实验室里通常用稀硫酸跟金属锌起反应来制取氢气，也可以用盐酸代替硫酸，用镁或铁代替锌来制取氢气。

氢气的实验室制法：

化学药品	锌粒和稀硫酸
反应原理	Zn + H2SO4== ZnSO4+ H2↑
发生装置	反应物状态为固态和液态，反应条件为室温，可选择实验室制CO2的反应装置（或用过氧化氢溶液制氧气的反应装置）
收集装置	向下排空气法或排水法
实验步骤	①检验装置的气密性 ②装锌粒(注意将试管横放，把锌粒放入试管口，再慢慢竖起) ③把试管固定在铁架台上 ④加入稀硫酸 ⑤收集气体
注意事项	①不能用浓H2SO4代替稀H2SO4，浓H2SO4具有强氧化性 ②不能用金属活动性顺序表中排在氢后面的金属，如铜，也不能用排在氢前的金属，如钠，一般常用Zn、Al、Fe、Mg等。 ③长颈漏斗末端应在液而以下，防止氢气从长颈漏斗逸出

氢气的工业制法：

制取方法	原理	优缺点
电解水	2H2O2H2↑+O2	优点：得到氢气纯度高 缺点：耗能高
水煤气	C+H2O（g）CO+H2	优点：成本低 缺点：需要设备多(需要除去CO中的杂质)
天然气	CH4C+2H2	优点：原料丰富 缺点：氢气纯度低
电解饱和食盐水	2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑	优点：是氯碱化工的副产品 缺点：纯度低
理想模式：利用太阳能、高效催化剂分解水	2H2O2H2↑+O2↑	优点：不耗费电能、热能，环保 缺点：人类未能寻找到高效催化剂，还未能实际应用

实验室制取气体的思路：

      1．知识要点详解在初中化学中，主要应掌握O₂、H₂、CO₂的实验室制法。可以从制备所需仪器、药品、反应原理、收集方法、实验装置、验满、验纯及操作要点等方面进行比较。通过比较，能够总结和归纳实验室制取气体的思路。即：研究反应原理一根据所选药品的状态和反应条件，选择适当的仪器组成相应的实验装置一根据实验装置的特点，设计合理的实验操作步骤，预测可能的注意事项一根据所制取气体的性质，选择相应的收集、检验、验满及验纯的方法。
      实验室制取气体及验证其性质的实验，属于基本操作的简单综合实验。通过对比发生装置和收集装置，总结气体的个性及几种气体的共性，提高记忆效果。 

      2．设计装置的依据制取气体的装置分两部分：气体发生装置和气体收集装置。
      发生装置的选取根据反应条件和反应物的状态而设计，收集装置是根据气体的性质(主要是物理性质)而确定的。
      确定收集装置的原则——气体的收集方法是由该气体的性质，如密度、在水中的溶解性、是否与空气或水反应、是否有毒等决定的。


气体发生装置：

①“固+固”的反应，简称“固体加热型”，装置如图A所示，如用KMnO₄或KClO₃和MnO₂制O₂。
②“固+液”的反应，简称“固液常温型”，装置如图B、C、D、E。如用H₂O₂和MnO₂制O₂、用锌粒与稀H₂SO₄制H₂或用CaCO₃与稀盐酸制CO₂。同B装置相比，D装置具有便于添加液体药品，制取的气体量较多的优点；C装置不仅添加液体药品方便，而且可通过导管上的开关控制反应的发生和停止；E装置可通过分液漏斗的活塞控制加入药品的量和速度。

③“固+液”的反应的发生装置的其他改进：
为了节约药品，方便操作，可设计如下图所示装置，这些装置都可自动控制。

当打开弹簧夹时，溶液进入反应器内开始反应；当关闭弹簧夹时，气路不通，反应产生的气体将溶液压出反应器外，液体与同体分离，反应停止。

气体收集装置：

收集装置
选择条件	难溶或微溶于水，与水不发生化学反应的气体。如：H2、 O2、CH4等	不与空气发生反应，密度比空气密度大的气体。如：O2、 CO2等	不与空气发生反应，密度比空气密度小的气体。如：H2、CH4等
说明	①使用排水法收集的气体较纯净，但缺点是会使收集的气体中禽有水蒸气。当导管口有连续均匀的气泡冒出时才开始收集，当有大量气泡从集气瓶口冒出时，表明气体已收集满。 ②用向上排空气法收集气体，应注意将导管伸到接近集气瓶瓶底，同时应在瓶口盖上玻璃片，以便尽可能地排尽空气，提高所收集气体的纯度。使用排空气法收集的气体比较十燥，但纯度较低，需要验满(可燃性气体则要注意安全，点燃之前一定要验纯，否则有爆炸危险)

