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气体制备装置设计原则

发布时间:2021-12-07 07:15:58

A. 选择制取气体的发生装置应该考虑的因素

制取气体的话,一般不考虑气体的因素,而是考虑反应物的因素,而收集气体的话
排空气法要靠虑气体的密度,从而选择向上或向下排,排水法的话要考虑气体的水溶性,按容不容易溶于水要考虑是否将导管插到液面以下,还可以用排某物质的饱和溶液,这样效果是一样的

B. 制取气体发生装置的选择依据是什么

发生装置的选择依据:反应物的状态和反应条件.①如果反应物的状态都是固体,反应条件需要加热,选用图1所示装置(制氧气装置);②如果反应物的状态是固体和液体,反应条件不需加热,选用图2或图3所示装置(制氢气或二氧化碳装置).

C. 三个化学问题:1气体净化装置选择的依据是2设计制取气体实验的原则是3检查装置气密性的原则是

实验方案的设计和气体的制备
[要点精析]
一、气体的制备
1.气体发生装置的类型
(1)设计原则:根据反应原理、反应物状态和反应所需条件等因素来选择反应装置。
(2)装置基本类型:
装置类型固体反应物(加热)固液反应物(不加热)固液反应物(加热) 装置
示意图
典型气体 O2、NH3、CH4 H2、CO2、H2S H2、CO2、H2S、SO2、NO、NO2、C2H2、O2、NH3、 Cl2、HCl、CO CH2=CH2 2.几种气体制备的反应原理
(1)O2 2KClO3 2KCl+3O2↑
2KMnO4K2MnO4+MnO2+O2↑
2H2O22H2O+O2↑
(2)NH3 2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O
NH3·H2ONH3↑+H2O
(3)CH4 CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑
(4)H2 Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑
(5)CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O
(6)SO2 Na2SO4+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O
(7)NO2 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(8)NO 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
(9)C2H2 CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑
(10)Cl2 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(11)C2H4 C2H5OHCH2=CH2↑+H2O
(12)H2 S FeS+H+=H2S↑+Fe2+
3.收集装置
(1)设计原则:根据氧化的溶解性或密度
装置类型排水(液)集气法向上排空气集气法向下排空气集气法装 置
示意图 适用范围不溶于水(液)的气体密度大于空气的气体密度小于空气的气体典型气体 H2、O2、NO、CO、CH4、
CH2=CH2、CH≡CH Cl2、HCl、CO2、SO2、H2S H2、NH3、CH4 注:以上三种方法所得气体均不纯净:排气法所得气体中含有空气、排水法所得气体中含有水蒸气,故要得到纯净的气体可以用球胆或塑料袋或注射器收集。
(2)装置基本类型:
4.净化与干燥装置
(1)设计原则:根据净化药品的状态及条件
(2)装置基本类型:
装置类型液体除杂剂(不加热)
(也可以装固体吸收剂)固体除杂剂(不加热)固体除杂剂(加热)装 置
示意图 (3)气体的净化剂的选择
选择气体吸收剂应根据气体的性质和杂质的性质而确定,所选用的吸收剂只能吸收气体中的杂质,而不能与被提纯的气体反应。一般情况下:①易溶于水的气体杂质可用水来吸收;②酸性杂质可用碱性物质吸收;③碱性杂质可用酸性物质吸收;④水分可用干燥剂来吸收;⑤能与杂质反应生成沉淀(或可溶物)的物质也可作为吸收剂。
(4)气体干燥剂的类型及选择
常用的气体干燥剂按酸碱性可分为三类:
①酸性干燥剂,如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥显酸性或中性的气体,如CO2、SO2、NO2、HCI、H2、Cl2 、O2、CH4等气体。
②碱性干燥剂,如生石灰、碱石灰、固体NaOH。碱性干燥剂可以用来干燥显碱性或中性的气体,如NH3、H2、O2、CH4等气体。
③中性干燥剂,如无水氯化钙等,可以干燥中性、酸性、碱性气体,如O2、H2、CH4等。
在选用干燥剂时,显碱性的气体不能选用酸性干燥剂,显酸性的气体不能选用碱性干燥剂。有还原性的气体不能选用有氧化性的干燥剂。能与气体反应的物质不能选作干燥剂,如不能用CaCI2来干燥NH3(因生成 CaCl2·8NH3),不能用浓 H2SO4干燥 NH3、H2S、HBr、HI等。
(5)气体净化与干燥注意事项
①一般情况下,若采用溶液作除杂试剂,则是先除杂后干燥;若采用加热除去杂质,则是先干燥后加热。
②对于有毒、有害的气体尾气必须用适当的溶液加以吸收(或点燃),使它们变为无毒、无害、无污染的物质。如尾气Cl2、SO2、Br2(蒸气)等可用NaOH溶液吸收;尾气H2S可用CuSO4或NaOH溶液吸收;尾气CO可用点燃法,将它转化为CO2气体。
③对于易爆的气体应点燃尾气,不能排放在实验室中。
5.气体实验装置的设计
(1)装置顺序:制气装置→净化装置→反应或收集装置→除尾气装置
(2)安装顺序:由下向上,由左向右
(3)操作顺序:装配仪器→检验气密性→加入药品
二、实验方案的设计
1.性质实验方案设计
(1)在进行性质实验方案的设计时,要充分了解物质的结构,性质,用途与制法之间的相互联系。
(2)性质实验的设计一般包括反应原理,实验仪器与操作、反应现象和实验结论几个方面。
(3)化学性质实验方案的设计,首先要求抓住物质本质特征进行整理和思考,然后进行分析、比较、综合和概括。需要在元素周期律等化学理论知识的指导下,将元素及其化合物的知识进行整理,使之系统化、网络化、在提取知识时能够准确、全面,并能注重知识间的内在联系。
2.制备实验方案设计
(1)物质制备方案的设计,首先要弄清物质制备的原理,从原理为切入点设计方案,方案一般已包括实验名称、目的、原理、用品、步骤、现象记录及结果处理。
(2)针对一个实验,可以设计出多种方案,要会得对每个方案进行科学的评价,评价可从以下几个方面进行:①理论上要科学。②操作上要简单可行。③原料用量要节约。④要环保,符合绿色化学原则。
[例题3]下图表示某种盐的制备步骤:

