二氧化碳的制取和收集：

1.原理和药品：CaCO₃ + 2HCl === CaCl₂ + H₂O + CO₂↑

2.装置：固液混合不加热
（1）发生装置
 
A装置为简易装置，不便于加液体；
B，C使用了长颈漏斗，便于添加液体，使用B、C装置时应注意，长颈漏斗下端管日应伸入液面以下，防止产生的气体从长颈漏斗逸出；
D装置使用了分液漏斗，便于加酸，还可以利用活塞控制反应。
（2）收集装置：二氧化碳溶于水，所以不能用排水法收集;其密度比空气大，所以可采用向上排空气法收集。
如图：

3.现象：块状固体不断溶解，产生大量气泡。

4.检验：把产生的气体通入澄清石灰水，若澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳。

5.验满：将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条的火焰熄灭，证明已集满。

6.实验步骤
a.检查装置的气密性;
b.装入石灰石(或大理石);
c. 塞紧双孔塞;
d.从长颈漏斗中加入稀盐酸;
e.收集气体;
f.验满。 

7.注意事项：反应物不能用浓盐酸、硫酸、因为浓盐酸易挥发，会挥发出氯化氢气体，使制得的二氧化碳不纯；硫酸不会挥发，但会生成硫酸钙沉淀，沉淀的硫酸根附着在碳酸钙(或石灰石)表面，使碳酸钙(或石灰石)与酸的接触面积变小，最后反应停止！


实验室制取二氧化碳的选择：

实验室用大理石或石灰石(主要成分是碳酸钙)和稀盐酸制取二氧化碳。
注意：
(1)不能选用稀硫酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应生成微溶于水的硫酸钙会橙盖在碳酸钙的表面，阻止反应继续进行。
(2)不能选用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，得不到纯净的二氧化碳气体。
(3)不能用碳酸钠代替石灰石，因为反应太剧烈，产生的气体难以收集。反应速率的快慢与反应物的质量分数和接触面积有关。反应物的接触面积越大，反应物的质量分数越大，反应速率就越快，反之，则越慢。
各组物质反应情况如下表所示：

药品	反应速率
块状石灰石和稀盐酸	产生气泡速率适中
石灰石粉末和稀盐酸	产生气泡速率很快
块状石灰石和稀硫酸	产生气泡速率缓慢并逐渐停止
碳酸钠粉末和稀盐酸	产生气泡速率很快

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:

化学实验现象的规律：
       第一种是物质燃烧实验；第二种是加热固体物质实验；第三种是在溶液中进行的化学实验。



不同化学实验现象：
1．物质燃烧实验都有三个明显的现象
(1)放出大量的热。
(2)生成了一种或几种不同于反应物(指物质的色、态、味)的产物。
(3)固体直接燃烧则发出一定颜色和强度的光；气体或固、液体转变成气体再燃烧则发出一定颜色和强度的火焰(描述物质的燃烧现象：一光、二热、三生成）
例如：镁条燃烧的现象是：
①发出耀眼的白光；
②放出大量的热；
③生成一种白色固体。
再如，硫在氧气中燃烧的现象：
①发出明亮的蓝紫色的火焰(硫受热先熔化，再汽化，最后才燃烧)；
②放出大量的热；
③生成一种有刺激性气味的气体。

2．加热固体物质的实验现象
主要包括物质的状态、颜色、质量变化及产物中是否有水和气体产生
例如：加热碳酸氢铵的现象：
(1)有一股刺激性的气味产生；
(2)试管壁上有水珠生成；
(3)有使澄清石灰水变浑浊的气体生成；
(4)试管内的白色固体逐渐消失。

3．在溶液中进行的化学反应的实验现象
主要包括反应物(液态)的物质和颜色变化及溶液中是否有沉淀(包括沉淀颜色)和气泡产生。
例如：在硫酸铜溶液中加入氢氧化钠溶液的实验现象是有蓝色沉淀产生。

