與空氣彈簧配套使用的有哪些裝置

常用氣體的實驗室制備方法是初中階段的重點知識，氣體發(fā)生裝置的設計和改進是氣體制備過程中的重點和難點。

實驗室產(chǎn)氣思路：

1、 初中化學應掌握氧氣O2、氫氣H2、二氧化碳CO2的實驗室制備方法。實驗可從所需設備、藥物、反應原理、采集方法、實驗裝置、全量驗證、純度驗證、操作點等方面進行對比。通過對比，可以總結總結實驗室產(chǎn)氣的思路。在實驗室中制備氣體并驗證其性質(zhì)的實驗是基本操作的簡單綜合實驗。通過比較產(chǎn)生裝置和收集裝置，總結氣體的個性和幾種氣體的共性，提高記憶效果。

2、該裝置的設計基于產(chǎn)氣裝置分為產(chǎn)氣裝置和集氣裝置兩部分。

發(fā)生裝置的選擇根據(jù)反應條件和反應物的狀態(tài)設計，收集裝置根據(jù)氣體的性質(zhì)（主要是物理性質(zhì)）確定。

確定收集裝置的原理-氣體收集方法是由氣體的性質(zhì)決定的，如密度、在水中的溶解度、是否與空氣或水發(fā)生反應、是否有毒。

氣體發(fā)生裝置：

①“實心+實心

“該反應，簡稱“固體加熱式”，如利用KMnO4或KClO3與MnO2制取O2。

②《固體+液體

該反應簡稱“固液常溫型”。例如，H2O2 和 MnO2 用于制造 O2、 鋅顆粒，稀 H2SO4 用于制造 H2 或 CaCO3，稀鹽酸用于 CO2。與B裝置相比，D裝置的優(yōu)點是容易加藥液，產(chǎn)氣量多；C裝置不僅方便添加藥液，而且可以通過導管上的開關控制反應的發(fā)生和停止。E裝置加藥量和加藥速度可通過分液漏斗的活塞控制。

③"固體+液體

“反應發(fā)生裝置的其他改進：

為了節(jié)省藥品，方便操作，可以設計下圖所示的裝置，這些裝置可以自動控制。

當彈簧夾打開時，溶液進入反應器開始反應；當彈簧夾閉合時，氣路被堵塞，反應產(chǎn)生的氣體將溶液壓出反應器，液體與本體分離，反應停止。

集氣裝置：

采集裝置

選擇標準

不溶于或微溶于水且不與水發(fā)生化學反應的氣體。如：H2、 O2、CH4 等。

不與空氣反應，密度比空氣大的氣體。如：O2、 CO2等。

它不與空氣反應，密度低于空氣。如：H2、CH4 等。

闡明

① 排水法收集的氣體比較純凈，但缺點是收集的氣體會在禽類體內(nèi)含有水蒸氣。當從管口冒出連續(xù)且均勻的氣泡時，開始收集。當集氣瓶口冒出大量氣泡時，說明集氣已收集完畢。

②采用向上排氣方式收集氣體。應注意將管道延長至接近集氣瓶底部，同時用玻璃片蓋住瓶子，盡可能排出空氣，提高所收集氣體的純度。排風法收集的氣體比較干燥，但純度較低，需要全面檢查（可燃氣體必須是安全的，點燃前必須是純凈的，否則有爆炸的危險）

藥物選擇及實驗方案設計：

（1)可行性：所選藥物能產(chǎn)生擬產(chǎn)生的氣體；

（2) 藥品便宜又容易買到；

（3) 適宜條件：要求反應條件容易達到，易于控制；

（4)反應速度適中：反應速度不能太快或太慢，不利于收集或實驗；

（5)氣體要盡量純凈；

（6)注意安全：操作簡單易行，注意防止污染。

例如： ①實驗室制氫時，用鋅粒代替鎂條和鐵片。原因是鎂貴與空氣彈簧配套使用的有哪些裝置 集氣瓶被譽為“萬能瓶”，反應速度太快，而鐵反應速度太慢；用稀硫酸代替稀鹽酸。濃硫酸，因為用稀鹽酸制得的H2因為與HCl混合所以不純，而鋅與濃硫酸反應不產(chǎn)生H2.

②生產(chǎn)CO2可用石灰石（或大理石）和稀鹽酸代替濃鹽酸和稀硫酸。原因是反應速度太快與空氣彈簧配套使用的有哪些裝置，濃鹽酸易揮發(fā)HCl氣體，稀硫酸反應不能進行到底。煅燒石灰石，因條件不易達到，操作困難；

