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  4. 加热器皿—酒精灯药品的取用实验室制取和收集气体的思路

下列实验操作正确的是()A.用向上排空气法收集氢气B.欲停止加热时,用嘴吹灭酒精灯C.用镊子夹住锌粒投入竖直的试管中D.用排水法收集氢气

一、题文

下列实验操作正确的是(  )
A.用向上排空气法收集氢气
B.欲停止加热时,用嘴吹灭酒精灯
C.用镊子夹住锌粒投入竖直的试管中
D.用排水法收集氢气

考点提示:加热器皿—酒精灯,药品的取用,实验室制取和收集气体的思路

二、答案


A、因氢气的密度与空气的小,所以应用向下排空气的收集方法收集;故A不正确;
B、熄灭酒精灯应用灯帽盖灭,不可用嘴吹;故B不正确;
C、往试管中放块状固体时,应先使试管横放,用镊子夹住锌粒放在试管口,然后使试管慢慢竖起;故C不正确;
D、因氢气难溶于水,可用排水法收集;故D正确.
故选D

三、考点梳理

知名教师分析,《下列实验操作正确的是()A.用向上排空气法收集氢气B.欲停止加热时,用嘴吹灭酒精灯C.用镊子夹住锌粒投入竖直的试管中D.用排水法收集氢气》这道题主要考你对 加热器皿—酒精灯药品的取用实验室制取和收集气体的思路 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:加热器皿—酒精灯,药品的取用,实验室制取和收集气体的思路

考点名称:加热器皿—酒精灯
  • 酒精灯:
    是以酒精为燃料的加热工具,用于加热物体。酒精灯由灯体、灯芯管和灯帽组成。酒精灯的加热温度400—500℃,适用于温度不需太高的实验,特别是在没有煤气设备时经常使用。
    以酒精灯酒精灯酒精(乙醇,C2H5OH)为燃料的加热工具,用于加热物体。
              
                             酒精灯
  • 组成:
    酒精灯由灯壶、灯芯、灯芯管、酒精和灯帽组成。
    酒精灯的加热温度400—600℃,适用于温度不需太高的实验,特别是在没有煤气设备时经常使用。
    酒精灯的容积:100ml,150ml。
    (1)酒精灯是由灯帽、灯芯和盛有酒精的灯壶三大部分所组成。
    (2)正常使用的酒精灯火焰应分为焰心、内焰和外焰三部分。加热时应用外焰加热。近年来的研究表明:酒精灯火焰温度的高低顺序为:内焰>外焰>焰心。理论上一般认为酒精灯的外焰温度最高,由于外焰与外界大气充分接触,燃烧时与环境的能量交换最容易,热量释放最多,致使外焰温度高于内焰。
    (3)若要灯焰平稳,并适当提高温度可加金属网罩;金属网罩可用废旧的铁窗纱自制。

