中学化学实验常见气体干燥剂的选择和使用

中学化学实验常见气体干燥剂的选择和使用气体的干燥是气体净化中重要的步骤，掌握中学常见的气体干燥剂、干燥装置、干燥剂选择原则，十分重要，为了便于同学复习和应用，现总结如下。一、干燥装置的基本类型和气体流动方向：盛装干燥剂状态液体干燥剂固体干燥剂装置示意图洗气瓶球形干燥管U形干燥管气体流动方向长管进气，短管出气U形干燥管，进气和出气没有区别；球形干燥管应该大口进气，小口出气（在干燥管的进出气口都要塞一团棉花，防止干燥剂流动）注意：1、固体干燥剂颗粒大小要适当，颗粒太大气体和干燥剂接触面小，不利于干燥效果不好；颗粒太小，气体不易通过，容易堵塞，一般以黄豆粒大小为宜。2、液体干燥剂用量要适当，并控制好通入气体的速度，为了防止发生倒吸，在洗气瓶与反应容器之间应连接安全瓶。二、气体的分类1、根据酸碱性，酸性气体：CO2、SO2、NO2、HCl、Cl2、H2S、HBr、HI等碱性气体：只有NH3中性气体：H2、O2、CH4、CO、CH2=CH2、C2H2、N2等2、根据常温氧化还原性强弱，强还原性气体：H2S、HBr、HI、SO2等一般性气体：H2、O2、CH4等三、气体干燥剂的类型及选择1、常用气体干燥剂按酸碱性可分为三类：①酸性干燥剂，如浓硫酸、五氧化二磷、硅胶。酸性干燥剂能够干燥酸性或中性的气体，如CO2、SO2、NO2、HCl、H2、Cl2、O2、CH4等气体。②碱性干燥剂，如生石灰、碱石灰、固体NaOH。碱性干燥剂可以用来干燥碱性或中性的气体，如NH3、H2、O2、CH4等气体。③中性干燥剂，如无水氯化钙、无水硫酸铜等，可以干燥中性、酸性、碱性气体，如O2、H2、CH4等。2、根据干燥剂的氧化性分两类①强氧化性干燥剂：浓硫酸②一般干燥剂：五氧化二磷、硅胶、生石灰、碱石灰、固体NaOH、CaCl2、CuSO4等3、干燥剂选择的基本原则：根据干燥剂和气体的性质选择，其基本原则是干燥剂只吸收气体中的水分，不吸收被干燥的气体，具体表现在：（1）在选用干燥剂时，显碱性的气体不能选用酸性干燥剂，如不能用碱石灰、CaO和NaOH干燥CO2、SO2、HCl、H2S、Cl2、NO2等；（2）显酸性的气体不能选用碱性干燥剂，如不能用P2O5、浓H2SO4干燥NH3；（3）还原性的气体不能选用有强氧化性的干燥剂，如不能用浓H2SO4干燥H2S、HBr、HI等；虽然H2、SO2、CO、CH4也有还原性，但是浓硫酸在常温下不能氧化它们，可以用浓硫酸干燥。（4）能与气体反应的物质不能选作干燥剂，如不能用无水氯化钙干燥NH3（因生成CaCl2·8NH3）。浓硫酸可以和烯、炔、NO2发生反应，浓硫酸不能干燥烯烃、炔烃和NO2。四、气体净化中干燥装置的位置顺序气体的干燥是气体净化的环节之一，在干燥装置和其它净化或反应装置连接时注意：一般情况下，若采用溶液作除杂试剂，则是先除杂后干燥；若采用加热除去杂质，则是先干燥后加热。为了防止大气中的水气侵入，有特殊干燥要求的开口反应装置可加干燥管，进行空气的干燥。五、学以至用例1.干燥剂的干燥性能可用干燥效率(1m3空气中实际余留水蒸气的质量)来衡量。某些干燥剂的干燥效率数据如下：分析以上数据，下列有关叙述正确的是（）A．上述干燥剂中阳离子对干燥性能的影响比阴离子大B．干燥效率与干燥剂的阴、阳离子的化合价有显著关系C．CaCl2可能是比MgCl2更好的干燥剂D．CaO的干燥性能比MgO好解析：对比表中阴阳离子变化的干燥效率数值，阳离子改变干燥效率变化大，阴离子改变干燥效率变化小，A正确，B错误；根据MgO的干燥效率好，CD错；答案A。点评：本题是信息给予题，通过阅读题干理解干燥效率的含义，通过表中的物质的组成和干燥效率关系，比较、收敛获得结论，考查了学生的学习能力。例2．有实验装置图（见图）示意图中A是简易的氢气发生器，B是大小适宜的圆底烧瓶，C是装有干燥剂的U形管。a是旋转活塞，D是装有还原铁粉的反应管，E是装有酚酞试液物质MgOCaOZnCl2ZnBr2干燥效率0.0080.20.81.1的试管。实验前先检查实验装置的气密性。实验开始时，先关闭活塞a，并取下烧瓶B，向A中加入一定量浓度适当的盐酸，发生氢气。经必要的“操作”[见问题（2）]后，在导管出口处点燃氢气，然后如图所示套上烧瓶B，塞瓶塞，气体在烧瓶中继续燃烧。用酒精灯加热反应管D中的还原铁粉，待B中氢气的火焰熄灭后，打开活塞a，气体通过反应管D进入试管E中，使酚酞试液呈红色。请回答下列问题。（1）点燃氢气前必须进行___________操作。（2）写出B、D中分别发生反应的化学方程式。B中______________________________D中______________________________（3）C中所盛干燥剂的名称是_________；该干燥剂的作用是______________________。解析：（1）可燃性气体在做点燃实验前必须先检验纯度；（2）根据装置的连接可以看出，实验利用H2的燃烧除去空气中的O2，获得N2和H2的混合物，干燥后合成氨；混合气体中除了混有水蒸气还含有HCl气体，它们的存在都会对合成氨反应造成干扰，C中要能吸收水蒸汽和HCl的固体干燥剂，可以选用碱性干燥剂碱石灰、生石灰或氢氧化钠固体。答案：（1）检验氢气的纯度；（2）B中：2H2+O22H2OD中：N2+3H2==2NH3（3）碱石灰（或生石灰、氢氧化钠固体）吸收气体中少量的水蒸气和盐酸酸雾。点评：本题借助实验装置的连接顺序和使用的试剂，理解实验目的，考查了学生的观察能力、自学能力、实验能力和问题的分析能力。起点高，落点低，难度中等。