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初中三年级化学

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首页 初中三年级化学知识 装置气密性检验 氢气的制取和收集 二氧化碳的制取和收集 试题正文
  • 实验题
    某化学兴趣小组在刷洗试管时，用力过猛。造成试管底被穿通，留下圆形小孔。在老师的启发下。兴趣小组变废为宝，将细铜丝揉成小球垫在试管底部，配上带单孔橡皮塞的导管和烧杯，装配了一个在实验室制取气体的装置，如下图所示。

    （1）若用此装置制取二氧化碳，在试管内的铜丝球上方应盛放块状________ (填药品名称。下同)，发生反应的化学方程式_________________；若用此装置制取氢气，在试管内的铜丝球上方应盛放________，发生反应的化学方程式________________。
    （2）制备气体之前，都必须要捡查装置的气密性。写出你检查该装置气密性的方法_______________。
    本题信息：2011年安徽省中考真题化学实验题难度一般 来源:刘敬
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本试题 “某化学兴趣小组在刷洗试管时，用力过猛。造成试管底被穿通，留下圆形小孔。在老师的启发下。兴趣小组变废为宝，将细铜丝揉成小球垫在试管底部，配上带单孔橡...” 主要考查您对

装置气密性检验

氢气的制取和收集

二氧化碳的制取和收集

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  • 装置气密性检验
  • 氢气的制取和收集
  • 二氧化碳的制取和收集
装置气密性检验采用的一般方法：
通过气体发生器与附设的液体构成封闭体系，依据改变体系内压强时产生的现象（如气泡的生成，水柱的形成，液面的升降等）来判断装置气密性的好坏。在实际检验过程中，由于气体发生器结构不同，因此检验方法也有一定的差异。
注意事项：
在中学化学实验及有关实验设计习题中，经常涉及装置的气密性检验问题。一般说来，无论采用那种装置制取气体，在成套装置组装完毕装入反应物之前，必须检查装置的气密性，以确保实验的顺利进行。
一些常见装置的检验方法总结如下，以供同学们参考：

1．如图1，此装置为最简易的制取气体装置，对于该装置的气密性检查，主要是通过气体受热后体积膨胀，压强增大。
   
具体方法为：把导管口的下端浸入水中，用双手紧握试管。如果观察到导气管口有气泡冒出，则证明装置不漏气。
注意：若外部气温较高，实验现象不明显，我们可以使用酒精灯对试管底部微微加热，但现象一定要注意撤走酒精灯后，导管中能形成一段水柱，并且一段时间不下降，才能说明气密性好。

2．如图2所示，此装置漏斗与大气相通，无法如上例那样进行检查。要进行其气密性检查，首先要考虑的问题是如何使锥形瓶不直接通过漏斗与大气相通。要解决这一问题，显而易见的用水（或液体）做液封，从而实现这一目的。
  
具体方法为：从漏斗加入一定量的水，使漏斗的下端管口浸没在液面以下，夹紧弹簧夹，再加入少量的水，停止加水后，漏斗中与锥形瓶中液面差（即水柱高度）保持不变，说明该装置不漏气。

3．图3为启普发生器。该装置的原理与上图2的原理是一样的，但主要是该装置中弹簧夹被活塞代替。
  
具体方法为：关闭导气管上的活塞，从球形漏斗中加入足量的水，使球形漏斗中出现水柱，水柱高度在一段时间内保持不变，则说明装置不漏气。

4．图4为利用双氧水和二氧化锰制取氧气的实验室装置，利用分液漏斗等仪器。这套装置与图2或图3不同，主要的原理与图1一样。
  
具体方法是：关闭分液漏斗上的活塞，把导气管的一端浸入水中，用双手紧握试管底部。如果观察到导气管口有气泡冒出，而且在松开手后，导管中形成一段水柱，则证明装置气密性好，不会漏气。

