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:

原子的构成：


原子核的构成：

原子核相对原子来说，体积很小，但质量却很大，原子的质量主要集中在原子核上，电子的质量约为质子质量的。
质子的质量为：1.6726×10^-27kg
中子的质量为：1.6749×10^-27kg



构成原子的粒子间的关系:

对原子构成的正确理解:
（1）原子核位于原子中心，绝大多数由质子和中构成 (有一种氢原子的原子核内只含有1个质子，无中子)，体积极小，密度极大，几乎集中了原子的全部质量，核外电子质量很小，可以忽略不计。
（2）每个原子只有一个原子核，核电荷数(核内质子数)的多少，决定了原了的种类。
（3）在原子中：核电荷数二质子数二核外电子数。
（4）原子核内的质子数不一定等干中子数，如钠原子中，质子数为11，中子数为12。
（5）并不是所有的原子中都有中子，如有一种氢原子中就没有中子。
（6）在原子中，由于质子(原子核)与电子所带电荷数相等，且电性相反，因而原子中虽然存在带电的粒子，但原子在整体上不显电性。

核外电子的排布:
①电子层核外电子运动有自己的特点，在含有多个电子的原子里，有的电子通常在离核较近的区域运动，有的电子通常在离核较远的区域运动，科学家形象地将这些区域称为电子层。

②核外电子的分层排布通常用电子层来形象地表示运动着的电子离核远近的不同：离核越近，电子能量越低；离核越远，电子能量越高。电子层数、离核远近、能量高低的关系如下所示：
电子层数 1 2 3 4 5 6 7
离核远近 近→        远
能量高低 低→        高

③核外电子排布的规律了解一些核外电子排布的简单规律对理解原子核外电子排布的情况有很重要的作川，核外电子排布的简单规律主要有：
a.每层上的电子数最多不超过2n²(n为电子层数)，如第一电子层上的电子数可能为1，也可能为2，但最多为2。
b.核外电子排布时先排第一层，排满第一层后，再排第二层，依次类推。
c.最外层上的电子数不超过8;当只有一个电子层时，最外层上的电子数不超过2。

原子的不可再分与原子的结构：
化学变化中原子不会由一种原子变成另外一种原子，即化学变化中原了的种类不变，其原因是化学变化中原子核没有发生变化。如硫燃烧生成了二氧化硫，硫和氧气中分别含有硫原子和氧原子，反应后生成的二氧化硫中仍然含硫原子和氧原子。原子不是最小粒子，只是在化学变化的范围内为“最小粒子”，它还可再分，如原子弹爆炸时的核裂变，就是原子发生了变化。原子尽管很小，但具有一定的构成，是由居于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的。

原子结构示意图:

由原子构成的物质：
绝大多数的单质是由原子构成的，如金属单质、稀有气体均是由原子直接构成的，碳、硫、磷等大多数的非金属单质也是由原子直接构成的。 

原子的定义：
原子是化学变化中最小的粒子。例如，化学变化中，发生变化的是分子，原子的种类和数目都未发生变化。
对原子的概念可从以下三个方面理解：
①原子是构成物质的基本粒子之一。
②原了也可以保持物质的化学性质，如由原子直接构成的物质的化学性质就由原子保持。
③原子在化学变化中不能再分，是“化学变化中最小的粒子”，脱离化学变化这一条件，原子仍可再分。

原子的性质:
①原子的质量、体积都很小；
②原子在不停地运动；
③原子之间有一定的间隔；
④原子可以构成分子，如一个氧分子是由两个氧原子构成的；也可以直接构成物质，如稀有气体、铁、汞等都是由原子直接构成的；
⑤化学反应中原子不可再分。

原子的表示方法—元素符号:
原子可用元索符号表示：如O既可表示氧元素，也可表示1个氧原子。

分子和原子的联系与区别:

项目		分子	原子
不同点	本质区别	在化学反应中可以分成原子	在化学反应中不能再分
	构成物质情况	大多数物质由分子构成	原子也能直接构成物质，但分子是由原子构成的
相同点		①质量和体积都很小 ②都在不停地运动 ③粒子间有间隔 ④都是构成物质的粒子 ⑤同种粒子性质相同，不同种粒子性质不同
注意事项		①分子是保持物质化学性质的最小粒子 ②原子是化学变化中的最小粒子 ③分子是由原子构成的 ④对于由原子直接构成的物质，原子是保持其化学性质的最小粒子
联系		分子是由原子构成的，分子，原子都是构成物质的粒子，它们的关系是

道尔顿的原子模型:
英国自然科学家约翰·道尔顿将古希腊思辨的原子论改造成定量的化学理论，提出了世界上第一个原子的理论模型。他的理论主要有以下四点：
①所有物质都是由非常微小的、不可再分的物质微粒即原子组成

