鄭之遠(yuǎn)

“實(shí)驗(yàn)室制取氣體”是各地中考化學(xué)的必考點(diǎn)，其分值約占總分值的10%左右，試題多以氧氣、二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取原理、裝置、操作等為命題點(diǎn)，并適當(dāng)進(jìn)行拓展和遷移，以考查學(xué)生的基礎(chǔ)掌握情況和綜合分析能力。為輕松應(yīng)對(duì)中考中的氣體制備類試題，學(xué)生需捊思路、夯基礎(chǔ)、強(qiáng)能力。

一、厘清思路，透視本質(zhì)

在實(shí)驗(yàn)室制備常見的氣體，都會(huì)遵循以下基本規(guī)律：

在上述過程中，制取氣體的基本裝置類型及其選擇的依據(jù)如下：

發(fā)生裝置固體加熱型（圖A）：反應(yīng)物為固體，需加熱

固液常溫型（圖B）：反應(yīng)物為固體和液

體，不需加熱

收集裝置向上排空氣法（圖C）：氣體的密度比空氣

的大

向下排空氣法（圖D）：氣體的密度比空氣

的小

排水法（圖E）：不易或難溶于水，不與水

反應(yīng)

二、夯實(shí)重點(diǎn)，突破難點(diǎn)

1.夯實(shí)重點(diǎn)

此類試題一般考查氧氣及二氧化碳的實(shí)驗(yàn)室制取的相關(guān)原理、裝置、收集、檢驗(yàn)等內(nèi)容，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行的遷移及應(yīng)用。

2.突破難點(diǎn)

（1）檢查裝置的氣密性。

主要裝置有兩套，即“基本裝置類型”中的A和B。A的氣密性檢查為實(shí)驗(yàn)基本操作中的常規(guī)檢查。圖B的裝置由于有兩個(gè)開口——導(dǎo)氣管口和長(zhǎng)頸漏斗口，因此，在檢查之前必須封閉一個(gè)開口，再檢查其氣密性。其具體做法有三：

方法一：用橡皮膜封住長(zhǎng)頸漏斗口，再把導(dǎo)氣管的一端放入水中，手握容器外壁，觀察到導(dǎo)氣管口有氣泡冒出，則裝置氣密性良好。

方法二：向長(zhǎng)頸漏斗里加水，使其浸沒漏斗下端（液封），再用上述方法檢查。

方法三：密封導(dǎo)氣管出口，再從長(zhǎng)頸漏斗口注水至球形部分，然后靜置，若水面不下降則裝置氣密性良好。

（2）“萬用瓶”與氣體的收集。

下圖中的圖F我們稱之為“萬用瓶”，其在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中用途較廣，也常用于氣體的收集，G、H兩個(gè)裝置是F裝置的演變。

用圖F、G所示裝置收集氣體，實(shí)質(zhì)上就是排空氣法。解這類題目的關(guān)鍵是看氣體在集氣瓶里的運(yùn)動(dòng)方向，而不要受瓶口方向的影響。例如，要收集密度比空氣小的氣體（如H2），應(yīng)用向下排空氣法收集，即在集氣瓶里氣體的運(yùn)動(dòng)方向是向下的，如果用F裝置來收集，則氣體應(yīng)從b端通入，如果用G裝置來收集，氣體就應(yīng)從c端通入。如果是收集密度比空氣大的氣體則相反。

用圖H所示裝置收集氣體，實(shí)質(zhì)上就是排水法，即把水從下端開口排出來。如果氣體從e端通入，會(huì)有連續(xù)的氣泡上升，氣體會(huì)從f端排出，達(dá)不到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。因此，只能從f端通入氣體，依靠氣體壓力將液體壓出來，從而達(dá)到收集的目的。

三、分類探析，提升知能

氣體制備類試題，在初中化學(xué)學(xué)業(yè)考試中，常常會(huì)以填空、簡(jiǎn)答的形式進(jìn)行綜合考查，主要考查氣體制備的基礎(chǔ)知識(shí)與技能、拓展與應(yīng)用、深化探究等。

