气体的制取

Question

要很多种气体的制取方法。

Answer 1

【中学阶段气体的制取】

【一】：制取H2

【实验室】：常用锌粒和稀硫酸反应：
Zn + H2SO4 == ZnSO4 + H2↑

【工业】：
【方法1】：电解NaOH的水溶液：2H2O =电解= H2↑ + O2↑
优点：H2纯度非常高（99%以上）
缺点：电解成本太高

【方法2】水煤气法：
第一步：水蒸气通过炽热的炭：
C + H2O =高温= CO + H2
第二步：把得到的混合气体与水蒸气一起通过催化剂，在高温下发生反应，除去其中的CO：
CO + H2O =催化剂/高温= CO2 + H2
第三步：得到H2只含有CO2，把混合气体加压溶于水中，CO2基本全都溶解，最后得到较纯净的H2（纯度80%以上）
优点：纯成本比较低。
缺点：纯度不高，过程太多，流程复杂。

【方法3】电解食盐水的副产品：
2NaCl + 2H2O =电解= 2NaOH + Cl2↑ + H2↑
优点：氢气纯净
缺点：电解成本高

最优方案是【方法2】

【二】：制取O2

【实验室】：
【1】 2H2O2 =MnO2= O2↑ + 2H2O
【2】 2KClO3 =MnO2/△= 2KCl + 3O2↑
【3】 2KMnO4 =△= K2MnO4 + MnO2 + O2↑

【工业】：
【方法1】：分离液态空气。
过程：把空气加压降温得到液态空气；然后升温，使沸点较低的N2先气化出来，留下的液态气体大部分是O2
优点：原料易得，成本较低，产率高。
缺点：需要降温加压，条件稍苛刻。

【方法2】：膜分离技术富集O2
空气通过膜，选择性分离O2和N2
优点：操作简便。
缺点：成本高。

最优方案是【方法1】

【三】：制取CO2

【实验室】：常用块状碳酸钙和稀盐酸：
CaCO3 + 2HCl(稀) == CaCl2 + CO2↑ + H2O

【工业】：高温煅烧碳酸钙：
CaCO3 =高温= CaO + CO2↑

【四】：制取CO

【实验室】：用浓硫酸脱水，使甲酸受热分解：
HCOOH =浓H2SO4/△= CO↑ + H2O

【工业】：水煤气法
C + H2O =高温= CO + H2

【五】：制取N2

【实验室】：利用氧化剂将氨气或铵盐氧化成N2
【方法1】：氨气通过炽热的氧化铜：
3CuO + 2NH3 =△= 3Cu + N2↑ + 3H2O
把得到的气体通过浓硫酸，可得到纯净的N2

【方法2】：亚硝酸钠和氯化铵的饱和溶液共热：
NaNO2 +　NH4Cl =△= NaCl + N2↑ + 2H2O

【工业】：分离液态空气，方法同O2

【六】：制取F2

非金属性太强，只能用电解制取。
常用电解熔融的氟氢化钾和氟化氢的混合物：
2HF =KHF2/电解= H2↑ + F2↑

【七】：制取Cl2

【实验室】：浓盐酸和二氧化锰共热：
MnO2 + 4HCl(浓) =△= MnCl2 + Cl2↑ + 2H2O
把得到的气体分别通过饱和食盐水和浓硫酸，以除去HCl和水蒸气
最后得纯净的Cl2

【工业】：电解食盐水：
2NaCl + 2H2O =电解= 2NaOH + Cl2↑ + H2↑

【八】：制取HCl

【实验室】：
【方法1】：利用浓硫酸吸水，浓盐酸挥发出HCl
【方法2】：氯化钠固体和浓硫酸共热：
NaCl + H2SO4(浓) =△= NaHSO4 + HCl↑