    主要用途:
    (1)作为热源灯具;
    (2)进行焰色反应。

    使用方法:
    (1)新购置的酒精灯应首先配置灯芯。灯芯通常是用多股棉纱线拧在一起,插进灯芯瓷套管中。灯芯不要太短,一般浸入酒精后还要长4—5cm。
    对于旧灯,特别是长时间未用的灯,在取下灯帽后,应提起灯芯瓷套管,用洗耳球或嘴轻轻地向灯内吹一下,以赶走其中聚集的酒精蒸气。再放下套管检查灯芯,若灯芯不齐或烧焦都应用剪刀修整为平头等长。
    (2)新灯或旧灯壶内酒精少于其容积1/4的都应添加酒精。酒精不能装得太满,以不超过灯壶容积的3/4为宜。(酒精量太少则灯壶中酒精蒸气过多,易引起爆燃;酒精量太多则受热膨胀,易使酒精溢出,发生事故。)添加酒精时一定要借助个小漏斗,以免将酒精洒出。燃着的酒精灯,若需添加酒精,必须熄灭火焰。决不允许燃着时加酒精,否则,很易着火,造成事故。万一洒出的酒精在桌上燃烧起来,要立即用湿棉布铺盖灭。用完酒精灯,火焰必需用灯帽盖灭,不可用嘴吹灭,以免引起灯内酒精燃烧,发生危险。
    (3)新灯加完酒精后须将新灯芯放入酒精中浸泡,而且移动灯芯套管使每端灯芯都浸透,然后调好其长度,才能点燃。因为未浸过酒精的灯芯,一经点燃就会烧焦。
    (4)点燃酒精灯一定要用燃着的火柴,决不能用一盏酒精灯去点燃另一盏酒精灯。否则易将酒精洒出,引起火灾。
    (5)加热时若无特殊要求,一般用温度最高的外焰来加热器具。加热的器具与灯焰的距离要合适,过高或过低都不正确。与灯焰的距离通常用灯的垫木或铁环的高低来调节。被加热的器具必须放在支撑物(三脚架、铁环等)上或用坩埚钳、试管夹夹持,决不允许手拿仪器加热。
    (6)熄灭酒精灯:加热完毕或要添加酒精需熄灭灯焰时,可用灯帽将其盖灭,如果是玻璃灯帽,盖灭后需再重盖一次,放走酒精蒸汽,让空气进入,免得冷却后盖内造成负压使盖打不开;如果是塑料灯帽,则不用盖两次,因为塑料灯帽的密封性不好。决不允许用嘴吹灭。
    不用的酒精灯必须将灯帽罩上,以免酒精挥发,因为酒精灯中的酒精,不是纯酒精,所以挥发后,会有水在灯芯上,致使酒精灯无法点燃。
    (7)酒精灯不用时,应盖上灯帽。如长期不用,灯内的酒精应倒出,以免挥发;同时在灯帽与灯颈之间应夹小纸条,以防粘连。
    (8)要用酒精灯的外焰加热,给玻璃仪器加热时应把仪器外壁擦干否则仪器炸裂,给试管中的药品加热,首先必须预热,然后在对着药品部位加热。加热时不能让试管接触灯芯,否则试管会炸裂。
  • 物质加热
    使用酒精灯时,先要检查灯芯,如果灯芯顶端不平或已烧焦,需要剪去少使其平整,然后检查灯里有无酒精,灯里酒精的体积应大于酒精灯容积的1/4,少于2/3。在使用酒精灯时,应注意,绝对禁止用酒精灯引烧另一盏酒精灯,而应用燃着的火柴或木条来引燃;用完酒精灯,必须用灯帽盖灭{要盖两下},不可用嘴去吹灭,否则可能将火焰沿灯颈压入灯内,引起着火或爆炸。不要碰倒酒精灯,万一洒出的酒精在桌上燃烧起来,不要惊慌,应立即用湿抹布扑盖。酒精灯灯焰分外焰、内焰、焰心三部分,在给物质加热时,应用外焰加热,因为外焰温度最高。注意:
    (1)在用酒精灯加热可以用试管、烧瓶、烧杯、蒸发皿来给液体加热,在加热固体时可用干燥的试管、蒸发皿等,有些仪器如集气瓶、量筒、漏斗等不允许用酒精灯加热。(烧杯、烧瓶不可直接放在火焰上加热,应放在石棉网上加热)
    (2)如果被加热的玻璃容器外壁有水,应在加热前擦拭干净,然后加热,以免容器炸裂。
    (3)加热的时候,不要使玻璃容器的底部跟灯芯接触,也不要离得很远,距离过近或过远都会影响加热效果,烧得很热的玻璃容器,不要立即用冷水冲洗,否则可能破裂,也不要立即放在实验台上,以免烫坏实验台。
    (4)给试管里的固体加热,应行进行预热,预热的方法是:在火焰上来回移动试管,对已固定的试管,可移动酒精灯,待试管均匀受热后,再把灯焰固定在放固体的部位加热。
    (5)给试管里的液体加热,也要进行预热。同时注意液体体积最好不要超过试管体积1/3,加热时,使试管斜一定角度(45°左右),在加热时要不时地移动试管,为避免试管里的液体沸腾喷出伤人,加热时切不可将试管口朝着自己和有人的方向,试管夹应夹在试管的中上部,手应该持试管夹的长柄部分,以免大拇指将短柄按下,造成试管脱落。
    (6)特别注意在夹持时应该从试管底部往上套,撤除时也应该由试管底部撤出。

    使用注意事项
    (1)不能在燃着酒精灯时添加酒精,酒精量不超其容积的2/3,也不能少于1/4。
    (2)严禁用燃着的酒精灯去点燃,用酒精灯的外焰加热物质。
    (3)熄灭时用灯帽盖灭,灯要斜着盖住,否则有危险。
    (4)不用时盖好灯帽,以免酒精挥发。
    (5)不能用燃着的酒精灯去点燃另一个酒精灯,防止酒精溢出,发生火灾。