②同种元素的原子的各种性质和质量都相同，不同元素的原子，主要表现为质量的不同

③原子是微小的、不可再分的实心球体

④原子是参加化学变化的最小单位，在化学反应中，原子仅仅是重新排列，而不会被创造或者消失。 虽然，经过后人证实，这是一个失败的理论模型，但道尔顿第一次将原子从哲学带入化学研究中，明确了今后化学家们努力的方向，化学真正从古老的炼金术中摆脱出来，道尔顿也因此被后人誉为“近代化学之父”。

单质：
(1)概念：由同种元素组成的纯净物。
(2)单质的分类：依据组成单质元素的性质把一单质分为三类。
金属单质：由金属元素组成的单质，如铁、铜、银等
非金属单质：由非金属元素组成的单质，如碳、磷、氧气等
稀有气体单质：由稀有气体元素组成的单质，如氦、氖、氛等单质

化合物：
(1)概念:由不同种元素组成的纯净物。
(2)化合物的分类：化合物分为有机化合物和无机化合物。

单质和化合物的区别和联系：

		单质	化合物
区别	宏观组成	同种元素	不同种元素
	微观构成	有同种原子构成	由不同种原子构成
	化学性质	不能发生分解反应	一定条件下发生分解反应
联系	相互转变	它们均属于纯净物。单质发生化合反应可以生成化合物，化合物发生分解反应可以生成单质
	质子数	同一种元素的原子，不论在一单质里还是在化合物里，原子核内质子数保持不变

化合物与氧化物的区别和联系：

	化合物	氧化物
区别	①由不同种元素组成的纯净物叫化合物 ②由两种或两种以上元素组成 ③不一定含有氧元素 ④属于纯净物中的一类	①由两种元素组成的化合物中，如果有一种元素是氧元素，这种化合物叫氧化物 ②一定由两种元素组成 ③一定含有氧元素 ④属于化合物中的一类
联系	氧化物和化合物是个体与总体的关系，氧化物属于化合物中的一类

同种元素组成的物质一定是单质吗？
     由同种元素组成的纯净物叫做单质。理解单质的概念必须抓住两点：①由同种元素组成；②必须是纯净物，如氧气是一单质。由同种元素组成的物质不一定是单质，也可能是混合物，但绝不可能是化合物，如氧气 (O₂)、臭氧(O₃）两种物质混在一起是一种混合物，但是只有一种氧元素；同样的例子还有红磷和白磷，金刚石和石墨等。

对单质和化合物概念的理解：
(1)单质的概念：
①理解一单质的概念不仅要关注它是由一种元素组成，还应注意它首先是一种纯净物。如:氧气、氮气、碳、硫、铁、铜、各种稀有气体等都属于单质。
②由同种元素组成的物质不一定是单质，还可能是混合物：如:氧气与臭氧的混合物、白磷与红磷的混合物、金刚石与石墨的混合物等都只含一种元素，但都属于混合物。

(2)化合物的概念:理解化合物的概念同样不仅要关注它是由两种或两种以上的元素组成，还应注意它首先是一种纯净物。如二氧化碳，氯化钠、高锰酸钾等都属于化合物。

共价化合物与离子化合物的区别：
1. 共价化合物
（1）概念：像HCl、CO2这样以共用电子对结合在一起的化合物为共价化合物。

（2）共价化合物的类型：
①两种非金属原子结合成的化合物，如HCl、CO₂等。
②非金属与酸根构成的化合物，如H₂SO₄、HNO₃等。

2. 离子化合物与共价化合物的区别：
离子化合物是由阴、阳离子相互作用形成的化合物；共价化合物是原子间全部以共用电子对结合形成的化合物。离子化合物由离子构成，共价化合物大多数由分子构成。

求化合价：
化合价是元素的一种性质，它只有在元素彼此化合时才表现出来。在化合物中正、负化合价代数和等于零，这是求化合价的准则。

几种求法：
一、由化学式或根式
1．求AmBn化合物中A元素化合价的公式： （B元素的化合价×B的原子个数）/A的原子个数
2．求多元化合物中未知化合价的元素的化合价公式： （已知化合价诸元素价数的代数和）/未知化合价的元素的原子个数
3．根据正、负电荷数判断元素（或原子团）的化合价。 在根式中，正、负化合价总价数的代数和等于根式所带的正、负电荷数。

二、由元素质量比
1．（A元素的相对原子质量×B元素的化合价）/（B元素的相对原子质量×元素的化合价）=A元素的质量比值/B元素的质量比值
2．A元素的质量比值（或百分组成）×A的化合价/A的相对原子质量=B元素的质量比值（或百分比组成）×B的化合价/B相对原子质量