药品的选取和实验方案的设计：

(1)可行性：所选取的药品能制得要制取的气体；
(2)药品廉价易得；
(3)适宜的条件：要求反应条件易达到，便于控制；
(4)反应速率适中：反应速率不能太快或太慢，以便于收集或进行实验；
(5)气体尽量纯净；
(6)注意安全性：操作简便易行，注意防止污染。
例如：①实验室制取H₂时选用锌粒，而不用镁条、铁片，原因是镁价格贵且反应速率太快而铁反应速率又太慢；酸选用稀硫酸，而不宜用稀盐酸、浓硫酸，因为用稀盐酸制得的H₂，因混有HCl而不纯，而锌与浓硫酸反应不生成H₂.
②制CO₂时可选用用石灰石(或大理石)与稀盐酸，而不选用Na₂CO₃浓盐酸、稀硫酸，原因是Na₂CO₃，反应速率太快，浓盐酸易挥发出HCl气体，稀硫酸反应不能进行到底，也不能煅烧石灰石，因为条件不易达到，不呵操作；
④用KClO₃、过氧化氢制O₂时，要加少量的MnO₂，作催化剂，以加快反应的速率

实验室制取气体的实验操作程序：

实验室制取气体存选择好药品、仪器后操作的一般程序：
(1)组装仪器：一般按从左到右，从下到上的顺序进行；
(2)检查装置气密；
(3)装药品：若是固体跟液体反应，一般是是先装入固体再加入液体；
(4)准备收集装置：若用排水法收集气体时，应在制取气体之前将集气瓶盛满水；
(5)制取气体；
(6)收集气体并验满；
(7)拆洗仪器。
注意：①给同体加热时．试管口要略向下倾斜；
②用加热KMnO₄或KClO₃(MnO₂作催化剂)的方法制取O₂，若用排水法收集，实验完毕时应先把导管移出水槽再移走酒精灯；
③固体跟液体反应制取气体时，要注意长颈漏斗末端要插入液面以下进行液封，以防漏气。

装置的选取与连接：

实验室制取气体的实验往往与气体的净化、气体的干燥综合在一起。气体综合实验的装置选择及连接顺序为：


气体净化的几种方法：

(1)吸收法：用吸收剂将杂质气体吸收除去。如除去CO中混有的少量CO₂，可先用浓NaOH溶液吸收CO₂，再用浓硫酸等干燥剂除去水蒸气。常用吸收剂如下表：

吸收剂	吸收的气体杂质	吸收剂	吸收的气体杂质
水	可溶性的气体：HCl，NH3	NaOH	CO2，HCl，H2O
无水CuSO4	H2O	碱石灰	CO2,HCl ,H2O
灼热的铜网	O2	NaOH	CO2,HCl
灼热的CuO	H2，CO	浓硫酸	H2O

(2)转化法：通过化学反血，将杂质气体转化为所要得到的气体：如除去CO₂中的CO，可将混合气体通过足量的灼热CuO+COCu+CO₂

气体的干燥：

气体的干燥是通过干燥剂来实现的，选择干燥剂要根据气体的性质。一般原则是：酸性干燥剂不能用来干燥碱性气体，碱性干燥剂不能用来干燥酸性气体，干燥装置由干燥剂的状念决定．
(1)常见的干燥剂

干燥剂			可干燥的气体	不可干燥的气体
名称或化学式	酸碱性	状态
浓H2SO4	酸性	液体	H2、N2、O2、CO2、HCl、CH4、CO	NH3
固体NaOH、生石灰，碱石灰（氢氧化钠和生石灰的混合物）	碱性	固态	H2、O2、N2、CH4、CO、NH3等	CO2、SO2、HCl
无水CaCl2	中性	固态	除NH3外的所有气体	NH3

(2)干燥装置的选择
 ①除杂试剂为液体时，常选用洗气瓶，气体一般是 “长进短出”，如下图A。
②除杂试剂为同体时，常选用干燥管(球形或u 形)，气体一般是“大进小出”，如下图B、C。
③需要通过加热与固体试剂发生化学反应除去的气体，常采用硬质玻璃管和酒精灯，如下图D。


