高中常见气体的制备方法,装置,检验和除杂

实验基础知识补充实验基础知识补充 二、常见气体的制备方法二、常见气体的制备方法 （前 6 个最常考，有下划线的必须熟记） 1 1．氨气．氨气 （（1 1）工业制法）工业制法 （合成氨工业） ：N2+3H2 2NH3 （（ 2 2 ）） 实实 验验 室室 制制 法法（ 氯 化 铵 和 消 石 灰 混 合 加 热） ： 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O 说明：试管口棉花的作用是支撑固定导管，且减少NH3与 空气的对流，提高氨气的纯度。 （（3 3）实验室快速制氨法：）实验室快速制氨法：浓氨水滴入到生石灰(或烧碱或 碱石灰)表面快速产生氨气。 ①制取原理——固体铵盐与固体强碱的复分解 ②制取方程式——Ca(OH)2+2NH4Cl ③装置——略微向下倾斜的大试管,加热 ④检验——湿润的红色石蕊试纸,变蓝 ⑤除杂质——通入碱石灰(除水蒸气) 收集——向下排气法 CaCl2+NH3↑+2H2O 2 2．氯气．氯气 （（1 1）） 工业制法工业制法 ①电解饱和食盐水得到烧碱、氢气和氯气：2NaCl+2H2O ②冶炼钠（或镁）时得到金属和氯气：2NaCl（熔融） 2NaOH +H2↑+ Cl2↑ 2Na + Cl2↑ （（2 2）实验室制法）实验室制法 ①KMnO4常温氧化浓盐酸：2KMnO4+16HCl(浓) = 2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O ②MnO2加热氧化浓盐酸：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O （与稀盐酸不反应） 制取原理——强氧化剂氧化含氧化合物 制取方程式——MnO2+4HCl(浓) 装置——分液漏斗,圆底烧瓶,加热 MnCl2+Cl2↑+2H2O 检验——能使湿润的蓝色石蕊试纸先变红后褪色; 除杂质——先通入饱和食盐水(除 HCl),再通入浓 H2SO4(除水蒸气) 收集——排饱和食盐水法或向上排气法 尾气回收——Cl2+2NaOH=== NaCl+NaClO+H2O 3 3．二氧化硫．二氧化硫 （（1 1）工业制法）工业制法 ①高温煅烧硫铁矿：4FeS2+11O2 2Fe2O3+8SO2 ② 火 法 炼 铜 得 到 副 产 物 二 氧 化 硫 ： Cu2S+O2 2Cu+SO2 SO2③燃烧硫磺得到二氧化硫：S+O2 （（2 2）实验室制法）实验室制法 ①Cu+2H2SO4(浓) 上排空气法收集） CuSO4+SO2↑+2H2O（向 ②Na2SO3+ H2SO4（70%） =Na2SO4+H2O+SO2↑ 说明：1、浓硫酸的浓度过高会使得溶液中没有 H+， 反应无法发生；硫酸浓度过低，生成的 SO2与水反应并溶解在溶液中。 2、B 装置的作用是验证 SO2具有还原性；B 装置中的现象是紫红色褪色或颜色变浅； 离子方程式为 5SO2＋2MnO－ 4 ＋ 2－2H2O===5SO 4 ＋2Mn2＋＋4H＋ 3、C 装置的作用是验证 SO2的氧化性；现象是溶液中产生黄色浑浊 ①制取原理——稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解 ②制取方程式——Na2SO3+H2SO4=== Na2SO4+SO2↑+H2O ③装置——分液漏斗,圆底烧瓶 ④检验——先通入品红试液,褪色,后加热又恢复原红色; ⑤除杂质——通入浓 H2SO4(除水蒸气) ⑥收集——向上排气法 ⑦尾气回收——SO2+2NaOH=== Na2SO3+H2O 4 4．氯化氢．氯化氢 （（1 1）工业制法）工业制法 （氢气在氯气中燃烧） ：H2+Cl2 （（2 2）实验室制法）实验室制法 ①2NaCl+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl ↑ 2HCl ②浓硫酸滴入到浓盐酸中快速制备 HCl 气体。 ①制取原理——高沸点酸与金属氯化物的复分解 ②制取方程式——NaCl+H2SO4Na2SO4+2HCl↑ ③装置——分液漏斗,圆底烧瓶,加热 ④检验——通入 AgNO3 溶液,产生白色沉淀,再加稀 HNO3 沉淀不溶 ⑤除杂质——通入浓硫酸(除水蒸气) ⑥收集——向上排气法 5 5．一氧化氮．一氧化氮 （（1 1）工业制法）工业制法 ：： ①氨的催化氧化（硝酸工业的第一步反应） ：4NH3+5O24NO+6H2O ②NO2溶于水制硝酸的副产物：3NO2+H2O = 2HNO3+NO （2） 实验室制法实验室制法 ：：3Cu+8 HNO3(稀) = 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O （3） ①制取原理——不活泼金属与稀硝酸的氧化—还原; ②制取方程式——Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O ③装置——分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶) ④检验——无色气体,暴露于空气中立即变红棕色 ⑤收集——排水法 6 6．二氧化氮．二氧化氮 （（1 1）） 工业制法工业制法（硝酸工业的第二步反应） ： 2NO+O2=2NO2 （（2 2）实验室制法：）实验室制法： Cu+4 HNO3(浓) = Cu(NO3)2+2NO2↑ +2H2O （向上排空气法收集） ①制取原理——不活泼金属与浓硝酸的氧化—还原; ② 制 取 方 程式 ——Cu+4HNO3===Cu(NO3)2+2NO2 ↑ +2H2O ③装置——分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶) ④检验——红棕色气体,通入 AgNO3 溶液颜色变浅,但无沉 淀生成 ⑤收集——向上排气法 ⑥尾气处理——3NO2+H2O===2HNO3+NO NO+NO2+2NaOH===2NaNO2+H2O 7 7．乙烯．乙烯 （（1 1）工业制法）工业制法 (石油裂解制乙烯) ： C4H10 （（2 2）实验室制法）实验室制法(乙醇的消去反应 ) ： CH3CH2OH ①制取原理——浓硫酸对有机物的脱水作用 C2H6+C2H4C8H18 CH2=CH2↑+H2O C6H14+C2H4 ②制取方程式——CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O ③装置——分液漏斗,圆底烧瓶,加热 ④除杂质——通入 NaOH 溶液(除 SO2,CO2),通入浓硫酸(除水蒸气) 收集——排水法 8 8．乙炔．乙炔 实验室制法实验室制法(电石水解法)：CaC2+2H2O = Ca(OH)2+C2H2↑ ①制取原理——电石强烈吸水作用 ②制取方程式——CaC2+2H2OCa(OH)2+CH CH↑ ③装置——分液漏斗,圆底烧瓶(或用大试管,锥形瓶) ④检验——无色气体,能燃烧,产生明亮的火焰,并冒出浓的黑烟 ⑤除杂质——通入硫酸铜溶液(除 H2S,PH3),通入浓硫酸(除水蒸气) 收集——排水法或向下排气法 9 9．氢气．氢气 （（1 1）工业制法）工业制法 ①水煤气法： （高温还原水蒸气） C+H2O(g) CO+H2 2 NaOH +H2↑+ Cl2↑②氯碱工业的副产物： （电解饱和食盐水） 2NaCl+2H2O （（2 2）实验室制法）实验室制法 ①金属与非氧化性强酸反应： Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2↑ ②金属与强碱溶液反应： 2Al+2NaOH+2H2O = 2NaAlO2+3H2↑ 制取原理——活泼金属与弱氧化性酸的置换 制取方程式——Zn+H2SO4 === H2SO4+H2↑ 装置——启普发生器 检验——点燃,淡蓝色火焰