一、氣體制取和收集裝置的選擇

⒈ 制取裝置

⑴ 選擇原則：

根據反應原理、反應物狀態和反應所需條件等因素來選擇反應裝置。

⑵ 發生裝置類型：

固固加熱型、固液不加熱型、固液加熱型

⒉ 收集裝置

⑴ 選擇原則：根據氣體的溶解性或密度

⑵ 收集裝置類型：

①排空氣法：易溶或與水反應的氣體。密度比空氣大用向上排空氣法，密度比空氣小用向下排空氣法。

②排水（液）法：難溶于水用排水法收集，與空氣成分反應或與空氣密度相近的氣體：

③兩種方法皆可用時，排水法收集的氣體較純，但制取的氣體要干燥。

二、三種常見氣體的實驗室制法

⒈ 氧氣（O2）

⑴ 藥品：高錳酸鉀（KMnO4）或雙氧水（H2O2）和二氧化錳（MnO2）

⑵裝置：用高錳酸鉀選（固＋固）加熱型，用雙氧水選（固＋液）不加熱型。

⑶ 實驗室制氧氣的反應原理：

2KMnO4＝K2MnO4＋MnO2＋O2

或2KClO3＝(MnO2)2KCl＋3O2↑

2H2O2＝2H2O＋O2↑

⑷ 檢驗：用帶火星的木條,伸進集氣瓶內，若木條復燃,是氧氣；

⑸ 收集方法：

① 排水法(不易溶于水)；

② 瓶口向上排空氣法(密度比空氣大)。

⑹ 驗滿：用帶火星的木條,平放在集氣瓶口,若木條復燃，氧氣已滿，否則氣體沒滿；

⑺ 放置：正放；

⑻ 制取氧氣的操作步驟和注意點（以高錳酸鉀制取氧氣并用排水法收集為例）

步驟：查—裝—定—點—收—移—熄

注意事項：

① 檢查裝置的氣密性；

② 導管應稍露出橡皮塞：便于氣體排出；

③ 用排空氣法收集氣體時， 導管伸到集氣瓶底部；

④ 排水法收集時，待氣泡均勻連續冒出時再收集（剛開始排出的是試管中的空氣）；

(當用高錳酸鉀制取時以下要注意)

⑤ 試管口要略向下傾斜，防止凝結在試管口的小水珠倒流入試管底部使試管破裂；

⑥ 鐵夾夾在離管口約1/3處；

⑦ 試管口應放一團棉花：防止高錳酸鉀粉末進入導管；

⑧ 藥品平鋪在試管的底部，加熱時應先使試管均勻受熱，再集中在藥品部位加熱；

⑨ 實驗結束時，先移導管再熄滅酒精燈：防止水倒吸引起試管破裂。

⑼ 工業制氧氣——分離液態空氣法（原理：氮氣和氧氣的沸點不同物理變化）。

⑽ 催化劑（觸媒）：在化學反應中能改變其他物質的化學反應速率，而本身的質量和化學性質在反應前后都沒有發生變化的物質。（一變兩不變）

催化劑在化學反應中所起的作用叫催化作用。

⒉ 氫氣（H2）

⑴ 藥品：鋅粒（Zn）和鹽酸（HCl）或稀硫酸（H2SO4）

⑵ 裝置：反應物是固體與液體，不需要加熱，選（固+液）不加熱型。

⑶ 反應原理：

Zn＋H2SO4(稀)＝ZnSO4＋H2↑

Zn＋2HCl(稀)＝ZnCl2＋H2↑

不可用濃鹽酸的原因：濃鹽酸有強揮發性；

不可用濃硫酸或硝酸的原因：濃硫酸和硝酸有強氧化性。

⑷ 檢驗：

① 將氣體點燃，火焰呈淡藍色，用干冷的燒杯罩在火焰上方，燒杯壁有白霧；

② 先通過灼熱的氧化銅，再通過無水硫酸銅，白色變為藍色。則該氣體是氫氣。

⑸ 驗純：

用拇指堵住集滿氫氣的試管口；靠近火焰,移開拇指點火若“噗”的一聲，氫氣已純；若有尖銳的爆鳴聲，則氫氣不純。

⑹ 收集方法：

① 排水法(難溶于水)；

② 瓶口向下排空氣法(密度比空氣小)。

⑺ 放置：倒放

⑻ 注意事項：

① 檢查裝置的氣密性

② 長頸漏斗的管口要插入液面下；

③ 點燃氫氣前，一定要檢驗氫氣的純度（空氣中，氫氣的體積達到總體積的4%—74.2%點燃會爆炸。）

⒊ 二氧化碳（CO2）

⑴ 二氧化碳的實驗室制法

① 實驗室制取氣體的思路：

② 藥品：石灰石（大理石）（CaCO3）和稀鹽酸（HCl）

③ 裝置：[固+液](與制氫氣相同的發生裝置)

