2.7　氣體的發生、凈化和收集

2.7.1　氣體的發生

實驗室中常使用啟普發生器使液體和固體在常溫下作用，以制備氣體。例如用鋅和稀鹽酸作用以制備氫氣，用大理石與鹽酸作用以產生二氧化碳，用硫化亞鐵與鹽酸作用以制備硫化氫等。啟普發生器（見圖2-33）由一個葫蘆狀的玻璃容器和球形漏斗組成。參加反應的固體（CaCO3、FeS、Zn等）盛放在中間圓球內，可在狹縫處放些玻璃絲來承受固體，以免固體落入底部。酸從安全漏斗經球形漏斗注入。使用時，只需打開活塞，由于中間球體內壓力降低，酸液即從底部通過狹縫上升到玻璃容器，與固體接觸而產生氣體。停止使用時，關閉活塞，由于產生的氣體使中間壓力增加，會把酸壓回球形漏斗，酸和固體不再接觸而停止反應。下次使用只要打開活塞即可。

啟普發生器不能加熱，裝入的固體必須是較大的顆粒狀。所以制備O2、SO2等不能使用，可采用另一種發生氣體的裝置（見圖2-34）。

在實驗室中，當需用較大量的某種氣體時，也可使用氣體鋼瓶。如氧氣、氮氣、氫氣、二氧化碳和二氧化硫等鋼瓶。使用時，通過減壓閥來控制氣體流量。

2.7.2　凈化和干燥

實驗室制備的氣體常帶有酸霧和水汽，有時需要凈化和干燥。酸霧可用水或玻璃棉除去，然后根據氣體性質選用濃硫酸、無水氯化鈣或硅膠等吸收水汽（見表2-3）。通常可使用洗氣瓶、干燥塔、U形管或干燥管（見圖2-35）等儀器進行凈化或干燥。液體（如水、濃硫酸等）一般裝在洗氣瓶內，無水氯化鈣和硅膠等固體裝在干燥塔或U形管內，玻璃棉裝在U形管或干燥管內。氣體中如果還有其他雜質，則應根據具體情況分別用不同的洗滌液或干燥劑進行處理，例如氫氣中夾雜的硫化氫、砷化氫等可用高錳酸鉀溶液、醋酸鉛溶液除去。

2.7.3　氣體收集

根據氣體密度及在水中溶解度的不同，收集氣體的方法也不相同。

（1）排水集氣法

在水中溶解度很小的氣體，如氫氣、氧氣、氮氣等，可用本法收集。

（2）排氣集氣法

在水中溶解度較大的氣體，根據其密度大小可分別采取瓶口向下的排氣集氣法（如氨氣等比空氣輕的氣體）和瓶口向上的排氣集氣法（如氯氣、二氧化碳等比空氣重的氣體）。