    安全指南:
    因为酒精易挥发,易燃,使用酒精灯时必须注意安全。万一洒出的酒精在灯外燃烧,不要慌张,可用湿抹布或砂土扑灭。
考点名称:药品的取用
  • 药品的取用原则:
    ①使用药品时的“三不(不触、不闻、不尝昧)”源则:不能用手接触约品,不要把鼻孔凑到容器口去闻药品(特别是气体)的气味,不得尝任何药品的味道
    ②取用药品时注意节约原则:取用药品应严格按照实验规定的用量取用。如果没有说明用量,一般按最少量(1~2mL)取用液体,固体只需盖满试管底部即可。最大量,液体不超过容器容积的1/3,固体不超过1/2。
    ③用剩药品的处理原则:实验用剩的药品不能因为要 “节约”而放回原试剂瓶,这样做会污染试剂瓶中未使用的药品。因此,用剩的药品既不能放回原试剂瓶,也不能随意丢弃,更不能带出实验室,要放在指定的容器中。

  • 药品取用对比分析:
    1、同体药品的取用
    ①取用粉末、颗粒状药品应使用药匙或纸槽,步骤:“一横、二送、三直立”,即将试管横放,用药匙或纸槽将药品送人试管底部(如下图所示),再把试管直立起来,让药品滑入试管底部。

    ②取用块状药品或较大的金属颗粒时应用镊子夹取,步骤:“一横、二放、三慢竖”,即先将试管(或容器) 横放,把药品放人试管(或容器)口以后(如下图所示),再把试管(或容器)慢慢竖立起来,使块状固体缓慢地滑到试管底部,防止打破试管(或容器)底。


    2、液体药品的取用
    ①滴管吸取法:取少量液体时,可用胶头滴管吸取 (如下图所示)。

    ②取用较多量时,可用倾倒法。步骤:先拿下瓶塞,倒放在桌上;然后拿起试剂瓶,标签朝向手心,瓶口要紧挨着试管口,使液体缓缓倒入试管(如下图)。


    3、定量取用药品
    ①物质的称量。使用托盘天平称量药品时:使用天平先调零,左物右码要分清,玻璃器皿、称量纸,镊子夹码手不行。即称前先将天平调平衡,称量物放在左盘,砝码放在右盘。托盘上要垫有大小一样的称量纸,如果是腐蚀性药品,要放在表面皿或蒸发皿中称量。用镊子夹取砝码,直到平衡。托盘天平只能准确到0.1克。
    ②液体的量取。根据被量液体的体积选择合适规格的量筒。“使用量筒先放平,量简刻度没有零,视线与凹液最低点,保持一致方可行”。
  • 注意事项:
    1、不能用手接触药品、不能直接闻气体、不能尝药品的味道。
    2、块状固体:用镊子夹持,将试管平放,用镊子将块状固体放入试管中,然后慢慢将试管竖起,
    使块状固体慢慢滑入试管底部,防止打破试管底
    3、粉末状固体:将试管倾斜,把盛有药品的药匙或纸槽送入试管底部,然后将试管直立起来,
    让药品落入底部
    4、液体药品:取下瓶塞倒放在桌面上,标签握在手心里,口口相挨免外流,试管略倾便操作。

    使用胶头滴管时,要两两对正,滴管竖直悬空,不能伸入其中,更不能相碰。吸液后胶头滴管不可倒置或平放,防止药液腐蚀橡胶帽。若用滴管取完液体后,可用少量清水冲洗,以备再用。滴瓶上的滴管,不可交叉使用,也不可用清水冲洗。

    节约原则:
    没有说明药品用量时,液体药品一般取用1—2mL,固体药品一般以盖满试管底部为原则。

    防污染原则:
    取用后多余的药品不能放回试剂瓶;胶头滴管滴加药品时,不能倒置,也不能将胶头滴
    管的尖嘴伸入仪器口内。用过的药匙、镊子应该用滤纸等擦干净以备用。粉末药品应用纸条取用。
考点名称:实验室制取和收集气体的思路
  • 实验室制取气体的思路:

          1.知识要点详解在初中化学中,主要应掌握O2、H2、CO2的实验室制法。可以从制备所需仪器、药品、反应原理、收集方法、实验装置、验满、验纯及操作要点等方面进行比较。通过比较,能够总结和归纳实验室制取气体的思路。即:研究反应原理一根据所选药品的状态和反应条件,选择适当的仪器组成相应的实验装置一根据实验装置的特点,设计合理的实验操作步骤,预测可能的注意事项一根据所制取气体的性质,选择相应的收集、检验、验满及验纯的方法。
          实验室制取气体及验证其性质的实验,属于基本操作的简单综合实验。通过对比发生装置和收集装置,总结气体的个性及几种气体的共性,提高记忆效果。 