④ 反應原理：CaCO3＋2HCl＝CaCl2＋H2O＋CO2↑

⑤ 檢驗：用點燃的木條，伸入瓶內，木條上的火焰熄滅，通入澄清的石灰水，看是否變渾濁，若渾濁則是 CO2。

⑥ 收集方法：瓶口向上排空氣法(密度比空氣大)（不能用排水法收集）

⑦ 驗證方法：將制得的氣體通入澄清的石灰水，如能渾濁，則是二氧化碳。

⑧ 驗滿方法：用點燃的木條，放在集氣瓶口，若木條火焰熄滅，則證明已集滿二氧化碳氣體。否則沒滿

⑨ 放置：正放

⑵ 注意事項：

① 檢查裝置的氣密性；

② 長頸漏斗的管口要插入液面下；

③ 不能用排水法收集。

⑶ 二氧化碳的工業制法：

煅燒石灰石：CaCO3＝(高溫)CaO＋CO2↑

三、氣體的性質和用途

⒈ 氧氣

⑴ 物理性質：無色無味的氣體,不易溶于水,密度比空氣略大。

⑵ 化學性質：

特有的性質：支持燃燒，供給呼吸。

① C＋O2＝CO2（發出白光，放出熱量）

在空氣中保持紅熱，在氧氣中發出白光，產生使澄清石灰水變渾濁的氣體。

（注：O2具有助燃性，但不具有可燃性，不能燃燒。）

② S＋O2＝SO2

在空氣中發出微弱的淡藍色火焰，而在氧氣中發出明亮的藍紫色火焰，產生有刺激性氣味的氣體。

③ 4P＋5O2＝2P2O5

產生白煙，生成白色固體 P2O5。

④ 3Fe＋2O2＝Fe3O4

劇烈燃燒，火星四射，放出大量的熱，生成黑色固體。

⑤ 2Mg＋O2＝2MgO

發出耀眼的白光，放出熱量，生成白色固體。

鐵、鎂燃燒要在集氣瓶底部放少量水或細砂的目的：防止濺落的高溫熔化物炸裂瓶底。

鐵、鎂在空氣中不可燃燒。

⑥ 蠟燭在氧氣中燃燒，發出白光，放出熱量，瓶壁上有水珠生成，產生使澄清石灰水變渾濁的氣體。

⑶ 用途：

① 供呼吸（如潛水、醫療急救）；

② 支持燃燒（如燃料燃燒）；

③ 煉鋼；

④ 氣焊。

⒉ 氫氣

⑴ 物理性質：無色無味的氣體，難溶于水，密度比空氣小，是最輕的氣體。

⑵ 化學性質：

① 可燃性：

2H2＋O2＝2H2O點燃前，一定要驗純。

現象：發出淡藍色火焰，放出熱量，有水珠產生。

H2＋Cl2＝2HCl

② 還原性：

H2＋CuO＝Cu＋H2O氫氣“早出晚歸”

現象：黑色粉末變紅色，試管口有水珠生成。

3H2＋WO3＝W＋3H2O

3H2＋Fe2O3＝2Fe＋3H2O

⑶ 用途：

① 填充氣、飛艦（密度比空氣小）；

② 合成氨、制鹽酸；

③ 氫氧焰焊接，切割金屬，氣焊、氣割（可燃性）；

④ 冶煉金屬（還原性）；

⑤ 高能燃料；氫能源三大優點：無污染、放熱量高、來源廣。

⒊ 二氧化碳（CO2）

⑴ 物理性質：無色無味的氣體，密度大于空氣，能溶于水，高壓低溫下可得固體的CO2叫“干冰”。

⑵ 化學性質：

① 一般情況下不能燃燒，也不支持燃燒，不能供給呼吸。

② 與水反應生成碳酸：CO2＋H2O＝H2CO3（酸性）生成的碳酸能使紫色的石蕊試液變紅。

H2CO3＝H2O＋CO2↑碳酸不穩定，易分解。

③ 能使澄清的石灰水變渾濁：

CO2＋Ca(OH)2＝CaCO3↓+H2O

本反應用于檢驗二氧化碳。

CO2＋2NaOH＝Na2CO3＋H2O

④ 氧化性：與灼熱的碳反應：CO2＋C＝2CO

吸熱反應，既是化合反應又是氧化還原反應，CO2是氧化劑，C是還原劑。

⑶ 用途：

① 用于滅火（應用其不可燃燒，也不支持燃燒的性質）；

滅火器原理：Na2CO3＋2HCl＝2NaCl＋H2O＋CO2↑

既利用其物理性質，又利用其化學性質。

② 工業原料：制飲料、化肥和純堿；

③ 溫室肥料；

④ 干冰用于人工降雨、制冷劑；

⑤ 二氧化碳對環境的影響：過多排放引起溫室效應。

⒋ 一氧化碳（CO）

⑴ 物理性質：無色無味氣體，密度比空氣略小，難溶于水；

有毒：吸進肺里與血液中的血紅蛋白結合，使人體缺少氧氣而中毒。

⑵ 化學性質：

（H2、CO、C具有相似的化學性質： ①可燃性 ②還原性）

① 可燃性：

2CO＋O2＝2CO2

現象：火焰呈藍色，放出大量的熱，可作氣體燃料。

可燃性氣體點燃前一定要檢驗純度。

② 還原性：

CO＋CuO＝Cu＋CO2

（非置換反應）應用：冶金工業

現象：黑色的氧化銅逐漸變成光亮紅色，石灰水變渾濁。

3CO＋WO3＝W＋3CO2

3CO＋Fe2O3＝2Fe＋3CO2

現象：紅棕色粉末逐漸變成黑色，石灰水變渾濁。

（跟血液中血紅蛋白結合，破壞血液輸氧的能力）

除雜：

① CO[CO2]通入石灰水或氫氧化鈉溶液：CO2＋Ca(OH)2＝CaCO3＋H2O

② CO2[CO]通過灼熱的氧化銅CO＋CuO＝(△)Cu＋CO2

小結：既有可燃性，又有還原性的物質H2、C、CO。

H2和O2的燃燒火焰是：發出淡藍色的火焰。

CO和O2的燃燒火焰是：發出藍色的火焰。

CH4和O2的燃燒火焰是：發出明亮的藍色火焰，有黑煙。

鑒別H2、CO、CH4可燃性的氣體：看燃燒產物（不可根據火焰顏色）。

水煤氣：H2與CO的混合氣體C＋H2O＝(高溫)H2＋CO

⑶用途：

① 作燃料；

② 冶煉金屬。