实验室对氧气、氢气、二氧化碳的制取比较.doc

一、气体的制取、净化和除杂
初中化学中的实验组合题一般以氧气、氢气和二氧化碳三大气体的制取和性质实验或迁移应用其原理和性质的实验为主线，将许多仪器连接起来形成完整的实验装置图，再根据要求进行实验。
1． 气体制取的仪器组合顺序
制备纯净干燥气体的步骤是:
实验仪器组装公式：气体发生装置—除杂质装置—干燥装置—气体收集装置→尾气处理
⑴ 制气装置的选择：A 所需药品的状态；B 反应条件
⑵ 集气装置的选择：A 气体的溶解性；B 气体的密度
⑶ 除杂质的试剂和干燥剂的选择：实验室制取的气体常常有酸雾或水份。
酸雾可用水、氢氧化钠溶液、澄清的石灰水或饱和碳酸钠（碳酸氢钠）溶液除去，
水份可用干燥剂如：浓硫酸（酸性）、碱石灰（碱性）、固体氢氧化钠（碱性）、氧化钙（碱性）、五氧化二磷（酸性）、无水氯化钙（中性）、无水硫酸铜（中性）等除去
（1）酸性干燥剂（浓硫酸）不能干燥碱性气体如氨气；
（2）碱性干燥剂（NaOH ）不能干燥酸性气体如二氧化硫、二氧化碳、、氯化氢等
气体除杂的方法：A 水吸收法：易溶于水的气体杂质用水吸收。（如HCl）
B 酸碱吸收法：酸性气体杂质用碱性试剂吸收。（如氢氧化钠溶液吸收CO2、HCl。）
C 沉淀法：将杂质气体转变为沉淀除去。（如用澄清石灰水除CO2）
D 固化法：将杂质气体与固体试剂反应生成固体而除去。（如除去O2用灼热的氧化铜）
E 转纯法：将杂质转化为所需气体。（如除去CO中的CO2，可将气体通过炽热的炭粉）
气体除杂的原则：不减少被净化气体的质量，不引进新的杂质。
气体除杂的注意事项：
A 选择除杂试剂：一般只能跟杂质起反应，而不能与被净化的气体反应。
B 除杂务尽：选择除杂试剂要注意反应进行的程度。（如除去CO2时用氢氧化钠溶液比用澄清石灰水要好。因为氢氧化钠的溶解度比氢氧化钙要大很多，因此其溶质质量分数较大。）
C 有许多杂质要除去时，要注意除杂的顺序。一般来说，杂质中有许多酸性杂质时，先除酸性较强的杂质；而水蒸气要放在最后除去
除去杂质和干燥的装置一般用洗气瓶或干燥管。在洗气瓶中导气管一般是长进短出，在干燥管中一般是大进小出。除杂和干燥一般是先除杂后干燥。
⑷ 处理装置：一般有三种，一是用溶液吸收；二是点燃尾气；三是回收。
2． 制取气体的操作顺序
要制取气体需要经过仪器连接、气密性检查、装入药品、仪器拆洗等步骤。

3、氧气、氢气和二氧化碳的实验室制法和收集

氧气
氢气
二氧化碳
药品
氯酸钾和二氧化锰或高锰酸钾
过氧化氢溶液与二氧化锰
锌粒和稀硫酸（或稀盐酸）
大理石（或石灰石）和稀盐酸
化学反应原理

反应物状态
固体与固体混合
固体与液体混合
固体与液体混合
固体与液体混合
反应条件
加热
不需加热
不需加热
不需加热
制得气体在水中的溶解性
氧气不易溶于水
氢气难溶于水
二氧化碳能溶于水
制得气体的密度与空气的比较
氧气密度比空气密度大
氢气密度比空气密度小
二氧化碳密度比空气密度大
收集方法
排水法或向上排空气法
排水法或向下排空气法
向上排空气法
检验方法
将带火星的木条插入集气瓶内，若复燃，说明是氧气。
点燃该气体，检验其生成的产物。
将气体通入澄清的石灰水，若其变浑浊，说明是二氧化碳
验满或验纯
将带火星的木条靠近集气瓶口，若木条复燃，说明已收集满。
用拇指堵住倒置已收集满氢气的试管，靠近火焰移开手指，若为“噗”的一声，说明已纯。
将燃着的木条靠近集气瓶口，若木条熄灭，说明已收集满。
实验装置

