实验化学 63 常见气体的制备

陈一男学习网站[ ChenYinan.com ] - 中国化学学会 - 中国院士 - GeoGebra - 化学基础

氧气（\(O_{2}\)）

反应原理：

加热高锰酸钾：\(2KMnO_{4}\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}K_{2}MnO_{4}+MnO_{2}+O_{2}\uparrow\)

加热氯酸钾和二氧化锰混合物：\(2KClO_{3}\stackrel{MnO_{2}}{\underset{\Delta}{\rightleftharpoons}}2KCl + 3O_{2}\uparrow\)

分解过氧化氢溶液：\(2H_{2}O_{2}\stackrel{MnO_{2}}{=\!=\!=}2H_{2}O + O_{2}\uparrow\)

发生装置：

加热高锰酸钾或氯酸钾与二氧化锰混合物时，采用固体加热型发生装置，需使用酒精灯、试管、铁架台等仪器，试管口应略向下倾斜，防止冷凝水回流使试管炸裂。

分解过氧化氢溶液时，采用固液常温型发生装置，使用锥形瓶或烧瓶、长颈漏斗或分液漏斗等仪器。

收集方法：

由于氧气不易溶于水，可用排水法收集。

氧气的密度比空气略大，也可用向上排空气法收集。

氢气（\(H_{2}\)）

反应原理：

锌和稀硫酸反应：\(Zn + H_{2}SO_{4}=\!=\!=ZnSO_{4}+H_{2}\uparrow\)

锌和稀盐酸反应：\(Zn + 2HCl=\!=\!=ZnCl_{2}+H_{2}\uparrow\)

发生装置：采用固液常温型发生装置，如使用启普发生器或简易装置，由长颈漏斗、锥形瓶、导气管等组成。

收集方法：

氢气难溶于水，可用排水法收集。

氢气的密度比空气小，可用向下排空气法收集。

二氧化碳（\(CO_{2}\)）

反应原理：大理石或石灰石（主要成分是\(CaCO_{3}\)）与稀盐酸反应：\(CaCO_{3}+2HCl=\!=\!=CaCl_{2}+H_{2}O + CO_{2}\uparrow\)

发生装置：采用固液常温型发生装置，可使用锥形瓶、长颈漏斗、双孔塞、导气管等仪器。

收集方法：

二氧化碳能溶于水且与水反应，不能用排水法收集。

二氧化碳的密度比空气大，可用向上排空气法收集。

氯气（\(Cl_{2}\)）

反应原理：

二氧化锰与浓盐酸共热：\(MnO_{2}+4HCl(浓)\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}MnCl_{2}+Cl_{2}\uparrow + 2H_{2}O\)

高锰酸钾与浓盐酸反应：\(2KMnO_{4}+16HCl(浓)=\!=\!=2KCl + 2MnCl_{2}+5Cl_{2}\uparrow + 8H_{2}O\)（该反应不需要加热）

发生装置：

二氧化锰与浓盐酸共热时，采用固体和液体加热型发生装置，需使用酒精灯、圆底烧瓶、分液漏斗、双孔塞、导气管等仪器。

高锰酸钾与浓盐酸反应时，采用固液常温型发生装置，但一般用分液漏斗控制浓盐酸的滴加速度。

收集方法：

氯气的密度比空气大，可用向上排空气法收集。

氯气能溶于水，但在饱和食盐水中的溶解度较小，也可用排饱和食盐水法收集。

氨气（\(NH_{3}\)）

反应原理：

氯化铵与氢氧化钙固体混合加热：\(2NH_{4}Cl + Ca(OH)_{2}\stackrel{\Delta}{=\!=\!=}CaCl_{2}+2NH_{3}\uparrow + 2H_{2}O\)

发生装置：采用固体加热型发生装置，使用酒精灯、试管、铁架台等仪器，试管口应略向下倾斜，且收集氨气的试管口要塞一团棉花，防止氨气与空气对流。

收集方法：

氨气极易溶于水，不能用排水法收集。

氨气的密度比空气小，可用向下排空气法收集。

二氧化硫（\(SO_{2}\)）

反应原理：

亚硫酸钠与浓硫酸反应：\(Na_{2}SO_{3}+H_{2}SO_{4}(浓)=\!=\!=Na_{2}SO_{4}+SO_{2}\uparrow + H_{2}O\)

发生装置：采用固液常温型发生装置，可使用锥形瓶、分液漏斗、导气管等仪器。

收集方法：

二氧化硫的密度比空气大，可用向上排空气法收集。

二氧化硫易溶于水，不能用排水法收集。

在制备气体时，要根据反应物的状态和反应条件选择合适的发生装置，根据气体的性质选择合适的收集方法，同时要注意实验操作的规范性和安全性，确保实验的顺利进行。

化学基础