气体的制取与收集
往装有小苏打的杯子里滴几滴白醋，立刻就能看到大量气泡咕嘟咕嘟地涌出来；把铁钉丢进稀盐酸，周围很快会冒出细小的气泡并不断上浮。这些日常现象背后，都是化学反应在生成气体。实验室里制取气体，思路与此完全相同——选对药品，搭好装置，再把产生的气体“抓住”收集起来，供后续实验使用。
发生装置的选择
气体是在“发生装置”中产生的。发生装置的选择，取决于反应需不需要加热、用的是固体还是液体。根据这两个条件，实验室常用的发生装置分为两类：
固液不加热型装置的一大优点是可以“随开随用，随关随停”——通过控制液体的加入量来随时调节产气速率：需要气体时，将液体滴入与固体接触，反应开始产气；不需要时，关闭分液漏斗活塞，液体不再流入，反应自动停止。
固体加热型装置在操作时，与加热固体的实验要求相同：试管口略向下倾斜，先对整根试管预热，再集中加热固体所在位置，防止温度骤变损坏仪器。
例题 1
实验室分别用以下两种方法制备气体，请判断各应选用哪种发生装置：
（1）锌粒与稀硫酸在常温下反应制取氢气；
（2）加热高锰酸钾固体制取氧气。
解析：
（1）锌粒（固体）与稀硫酸（液体）在常温下即可反应，无需加热，选“固液不加热型”装置。
（2）高锰酸钾在加热条件下才能分解放出氧气，属于固体受热，选“固体加热型”装置。
答：（1）选固液不加热型；（2）选固体加热型。
收集方法的选择
气体产生后，要根据气体本身的性质来选择合适的收集方法。收集方法的依据有两条：气体在水中的溶解性，以及气体密度与空气的比较。
排水法收集的气体纯度较高，因为瓶中原来的空气已被水占据，气体进入时直接把水顶出，不存在空气混入的问题。排空气法收集的气体较干燥，但因为无法把原有的空气完全排净，纯度略低于排水法。
密度比空气大，可以用向上排空气法收集，但因为它能溶于水，所以不能用排水法。 既不易溶于水，密度又比空气大，两种方法都适用，实验中更推荐排水法，收集到的气体更纯净。
常见气体收集方法汇总
例题 2
下列说法中，正确的是哪一项？
A. 密度比空气大，可以用向上排空气法或排水法收集
B. 密度比空气小，只能用向下排空气法收集
C. 不易溶于水，可以用排水法收集
D. 排空气法收集到的气体比排水法收集到的气体纯度更高
解析：
A 错误， 溶于水，不能用排水法；B 错误， 难溶于水，也可以用排水法；C 正确， 不易溶于水，排水法可行；D 错误，排水法收集的气体纯度更高，因为不含残余空气。
答：C。
氧气的制取
氧气（）约占空气体积的 ，无色无味，不易溶于水，能支持燃烧。实验室制取氧气主要有两种方法：
方法一：双氧水催化分解（固液不加热型，实验室首选）
过氧化氢（双氧水，）在二氧化锰（）的催化下，常温即可迅速分解：
在此是催化剂，反应前后自身的质量和化学性质均不改变，不被消耗。这种方法操作简便，不需要加热，产气速率容易控制，是实验教学中最常用的制氧方式。
方法二：加热高锰酸钾（固体加热型）
高锰酸钾（）是深紫色固体，加热后分解放出氧气：
操作时需要在试管口处塞一小团棉花，防止高锰酸钾粉末随气流进入导管，堵塞管道。
实验室制备 的首选方法是常温下用 催化分解 。 是催化剂，反应前后质量和化学性质不变。检验 用带火星的木条，木条复燃即为 。
例题 3
实验室用双氧水和二氧化锰制备并收集一瓶较纯净的氧气。
（1）写出该反应的化学方程式；