【工业】：氯气在氢气中燃烧：
H2 + Cl2 =点燃= 2HCl

【九】：制取HBr

【实验室】：考虑到HBr极易溶于水，不能用稀酸制取。
又HBr有还原性，不能用强氧化性酸，如浓硫酸，浓硝酸；
HCl的酸性比HBr酸性弱，且浓盐酸属挥发性酸，所以也不能用浓盐酸。
磷酸虽然酸性比氢溴酸弱，但是磷酸属难挥发性酸，
利用难挥发性酸制取易挥发性酸，采用浓磷酸和溴化钠共热制取溴化氢：
NaBr + H3PO4(浓) =△= NaH2PO4 + HBr↑

【十】：制取HF

【实验室】：原理同制取HBr，不同的是F2的非金属性非常强，几乎没有强氧化剂能氧化F-
所以，这里可以利用浓硫酸，效果更好。
氟化物主要是CaF2，存在萤石中。
实验室用CaF2和浓硫酸共热制取HF：
CaF2 + H2SO4(浓) =△= CaSO4 + 2HF↑

【十一】：制取NH3

【实验室】：氯化铵固体和氢氧化钙固体共热：
2NH4Cl + Ca(OH)2 =△= CaCl2 + 2NH3↑ + 2H2O
【注】：不能用碱性太强的NaOH固体，否则会腐蚀玻璃管。

【工业】：以氮气和氢气为原料，铁触媒作催化剂，500℃，30MPa下化合成氨气：
N2 + 3H2 ←铁触媒/500℃/30MPa→ 2NH3

【十二】：制取NO

【实验室】：铜和稀盐酸反应：
3Cu + 8HNO3(稀) == 3Cu(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O

【工业】：把N2和H2化合得到的NH3 ，在Pt催化，500℃常压下，氨催化氧化成一氧化氮：
4NH3 + 5O2 ←Pt/500℃→ 4NO + 6H2O

【十三】：制取NO2

【实验室】：铜和浓硝酸反应：
Cu + 4HNO3(浓) == Cu(NO3)2 + 2NO2↑ + 2H2O

【工业】：把得到的一氧化氮通入氧气：
2NO + O2 == 2NO2

【十四】：制取CH4

【实验室】：醋酸钠和碱石灰共热：
CH3COONa + NaOH =CaO/△= Na2CO3 + CH4↑

【工业】：直接来自于沼气，天然气，石油裂解，煤干馏。

【十五】：制取SO2

【实验室】：向亚硫酸钠固体中滴加浓硫酸：
Na2SO3 + H2SO4(浓) == Na2SO4 + SO2↑ + H2O

【工业】：以硫铁矿为原料，高温氧化得到二氧化硫：
4FeS + 7O2 =高温= 2Fe2O3 +　4SO2

【十六】：制取H2S

【实验室】和【工业】：
以硫铁矿为原料，和稀硫酸共热：
FeS + H2SO4(稀) =△= FeSO4 + H2S↑

【十七】：制取CH2=CH2

【实验室】：在浓硫酸催化，170℃下，乙醇分解得乙烯：
CH3CH2OH ←浓H2SO4/170℃→ CH2=CH2↑ + H2O

【工业】：主要是石油裂解得来。

【十八】：制取CH≡CH

【实验室】：电石水解：
CaC2 + 2H2O == Ca(OH)2 + CH≡CH↑

【工业】：主要由石油裂解得来。

Answer 2

很高兴回答你的问题！
制取某种气体的方法有很多，而且气体的种类有很多，所以不好一一罗列出来，以下为部分气体的制取原理，用化学式表示：
H2制取方法 ：Fe + 2HCl = FeCl2 + H2
O2制取方法 ： 2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2
CO2制取方法 ：CaCO3 + 2HCl =CaCl2 +H2O + CO2
Cl2制取方法 ： MnO2 + 4HCl（浓） = MnCl2 +Cl2 +2H2O
CO制取方法 ： CO2 +C = 2CO
不好意思，这里只写了部分，如果你还有什么问题，你可以直接问我。

Answer 3

哪几种？