已知:水合盐B含有45.3%的水;无水盐C焙烧分解,放出两种无色刺激性气体E和F,并生成红棕色固体D。
请写出物质的化学式或名称:
A ,B ,C ,D ,
E ,F 。
[分析]红棕色固体是一个特征信息,可联想到氧化铁等显红棕色的物质。逆向推测无水盐可能含铁的硫酸盐。再根据反应条件可推断出C是硫酸亚铁,根据B中含水的质量分数可得出B是FeSO4·7H2O。
[答案]A.Fe;B.FeSO4·7H2O;C.FeSO4;D.Fe2O3;E.SO2;F.SO3(E.SO3,F.SO2)。

3.检验实验方案设计
(1)熟练掌握各类物质的物理性质(颜色,气味,熔、沸点,水溶性),化学性质及相互反应的现象,尤其是一些选择性反应与特征反应。
(2)物质鉴定的关键在于通过分析,推理设计出合理的鉴定过程。
(3)鉴定的基本原则:
①被鉴定的物质是固体,则一般需要用蒸馏水溶解;②待鉴定物质在实验时应取少量;③要检验多种成份,应进行平行实验,防止一只试管进行到底,造成前后干扰;④由现象定结论,由特定条件下的特定现象,证明其含有特定的微粒。
FeCl3溶液滴入苯、CCl4中,可根据分层现象区分。FeCl3溶液滴入NaCl溶液中,不会产生明显现象。FeCl3溶液NaI溶液中会生成I2。FeCl3溶液滴入Na2SO3溶液中会发生如下反应:2Fe3++SO32-+H2O=2Fe2++SO42-+2H+,能产生褪色、气泡等多种现象。所以氯化铁溶液能用于检别五种溶液。
酸性KMnO4滴入苯和CCl4中,也可根据分层现象区分。酸性KMnO4滴入氯化钠溶液中无明显现象。酸性KMnO4滴入碘化钠溶液中会生成I2,滴入亚硫酸钠溶液中会生成硫酸钠,都会产生明显的实验现象差异。所以酸性KMnO4能用于检别五种溶液。
[注意点]从思维角度看,解答指定试剂检验题主要用到的是定向思维,只要分析给定试剂跟待检物质能发生什么反应,反应中有什么现象,各种待检物质跟试剂反应时的现象是否有明显差异等等。有些反应的原理虽然相近,但实验现象有明显差异,也可以用于检别。有些反应的原理有很大不同,但不能产生明显差异的实验现象,也不能用于检别。
4.综合实验方案设计
(1)化学实验方案设计的基本要求
①科学性,实验原理,准确,实验流程合理。
②安全性,保护人身、保护环境、保护仪器。
③可行性,条件允许,效果明显,操作正确。
④简约性,做到步骤少,时间短、效果好等基本要求。
(2)化学实验方案设计的基本思路
①明确目的原理
首先必须认真审题,明确实验的目的要求,弄清题目有哪些新的信息,综合已学过的知识,通过类比、迁移、分析,从而明确实验原理。
②选择仪器药品
根据实验的目的和原理,以及反应物和生成物的性质、反应条件,如反应物和生成物的状态,能否腐蚀仪器和橡皮、反应是否加热及温度是否控制在一定的范围等,从而选择合理的化学仪器和药品。
③设计装置步骤
根据上述实验目的和原理,以及所选用的仪器和药品,设计出合理的实验装置和实验操作步骤。学生应具备识别和绘制典型的实验仪器装置图的能力,实验步骤应完整而又简明。
④记录现象数据
根据观察,全面而准确地记录实验过程中的现象和数据。