4、实验用到的气体要求是比较纯净，除去常见杂质具体方法：
① 除水蒸气可用：浓流酸、CaCl2固体、碱石灰、无水CuSO4(并且可以检验杂质中有无水蒸气，有则颜色由白色→蓝色)、生石灰等
② 除CO2可用：澄清石灰水（可检验出杂质中有无CO2）、NaOH溶液、KOH溶液、碱石灰等
③ 除HCl气体可用：AgNO3溶液（可检验出杂质中有无HCl）、石灰水、NaOH溶液、KOH溶液
除气体杂质的原则：用某物质吸收杂质或跟杂质反应，但不能吸收或跟有效成份反应，或者生成新的杂质。
5、实验注意的地方：
①防爆炸：点燃可燃性气体（如H2、CO、CH4）或用CO、H2还原CuO、Fe2O3之前，要检验气体纯度。
②防暴沸：稀释浓硫酸时，将浓硫酸倒入水中，不能把水倒入浓硫酸中。
③防中毒：进行有关有毒气体（如：CO、SO2、NO2）的性质实验时，在
通风厨中进行；并要注意尾气的处理：CO点燃烧掉；SO2、NO2用碱液吸收。
④防倒吸：加热法制取并用排水法收集气体，要注意熄灯顺序。
6、实验室制取三大气体中常见的要除的杂质：
（1）制O2要除的杂质：水蒸气（H2O）
（2）用盐酸和锌粒制H2要除的杂质：水蒸气（H2O）、氯化氢气体（HCl，盐酸酸雾）（用稀硫酸没此杂质）
（3）制CO2要除的杂质：水蒸气（H2O）、氯化氢气体（HCl）
除水蒸气的试剂：浓流酸、CaCl2固体、碱石灰（主要成份是NaOH和CaO）、生石灰、无水CuSO4(并且可以检验杂质中有无水蒸气，有则颜色由白色→蓝色)等
除HCl气体的试剂：AgNO3溶液（并可检验出杂质中有无HCl）、澄清石灰水、NaOH溶液（或固体）、KOH溶液（或固体）
[生石灰、碱石灰也可以跟HCl气体反应]
7、常用实验方法来验证混合气体里含有某种气体
（1）有CO的验证方法：（先验证混合气体中是否有CO2，有则先除掉）
将混合气体通入灼热的CuO，再将经过灼热的CuO的混合气体通入澄清石灰水。现象：黑色CuO变成红色，且澄清石灰水要变浑浊。
（2）有H2的验证方法：（先验证混合气体中是否有水份，有则先除掉）
将混合气体通入灼热的CuO，再将经过灼热的CuO的混合气体通入盛有无水CuSO4中。现象：黑色CuO变成红色，且无水CuSO4变蓝色。
（3）有CO2的验证方法将混合气体通入澄清石灰水。现象：澄清石灰水变浑浊。
8、设计实验
（1） 试设计一个实验证明蜡烛中含有碳氢两种元素。
实验步骤
实验现象
结论
①将蜡烛点燃，在火焰上方罩一个干燥洁净的烧杯
烧杯内壁有小水珠生成
证明蜡烛有氢元素
②在蜡烛火焰上方罩一个蘸有澄清石灰水的烧杯
澄清石灰水变浑浊
证明蜡烛有碳元素

（2）试设计一个实验来证明CO2具有不支持燃烧和密度比空气大的性质。
实验步骤
实验现象
结论
图
把两支蜡烛放到具有阶梯的架上，把此架放在烧杯里（如图），点燃蜡烛，再沿烧杯壁倾倒CO2
阶梯下层的蜡烛先灭，上层的后灭。
证明CO2具有不支持燃烧和密度比空气大的性质