 实验室里通常用稀硫酸跟金属锌起反应来制取氢气，也可以用盐酸代替硫酸，用镁或铁代替锌来制取氢气。


氢气的实验室制法：

化学药品 锌粒和稀硫酸
反应原理 Zn + H2SO4== ZnSO4+ H2↑
发生装置 反应物状态为固态和液态，反应条件为室温，可选择实验室制CO2的反应装置（或用过氧化氢溶液制氧气的反应装置）
收集装置 向下排空气法或排水法
实验步骤 ①检验装置的气密性
②装锌粒(注意将试管横放，把锌粒放入试管口，再慢慢竖起)
③把试管固定在铁架台上
④加入稀硫酸
⑤收集气体
注意事项 ①不能用浓H2SO4代替稀H2SO4，浓H2SO4具有强氧化性
②不能用金属活动性顺序表中排在氢后面的金属，如铜，也不能用排在氢前的金属，如钠，一般常用Zn、Al、Fe、Mg等。
③长颈漏斗末端应在液而以下，防止氢气从长颈漏斗逸出

氢气的工业制法：
制取方法 原理 优缺点
电解水 2H2O2H2↑+O2 优点：得到氢气纯度高
缺点：耗能高
水煤气 C+H2O（g）CO+H2 优点：成本低
缺点：需要设备多(需要除去CO中的杂质)
天然气 CH4C+2H2 优点：原料丰富
缺点：氢气纯度低
电解饱和食盐水 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ 优点：是氯碱化工的副产品
缺点：纯度低
理想模式：利用太阳能、高效催化剂分解水 2H2O2H2↑+O2↑ 优点：不耗费电能、热能，环保
缺点：人类未能寻找到高效催化剂，还未能实际应用


二氧化碳的制取和收集：

1.原理和药品：CaCO3 + 2HCl === CaCl2 + H2O + CO2↑

2.装置：固液混合不加热
（1）发生装置
 
A装置为简易装置，不便于加液体；
B，C使用了长颈漏斗，便于添加液体，使用B、C装置时应注意，长颈漏斗下端管日应伸入液面以下，防止产生的气体从长颈漏斗逸出；
D装置使用了分液漏斗，便于加酸，还可以利用活塞控制反应。
（2）收集装置：二氧化碳溶于水，所以不能用排水法收集;其密度比空气大，所以可采用向上排空气法收集。
如图：

3.现象：块状固体不断溶解，产生大量气泡。

4.检验：把产生的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳。

5.验满：将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条的火焰熄灭，证明已集满。

6.实验步骤
a.检查装置的气密性;
b.装入石灰石(或大理石);
c. 塞紧双孔塞;
d.从长颈漏斗中加入稀盐酸;
e.收集气体;
f.验满。 

7.注意事项：反应物不能用浓盐酸、硫酸、因为浓盐酸易挥发，会挥发出氯化氢气体，使制得的二氧化碳不纯；硫酸不会挥发，但会生成硫酸钙沉淀，沉淀的硫酸根附着在碳酸钙(或石灰石)表面，使碳酸钙(或石灰石)与酸的接触面积变小，最后反应停止！


实验室制取二氧化碳的选择：

实验室用大理石或石灰石(主要成分是碳酸钙)和稀盐酸制取二氧化碳。
注意：
(1)不能选用稀硫酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙会橙盖在碳酸钙的表面，阻止反应继续进行。
(2)不能选用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，得不到纯净的二氧化碳气体。
(3)不能用碳酸钠代替石灰石，因为反应太剧烈，产生的气体难以收集。反应速率的快慢与反应物的质量分数和接触面积有关。反应物的接触面积越大，反应物的质量分数越大，反应速率就越快，反之，则越慢。
各组物质反应情况如下表所示：
药品 反应速率
块状石灰石和稀盐酸 产生气泡速率适中
石灰石粉末和稀盐酸 产生气泡速率很快
块状石灰石和稀硫酸 产生气泡速率缓慢并逐渐停止
碳酸钠粉末和稀盐酸 产生气泡速率很快

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