          2.设计装置的依据制取气体的装置分两部分:气体发生装置和气体收集装置。
          发生装置的选取根据反应条件和反应物的状态而设计,收集装置是根据气体的性质(主要是物理性质)而确定的。
          确定收集装置的原则——气体的收集方法是由该气体的性质,如密度、在水中的溶解性、是否与空气或水反应、是否有毒等决定的。

  • 气体发生装置:

    ①“固+固”的反应,简称“固体加热型”,装置如图A所示,如用KMnO4或KClO3和MnO2制O2
    ②“固+液”的反应,简称“固液常温型”,装置如图B、C、D、E。如用H2O2和MnO2制O2、用锌粒与稀H2SO4制H2或用CaCO3与稀盐酸制CO2。同B装置相比,D装置具有便于添加液体药品,制取的气体量较多的优点;C装置不仅添加液体药品方便,而且可通过导管上的开关控制反应的发生和停止;E装置可通过分液漏斗的活塞控制加入药品的量和速度。

    ③“固+液”的反应的发生装置的其他改进:
    为了节约药品,方便操作,可设计如下图所示装置,这些装置都可自动控制。

    当打开弹簧夹时,溶液进入反应器内开始反应;当关闭弹簧夹时,气路不通,反应产生的气体将溶液压出反应器外,液体与同体分离,反应停止。

    气体收集装置:

    收集装置
    选择条件难溶或微溶于水,与水不发生化学反应的气体。如:H2、 O2、CH4不与空气发生反应,密度比空气密度大的气体。如:O2、 CO2不与空气发生反应,密度比空气密度小的气体。如:H2、CH4
    说明①使用排水法收集的气体较纯净,但缺点是会使收集的气体中禽有水蒸气。当导管口有连续均匀的气泡冒出时才开始收集,当有大量气泡从集气瓶口冒出时,表明气体已收集满。
    ②用向上排空气法收集气体,应注意将导管伸到接近集气瓶瓶底,同时应在瓶口盖上玻璃片,以便尽可能地排尽空气,提高所收集气体的纯度。使用排空气法收集的气体比较十燥,但纯度较低,需要验满(可燃性气体则要注意安全,点燃之前一定要验纯,否则有爆炸危险)

    药品的选取和实验方案的设计:

    (1)可行性:所选取的药品能制得要制取的气体;
    (2)药品廉价易得;
    (3)适宜的条件:要求反应条件易达到,便于控制;
    (4)反应速率适中:反应速率不能太快或太慢,以便于收集或进行实验;
    (5)气体尽量纯净;
    (6)注意安全性:操作简便易行,注意防止污染。
    例如:①实验室制取H2时选用锌粒,而不用镁条、铁片,原因是镁价格贵且反应速率太快而铁反应速率又太慢;酸选用稀硫酸,而不宜用稀盐酸、浓硫酸,因为用稀盐酸制得的H2,因混有HCl而不纯,而锌与浓硫酸反应不生成H2.
    ②制CO2时可选用用石灰石(或大理石)与稀盐酸,而不选用Na2CO3浓盐酸、稀硫酸,原因是Na2CO3,反应速率太快,浓盐酸易挥发出HCl气体,稀硫酸反应不能进行到底,也不能煅烧石灰石,因为条件不易达到,不呵操作;
    ④用KClO3、过氧化氢制O2时,要加少量的MnO2,作催化剂,以加快反应的速率

    实验室制取气体的实验操作程序:

    实验室制取气体存选择好药品、仪器后操作的一般程序:
    (1)组装仪器:一般按从左到右,从下到上的顺序进行;
    (2)检查装置气密;
    (3)装药品:若是固体跟液体反应,一般是是先装入固体再加入液体;
    (4)准备收集装置:若用排水法收集气体时,应在制取气体之前将集气瓶盛满水;
    (5)制取气体;
    (6)收集气体并验满;
    (7)拆洗仪器。
    注意:①给同体加热时.试管口要略向下倾斜;
    ②用加热KMnO4或KClO3(MnO2作催化剂)的方法制取O2,若用排水法收集,实验完毕时应先把导管移出水槽再移走酒精灯;
    ③固体跟液体反应制取气体时,要注意长颈漏斗末端要插入液面以下进行液封,以防漏气。

    装置的选取与连接:

    实验室制取气体的实验往往与气体的净化、气体的干燥综合在一起。气体综合实验的装置选择及连接顺序为:

  • 气体净化的几种方法:

