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實驗室制取和收集氣體的思路
實驗室制取氣體的思路：?????? 1．知識要點詳解在初中化學中，主要應掌握O2、H2、CO2的實驗室制法。可以從制備所需儀器、藥品、反應原理、收集方法、實驗裝置、驗滿、驗純及操作要點等方面進行比較。通過比較，能夠總結和歸納實驗室制取氣體的思路。即：研究反應原理一根據所選藥品的狀態和反應條件，選擇適當的儀器組成相應的實驗裝置一根據實驗裝置的特點，設計合理的實驗操作步驟，預測可能的注意事項一根據所制取氣體的性質，選擇相應的收集、檢驗、驗滿及驗純的方法。????? 實驗室制取氣體及驗證其性質的實驗，屬于基本操作的簡單綜合實驗。通過對比發生裝置和收集裝置，總結氣體的個性及幾種氣體的共性，提高記憶效果。???????2．設計裝置的依據制取氣體的裝置分兩部分：氣體發生裝置和氣體收集裝置。????? 發生裝置的選取根據反應條件和反應物的狀態而設計，收集裝置是根據氣體的性質(主要是物理性質)而確定的。????? 確定收集裝置的原則——氣體的收集方法是由該氣體的性質，如密度、在水中的溶解性、是否與空氣或水反應、是否有毒等決定的。?
氣體發生裝置：①“固+固”的反應，簡稱“固體加熱型”，裝置如圖A所示，如用KMnO4或KClO3和MnO2制O2。?②“固+液”的反應，簡稱 “固液常溫型”，裝置如圖B、C、D、E。如用H2O2和MnO2制O2、用鋅粒與稀H2SO4制H2或用CaCO3與稀鹽酸制CO2。同B裝置相比，D裝置具有便于添加液體藥品，制取的氣體量較多的優點；C裝置不僅添加液體藥品方便，而且可通過導管上的開關控制反應的發生和停止；E裝置可通過分液漏斗的活塞控制加入藥品的量和速度。?③“固+液”的反應的發生裝置的其他改進：為了節約藥品，方便操作，可設計如下圖所示裝置，這些裝置都可自動控制。當打開彈簧夾時，溶液進入反應器內開始反應；當關閉彈簧夾時，氣路不通，反應產生的氣體將溶液壓出反應器外，液體與同體分離，反應停止。氣體收集裝置：
收集裝置
選擇條件
難溶或微溶于水，與水不發生化學反應的氣體。如：H2、 O2、CH4等
不與空氣發生反應，密度比空氣密度大的氣體。如：O2、 CO2等
不與空氣發生反應，密度比空氣密度小的氣體。如：H2、CH4等
說明
①使用排水法收集的氣體較純凈，但缺點是會使收集的氣體中禽有水蒸氣。當導管口有連續均勻的氣泡冒出時才開始收集，當有大量氣泡從集氣瓶口冒出時，表明氣體已收集滿。?②用向上排空氣法收集氣體，應注意將導管伸到接近集氣瓶瓶底，同時應在瓶口蓋上玻璃片，以便盡可能地排盡空氣，提高所收集氣體的純度。使用排空氣法收集的氣體比較十燥，但純度較低，需要驗滿(可燃性氣體則要注意安全，點燃之前一定要驗純，否則有爆炸危險)
藥品的選取和實驗方案的設計：?(1)可行性：所選取的藥品能制得要制取的氣體；?(2)藥品廉價易得；?(3)適宜的條件：要求反應條件易達到，便于控制；(4)反應速率適中：反應速率不能太快或太慢，以便于收集或進行實驗；(5)氣體盡量純凈；(6)注意安全性：操作簡便易行，注意防止污染。例如：①實驗室制取H2時選用鋅粒，而不用鎂條、鐵片，原因是鎂價格貴且反應速率太快而鐵反應速率又太慢；酸選用稀硫酸，而不宜用稀鹽酸、濃硫酸，因為用稀鹽酸制得的H2，因混有HCl而不純，而鋅與濃硫酸反應不生成H2.②制CO2時可選用用石灰石(或大理石)與稀鹽酸，而不選用Na2CO3濃鹽酸、稀硫酸，原因是Na2CO3，反應速率太快，濃鹽酸易揮發出HCl氣體，稀硫酸反應不能進行到底，也不能煅燒石灰石，因為條件不易達到，不呵操作；④用KClO3、過氧化氫制O2時，要加少量的MnO2，作催化劑，以加快反應的速率?實驗室制取氣體的實驗操作程序：實驗室制取氣體存選擇好藥品、儀器后操作的一般程序：(1)組裝儀器：一般按從左到右，從下到上的順序進行；?(2)檢查裝置氣密；(3)裝藥品：若是固體跟液體反應，一般是是先裝入固體再加入液體；(4)準備收集裝置：若用排水法收集氣體時，應在制取氣體之前將集氣瓶盛滿水；(5)制取氣體；?(6)收集氣體并驗滿；(7)拆洗儀器。?注意：①給同體加熱時．試管口要略向下傾斜；?②用加熱KMnO4或KClO3(MnO2作催化劑)的方法制取O2，若用排水法收集，實驗完畢時應先把導管移出水槽再移走酒精燈；?③固體跟液體反應制取氣體時，要注意長頸漏斗末端要插入液面以下進行液封，以防漏氣。?裝置的選取與連接：實驗室制取氣體的實驗往往與氣體的凈化、氣體的干燥綜合在一起。氣體綜合實驗的裝置選擇及連接順序為：
