制备常见气体的干燥剂进行气密性检查

【课标要点】

初步学习运用简单装置和方法制取氧气、二氧化碳等气体。

【梳理归纳】

本节要掌握气体制取的化学原理、装置、收集方法、实验步骤、气体的除杂和验满方法。要从制取气体所需的药品性状和反应条件去理解气体发生装置的原理，从气体的性质去理解其收集方法、除杂质方法和验满方法。

1.常见气体的发生装置

（1）加热固体反应物制取气体的装置

例如，加热高锰酸钾制取氧气的反应为：+MnO2+O2↑，装置如右图所示。

注意点：

①连接好装置，在装药前要进行装置的气密性检查。

②试管口要略向下倾斜。

③铁夹应夹在离试管口的距离约是试管长的处。

④固体粉末应在试管底部形成较均匀的斜坡。

⑤若用排水集气法收集气体，实验结束时，应先将导管从水中取出，再熄灭酒精灯，以防止水倒流入试管中加热处，使试管破裂。

另外，此处试管口放的一团棉花是用来防止高锰酸钾晶体受热时飞溅至导管内而堵塞导管。用其他固体试剂制气体时，若固体受热时无此现象的，试管口的棉花团可以不用。

（2）用液体和固体（或只用液体）在不加热的条件下反应制气体

例如，用双氧水和二氧化锰制氧气，一般取图（a）或（c）所示装置较好；用大理石（或石灰石）和稀盐酸制二氧化碳，可取图（a）、（b）或（c）所示装置。反应的化学方程式依次为：

装置如下图所示。

注意点：

①装置组装完成后，应先进行气密性检查，然后加药品。

②在试管或烧瓶中加入块状固体或金属颗粒时，应横持试管或烧瓶，将固体放在试管口或烧瓶口，然后慢慢竖起试管或烧瓶，使固体沿器壁慢慢滑下，以免击破仪器。

③如使用长颈漏斗，其下端管口应插到液面以下，防止气体从漏斗中逸出。

若所使用的固体是难溶于水的块状固体或粒状固体时，除可使用上述仪器外，还可使用启普发生器（右图）。启普发生器是一种能随开随用，随关随停的制气装置，它由球形漏斗、容器、带活塞的导管三部分组成。块状或粒状固体从容器球形部插导气管的口加入，液体从球形漏斗口加入。如实验室用大理石（或石灰石）与盐酸反应制二氧化碳，用稀硫酸（或稀盐酸）和锌粒制氢气等都可使用启普发生器。

2.常见气体的收集方法

（1）排水集气法

难溶或微溶于水且不与水反应的气体（如氧气、氢气）可用此法收集。

（2）排空气集气法

适用于收集不与空气中任一成分反应的、密度与空气相差较大的气体。

密度比空气大的气体，用向上排空气法收集；密度比空气小的气体，用向下排空气法收集。

三种收集方法的装置如下图所示：

3.装置的气密性检查

装置气密性检查的一般方法是：将装置的气体导出管浸入水中，用手掌紧捂容器，若此时见到导管口有气泡冒出，且当双手松开后，水就在导管内上升而形成一段水柱且不回落，说明装置不漏气。若手捂达不到目的，可用酒精灯微热容器。

检验装置的气密性

启普发生器的气密性检查：先将活塞关闭，向球形漏斗内注入一定量水，使水面到达球形漏斗的球形部位，停止加水后，球形漏斗内的水面比容器内的水面高出一段，且一段时间内高度差不减小，即气密性良好。用到长颈漏斗的气体发生器的气密性检查也可仿照此法进行。

4.气体的验满

（1）氧气

用带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则氧气已集满。

（2）二氧化碳

用燃着的木条放在集气瓶口，若火焰熄灭，则气体已集满。也可用蘸有澄清石灰水的玻璃棒伸至集气瓶口，若石灰水变浑浊，则气体已集满。

5.常见气体中杂质的除去

（1）气体的干燥

除去气体中混有的水蒸气的过程称为气体的干燥。用来吸收气体中水蒸气的物质称为干燥剂。干燥剂应不与被干燥的气体反应。

例如，酸性干燥剂（如浓硫酸、五氧化二磷）一般只能用来干燥酸性气体（如CO2、SO2）或氧气、氢气等气体，而不能用来干燥碱性气体。碱性干燥剂（如固体氢氧化钠、生石灰、碱石灰等）一般只能用来干燥碱性气体（如氨气）或氧气、氢气等气体，而不能用来干燥酸性气体。

（2）气体中其他杂质气体的除去

将不纯气体中的杂质气体除去的过程又叫气体的净化。若吸收杂质气体的试剂是液体的，则又叫气体的洗涤。在气体净化中，选择的试剂必须符合两个条件：一是与被净化的气体不反应或不使其大量溶解，二是对杂质气体的吸收要尽量完全。