④用KClO3、過氧化氫制O2時，應加入少量MnO2作催化劑與空氣彈簧配套使用的有哪些裝置，加快反應速度。

實驗室產(chǎn)氣實驗操作規(guī)程：

實驗室氣體制備的藥品和設備選定后，實驗室操作的一般程序：

（1)組裝儀器：一般從左到右，從下到上；

（2)檢查設備的氣密性；

（3)裝藥：如果固體和液體發(fā)生反應，一般先裝固體再裝液體；

（4)準備收集裝置：如果采用排水法收集氣體，在產(chǎn)生氣體之前，應將氣瓶裝滿水；

（5)產(chǎn)氣；

(6) 收集gas并檢查出來；

(7) 拆卸和清洗儀器。

注：①加熱同一物體時。試管口應略微向下傾斜；

②O2是通過加熱KMnO4或KClO3制備的（MnO2作催化劑）。如采用引流法收集，實驗完成后應將管子從水槽中取出，再將酒精燈取出；

③當固體與液體反應產(chǎn)生氣體時，長頸漏斗的一端應插入液面以下進行液封，防止漏氣。

設備選擇與連接：

實驗室制備氣體的實驗往往與氣體的凈化和氣體的干燥相結合。氣體綜合實驗設備選型及連接順序如下：

氣體凈化的幾種方法：

（1)吸收法：用吸收劑吸收去除雜質(zhì)氣體。去除CO中混入的少??量CO2，先用濃NaOH溶液吸收CO2，再用濃硫酸等干燥劑去除水分蒸氣.常用吸收劑如下：

吸收劑

氣體雜質(zhì)吸收

吸收劑

氣體雜質(zhì)吸收

水

可溶氣體：HCl、NH3

氫氧化鈉

二氧化碳、鹽酸、水

無水硫酸銅

水

檸檬汽水

二氧化碳、鹽酸、水

灼熱銅網(wǎng)

氧氣

氫氧化鈉

二氧化碳，鹽酸

灼熱的氧化銅

氫氣、一氧化碳

濃硫酸

水

（2) 轉化方法：通過化學反應，將雜質(zhì)氣體轉化為要獲得的氣體：如果去除CO2中的CO，混合氣體可以通過足夠量的熱CuO+CO

銅+二氧化碳

氣體干燥：

氣體的干燥是通過干燥劑來實現(xiàn)的，干燥劑的選擇取決于氣體的性質(zhì)。總的原則是：酸性干燥劑不能用于干燥堿性氣體，堿性干燥劑不能用于干燥酸性氣體。干燥裝置由干燥劑的狀態(tài)決定。

(1)普通干燥劑

干燥劑

可干燥氣體

非干燥氣體

名稱或化學式

酸堿

狀態(tài)

濃硫酸

酸性

液體

H2、N2、O2、CO2、HCl，CH4、CO

NH3

固體NaOH、生石灰、堿石灰（氫氧化鈉和生石灰的混合物）

堿性

固體狀態(tài)

H2、O2、N2、CH4、CO、NH3 等。

CO2、SO2、HCl

無水氯化鈣

中性的

固體狀態(tài)

除 NH3 外的所有氣體

NH3

(2)干燥裝置的選擇

①除雜試劑為液體時，常使用氣體洗滌器，氣體一般為“長進短出”，如下圖A所示。

②當除雜劑為同一體時，常采用干燥管（球形或U形），氣體一般為“大進小出”，如下圖B、C所示。

③需要通過加熱與固體試劑發(fā)生化學反應除去的氣體，常使用硬質(zhì)玻璃管和酒精燈，如下圖D所示。

確定設備連接順序：

(1)除雜干燥順序

①如果用洗滌器除雜，一般先除雜再干燥。原因：從溶液中出來的氣體通常與水蒸氣混合，干燥后可以完全去除。如果除去CO中混入的CO2和水蒸氣，應先通過氣體。NaOH 溶液，然后通過濃 H2SO4。

②若采用加熱裝置除雜，一般在除雜前進行干燥。如果去除混入 CO2 中的 CO 和水蒸氣，則氣體應先通過濃 H2SO4，然后再通過熱的 CuO。

（2)去除各種雜質(zhì)氣體的順序一般是先去除酸性較強的氣體。例如N2與HCl、H2O（氣體）、O2混合時與空氣彈簧配套使用的有哪些裝置，先去除HCl與空氣彈簧配套使用的有哪些裝置 集氣瓶被譽為“萬能瓶”，，再去除水，最后去除 O2（使用熱銅網(wǎng)）。

（3)檢測多種氣體的順序（一般是先驗水蒸氣）：當需要檢測多種氣體時，盡量避免上次檢測對后續(xù)檢測的干擾。如果被檢測氣體中含有CO2與水蒸氣混合時，應先通過無水CuSO4，檢查水蒸氣，再通過澄清石灰水測試CO2.

氣體收集提示：

（1）排水集氣法適用于“氣體不溶于水，與水微反應”，如下圖A所示。

（2）向上排氣法適用于“密度大于空氣，與空氣成分反應性較小的氣體”（相對分子質(zhì)量大于29的氣體），如下圖B所示。

（3）向下排氣法適用于“密度低于空氣，與空氣成分反應性較小的氣體”（相對分子質(zhì)量小于29的氣體），如下圖C所示。

(4）排氣法無法收集的氣體

①當氣體密度與空氣相近時，不能用排氣法收集

②氣體與空氣中的某種成分發(fā)生反應時，不能用排氣法收集

(5）有毒氣體收集方法的測定

①氣體有毒，但難溶于水時，一般采用排水法收集。如圖D所示

②當氣叉有毒，但氣叉易溶于水時，采用帶雙孔橡膠塞（一長一短氣管）的氣瓶，通過排氣法收集氣體，但必須連接廢氣處理裝置，以免多余的有毒氣體逸散到空氣中污染空氣。例如，圖 E 可用于收集氨氣。

產(chǎn)氣實驗中儀器或裝置選擇的解題技巧：

（1)需要研究氣體實驗室制備方法的化學反應原理；

（2) 有必要研究制備這種氣體應該使用的實驗設備；

（3) 需要研究如何證明產(chǎn)生的氣體就是要產(chǎn)生的氣體。