装置连接顺序的确定规律：

(1)除杂和干燥的先后顺序
①若用洗气装置除杂，一般除杂在前，干燥在后。原因：从溶液中出来的气体通常混有水蒸气，干燥在后可将水蒸气完全除去。如除去CO中混有的CO₂和水蒸气，应将气体先通过。NaOH溶液，再通过浓H₂SO₄。
②若用加热装置除杂，一般是干燥在前，除杂在后。如除去CO₂中混有的CO和水蒸气，应将气体先通过浓H₂SO₄，再通过灼热的CuO。
(2)除去多种杂质气体的顺序一般是先除去酸性较强的气体。如N2中混有 HCl、H₂O(气)、O₂时，应先除去HCl，再除去水，最后除去O₂(用灼热的铜网)。
(3)检验多种气体的先后顺序(一般先验水蒸气)：有多种气体需要检验时，应尽量避免前步检验对后步检验的干扰。如被检验的气体中含有CO₂和水蒸气时，应先通过无水CuSO₄。检验水蒸气，再通过澄清的石灰水检验CO₂.

确定气体收集方法的技巧：

（1）排水集气法适用于“不溶于水且小与水反应的气体”，如下图A。
（2）向上排空气法适用于“密度比空气大且小与空气成分反应的气体”(相对分子质量大于29的气体)，如下图B。
（3）向下排空气法适用于“密度比空气小且小与空气成分反应的气体”(相对分子质量小于29的气体)，如下图C。

 （4）不能用排空气法收集的气体
①气体的密度与空气的密度相近时不能用排空气法收集
②当气体与空气中某一成分反应时不能用排空气法收集
（5）有毒气体收集方法的确定
①有毒，但气体难溶于水时，一般采用排水法收集。如下图D
②有毒，但气体叉易溶于水时，则采用带双孔胶塞(一长一短的导气管)的集气瓶利用排空气法收集该气体，但必须接尾气处理装置，以免多余的有毒气体逸散到空气中污染空气，如收集氨气可用图E。


气体制取实验中关于仪器或装置选择题目的解题技巧：

(1)需要研究气体实验室制法的化学反应原理；
(2)需要研究制取这种气体所应采用的实验装置；
(3)需要研究如何证明制得的气体就是要制取的气体。
根据给出的仪器或装置进行选取时，应明确制取气体的发生装置主要是两套(同体加热型和固液常温型)，依据反应物的状态和反应条件来确定选用哪套发生装置；气体的收集装置主要就是三套(向上排空气法、向下排空气法和排水法)，依据气体的性质来确定选用什么样的收集装置。选择仪器时要注意先对实验原理进行判断，然后再根据原理确定装置所需要的仪器。
实验室制取气体的思路图:

概述：
    二氧化碳是空气中常见的化合物，其分子式为CO?，由两个氧原子与一个碳原子通过共价键连接而成，常温下是一种无色无味气体，密度比空气略大，能溶于水，与水反应生成碳酸。固态二氧化碳俗称干冰。二氧化碳被认为是造成温室效应的主要来源。
物理性质：
常温下，二氧化碳是一种无色无味的气体，密度比空气大，能溶于水。
固态的二氧化碳叫做干冰。

化学性质：
(1)一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧，不供给呼吸，因此当我们进入
干枯的深井，深洞或久未开启的菜窖时，应先做一个灯火实验，以防止二氧化碳浓度
过高而造成危险
(2)二氧化碳和水反应生成碳酸，使紫色石蕊试液变红：CO₂ + H₂O===H₂CO₃，
碳酸不稳定，很容易分解成水和二氧化碳，所以红色石蕊试液又变回紫色：
H₂CO₃===H₂O + CO₂↑
(3)二氧化碳和石灰水反应：Ca(OH)₂ + CO₂====CaCO₃↓+ H₂O
(4)二氧化碳可促进植物的光合作用：6CO₂+6H₂OC₆H₁₂O₆+6O₂
一氧化碳和二氧化碳性质的比较：

		一氧化碳	二氧化碳
物理性质	状态	无色，无味气体	无色，无味气体
	密度	1.250g/l（略小于空气）	1.977g/l（大于空气）
	溶解性	1体积水中约溶解0.02体积	1体积中约溶解1体积
化学性质	可燃性	有可燃性 2CO+O22CO2	一般情况下，既不能燃烧，也不能支持燃烧
	还原性	有还原性： CuO+COCu+CO2	没有还原性
	跟水反应	不能	能：CO2+H2O==H2CO3
	跟澄清石灰水反应	不能	CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O
毒性		有毒	无毒
主要用途		作气体燃料，用于高炉炼铁	灭火，人工降雨，干冰制冷剂等，作化工原料和温室肥料
相互转化		C+O2CO2 C+CO22CO

