2.7　气体的发生、净化和收集

2.7.1　气体的发生

实验室中常使用启普发生器使液体和固体在常温下作用，以制备气体。例如用锌和稀盐酸作用以制备氢气，用大理石与盐酸作用以产生二氧化碳，用硫化亚铁与盐酸作用以制备硫化氢等。启普发生器（见图2-33）由一个葫芦状的玻璃容器和球形漏斗组成。参加反应的固体（CaCO3、FeS、Zn等）盛放在中间圆球内，可在狭缝处放些玻璃丝来承受固体，以免固体落入底部。酸从安全漏斗经球形漏斗注入。使用时，只需打开活塞，由于中间球体内压力降低，酸液即从底部通过狭缝上升到玻璃容器，与固体接触而产生气体。停止使用时，关闭活塞，由于产生的气体使中间压力增加，会把酸压回球形漏斗，酸和固体不再接触而停止反应。下次使用只要打开活塞即可。

图2-33　启普发生器

启普发生器不能加热，装入的固体必须是较大的颗粒状。所以制备O2、SO2等不能使用，可采用另一种发生气体的装置（见图2-34）。

图2-34　发生气体装置

在实验室中，当需用较大量的某种气体时，也可使用气体钢瓶。如氧气、氮气、氢气、二氧化碳和二氧化硫等钢瓶。使用时，通过减压阀来控制气体流量。

2.7.2　净化和干燥

实验室制备的气体常带有酸雾和水汽，有时需要净化和干燥。酸雾可用水或玻璃棉除去，然后根据气体性质选用浓硫酸、无水氯化钙或硅胶等吸收水汽（见表2-3）。通常可使用洗气瓶、干燥塔、U形管或干燥管（见图2-35）等仪器进行净化或干燥。液体（如水、浓硫酸等）一般装在洗气瓶内，无水氯化钙和硅胶等固体装在干燥塔或U形管内，玻璃棉装在U形管或干燥管内。气体中如果还有其他杂质，则应根据具体情况分别用不同的洗涤液或干燥剂进行处理，例如氢气中夹杂的硫化氢、砷化氢等可用高锰酸钾溶液、醋酸铅溶液除去。

表2-3　常用气体干燥剂

图2-35　气体净化和干燥装置

2.7.3　气体收集

根据气体密度及在水中溶解度的不同，收集气体的方法也不相同。

（1）排水集气法

在水中溶解度很小的气体，如氢气、氧气、氮气等，可用本法收集。

（2）排气集气法

在水中溶解度较大的气体，根据其密度大小可分别采取瓶口向下的排气集气法（如氨气等比空气轻的气体）和瓶口向上的排气集气法（如氯气、二氧化碳等比空气重的气体）。