化学实验现象的描述“五忌” ：
化学实验现象是指用眼看、鼻闻，耳听、手感等方式能够感觉列的物质在化学变化中所表现出来的外部特征。在描述实验现象时应注意“无忌”。

1．忌把实验现象的先后顺序表述颠倒表述实验现象，要按照现象的先后顺序进行表述如“铁丝在氧气中燃烧”的实验现象不能表述成“剧烈燃烧，生成一种黑色固体，放出热量，火星四射”，因为学生首先观察到的是“剧烈燃烧、火星四射”，最后才发现“生成一种黑色物质”。

2．忌把物质的名称当做实验现象物质的名称是根据实验现象、数据、经过综合分析判断得出的，通过外表现象是“看”不出来的。因此，在描述现象时，切不可把物质的名称当作实验现象。如镁在氧气中燃烧生成白色固体，但不能说生成氧化镁。

3．忌把实验结论当成现象实验结论需要通过分析实验现象才能总结出来。在物质的鉴别时要根据实验现象才能确定物质，而不能没有现象直接得出结论。如用澄清石灰水来鉴别氧气和二氧化碳时，不能直接说二氧化碳能使澄清的石灰水变浑浊，而应该说使澄清石灰水变浑浊(现象)的物质是二氧化碳(结论)，无明显变化的物质是氧气。

4．忌表述现象表面很多化学反应的现象十分复杂，有些现象易被忽视，导致在表述实验现象时顾此失彼，给实验分析、推断结论带来困难。

5．忌把“白色”与“无色”混淆白色是指物质对光的反射所产生的一种视觉现象，而无色则是光能全部透过物质所产生的现象。如纯水是无色液体，氧气是无色气体，碳酸钙沉淀是白色的等。

实验方案的设计与评价：
近几年的各地实验题侧重考查对实验进行设计、分析和评价，其中设计型实验题更是热点。对验方案设计和评价的命题主要有：
①给出正确的实验方法，描述实验现象，归纳总结实验的结论。
②给出实验的目的，要求设计实验方案，达到实验的目的：
③给出实验方案，评价实验的合理性，实验现象或结论的正确性。
④改进实验方案。
⑤根据已知实验，设计对比实验对某问题进行探究。
⑥在探究实验中，对某一环节或某一步骤进行评价。

1．实验方案的设计
(1)实验方案设计的基本思路实验设计是指存进行科学实验探究之前，实验者依据一定的目的、要求．运用已有的知识、原理，设计出科学、合理的实验方案(其中包括实验器材、实验原理、实验操作步骤）。实验方案设计的基本思路：


 (2)实验方案设计的基本原则
①科学性。实验原理要科学、正确，实验目的要明确，实验器材和实验手段的选择要恰当。整个实验思路和实验方法的确定都要以化学基本知识和基本原理及其他学科知识为依据，以确保实验的科学性、正确性
②可操作性，在设计实验时，从实验器材的选取、实验操作的实施到实验结果的产生，都要具有可操作性
③简约性。设计实验时，要考虑到实验原料容易获得且价格较低、实验装置比较简单、实验操作比较简便、操作步骤简便易行、实验时间比较短。
④安全性，设计实验时，要考虑药品是否安仝无毒，实验操作时要注意安全，避免爆炸、污染环境等。

(3)实验设计的类型
①制备型实验设计。
②性质型实验设计。
③验证型实验设计。
④计算型实验没计。
⑤综合型实验设计。

(4)化学实验设计的基本内容
①实验名称：明确实验具体要做什么。
②实验目的：明确实验的具体目的是什么
③实验原理：明确实验可能发生的变化及反应，要求反应个数少，消耗的原料少，原料利用率高，且反应有利于向目标物方向进行。
④实验装置的设计：根据发生的反应选择适当的仪器组成实验装置，装置的连接顺序一般是：


(5)化学实验设计的基本步骤
①思考问题的顺序
a．围绕主要问题思考。例如，选择适当的实验路线、方法；所用药品、仪器简单易得；实验过程快速、安全、绿色化；实验现象明显。
b．思考有关物质的制备、净化、吸收和存放等
c．思考实验的种类及如何合理地组装仪器，并将实验与教材内容进行比较，找出其联系。例如，涉及气体的制备和检验时，这类实验的操作程序及连接顺序大体可概括为：发生→除杂质→干燥→主体实验→尾气处理。
②仪器的连接顺序
a．所选仪器是否恰当，有无多余仪器。
b．仪器是否齐全。例如，制取有每气体及涉及有毒气体的实验是否有尾气处理装置。
c．安装顺序是否合理。例如，是否遵循“自下而上，从左到右”的原则；气体净化装置中不应先干燥，后经过水溶液除杂质。
d．仪器间连接顺序是否正确。例如，洗气时“进气管长，出气管短”；干燥管除杂质时“粗口进气，细口出气”等。
③实验操作的顺序
a．连接仪器。
b．检查气密性。在仪器连接完毕后，先检查装置的气密性，然后装药品。检查装置气密性的方法依装置而定，但关键是使装置内外产生压强差。
c．装药品，进行实验操作。

