化学与技术¶
气体的制取¶
发生原理1¶
| 气体 | 方程式 |
|---|---|
| \(\ce{H2}\) | \(\ce{Zn + H2SO4 -> H2 ^ + ZnSO4}\) |
| \(\ce{CO2}\) | \(\ce{CaCO3 + 2HCl -> CaCl2 + H2O + CO2 ^}\) |
| \(\ce{Na2CO3 + H2SO4 -> Na2SO4 + H2O + CO2 ^}\) | |
| \(\ce{O2}\) | \(\ce{2H2O2 ->[MnO2] 2H2O + O2 ^}\) |
| \(\ce{2KClO3 ->[MnO2] 2KCl + 3O2 ^}\) | |
| \(\ce{2KMnO4 ->[\triangle] K2MnO4 + MnO2 + O2 ^}\) | |
| \(\ce{HCl}\) | \(\ce{2NaCl + H2SO4(浓) ->[\triangle] Na2SO4 + 2HCl}\) |
| 浓硫酸滴到浓盐酸里（吸水放热、溶剂减少） | |
| \(\ce{HX}\)（\(\ce{Br/I}\)） | \(\ce{3NaX + H3PO4(浓) ->[\triangle] Na3PO4 + 3HX}\) |
发生装置¶
| 加热 | 常温 | |
|---|---|---|
| 固固 | 烧杯或试管 | 烧杯或试管 |
| 固液 | 烧杯或试管 | 烧杯或试管 |
| 固气 | 硬质玻璃管 | 玻璃管 |
| 液液 | 烧杯或试管 | 烧杯或试管 |
| 液气 | 烧杯或试管 | 烧杯或试管 |
| 气气 | 集气瓶 | 集气瓶 |
检查气密性¶
-
前提：有封闭气体生成。
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理论：气压差。
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方法：加热有气泡、冷却回流，封闭水柱。
净化装置¶
-
杂质的主要原因：水溶液挥发、副反应等。
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净化原理：溶解性、酸碱性反应、干燥等。
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净化的主要方式：洗气，粗进细出，长进短出。
收集装置¶
-
排气法：
- 根据密度和是否与空气反应选择。
长进短出 短进长出 向上排空气法 密度大 密度小 向下排空气法 密度小 密度大 -
排液法：
-
排水法：不与水反应。
-
排油等不与气体反应的物质法。
-
量气装置¶
-
上图为业余测量装置，测量结果会被压强、温度影响。
-
专业的量气装置，读数前需要冷却，调整左右液面向平后读数。
防堵塞装置¶
-
恒压分液漏斗。
-
在导管口放置棉花团，防止粉末堵塞试管。
-
下图左下。
防倒吸装置¶
尾气处理¶
燃烧式处理：
- 燃着的酒精灯：\(\ce{O2,H2}\)。
吸收式处理（注意防倒吸）：
-
碱性溶液（\(\ce{NaOH}\) 溶液）：\(\ce{SO2,Cl2}\)。
-
酸性溶液（稀硫酸）：\(\ce{NH3}\)。
-
水（严格注意防倒吸）：极易溶于水的 \(\ce{NH3,HCl}\)。
万能式处理：
-
气球收集。
-
然后扔给化学老师（雾）。
检验和鉴别¶
气体的检验方法：
| 气体 | 检验方法 |
|---|---|
| \(\ce{CO2}\) | 使澄清石灰水变浑浊 |
| \(\ce{H2O}\) | 使无水硫酸铜变蓝 |
| \(\ce{CO}\) | 还原氧化铜后，检验二氧化碳 |
| \(\ce{H2}\) | 还原氧化铜后，检验水 |
| \(\ce{HCl}\) | 使蓝色石蕊试纸变红，使硝酸银溶液产生沉淀 |
| \(\ce{NH3}\) | 使红色石蕊试纸变红，有刺激性气味 |
| \(\ce{SO2}\) | 使澄清石灰水变浑浊，使品红溶液褪色且可恢复，使酸性高锰酸钾溶液褪色 |
| \(\ce{Cl2}\) | 黄绿色，使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，使品红溶液褪色且不可恢复 |
气体的检验步骤：
-
检验先验水。
-
[TODO]。
气体的除杂¶
常见除杂方法：
| 除杂方法 | |
|---|---|
| \(\ce{CO2(HCl)}\) | 饱和 \(\ce{NaHCO3}\) |
| \(\ce{CO2(SO2)}\) | 饱和 \(\ce{NaHCO3}\)，酸性高锰酸钾 |
| \(\ce{H2(HCl)}\) | \(\ce{NaOH}\) 或水 |
| \(\ce{HCl(Cl2)}\) | 灼热铜网，生成 \(\ce{CuCl2}\) 后除杂 |
| \(\ce{Cl2(HCl)}\) | 饱和 \(\ce{NaCl}\) |
| \(\ce{N2(O2)}\) | 灼热铜网 |
| \(\ce{NH3(CO2)}\) | 碱石灰 |
| \(\ce{NO(NO2)}\) | 水 |
干燥装置：
| 固体干燥剂（球形干燥管、U 形管） | 液体干燥剂（洗气瓶） | |
|---|---|---|
| 酸性干燥剂 | 五氧化二磷（氧化性） | 浓硫酸（氧化性） |
| 碱性干燥剂 | 碱石灰（生石灰、氢氧化钠） | |
| 中性干燥剂 | 无水氯化钙（和氨气配合反应） |
气体的除杂步骤：
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除杂后除水。
-
[TODO]。
工业流程¶
工业流程概述¶
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利益最大化：
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药品：便宜。
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装置：简单。
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操作：方便。
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环境：友好。
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工业流程常用方法¶
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粉碎：
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增加原料与气体或液体的接触面积。
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加快反应速率，使反应更充分。
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控制温度：
-
避免反应物或生成物过热分解和水解。
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例如：\(\ce{H2O2,NH4+,KMnO4,AgNO3,HNO3}\)。
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通入惰性气体：
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常通入氮气、氦气、氩气（仅非常活泼）等。
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反应前排尽空气，反应后排产物，使充分吸收。
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此处只放非七种元素相关的气体制取方法。 ↩