1.基礎(chǔ)考查

（1）典型裝置和基本操作。

例1.實(shí)驗(yàn)室用高錳酸鉀制取氧氣，下列相關(guān)裝置及操作正確的是（ ）

A.發(fā)生裝置 B.排水法收集氧氣

C.驗(yàn)滿 D.存放氧氣

解析：選項(xiàng)A是固體加熱型裝置，其試管口應(yīng)略向下傾斜，以防止冷凝水回流使試管炸裂，且伸入試管內(nèi)的導(dǎo)氣管應(yīng)露出橡皮塞少許，另外，加熱高錳酸鉀時(shí)，由于會(huì)有小顆粒飛濺，會(huì)隨氣體流進(jìn)入導(dǎo)氣管，所以還應(yīng)在試管口放一團(tuán)棉花；選項(xiàng)B是排水法收集氣體的規(guī)范裝置；選項(xiàng)C是檢驗(yàn)氣體是否收集滿，放置的檢測(cè)點(diǎn)就是看氣體是否充滿到該位置，因此，無論是何種氣體都只能在瓶口檢驗(yàn)；選項(xiàng)D中，由于氧氣的密度比空氣的密度大，放置時(shí)蓋好并保持瓶口向上即可。

答案：B

（2）基本原理和裝置選擇。

例2.請(qǐng)根據(jù)下列裝置回答問題。

（1）寫出標(biāo)號(hào)儀器的名稱：a

（2）實(shí)驗(yàn)室制取二氧化碳的化學(xué)方程式為

（3）連接完B裝置后應(yīng)

解析：該題主要考查學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)室制取氣體的兩個(gè)必做的實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的掌握情況。（2）根據(jù)其固液反應(yīng)不加熱特征，應(yīng)選B裝置作發(fā)生裝置，而生成的CO2密度比空氣的大，能溶于水，所以要用向上排空氣法收集。（3）作為制取氣體的裝置，連接好后應(yīng)檢查其氣密性，而作為有兩個(gè)開口的裝置須先封閉一個(gè)再進(jìn)行檢查。

答案：（1）酒精燈 集氣瓶 （2）CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ B C （3）檢查裝置的氣密性 先密封導(dǎo)氣管，再向長(zhǎng)頸漏斗中注水至球形部分，過一段時(shí)間看水面是否下降 2H2O2MnO22H2O+O2↑ 分解

2.拓展應(yīng)用

命題者在考查兩種氣體制取的同時(shí)，常會(huì)在原理、裝置、除雜等方面進(jìn)行遷移和拓展，以考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用能力。

例3.右圖所示裝置（不倒置）有多種用途，下列敘述正確的是（ ）

A.若用排空氣法往裝置內(nèi)收集H2，氣體應(yīng)從A端通入

B.若要除去H2中的HCl，可在此裝置中裝入NaOH溶液，氣體從B端通入

C.若用排空氣法往裝置內(nèi)收集CO2，氣體應(yīng)從A端通入

D.若用水將此裝置中的O2排出，水應(yīng)從B端進(jìn)入

解析：此題涉及用“萬用瓶”收集氣體、除雜等。收集H2時(shí)，由于其密度比空氣的小，應(yīng)用向下排空氣法收集，在集氣瓶中氣體要向下運(yùn)動(dòng)，所以氣體應(yīng)從B端通入，A項(xiàng)錯(cuò)誤；而在進(jìn)行氣體除雜時(shí)，氣體要通過瓶?jī)?nèi)的液體才能達(dá)到除雜的目的，氣體應(yīng)從A端通入，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CO2的密度比空氣的大，應(yīng)用向上排空氣法收集，即在集氣瓶中氣體要向上運(yùn)動(dòng)，所以氣體應(yīng)從A端通入，C項(xiàng)正確；用水排出氣體，氣體要在上端開口才能排出，所以水應(yīng)從A端通入，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

答案：C

例4.下圖是實(shí)驗(yàn)室制備氣體的常用裝置，請(qǐng)根據(jù)要求回答相關(guān)問題。

（1）找出上述裝置中的一處明顯錯(cuò)誤：

（2）實(shí)驗(yàn)室可用甲酸制取CO，其反應(yīng)原理為HCOOH（液）△CO↑+H2O，其發(fā)生裝置應(yīng)將上述

在實(shí)驗(yàn)室沒有甲酸的情況下，也可用草酸（H2C2O4）制取CO，草酸在濃硫酸的作用下分解生成CO2、CO和水，寫出用此法制取CO的化學(xué)方程式：