（3）所用装置

液体干燥剂或洗涤剂常盛在洗气瓶中，固体干燥剂或吸收剂常盛放在干燥管或U形管中。

在除去气体中杂质的过程中，一般应先净化，后干燥。

【案例解析】

例1 右图是实验室用加热高锰酸钾固体制取氧气的装置图，请指出此图中的错误，并简要说明改正的方法。

分析 回答此类问题要从所用药品、反应原理、仪器装置、操作注意事项、所制气体的性质等方面去考虑，同时要注意“指出错误”与“改正方法”在叙述上的区别，还应注意到用高锰酸钾制氧气的特点。

答案 错误之处：①试管底部低于试管口（或试管口向上倾斜）；②导气管插入试管太长；③酒精灯火焰加热部位不对；④试管口未放棉花；⑤铁夹夹持的部位太靠近试管口；⑥导气管伸入集气瓶内太长。

改正方法：①试管口应略向下倾斜；②插入试管的导管口只需稍露出橡皮塞；③酒精灯火焰应在药品下加热；④应用一小团棉花放在试管口；⑤铁夹应夹在距试管口约试管长处；⑥导气管口只需放在集气瓶口即可。

例2 氨气是一种无色有刺激性气味的气体，密度比空气小，极易溶于水，氨气的水溶液是一种碱。

实验室常用两种方法制取氨气：

①用加热铵盐与熟石灰的混合粉末制取氨气

②用浓氨水与生石灰（或固体烧碱）混合，利用生石灰（或固体烧碱）与水作用（或溶于水）时放热而减小氨的溶解度，使氨气从氨水中逸出。

请回答下列问题

（1）若用①方法制氨气，气体发生器与用__________制__________气体相同；若用②方法制氨气，气体发生器与用__________制__________气体相同。

（2）制得的氨气可用__________集气法收集。

（3）若用②方法制氨气，为了得到干燥的氨气，可使制得的气体通过下列干燥剂中的__________（填序号）。

A.浓硫酸　　B.生石灰　　C.固体烧碱

分析 本题涉及的知识有气体发生器的选择，气体收集法的选择与干燥剂的选择。

其中气体发生器的选择应根据反应物的状态及反应条件来确定。例如，第①种方法是固体反应物在加热条件下反应制气体，则气体发生器应与用高锰酸钾制氧气相同；而第②种方法是固体与液体作用制气体，利用作用时产生的热量即可达到目的而不必用外加热源加热，故其气体发生器应与用双氧水与二氧化锰制氧气（或用石灰石与盐酸制二氧化碳、用锌与稀硫酸制氢气等）的发生器相同。

收集方法的选择应由气体的性质决定，如氨气极易溶于水，故不能用排水法收集；氨气密度比空气小，则可用向下排空气法收集。

干燥剂的选择也由气体性质决定，氨气溶于水得到的溶液是一种碱，故它通过酸性干燥剂时会与干燥剂反应而被吸收，故不能选浓硫酸作干燥剂。

答案 （1）高锰酸钾；氧气；双氧水和二氧化锰；氧气（或“石灰石和盐酸；二氧化碳”或“锌和稀硫酸；氢气”） （2）向下排空气 （3）B、C(www.xing528.com)

【基础检测】

（一）选择题（单项选择）

1.右图是实验室制取二氧化碳的装置，其中的错误共有（　）。

A.1处　　B.2处　　C.3处　　D.4处

2.实验室用高锰酸钾制氧气的步骤有：①向大试管中加入高锰酸钾并在管口放一团棉花；②检查装置的气密性；③用酒精灯加热；④用排水集气法收集氧气；⑤熄灭酒精灯；⑥把导管移出水面。正确的操作顺序是（　）。

A.①②③④⑤⑥　　B.②①③④⑥⑤

C.①②③④⑥⑤　　D.②①③④⑤⑥

3.实验室用启普发生器制取气体时，发生装置容器里所盛放的试剂合理的是（　）。

A.过氧化氢溶液与二氧化锰粉末

B.石灰石粉末与稀盐酸

C.锌粒与稀硫酸

D.石灰石颗粒与稀硫酸

4.下列各图所示的气密性检查中，装置漏气的是（　）。

5.如用大理石和浓盐酸反应制取二氧化碳，为了得到干燥纯净的二氧化碳，还需从①固体烧碱；②浓硫酸；③澄清石灰水；④水；⑤生石灰中选用的试剂（按气体通过顺序排列）是（　）。

