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:

氢气:
氢气（Hydrogen）是世界上已知的最轻的气体。它的密度非常小，只有空气的1/14，即在标准大气压,0℃下，氢气的密度为0.0899g/L。所以氢气可作为飞艇的填充气体（由于氢气具有可燃性，安全性不高，飞艇现多用氦气填充）。氢气主要用作还原剂。

氢气的性质:
1、氢气的物理性质
在通常状况下，氢气是一种无色、无味的气体。氢气难溶于水。氢气是所有气体中密度最小的一种气体。标准状况下，氢气的密度是0.0899克/升。在101kPa下，温度为-252.87℃时，氢气可转变为无色的液体；-259.1℃时变为雪状固体。

2、氢气的化学性质（可燃性）
①纯净的氢气在空气中可以安静的燃烧，产生淡蓝色火焰，罩在火馅上方的干冷烧杯壁上有水雾出现，接触烧怀的手感到发烫，说明该反应生成水，并放出大量热。
反应的化学方程式为2H₂+O₂2H₂O
②不纯的氧气(混有空气或氧气)点燃时极易爆炸，因此使用氢气时一定要注意安全，点燃前一定要先检验氢气的纯度
氢气和氧气的比较：

类别	氢气	氧气
物理性质	无色、无味、气体 比空气小，氢气是最轻的气体 难溶于水	无色、无味、气体 比空气略大 不易溶于水
检验	点然时，发出淡蓝色火焰，罩在火焰上方的干冷烧杯内壁上出现水珠	用带火星的木条检验，木条复燃
化学性质	①常温下性质稳定 ②可燃性：在点燃条件下燃烧，但不能支持燃烧	①化学性质比较活泼 ②助燃性：支持燃烧，但其本身无可燃性 ③氧化性：在氧化反应中提供氧

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。

概述：
     一氧化碳（CO）纯品为无色、无臭、无刺激性的气体。分子量28.01，密度1.250g/l，冰点为-207℃，沸点-190℃。在水中的溶解度甚低。空气混合爆炸极限为12.5%～74%。一氧化碳进入人体之后会和血液中的血红蛋白结合，进而使血红蛋白不能与氧气结合，从而引起机体组织出现缺氧，导致人体窒息死亡。因此一氧化碳具有毒性。一氧化碳是无色、无臭、无味的气体，故易于忽略而致中毒。常见于家庭居室通风差的情况下，煤炉产生的煤气或液化气管道漏气或工业生产煤气以及矿井中的一氧化碳吸入而致中毒。
物理性质：
通常状况下，是一种没有颜色，气味的气体，比空气略轻难溶于水。

化学性质：
(1)可燃性：2CO + O₂2CO₂
(2)还原性：
一氧化碳还原氧化铜：CO+ CuOCu + CO₂
一氧化碳还原氧化铁：3CO+ Fe₂O₃2Fe + 3CO₂
一氧化碳还原四氧化三铁：4CO+ Fe₃O₄3Fe + 4CO₂ 
(3)毒性：
CO极易和血液中的血红蛋白结合，从而使血红蛋白不能很好地与氧气结合，造成生物体内缺氧，严重时危及生命。CO有剧毒，人在CO的体积分数达到 0.02%的空气中持续停留2—3h即出现中毒症状，因此我们使用煤、燃气热水器时要装烟囱，注意室内通风。

用途：
用作燃料，冶炼金属。

一氧化碳和氢气的比较

颜色状态	无色，无味气体	无色，无味气体
密度	1.250g/l（略小于空气）	0.089g/l（最轻的气体）
可燃性	有可燃性 2CO+O22CO2	有可燃性 2H2+O22H2O
还原性	有还原性 CO+CuOCu+CO2	有还原性 H2+CuOCu+H2O
毒性	剧毒	无毒
鉴别方法	根据燃烧产物的不同鉴别

 H₂、CO、C的比较

		H2	C	CO
可燃性	化学方程式	2H2+O22H2O	C+O2CO2； 2C+O22CO	2CO+O22CO2
	反应现象	淡蓝色火焰，放热，生成 无色液体	发光，放热	蓝色火焰，放热， 生成的无色气体 能使澄清石灰水 变浑浊
还原性	方程式
	反应现象	黑色固体变红，生成无色液体，管口有水珠	黑色固体变红，生成的无色气体能使澄清石灰水变洪浑浊	黑色固体变红，生成的无色气体能使澄清石灰水变浑浊
	装置图
	装置要点	试管口略向下倾斜，导管贴试管上臂至药品上方，试管口没有橡皮塞	试管口略向下倾斜，导管刚过橡皮塞	多余的CO要进行尾气处理（如点燃）
	主要步骤	通H2→加热→停止加热→停止通H2	反应结束后，先将导管从液体中取出，再停止加热	通CO→加热→停止加热→停止通CO
	优点	反应条件低，生成物是水，不污染环境	原料便宜，操作简便	反应条件低
	缺点	不安全，操作复杂	反应条件高，生成物不易提纯	不安全，操作复杂，有毒
用途		作工业原料，作高能燃料，冶炼金属	作燃料，冶炼金属，	作燃料，冶炼金属，

注意：
（1）三种物质燃烧的现象有所不同，但不能根据火焰去鉴别CO和H₂
（2）在还原CuO的实验中，必须对多余的CO进行处理