀硝酸反应制笑气也是急用的时候用的方法,反应装置就是启普发生器,步骤与金属与酸反应制氢气的方法一样!再将制得的笑气用水净化即可!这样制得的笑气会用水蒸气,但含量极少!
⒁硫化氢:实验室制硫化氢是用硫化物与酸反应制得的,硫化物主要是硫化亚铁或硫化铜!也可以用硫蒸汽与氢气点燃的方法制得!
1.硫化物与酸反应制硫化氢的反应装置与碳酸钙制二氧化碳的装置相同!步骤就是先将硫化亚铁或硫化铜装入圆底烧瓶中,再将稀盐酸装入分液漏斗中,打开活塞,反应开始!生成的硫化氢可溶与水,所以硫化氢不能用排水法收集,只能用向上排空气法收集!这样生成的硫化氢中,杂质主要是水,因为硫化氢是酸性气体,所以不能用碱石灰来干燥,只能用浓硫酸来去除水蒸气。
2.硫蒸汽与氢气反应的方法主要是工业上用的!实验室基本不会用,太麻烦了!但是因为纯的高,所以只有很高的要求时才会用!装置与氢气和氯气制氯化氢的装置一样,只是将制氯气的装置换一下,换成一个装有硫粉的大试管,并用酒精灯不断的加热!这样制得的硫化氢中,杂质主要是水,只能用浓硫酸来干燥!
硫化氢也是有毒的气体,所以尾气要用氢氧化钠溶液或碱石灰来去除!
接下来就是有机物了
⒂甲烷:实验室的甲烷是用加热无水醋酸钠与碱石灰的混合物来制取的!其实,醋酸钠是与碱石灰中的氢氧化钠反应,氧化钙只是干燥剂!
装置与高锰酸钾制氧气的装置一样!先将无水醋酸钠与碱石灰在研钵或蒸发皿中充分混合,再装入大试管中,用酒精灯加热药品,生成的气体就是甲烷,这样生成的甲烷只有湿存水,因为反应物中有碱石灰,所以水会被吸收,所以基本不含杂质!
⒃乙烯:实验室制乙烯的方法就是用浓硫酸与无水乙醇(就是纯酒精)反应制得的,这里的浓硫酸也是脱水催化用的!
反应的装置与甲酸制一氧化碳的装置一样,先将酒精倒入圆底烧瓶中,再将浓硫酸倒入分液漏斗中,打开活塞,并加热,反应开始!这样制得的乙烯中含有水蒸气,但因为反应物中有浓硫酸,所以水蒸气又会被除掉!杂质基本没有!
⒄乙炔:实验室制取乙炔的方法,就是用碳化钙(电石)与水的反应,碳化钙于水反应,生成氢氧化钙和乙炔。
反应的装置与双氧水制氧气的装置一样,先将电石放入圆底烧瓶,在向分液漏斗中加入水,打开活塞,反应就开始了!这样生成的乙炔中,含有水蒸汽!只要用碱石灰或浓硫酸干燥就行!
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