A.①②　　B.③②

C.④②　　D.④⑤

6.用右图所示的密闭实验装置，能够使气球先膨胀，过一段时间又恢复到原状的一组固体和液体是（　）。

A.固体：硝酸铵；液体：水

B.固体：生石灰；液体：水

C.固体：碳酸钠；液体：稀盐酸

D.固体：氯化钠；液体：水

7.下列几种气体可用如图所示装置干燥、收集的正确组合是（　）。

①H2 ②O2 ③CO2 ④SO2 ⑤CH4 ⑥NH3

A.①②③　　B.②③⑤　　C.③④⑥　　D.①⑤⑥

8.右图是小张同学设计的一个二氧化碳发生装置，下列对该装置的评价中错误的是（　）。

A.所用材料均为家庭废弃物品，有较好的资源利用意识

B.使用碱石灰（主要成分为NaOH和生石灰）用于干燥CO2气体

C.将石灰石放入铜丝网，利用铜丝的下伸或拉起，可使反应发生或停止

D.该装置的缺点之一是添加试剂不方便

9.下列实验操作中的先后顺序正确的是（　）。

A.先装好药品，再检验气密性

B.先用双手握紧试管，再将导管插入水中检查装置的气密性

C.用高锰酸钾制氧气并用排水法收集时，实验结束时先将导管从水中取出，后熄灭酒精灯

D.用启普发生器制二氧化碳时，先加稀盐酸，后加大理石

10.右图所示装置，有洗气、储气等用途。在医院给患者输氧气时，也利用了类似的装置，并在装置中盛放大约半瓶蒸馏水。以下说法不正确的是（　）。

A.b导管连接供给氧气的钢瓶

B.b导管连接患者吸氧气的塑胶管

C.该装置可用来观察是否已有氧气输出

D.该装置可用来观察输出氧气的速率

（二）填空题

11.通过一年的化学学习，你已经掌握了实验室制取气体的有关规律，以下是教师提供的一些实验装置。请结合下图回答问题：

（1）写出图中标号的仪器名称：A____________；B____________。

（2）写出实验室用图（a）装置制取氧气的化学方程式：____________________________。

（3）通过查阅资料得知：①氨气（NH3）是一种密度比空气小且极易溶于水的气体，其水溶液称为氨水；②氨气在加热条件下能与氧化铜反应生成铜、水和空气中含量最多的气体。小芳同学加热氯化铵和氢氧化钙的固体混合物制取氨气，她应选择的反应的发生装置是图__________，收集装置是图__________（填序号）。

（4）小芳将收集满氨气的集气瓶倒扣在滴有无色酚酞的水中，观察到的现象是____________________________，____________________________。

（5）请写出氨气和氧化铜反应的化学方程式：__________________________________。

（6）实验室在常温下用块状电石与水反应制取乙炔气体，该反应十分剧烈且放热，制取时必须控制加水速度以免引起装置炸裂，乙炔是一种微溶于水，密度与空气相近的气体。你认为上列各装置图中，最适合于制乙炔的发生装置是图___________（填序号），用右图所示装置收集乙炔时，气体应从__________（填“a”或“b”）端管口进入。

12.现有下列仪器或装置，请回答下列问题：

（1）仪器①的名称__________；加热高锰酸钾制取氧气应选装置________（填字母），收集O2应采取__________法。

（2）草酸（H2C2O4）固体在浓硫酸作用下发生反应：H2O，若用该反应来制取CO，制气装置应选________（填字母）；除去其中的CO2可选仪器A、C，C中装入的试剂最好是________（填字母）。

a.烧碱溶液　　b.浓硫酸　　c.澄清石灰水

（3）点燃CO前应进行的操作是________________________________；若用CO还原氧化铜粉末，应选装置________（填字母），其反应方程式为___________________________________。

（4）右图为某种“微型”实验装置。如果G处装稀盐酸，H处放少量铁屑，则加热处的现象为_________________________；“微型塑料滴管”相当于上图实验装置中的________（填字母）；用微型仪器进行实验，除试剂用量极少以外，还可能具有的优点是_________________________________________________。（写1点）

【探究尝试】

有一实验事实：铁粉与硫酸铜溶液反应，不但有铜生成，而且有较多的气体产生。为确定气体的成分，进行下列实验探究。

（一）探究：从物质组成元素角度分析，气体可能是SO2、O2、H2中的一种或几种。

（二）实验：

（1）甲同学为确定是否含有SO2，他将气体通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液颜色未发生变化，则该气体中______（填“有”或“无”）SO2。

（2）乙同学认为只有O2，则可用是___________来检验。实验证明乙同学的观点不正确。

（3）丙同学为判断是否含有O2，同时确定气体成分，通过查阅资料得知：O2+4KI+4HCl===2I2+4KCl+2H2O，I2为碘单质。于是他设计了如下的实验装置：

（三）实验现象与结论：A中观察到___________________________，证明无O2；

B中观察到___________________________，证明该气体是H2。

（四）实验反思：

（1）大家认为丙同学在加热之前，应对气体先__________以确保安全。

（2）由上述实验可知，硫酸铜溶液显______（填“酸”或“碱”）性。