三、由质量比
（B的化合价×A的相对原子质量比值）/（A的化合价×B的相对原子质量比值）=A元素的质量比值/B元素的质量比值

正负代化合价数和为零：
【例1】试确定化合物K₂MnO₄中Mn元素的化合价。 解析：设化合物中Mn元素化合价为+x价，依化合物中各元素化合价正负代数和为零的原则有2×（+1）+1×（+x）+4×（-2）=0解之得x=6 故K₂MnO₄中Mn元素化合价为+6价。

电子层结构法
【例2】元素X的原子最外层上有1个电子，元素Y的原子最外层上有6个电子，则X、Y两元素可形成的化合物的化学式为[] A．XYB．X2YC．XY2D．X3Y 解析：本题的关键可以说是首先得确定在形成化合物时，X、Y两元素所表现的化合价。因X最外层上只有1个电子，最高正价为+1价，Y最外层6个电子，离8电子稳定结构尚差2个，故最低负价为-2价，则X、Y所形成化合物分子式为X₂Y，应选B。

质量分数法
【例3】某元素的相对原子质量为59，在其氧化物中该元素的质量分数为71%，则它的化合价为[] A．+1B．+2C．+3D．+4 解析：设该元素的氧化物化学式为RxOy 依题意有59x/(59x+16y)*100%=71% 解得x/y=2:3 故化学式为R2O3，R化合价为+3价，选C。

质量守恒定律法
【例4】某金属氧化物与足量的盐酸反应，生成的氯化物与水的分子数之比为2∶3，则该金属的化合价是[] A．+1B．+2C．+3D．+4
解析：设生成的氯化物化学式为RClx，依题意有分子数之比RClx∶H2O=2∶3根据质量守恒定律可知，反应前后各元素的原子种类和数目不变，生成物中H、Cl的原子个数比也应为1：1，故x值为3，则R的化合价为+3价，选C。

相对分子质量法
【例5】某金属元素的氧化物相对分子质量为M，同价态的氯化物相对分子质量为N，则该元素的化合价数值为[]
解析：设该元素化合价为+x价，相对原子质量为MR
(1)如x为奇数时，氧化物化学式为R2Ox，氯化物化学式为RClx，据题意有
2MR+16x=M(1)
MR+35.5x=N(2)
（2）*2－（1）得x的值为x=+(2N-M)/55
(2)x为偶数时，氧化物化学式为Rox/2氯化物化学式为RClx，据题意有 MR+35.5x=N(4)  x=+(N-M)/27.5

质量关系法
【例6】相对原子质量为M的金属单质ag与足量的稀硫酸反应，产生bg氢气，则反应中该金属元素的化合价为[]
解析：设金属在反应中化合价为+x价，则金属单质与生成H2有如下关系：
2R～xH2
2M    2x
  a      b
故应选B。

相关因素讨论法
【例7】某元素M原子最外层电子数少于5，其氧化物化学式为MxOy，氯化物化学式MClz当y∶z=1∶2时，M的化合价可能是[]
A．+1B．+2C．+3D．+4
解析：M的化合价在数值上等于z的值
如y=1z=2（合理） y=2z=4（合理） y=3z=6（与最外层电子数少于5不符） 故应选B、D。

二氧化碳用途：
1.二氧化碳不支持燃烧，不能燃烧，比空气重，可用于灭火

2.干冰升华时吸收大量的热，可用它做制冷剂或人工降雨

3.工业制纯碱和尿素，是一种重要的化工原料

4.植物光合作用，绿色植物吸收太阳能，利用二氧化碳和水，合成有机物放出氧气
二氧化碳中毒：
       二氧化碳中毒是人吸入高浓度的二氧化碳所出现的昏迷及脑缺氧情况，一般大气中二氧化碳含量超过1%时，人即有轻度中毒反应；当超过3%时，开始出现呼吸困难；超过6%时，就会重度中毒甚至死亡。
（1）征状
中毒主要征状有：头痛、头愫晕、耳鸣、气急、胸闷、乏力、心跳加快，面颊发绀、烦躁、谵妄、呼吸困难，如情况持续，就会出现嗜睡、淡漠、昏迷、反射消失、瞳孔散大、大小便失禁、血压下降甚至死亡。
（2）补救
打开门窗、通风孔，抢救者才可进入。将病人救出后，在空气新鲜处进行人工呼吸，心脏按摩，吸氧（避免高压、高流量、高浓度给氧，以免呼吸中枢更为抑制），开始1～2L/分，随病人呼吸好转逐渐增大给氧量（4--5L/分），以至采用高压氧治疗。(最好是纯氧)
吸入兴奋剂：多种兴奋剂交替、联合使用，如洛贝林、山梗菜碱等。
防止脑和肺水肿：应用脱水剂、激素，限制液量和速度，吸入钠的份量亦应限制。
对症治疗：给予多种维生素、细胞色素C、能量合剂、高渗糖，以防感染。
抢救同时要留意有没有其他有毒气体存在，如一氧化碳等。