在化学实验中,实验室制备气体是至关重要的一个环节,尤其在中考化学复习中,对这一主题的理解和掌握是考生必须具备的能力。本篇内容主要围绕实验室制备气体的四个核心考点展开:气体制备的一般思路和方法、多功能瓶的使用、气体的净化与干燥以及尾气处理。
实验室制备气体需要明确反应原理,即选择合适的药品和反应条件。例如,制备二氧化碳时,通常使用大理石或石灰石与稀盐酸在常温下反应。反应装置的选择依据药品的状态和反应条件,分为固体加热型(如高锰酸钾制氧气)和固液常温型(如上述的制二氧化碳)。固体加热型装置需要考虑试管口的位置,以便添加液体药品,而长颈漏斗应伸至液面以下,防止气体逸出。固液常温型装置则可以通过控制液面高度来控制反应的进行与停止。
收集气体的方法有排水法、向上排空气法和向下排空气法。排水法适用于不溶于水且不与水反应的气体,如氢气和氧气;向上排空气法适用于密度比空气大的气体,如二氧化碳;向下排空气法则用于密度比空气小的气体,如氢气。在实际操作中,需要注意收集气体的纯度和干燥程度,以及观察导管口的气泡冒出情况来判断是否可以开始收集。
多功能瓶在气体实验中扮演了多重角色,它可以用来收集、检验、干燥和除杂气体。例如,A型装置可用于收集密度大于空气的气体,B型装置则常用于吸收或检验气体,其进出口顺序需要根据气体性质进行调整。
气体的净化与干燥是确保实验结果准确的关键步骤。净化是去除不纯气体中的杂质气体,所选试剂需能特异性吸收杂质而不影响主气体。例如,用NaOH溶液除去CO2和HCl,用灼热的Fe2O3除去CO。干燥则是用干燥剂如浓硫酸或碱石灰去除气体中的水分,但要注意不同干燥剂对特定气体的适用性,如浓硫酸不能干燥NH3,碱石灰不能干燥CO2、SO2、HCl等。
对于实验产生的尾气,需要采取适当的处理方法,如点燃可燃性气体,用溶液吸收酸性或碱性气体,或者进行尾气回收和水封法处理,以避免环境污染。
通过以上知识点的梳理,我们可以看到化学实验中气体的制备、收集、净化和尾气处理是一个系统的过程,要求学生既要理解基本原理,又要掌握具体操作技巧,这对提升学生的实验技能和环境保护意识具有重要作用。