许多实验证明,影响实验成败的因素虽然很多,但主要决定于药品、仪器和操作,而操作又是以反应物,生成物的性质、反应条件、仪器的性能等因素来决定的。因此,实验前选好药品和仪器,实验中认真操作,是取得实验成功的关键。
一、药品
药品的选择,应由药品的性质、反应原理、反应条件、反应速度和制取物质的多少来决定。如实验室里制取氯气时,一般用氧化剂与浓盐酸反应,可用的氧化剂有:高锰酸钾、氯酸钾、二氧化锰等,它们的氧化性按高锰酸钾、氯酸钾、二氧化锰的顺序依次减弱。
因此,用上述氧化剂氧化同浓度的盐酸时,需要的条件、反应速度并不完全相同。用高锰酸钾氧化浓盐酸,在常温下就可发生激烈反应;若改用二氧化锰去氧化浓盐酸,不仅需要加热,而且反应速度也不如用高锰酸钾激烈。
故实验室里需制取少量氯气(用以研究它的颜色、气味等物理性质)时,一般需用一只大试管,盛上几粒高锰酸钾,再滴入1~2滴浓盐酸,立即会观察到氯气的颜色,闻到氯气的气味(实验毕,将大试管倒插入稀碱溶液中,以免污染空气。)若制取较多的氯气时,在实验室里应采用浓盐酸与二氧化锰反应为宜。因为二氧化锰与浓盐酸反应比较缓慢,制取时比较容易控制反应速度和生成物的量。
因此,教材中在讲氯气的制法时,常选用二氧化锰而不用高锰酸钾做氧化剂。
二、仪器
实验室里制取气体时,选用仪器应根据反应物、生成物的性质、反应条件和仪器的性能等来决定。如制取乙炔,只能选用锥形瓶或广口瓶,再配上分液漏斗组成反应器,而不能用启普发生器。因为用启普发生器制取气体时,要求反应物是既不易粉碎又不溶于水的固体和液体,生成物必须是一种不溶于水的气体和易溶于水的其它物质,反应还必须在常温下进行。实验室里制取乙炔,虽然也是在常温下用固体碳化钙和水反应,但由于除生成不溶于水的乙炔外,还生成微溶于水的氢氧化钙,暂停制气时,由于插漏斗的球形容器处聚积了大量的氢氧化钙,使球形容器内的液体不能迅速与水分开,结果产生的气体不能排出,造成反应器内压强过大,可能使启普发生器炸裂。另一方面,碳化钙与水的反应速度很快,若是用启普发生器制取乙炔,会难以控制反应速度和生成物的量。
三、操作
在实验室里制取气体时,一般应注意下述操作要点:1.药品的取用。
2.仪器的连接、固定。
选好仪器,进行连接固定时,一般应按先下后上,先左后右的顺序进行。
3.加热方法。
4.气体的净化、干燥和集取。在所制取的气体中往往含有杂质,这对后来的实验会造成一定影响,因此对所制取的气体必须净化。净化的方法要根据所制气体及其所含杂质的性质而定。常用化学方法或水洗达到除杂目的。
干燥气体的方法,也应根据被干燥的气体和干燥剂的性质而定。
同理,根据所制取气体的密度,溶解性和是否与空气中的任一成分反应而确定集气方法。
5.仪器的拆卸。拆卸仪器装置时,一般应按从右向左,从上向下(或从下向上)的顺序进行。如拆“用排水集气法制取气体”的装置时,可先从水槽中取出导管后熄灭酒精灯,再拆其他装置。