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56 第二课 常见气体的制备和净化②

免费读1265字2024-07-22

  老师:同学们好,上节课我们学习了常见气体的实验室制备的发声装置和收集装置。今天我们将继续学习常见气体的干燥、净化和尾气吸收装置,总结归纳制备气体的一般思路。

  学生:18世纪的欧洲,人们致力于采矿事业,瑞典化学家史乐也把精力放在了软锰矿的研究上。1774年的一天,当他把软锰矿粉末和浓烟酸混合加热时,惊奇地看到一种黄绿色的气体冒出。这种呛人的气体不但能使染料褪色,还有许多奇特的性质。直到1807年,英国化学家戴维对这种习题进行了细致的研究,定名为锌元素Plora,这就是我们所学过的氯气。同学们能运用上节课所学的知识,尝试为科学家设计一套完整的实验室制取和收集纯净氯气的装置吗?

  学生:让我们回忆一下上节课学习的实验室制备气体的思维模型。制备物质首先要确定制备该物质的化学反应原理,根据反应物的状态和反应条件来选择合适的制备装置。如何在实验室制备氯气?科学家们已经用经典实验告诉我们,固体二氧化锰和浓盐酸供热可以产生氯气,这是一个非常典型的固液加热的反应,所以我们选择的装置如图所示。结合气体的密度和水溶性,我们可以选择合适的收集装置,分为排咽法和排气法。我们可以利用氯气的密度比空气大,用向上排空气法收集氯气。由于氯气有毒,敞开有危险,最好用这样的封闭式的向上排空气法收集,氯气,能溶于水,用排水法就不合适了,那怎么办?我们可以利用学过的化学平衡移动原理进行思维的突破。氯气溶于水之后,会有一部分和水反应,生成盐酸和次氯酸,盐酸是强电解质,完全电力。如果选择饱和食盐水的话,溶液中的氯离子溶度很大,平衡就会逆向移动,降低了氯气的溶解度。所以排列法的话,我们应该选择排饱和食盐水法。那么多余的氯气怎么处理?

  学生:请根据屏幕上的提示选择合适的装置。我们可以直接用气囊收集起来,也可以用氢氧化钠溶液来吸收。小结一下,就是根据气体的性质来选择尾气吸收装置,这样的话我们就组装得到实验室制备氯气的装置了,以此为发生装置、收集装置和尾气处理装置。请同学们思考一下,这样就能收集到纯净的氯气吗?

  学生:当然不能,由于浓盐酸具有挥发性,得到的氯气中混有氯化氢,还有挥发出来的水蒸气,所以在收集气体之前,我们要增加净化装置。

  学生:若要治得纯净干燥的氯气,你会选择什么样的药品和装置?

  学生:如图所示,我们可以利用氯化氢极易溶于水,但氯气难溶于饱和食盐水的性质。选择C2来除氯化氢杂质。干燥的话可以选择C4的浓硫酸干燥,也可以选择C5的无水氯化钙干燥。C3减石灰会与氯气反应,所以不行。小结一下,就是根据气体的性质来选择合理的净化装置。让我们来看一下改进后的实验室制备氯气的装置图,从左到右依次是发声装置、净化装置、收集装置和尾气处理装置。净化装置包含除杂和干燥,由于除杂用的是饱和食盐水,也含有水,所以干燥装置一般都放在除杂装置的后面。

  学生:综上所述,实验室制备气体的装置要根

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