При выполнении лабораторных работ обычно используются газы, получаемые в лаборатории химическим путем: хлор, аммиак, водород, оксид серы (IV), оксид углерода (IV), кислород и др.
Для получения газа в лаборатории используют колбу Вюрца с капельной (или длинной) воронкой или аппарат Киппа.
Водород, сероводород, хлор получаю при помощи прибора состоящего из колбы Вюрца с длинной воронкой. В этом случае скорость получения газа регулируется количеством и концентрацией жидкого реагента, который добавляется в колбу небольшими порциями через воронку по мере расходования.
Прибор, состоящий из колбы Вюрца с капельной воронкой, применяется для получения хлора, оксидов азота, оксида углерода (II), аммиака и др. Капельная воронка позволяет регулировать скорость подачи жидкого реагента в колбу Вюрца, поддерживая тем самым непрерывный ровный ток газа.
Аппарат Киппа используют для получения водорода, углекислого газа и сероводорода. Твердый реагент помещают в средний шарообразный резервуар аппарата на пластмассовый кольцевой вкладыш, предохраняющий попадание твердого реагента в нижний резервуар. В качестве твердого реагента для получения водорода используют цинковые гранулы, углекислого газа – куски мрамора, сероводорода – куски сульфида железа. Куски насыпаемого твердого вещества должны быть размером около 1 см3. Пользоваться порошком не рекомендуется, так как ток газа получится очень сильным. После загрузки твердого реагента в аппарат через верхнее горло заливают жидкий реагент (например, разбавленный раствор соляной кислоты при получении водорода, углекислого газа и сероводорода). Жидкость наливают в таком количестве, чтобы её уровень (при открытом газоотводном кране) достигал половины верхнего шарообразного расширения нижней части. Пропускают газ в течение 5 – 10 мин, чтобы вытеснить воздух из аппарата, после этого закрывают газоотводный кран, в верхнее горло вставляют предохранительную воронку. Газоотводную трубку соединяют с тем прибором, куда нужно пропускать газ.
При закрытом кране выделяющийся газ вытесняет жидкость из шарообразного расширения аппарата, и он перестает работать. При открывании крана, кислота вновь поступает в резервуар с твердым реагентом, и аппарат начинает работать. Это один из самых удобных и безопасных методов получения газов в лаборатории.
Собирать газ в сосуд можно различными методами. Наиболее распространены два метода: метод вытеснения воды и метод вытеснения воздуха. Выбор метода обусловлен свойствами газа, который нужно собрать.
Метод вытеснения воздуха. Этим методом можно собрать практически любой газ. Прежде чем отбирать газ, надо определить легче он воздуха или тяжелее. Если относительная плотность газа по воздуху больше единицы, то сосуд-приемник следует держать отверстием вверх, так как газ тяжелее воздуха и будет опускаться на дно сосуда (например, углекислый газ, сероводород, кислород, хлор и др.). Если относительная плотность газа по воздуху меньше единицы, то сосуд-приемник следует держать отверстием вниз, так как газ легче воздуха и будет подниматься вверх сосуда (например, водород и др.). Контролировать наполнение сосуда можно по-разному, в зависимости от свойств газа. Например, для определения кислорода используют тлеющую лучину, которая при поднесении к краю сосуда (но не внутрь!) вспыхивает; при определении углекислого газа – горячая лучина потухает.
Метод вытеснения воды. Этим методом можно собирать только газы, которые не растворяются в воде (или мало растворяются) и не реагирую с ней. Для собирания газа необходим кристаллизатор на 1/3 заполненный водой. Сосуд-приемник (чаще всего пробирку) наполняют до верху водой, закрываю пальцем, и опускают в кристаллизатор. Когда отверстие сосуда окажется под водой, его открывают и вводят в сосуд газоотводную трубку. После того, как вся вода будет вытеснена из сосуда газом, отверстие закрывают под водой пробкой и вынимают сосуд из кристаллизатора.
Проверка газа на чистоту. Многие газы горят на воздухе. Если поджечь смесь горючего газа с воздухом, то произойдет взрыв, поэтому газа нужно проверять на чистоту. Проверка заключается в сжигании небольшой порции газа (около 15 мл) пробирке. Для этого газ собирают в пробирку и поджигают от пламени спиртовки. Если газ не содержит примесей воздуха, то горение сопровождается легким хлопком. Если же раздается резкий лающий звук, то газ загрязнем воздухом и необходима его очистка.