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:

 氧化铜自身具有氧化性，我们可以用一氧化碳还原氧化铜。
灼热的氧化铜可以和氢气（H₂）、碳（C）、一氧化碳（CO）等具有还原性物质反应，生成铜+X（氧化物）。

一氧化碳还原氧化铜的实验：

1. 实验器材
铁架台、酒精灯（也可以是酒精喷灯）、试管、导管、双孔橡皮塞、单孔橡皮塞。 药品有：氧化铜、澄清石灰水、一氧化碳

2. 化学反应
CO与CuO反应的化学方程式为: CO+ 2CuO2Cu + CO₂
CO₂与Ca(OH)₂(澄清石灰水)反应的化学方程式： Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O

3. 反应现象
①黑色固体变成红色②导管口有气泡冒出③澄清石灰水变浑浊

4. 实验步骤
(1)连接装置
(2)检查装置的气密性。
(3)点燃加热尾气的酒精灯。
(4)通入CO，排除串联装置中的空气。
(5)加热CuO。
(6)停止加热CuO。
(7)通入CO，排净残留在串联装置中的空气。
(8)停止点燃尾气。
注：①先通入CO一会儿，是为了防止玻璃管内的空气没有排尽，加热时发生爆炸。
②继续通入CO到玻璃管冷却为止，是为了防止生成的铜重新被氧化为氧化铜、防止澄清石灰水倒流。
总之："CO早出晚归，酒精灯迟到早退"，也说“先通后点防爆炸，先熄后停防氧化。”
③用酒精灯点燃是进行尾气处理:防止一氧化碳污染空气，使人中毒。
注：此试验应在通风橱中进行：防止没除净的CO使人中毒。

5. 装置： 

氧化铜自身具有氧化性，我们可以用氢气还原氧化铜。
灼热的氧化铜可以和氢气（H₂）、碳（C）、一氧化碳（CO）等具有还原性物质反应，生成铜+X（氧化物）。

氢气还原氧化铜实验:

原理	H2+CuOH2O+Cu
装置
步骤	①先通氢气(直到盛氧化铜的试管内充满纯净的氢气) ②后点燃洒精灯加热 ③先熄灭洒精灯停止加热(当出现明显的实验现象后) ④后停止通氢气(等试管冷却后再停止) 简单记忆为“氢气早来晚走，酒精灯迟到早退”
现象	①黑色氧化铜变成光亮红色 ②试管口处有小水珠
注意事项	①通氢气的导管必须伸入试管底部，保证与氧化铜充分反应 ②必须先通氢气后加热，否则可能会发生爆炸 ③停止加热后必须等试竹冷却后再停止通氢气，否则铜可能会重新被氧化

实验总结顺口溜：

氢气验纯试管倾
先通氢气后点灯
黑色变红水珠出
熄灭灯后再停氢

知识梳理：

1 、固体 + 水
①实验步骤：计算—称量—量取—溶解
②实验器材：托盘天平 + 药匙（或镊子） ；合适的量筒 + 胶头滴管；烧杯 + 玻璃棒
③注意事项：计算、称量和量取都要准确，溶解时固体要溶解完全

2 、液体 + 水
①实验步骤：计算—量取—溶解
②实验器材：合适的量筒 + 胶头滴管；烧杯 + 玻璃棒
③注意事项：计算、量取都要准确，同时需要两种不同规格的量筒

配制溶液的步骤:

(1)用溶质和水配制一定溶质质量分数的溶液

①实验用品:托盘天平、烧杯、量筒、胶头滴管、玻璃棒、药匙等。
②实验步骤:
计算→称量药品→量取水→搅拌溶解

a.计算所需溶质和水的质量;
b.用托盘天平称量所需溶质，倒入烧杯中;
c.把水的密度近似看作1g/cm³，用量筒量取一定体积的水，倒入盛有溶质的烧杯里，用玻璃棒搅拌，使溶质溶解;
d.把配好的溶液装入试剂瓶中，盖好瓶塞并贴上标签(标签中应包括药品的名称和溶液中溶质的质量分数)，放到试剂柜中。
③导致溶液质量分数变化的因素
a.称量时物质和砝码的位置放错，如止确称量5.8gNaCl，应在右盘放置5g砝码，再用0.8g游码，若放错位置，将砝码放在天平的左盘，则实际称量NaCl的质量为5g-0.8g=4.2g，这样会导致配制的溶液溶质质量分数变小；
b.量筒量取水的体积时读取示数错误，读取示数时仰视读数所量取水的实际体积大于理论值，将会使配制的溶液溶质质量分数变小;读取示数时俯视读数所量取水的实际体积小于理论值，将会使配制的溶液溶质质量分数变大;
c.将量筒中的水倒入烧杯时洒落到外面或未倒净，将导致溶液溶质质最分数偏大;
d.所用固体不纯，将会导致溶液溶质质量分数偏小；
e.计算错误可能会导致溶液溶质质量分数偏大或偏小。

配制溶液时导致溶质质量分数变化的原因：

在配制一定质量和一定质量分数的溶液过程中，经常会出现所得溶液溶质质量分数偏大或偏小的情况。

1. 所配溶液溶质质量分数偏小的原因： 
①从计算错误角度考虑：水的质量算多了，溶质的质量算少了；
②从用托盘大平称量的角度考虑：天平读数有问题。药品和砝码放颠倒了，左盘放纸片但右盘没有放纸片，调零时，游码未拨回“0”刻度等；
③从用量筒量取液体的角度考虑：量取溶剂时，仰视读数了；
④从转移药品角度考虑：烧杯不干燥或烧杯内有水，量筒中的液体溶质未全部倒人烧杯中；
⑤从药品的纯度角度考虑：溶质中含有杂质

2. 所配溶液溶质质量分数偏大的原因
①称量时，所用砝码已生锈或沾有油污；②量取溶剂时，俯视读数了。

综合配制溶液的计算利用:

所提供的信息可选取多种方案配制所需的溶液。如现有KCl固体、蒸馏水、5%的KCl溶液、15%的KCl溶液，配制100g10%的KCl溶液，其方案有：

	所需药品	主要步骤
一	10gKCl+90g蒸馏水	用天平称量10gKCl，用量筒量取90ml水，分别倒入烧杯，用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失
二	66.7g15%的KCl溶液33.3g蒸馏水	用量筒量取33.3mL水，用天平称66.7g15%的KCl溶液，混合均匀即可
三	5.3gKCl+94.7g 5%的KCl溶液	用天平称量5.3gKCl固体和94.7g 5%的KCl溶液，将5.3gKCl倒入94.7g5%的KCl溶液中，用玻璃棒搅拌至KCl固体全部消失
四	50g5%KCl溶液+50g15%KCl 溶液	用天平称量5%、15%的KCl溶液各50g，混合均匀即可