    (1)吸收法:用吸收剂将杂质气体吸收除去。如除去CO中混有的少量CO2,可先用浓NaOH溶液吸收CO2,再用浓硫酸等干燥剂除去水蒸气。常用吸收剂如下表:
    吸收剂吸收的气体杂质吸收剂吸收的气体杂质
    可溶性的气体:HCl,NH3NaOHCO2,HCl,H2O
    无水CuSO4H2O碱石灰CO2,HCl ,H2O
    灼热的铜网O2NaOHCO2,HCl
    灼热的CuOH2,CO浓硫酸H2O
    (2)转化法:通过化学反血,将杂质气体转化为所要得到的气体:如除去CO2中的CO,可将混合气体通过足量的灼热CuO+COCu+CO2

    气体的干燥:

    气体的干燥是通过干燥剂来实现的,选择干燥剂要根据气体的性质。一般原则是:酸性干燥剂不能用来干燥碱性气体,碱性干燥剂不能用来干燥酸性气体,干燥装置由干燥剂的状念决定.
    (1)常见的干燥剂
    干燥剂可干燥的气体不可干燥的气体
    名称或化学式酸碱性状态
    浓H2SO4酸性液体H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CONH3
    固体NaOH、生石灰,碱石灰(氢氧化钠和生石灰的混合物)碱性固态H2、O2、N2、CH4、CO、NH3CO2、SO2、HCl
    无水CaCl2中性固态除NH3外的所有气体NH3

    (2)干燥装置的选择
     ①除杂试剂为液体时,常选用洗气瓶,气体一般是 “长进短出”,如下图A。
    ②除杂试剂为同体时,常选用干燥管(球形或u 形),气体一般是“大进小出”,如下图B、C。
    ③需要通过加热与固体试剂发生化学反应除去的气体,常采用硬质玻璃管和酒精灯,如下图D。


    装置连接顺序的确定规律:

    (1)除杂和干燥的先后顺序
    ①若用洗气装置除杂,一般除杂在前,干燥在后。原因:从溶液中出来的气体通常混有水蒸气,干燥在后可将水蒸气完全除去。如除去CO中混有的CO2和水蒸气,应将气体先通过。NaOH溶液,再通过浓H2SO4
    ②若用加热装置除杂,一般是干燥在前,除杂在后。如除去CO2中混有的CO和水蒸气,应将气体先通过浓H2SO4,再通过灼热的CuO。
    (2)除去多种杂质气体的顺序一般是先除去酸性较强的气体。如N2中混有 HCl、H2O(气)、O2时,应先除去HCl,再除去水,最后除去O2(用灼热的铜网)。
    (3)检验多种气体的先后顺序(一般先验水蒸气):有多种气体需要检验时,应尽量避免前步检验对后步检验的干扰。如被检验的气体中含有CO2和水蒸气时,应先通过无水CuSO4。检验水蒸气,再通过澄清的石灰水检验CO2.

    确定气体收集方法的技巧:

    (1)排水集气法适用于“不溶于水且小与水反应的气体”,如下图A。
    (2)向上排空气法适用于“密度比空气大且小与空气成分反应的气体”(相对分子质量大于29的气体),如下图B。
    (3)向下排空气法适用于“密度比空气小且小与空气成分反应的气体”(相对分子质量小于29的气体),如下图C。

     (4)不能用排空气法收集的气体
    ①气体的密度与空气的密度相近时不能用排空气法收集
    ②当气体与空气中某一成分反应时不能用排空气法收集
    (5)有毒气体收集方法的确定
    ①有毒,但气体难溶于水时,一般采用排水法收集。如下图D
    ②有毒,但气体叉易溶于水时,则采用带双孔胶塞(一长一短的导气管)的集气瓶利用排空气法收集该气体,但必须接尾气处理装置,以免多余的有毒气体逸散到空气中污染空气,如收集氨气可用图E。


    气体制取实验中关于仪器或装置选择题目的解题技巧:

    (1)需要研究气体实验室制法的化学反应原理;
    (2)需要研究制取这种气体所应采用的实验装置;
    (3)需要研究如何证明制得的气体就是要制取的气体。
    根据给出的仪器或装置进行选取时,应明确制取气体的发生装置主要是两套(同体加热型和固液常温型),依据反应物的状态和反应条件来确定选用哪套发生装置;气体的收集装置主要就是三套(向上排空气法、向下排空气法和排水法),依据气体的性质来确定选用什么样的收集装置。选择仪器时要注意先对实验原理进行判断,然后再根据原理确定装置所需要的仪器。
  • 实验室制取气体的思路图:
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