圖中錯(cuò)誤之處改進(jìn)后，用此法制取CO可采用上述裝置中的

作發(fā)生裝置。

（3）要制得較純凈的CO，在收集前必須將所得的氣體先通過裝置

解析：（1）裝置找錯(cuò)不僅要記住裝置，更要理解各裝置結(jié)構(gòu)的作用。圖B中長(zhǎng)頸漏斗下端沒有浸入液面以下，裝置是不密封的，產(chǎn)生的氣體會(huì)從這里逸散。（2）雖然用甲酸制CO沒學(xué)習(xí)過，但根據(jù)反應(yīng)物和反應(yīng)條件確定裝置是學(xué)生所熟悉的。因甲酸是液體，條件是加熱，所以改進(jìn)時(shí)只需將A裝置的試管口改為豎直向上即可。用草酸制CO是一個(gè)典型的信息給予題，在該反應(yīng)中，CO2、CO和水是生成物，反應(yīng)物有沒有H2SO4呢？第一，生成物中沒有硫元素；第二，題目中明確指出“草酸分解”。所以，濃硫酸不是反應(yīng)物，只能是反應(yīng)條件。而濃硫酸為液體，反應(yīng)不需加熱，應(yīng)該選擇B作發(fā)生裝置。（3）由于生成物中還有CO2和水分，而CO收集時(shí)，只能用排水法（密度與空氣相差很小，難溶于水）。因此，要得到較純凈的CO，需在收集前除去CO2，氫氧化鈉溶液能夠較好地吸收CO2。

答案：（1）B裝置中的長(zhǎng)頸漏斗下端沒有浸入液面以下 （2）A 試管口改為豎直向上 H2C2O4濃硫酸CO2↑+CO↑+H2O B （3）F CO2 CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

E

3.深化探究

在實(shí)驗(yàn)室制取氣體和驗(yàn)證氣體性質(zhì)的過程中，會(huì)產(chǎn)生許多意外現(xiàn)象，而這些意外現(xiàn)象往往會(huì)成為命題者的素材，用其創(chuàng)設(shè)情境，考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)探究能力。

例5.小敏和小玉在實(shí)驗(yàn)室用鹽酸和石灰石反應(yīng)，分別用甲、乙裝置（氣密性均良好）進(jìn)行二氧化碳的制取及性質(zhì)實(shí)驗(yàn)，但均未發(fā)現(xiàn)澄清石灰水變渾濁。針對(duì)此現(xiàn)象，同學(xué)們提出了自己的想法。

小敏同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)澄清石灰水未變渾濁的原因是

【提出問題】小玉同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)石灰水為什么沒有變渾濁呢？

【作出猜想】猜想一：澄清石灰水已變質(zhì)；

猜想二：反應(yīng)產(chǎn)生的氣體中除了含有二氧化碳外，還含有氯化氫。

【查閱資料】氯化氫氣體溶于水形成鹽酸。

【實(shí)驗(yàn)探究】

同學(xué)們經(jīng)討論發(fā)現(xiàn)，使用丙裝置（如右圖），在A、B中均加入實(shí)驗(yàn)Ⅱ中所用試劑即可同時(shí)完成上述兩個(gè)猜想的探究，其中B裝置所起的作用是

如果看到

現(xiàn)象，則兩個(gè)猜想都成立。

【實(shí)驗(yàn)反思】由實(shí)驗(yàn)可知，小玉同學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)可能錯(cuò)誤使用了一種藥品，她使用的藥品是

解析：在制取并檢驗(yàn)CO2的實(shí)驗(yàn)中，產(chǎn)生了石灰水不變渾濁的異常現(xiàn)象，其產(chǎn)生的原因可能是裝置或藥品出現(xiàn)問題：裝置不密封，氣體逸散（小敏同學(xué)的甲裝置就是這種情況）；石灰水放置時(shí)間長(zhǎng)而變質(zhì)（通過驗(yàn)證，石灰水沒問題）；鹽酸濃度較大，使生成的氣體中混有氯化氫氣體。而要檢驗(yàn)是否含氯化氫氣體，用碳酸鹽溶液檢驗(yàn)H+是不可行的，因?yàn)橥ㄈ霘怏w的時(shí)候無法判斷是否有氣體生成，所以要使用AgNO3溶液檢驗(yàn)Cl-。在丙裝置中連續(xù)使用兩次AgNO3溶液，既可吸收氯化氫氣體，又可檢驗(yàn)氯化氫氣體是否吸收完全。

答案：產(chǎn)生的氣體從長(zhǎng)頸漏斗中逸出 【實(shí)驗(yàn)探究】硝酸銀溶液 有白色沉淀產(chǎn)生 檢驗(yàn)氯化氫氣體是否除盡 A中有白色沉淀產(chǎn)生，B、C中無變化 【實(shí)驗(yàn)反思】濃鹽酸

總之，氣體的制備類試題難度不大，學(xué)生在解答時(shí)需做到：掌握實(shí)驗(yàn)室制取O2、CO2的原理、裝置、操作等；理解實(shí)驗(yàn)室制取氣體的一般思路和方法；提升信息篩選能力、遷移應(yīng)用能力；學(xué)會(huì)用比較的方法分析、判斷、識(shí)別等。