⑤分析得出结论
根据实验观察的现象和记录的数据,通过分析、计算、图表、推理等处理,得出正确的结论。
以上只是解答综合实验设计题的一般思考方法。在解答过程中,应根据实验设计题的具体情况和要求,作出正确的回答。
(3)化学实验方案设计的注意事项
①净化、吸收气体及熄灭酒精灯时要防液体倒吸;②进行某些易燃易爆实验时要防爆炸 (如H2还原CuO应先通H2,气体点燃先验纯等);③防氧化(如H2还原CuO后要"先灭灯再停氢",白磷切割宜在水中等);④防吸水(如实验、取用、制取易吸水、潮解、水解宜采取必要措施,以保证达到实验目的);⑤冷凝回流(有些反应中,为减少易挥发液体反应物的损耗和充分利用原料,需在反应装置上加装冷凝回流装置 (如长玻璃管、竖装的干燥管及冷凝管等);⑥易挥发液体产物(导出时可为蒸气)的及时冷却;⑦仪器拆卸的科学性与安全性(也从防污染、防氧化、防倒吸、防爆炸、防泄漏等角度考虑);⑧其他(如实验操作顺序、试剂加人顺序、实验方法使用顺序等)。

D. 选择气体的制取装置时需要考虑什么

因为发生装置的选定与反应物的状态和反应条件有关.如反应物是固体+液体反应,不需加热,属于固液常温型制取气体;反应物都是固体,且需要加热,属于固体加热型,需要选用有酒精灯等加热装置的装置.故确定某种气体的发生装置时,需要考虑的因素是反应物的状态和反应条件.
A、选择制取气体发生装置的仪器时与反应物的状态有关,故选项正确.
B、选择制取气体发生装置的仪器时与反应物的状态和反应条件有关,无需考虑所制气体的颜色,故选项错误.
C、选择制取气体发生装置的仪器时与反应物的状态和反应条件有关,无需考虑反应物的颜色,故选项错误.
D、选择制取气体发生装置的仪器时除了与反应物的状态有关,还与反应条件有关.
故答案为:A;反应条件.

E. 设计气体制备的发生装置应考虑的因素是什么

根据药品状态选取设备;根据药品用量选取设备

F. 制取气体时设计装置和选择收集方法的依据是什么

反应物的状态和反应的条件。

G. 实验室气体制备的原则

我们在选用制取物质的原料时,首先要考虑是否能生成所要制取的物质;其次要考虑生成的量是否能满足要求;第三要考虑的是反应条件和反应是否便于控制,生成的气体是否容易收集;第四是生成物是否纯净,杂质是否容易除去;最后还要考虑原料是否容易获得,造价是否合适等.

H. 实验室制取气体装置的确定 (1)发生装置选取原则 (2)收集装置选取原则

发生装置选择:看反应是否需要加热,是否是固体和液体反应。
收集装置:是否溶于水(选择排水法);密度与空气密度比较(选向上、向下排空气法)

I. 选择制取气体的装置要考虑哪些因素

1、反应物状态,如固态液态
2、反应发生所需要的条件,如加热等
3、特殊需要,如制取乙烯时分馏汽油时要加温度计控制反应温度,制取乙炔气体时要加入棉花塞~

J. 实验室里制取气体的装置时应考虑哪些因素

收集方法
装置气密性
尾气处理
反应生成的气体是否还能与反应物继续反应

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