氣體凈化的幾種方法：?(1)吸收法：用吸收劑將雜質氣體吸收除去。如除去CO中混有的少量CO2，可先用濃NaOH溶液吸收CO2，再用濃硫酸等干燥劑除去水蒸氣。常用吸收劑如下表：
吸收劑
吸收的氣體雜質
吸收劑
吸收的氣體雜質
水
可溶性的氣體：HCl，NH3
NaOH
CO2，HCl，H2O
無水CuSO4
H2O
堿石灰
CO2,HCl ,H2O
灼熱的銅網
O2
NaOH
CO2,HCl
灼熱的CuO
H2，CO
濃硫酸
H2O
(2)轉化法：通過化學反血，將雜質氣體轉化為所要得到的氣體：如除去CO2中的CO，可將混合氣體通過足量的灼熱CuO+COCu+CO2氣體的干燥：氣體的干燥是通過干燥劑來實現的，選擇干燥劑要根據氣體的性質。一般原則是：酸性干燥劑不能用來干燥堿性氣體，堿性干燥劑不能用來干燥酸性氣體，干燥裝置由干燥劑的狀念決定．(1)常見的干燥劑
干燥劑
可干燥的氣體
不可干燥的氣體
名稱或化學式
酸堿性
狀態
濃H2SO4
酸性
液體
H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CO
NH3
固體NaOH、生石灰，堿石灰（氫氧化鈉和生石灰的混合物）
堿性
固態
H2、O2、N2、CH4、CO、NH3等
CO2、SO2、HCl
無水CaCl2
中性
固態
除NH3外的所有氣體
NH3
(2)干燥裝置的選擇?①除雜試劑為液體時，常選用洗氣瓶，氣體一般是 “長進短出”，如下圖A。?②除雜試劑為同體時，常選用干燥管(球形或u 形)，氣體一般是“大進小出”，如下圖B、C。?③需要通過加熱與固體試劑發生化學反應除去的氣體，常采用硬質玻璃管和酒精燈，如下圖D。裝置連接順序的確定規律：?(1)除雜和干燥的先后順序?①若用洗氣裝置除雜，一般除雜在前，干燥在后。原因：從溶液中出來的氣體通常混有水蒸氣，干燥在后可將水蒸氣完全除去。如除去CO中混有的CO2和水蒸氣，應將氣體先通過。NaOH溶液，再通過濃H2SO4。?②若用加熱裝置除雜，一般是干燥在前，除雜在后。如除去CO2中混有的CO和水蒸氣，應將氣體先通過濃H2SO4，再通過灼熱的CuO。?(2)除去多種雜質氣體的順序一般是先除去酸性較強的氣體。如N2中混有 HCl、H2O(氣)、O2時，應先除去HCl，再除去水，最后除去O2(用灼熱的銅網)。?(3)檢驗多種氣體的先后順序(一般先驗水蒸氣)：有多種氣體需要檢驗時，應盡量避免前步檢驗對后步檢驗的干擾。如被檢驗的氣體中含有CO2和水蒸氣時，應先通過無水CuSO4。檢驗水蒸氣，再通過澄清的石灰水檢驗CO2.確定氣體收集方法的技巧：（1）排水集氣法適用于“不溶于水且小與水反應的氣體”，如下圖A。?（2）向上排空氣法適用于“密度比空氣大且小與空氣成分反應的氣體”(相對分子質量大于29的氣體)，如下圖B。?（3）向下排空氣法適用于“密度比空氣小且小與空氣成分反應的氣體”(相對分子質量小于29的氣體)，如下圖C。?（4）不能用排空氣法收集的氣體?①氣體的密度與空氣的密度相近時不能用排空氣法收集?②當氣體與空氣中某一成分反應時不能用排空氣法收集（5）有毒氣體收集方法的確定?①有毒，但氣體難溶于水時，一般采用排水法收集。如下圖D②有毒，但氣體叉易溶于水時，則采用帶雙孔膠塞(一長一短的導氣管)的集氣瓶利用排空氣法收集該氣體，但必須接尾氣處理裝置，以免多余的有毒氣體逸散到空氣中污染空氣，如收集氨氣可用圖E。氣體制取實驗中關于儀器或裝置選擇題目的解題技巧：(1)需要研究氣體實驗室制法的化學反應原理；?(2)需要研究制取這種氣體所應采用的實驗裝置；?(3)需要研究如何證明制得的氣體就是要制取的氣體。根據給出的儀器或裝置進行選取時，應明確制取氣體的發生裝置主要是兩套(同體加熱型和固液常溫型)，依據反應物的狀態和反應條件來確定選用哪套發生裝置；氣體的收集裝置主要就是三套(向上排空氣法、向下排空氣法和排水法)，依據氣體的性質來確定選用什么樣的收集裝置。選擇儀器時要注意先對實驗原理進行判斷，然后再根據原理確定裝置所需要的儀器。
實驗室制取氣體的思路圖:


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