干冰：
一定条件下，二氧化碳气体会变成固体，固体二氧化碳叫“干冰”。干冰升华时，吸收大量的热，因此可作制冷剂。如果用飞机向云层中撤干冰，由于干冰升华吸热，空气中的水蒸气迅速冷凝变成水滴，就可以形成降雨。 

二氧化碳不一定能灭火：
二氧化碳一般不支持燃烧，但在一定条件下，某些物质也可以在二氧化碳中燃烧，如将点燃的镁条伸入盛有二氧化碳的集气瓶中，镁条能继续燃烧，反应的化学方程式为：2Mg+CO₂2MgO+C，所以活泼金属着火不能用二氧化碳来灭火

二氧化碳与一氧化碳的鉴别方法：
(1)澄清石灰水：将气体分别通入澄清石灰水中，能使澄清石灰水变浑浊的是二氧化碳，无明显现象的是一氧化碳。
(2)燃着的木条：将气体分别在空气中点燃，能燃烧的是一氧化碳，不能燃烧的是二氧化碳。
(3)紫色石蕊试液：将气体分别通入紫色石蕊试液中，能使石蕊试液变红的是二氧化碳，无明显现象的是一氧化碳。
(4)还原金属氧化物：将气体分别通过灼热的氧化铜，出现黑色粉末变红这一现象的是一氧化碳，没有明显现象的是二氧化碳。

二氧化碳与一氧化碳的除杂方法：
1.CO(CO₂)(括号内的物质为杂质)：通常将气体通人过量的碱溶液(一般用氢氧化钠溶液而不用澄清石灰水)中，二氧化碳与碱溶液反应，从而达到除杂的目的。
2.CO₂(CO)(括号内的物质为杂质)：通常将气体通过灼热的氧化铜，一氧化碳与氧化铜反应生成铜和二氧化碳，从而达到除杂的目的。不能用点燃的方法，因为CO₂不支持燃烧，也不能燃烧。

二氧化碳与石灰石的应用：
二氧化碳与石灰水反应出现白色沉淀，反应的方程式为：CO₂+Ca(OH)₂==CaCO₃↓+H₂O。
该反应及现象有以下儿方面的应用:
(1)检验二氧化碳气体;
(2)鉴别NaOH溶液和澄清石灰水：将CO₂气体通入待测溶液中，生成白色沉淀的溶液为澄清石灰水，无明显现象的为NaOH溶液;
(3)除去某些气体中的杂质：如除去CO中的CO₂ 气体，可将混合气体通过澄清石灰水;
(4)解释澄清石灰水为什么要密封保存：敞口放置的澄清石灰水会吸收空气中的CO₂而使澄清石灰水表面生成一层白膜或变浑浊，其成分是CaCO₃;
(5)用石灰砂浆砌砖抹墙不久后变白变硬：石灰砂浆的主要成分是Ca(OH)₂，吸收空气中的CO₂发生反应Ca(OH)₂声称白色固体CaCO₃固体。
(6)保存鸡蛋：将鸡蛋浸泡在澄清石灰水中，取出来后CO₂与石灰水反应封闭鸡蛋壳上的小孔，可以延长鸡蛋的保存时间。

二氧化碳肥料：
二氧化碳是光合作用的原料之一，因而现在在温室大棚内种植蔬菜水果时，经常人为提高温室内CO₂ 浓度，以增加农作物产员，增大CO₂浓度的方法通常有以下几种：
(1)在温室内放置干冰，干冰升华增大CO₂浓度。
(2)在温室内放置通过化学反应产生CO₂气体的物质，如在塑料大棚顶部的容器内放置石灰石和稀盐酸。

灯火实验：
(1)二氧化碳本身无毒，但它不供给呼吸，当空气中二氧化碳含量超过常量时，也会对人体健康产生不良影响。

空气中二氧化碳的体积分数/%	对人体健康的影响
1	感到气闷，头昏，心悸
4—5	气喘，头痛，眩晕
10	神志不清，呼吸停止，死亡

 由于二氧化碳的密度大于空气，因而在低洼的地方浓度会增大。在进人久未开启的菜窖或干涸的深井前，应先点燃一支蜡烛用绳放到下面，观察蜡烛能否正常燃烧，若不能正常燃烧，应开启菜窖或深井一段时间后再检验，直到蜡烛能正常燃烧时，才能下去。

氢气检验和验满方法：
1.检验：点燃待检测的气体，在火焰上方罩一个干燥的烧杯有水珠出现，滴入澄清石灰水
不变浑浊，则证明有氢气的存在

2.验满：一般使用排水法收集比较纯净的氢气，可以根据液面的高度判断。
向下排空气法：把带火星的木条放到瓶口,若有轻微的爆鸣声，说明氢气已满。