在实验室中,制取气体是一项基础且重要的化学实验技能。本篇资料主要讲解了实验室制取气体的发生装置和收集装置的选择,以及相关的注意事项和教学过程。以下是对这些内容的详细阐述:
制取气体的发生装置主要依据反应物的状态和反应条件来选择。对于固体加热制气体,通常使用铁架台、酒精灯、大试管和弹孔塞,如制取氧气时常采用高锰酸钾。实验中需要注意试管口应略向下倾斜,避免冷凝水回流,固体直接生成气体时还需在试管口放置一团棉花。如果用排水法收集气体,应在实验结束时先撤离导气管再熄灭酒精灯。
液体或液体与固体加热制气体时,可以选择不同规模的装置。小型装置适用于少量气体的制取,如用大试管;大型装置如圆底烧瓶配合石棉网,适用于制取更多气体。固体与液体不需加热制气时,有三种常见的装置:简易装置适合少量气体且操作简便,但无法连续产气;长颈漏斗装置可实现连续产气,但无法控制反应速率;分液漏斗装置可通过调节液体滴速控制反应速率,但不能控制反应的开始或停止;弹簧夹装置可以控制反应的进行,但无法调整反应速率。
收集气体的装置选择则需考虑气体的物理性质,如密度、溶解性和是否与空气或水反应。排水集气法适用于收集不易溶于水、不与水反应的气体,如收集氧气,此时气体较纯净,但会含有水蒸气。排水法需确保集气瓶充满水,避免气体污染。排空气法分为向上排空气法和向下排空气法,前者适用于收集密度大于空气的气体,后者适用于收集密度小于空气的气体。排空气法需将导气管伸至集气瓶底部以保证气体纯度。
此外,还有一些特殊收集气体的方法,例如配合量筒的排水集气法可以测量气体体积,而特殊设计的排空气法装置可以根据气体密度选择进气管道。洗气过程通常从长管进气,确保气体充分接触洗液。
教学过程中,教师应充分利用多媒体工具如PPT,通过图文并茂的方式帮助学生理解和记忆。这部分内容是中学生考试的重要考点,因此需要学生深入理解和实践操作。
实验室制取和收集气体涉及到多种仪器和策略,正确选择和使用这些装置是保证实验成功的关键。学生需要掌握各种装置的工作原理,结合气体的性质灵活选择,才能有效地完成实验任务。