指南
实验室制取氧气、二氧化碳、氢气的方程式与方法
氧气、二氧化碳、氢气是中学最常制取的三种气体。下面给出常用的反应原理、方程式和收集方法。注意:制取装置和收集方式取决于反应是否加热、气体的密度与溶解性。
制取氧气 O₂
- 过氧化氢催化分解(常温) 2H₂O₂ --MnO₂--> 2H₂O + O₂↑。二氧化锰作催化剂,不加热,装置简单。
- 加热高锰酸钾 2KMnO₄ --Δ--> K₂MnO₄ + MnO₂ + O₂↑。试管口略向下倾斜、塞一团棉花。
- 收集 氧气不易溶于水,可用排水法(更纯);密度比空气大,也可向上排空气法。
制取二氧化碳 CO₂
- 反应原理 CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂↑(用石灰石/大理石与稀盐酸,常温)。
- 为何不用稀硫酸或浓盐酸 稀硫酸会生成微溶的 CaSO₄ 包在石灰石表面阻止反应;浓盐酸挥发使气体不纯。
- 收集 CO₂ 密度比空气大且溶于水,只能用向上排空气法,不能排水法。
制取氢气 H₂
- 反应原理 Zn + H₂SO₄(稀) → ZnSO₄ + H₂↑(或 Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑)。
- 选材 常用锌粒(反应速度适中);不用很活泼的钾钠(太剧烈)或不活泼的铜(不反应)。
- 收集 H₂ 难溶于水可用排水法;密度比空气小可用向下排空气法。点燃前必须验纯。