2．实验方案的评价
以批判的思维方法对所设计的实验方案、实验方法、装置设计从某角度否定、排除不合理或不是最优的方法，选择、创新更好的方法，即实验评价。
(1)实验方案的评价原则
①原理正确。设计实验方案要根据化学变化规律和化学实验原理，确保原理正确。如：实验室制取氧气时，选择的药品中一定要含氧元素，经过化学变化才能制出氧气。
②操作可行。设计实验方案，特别是实验操作确实具有可操作性。如：制取二氧化碳的方法有多种，如果将木炭放入充满氧气的集气瓶中燃烧，确实能生成二氧化碳，但不便于操作，无法控制反应物的量，也不便于收集
③装置简单。设计实验时，如果能用多套实验装置进行操作，在条件允许的前提下，应选择最简单的实验装置，选择最简便的实验步骤。如：实验室制取氧气，可以用高锰酸钾，也可以用过氧化氢跟二氧化锰(作催化剂)，当然选择后者，因为后者装置简单、操作简便。 ④经济合理。原料一般要求廉价、易得。 ⑤安全环保。进行实验所选药品尽量无毒，实验过程要安全且不造成环境污染。

(2)实验方案评价的主要类型
①对方案可行性的评价：可行是方案的第一要素，评价方案时应注意从原理和操作两个方面分析方案是否可行：一是理论上要科学合理，二是操作上要简单可行。
②从经济效益角度进行评价：从经济效益上考虑是否切实可行。
③从环保角度评价：防治污染的根本途径是控制 “三废”的排放。在对方案进行评价时切不可忽视了环境保护的重要件。
实验方案的设计和评价的内容框架：


定量实验设计和综合实验设计：
1．定量实验设计通过实验．荻取有关数据。然后分析数据并推理出结论定量实验设汁要精密一些，要尽可能避免一些误差初中常见的定量实验有：分子组成测定、混合物成分含量的测定、物质溶解度的测定、气体体积的测定等

2．综合实验设计综台实验设计是指通过实验验证多个问题，其特点是多步操作．装置复杂、现象多样。常见的有对某气体从制取到组成、成分含量、性质、尾气处理等多项指标进行实验检验和验证：如下图所示的装置，将其组合起来制取气体、去除杂质、验证性质等。

3．开放实验设计试题从提出问题、实验的方向、仪器的选择、装置的设计、现象的观察记录到结论的推理是完全自主完成的．
解答此类试题，过程要合理且完整，方法简便，现象叙述要准确，推理要符合逻辑。

化学定量实验中的误差分析：
在初中化学实验中有三个定量实验：一是用托盘天平称量物质的质量，二是用量筒时取液体的体积，三是用pH试纸测量溶液的pH。

(1)托盘天平称量物质时引起误差
①天平没有平衡引入正负误差。
②物码错位引起误差。正确放置：左物有码物质质量：砝码质量+游码质量。错位放置：左码右物物质质量=砝码质量-游码质量。

(2)量筒量取液体时引起误差

①量取液体量与量筒的大小不匹配如量取10mL．液体用10mL．量筒即可，如果用 50mL量简或100mL。量筒会引起误差。
②观察量筒液向引入误筹如果俯视观察凹液面(沿A线) 观察值>实际值如果平视观察凹液面(沿B线) 观察值=实际值如果仰视观察凹液面(沿C线) 观察值<实际值

(3)pH试纸测定溶液pH引起误差pH试纸在测量前用水润湿相当于将溶液稀释，如果测定酸性溶液，pH偏大；如果测定碱性溶液，pH 偏小。