（2）如何收集一瓶纯净的氧气？导管应从集气瓶的哪一端伸入？
（3）如何验证集气瓶中收集到的是氧气？
解析：
（1）反应方程式为：
（2）选用排水法。将集气瓶装满水后倒置在盛水的水槽中，导管从集气瓶底部（长管口）伸入，气体从瓶底进入，将水从瓶口向上排出；当瓶口处不再有气泡冒出时，说明水已排尽，收集完毕。
（3）将带火星的木条伸入集气瓶中，若木条复燃，即证明是氧气。
答：（1）方程式如上；（2）用排水法，导管从集气瓶底端伸入；（3）带火星木条伸入复燃即为氧气。
氢气的制取
氢气（）是密度最小的气体，无色无味，难溶于水，在空气中能燃烧，燃烧产物只有水，因此被视为一种清洁能源。实验室常用锌粒与稀硫酸在常温下反应制取氢气：
也可以用稀盐酸代替稀硫酸：
两种方法都是固液不加热型反应，常温下即可进行，装置简单，操作方便。
氢气的检验——点火验纯
将收集到的气体点燃，若燃烧时发出淡蓝色火焰，且无刺激性气味，则证明是氢气。由于 与空气混合点燃时可能发生爆炸，点火前必须先“验纯”：
点燃 前，必须先验纯：用拇指封住收集了一试管氢气的管口，将管口靠近酒精灯点火，松开拇指。听到“噗”的轻微声音，说明氢气较纯，可以正常使用；若发出较大爆鸣声，说明氢气中仍混有较多空气，需要继续收集后再次验纯，直到“噗”声为止。绝对不能在未验纯的情况下直接点燃导管口的氢气。
例题 4
用锌粒和稀盐酸制备氢气，要收集一试管氢气并用于验纯实验。
（1）应选用哪种收集方法？
（2）描述验纯的完整操作步骤及判断标准。
解析：
（1） 难溶于水，且密度比空气小，可以用排水法或向下排空气法。排水法收集到的气体更纯净，实验中优先选用排水法。
（2）用排水法收集满一试管氢气，用拇指堵住试管口，将管口靠近酒精灯火焰，迅速松开拇指并点火。若听到“噗”的轻微声音，说明氢气纯净；若发出较大爆鸣声，说明气体不纯，需将试管重新收集后再次验纯，直到听到轻微“噗”声为止。
答：（1）排水法（或向下排空气法）；（2）点火听声，“噗”声为纯，爆鸣声大则不纯需重新收集再验。
二氧化碳的制取
二氧化碳（）无色无味，密度比空气大，能溶于水，是初中化学中制取和研究最多的气体之一。实验室用石灰石（或大理石，主要成分均为 ）与稀盐酸反应制取：
为什么不用稀硫酸代替稀盐酸？
稀硫酸与 反应会生成微溶性固体硫酸钙（），它会迅速覆盖在石灰石表面，形成一层“保护膜”，阻止稀硫酸继续与 接触，导致反应很快停止，几乎无法持续产气。而稀盐酸与 反应生成的 完全溶于水，不会覆盖在固体表面，反应能持续稳定地进行。
为什么不用碳酸钠粉末代替石灰石？
是粉末状，与稀盐酸接触面积极大，反应速率过猛，气体大量涌出，既难以控制，又不安全。石灰石（大理石）是块状固体，与液体的接触面积有限，产气速率适中，便于操作和收集。
二氧化碳的检验与验满
石灰水变浑浊的反应方程式为：
生成的白色 沉淀使溶液变浑浊。
例题 5
某同学用大理石和稀盐酸制取 ，并用向上排空气法收集在集气瓶中。
（1）验满时，应将燃烧的木条放在什么位置？
（2）该同学将收集好的 通入澄清石灰水，石灰水变浑浊。写出该反应的化学方程式，并说明“变浑浊”的原因。
解析：
（1）验满时，将燃烧的木条放在集气瓶口处（不要伸入瓶中）。若木条熄灭，说明瓶口处已是 ，集气瓶中已充满，收集完毕。注意不能把木条伸入瓶内，否则即便气体充满，伸入后扰动空气会影响判断。
（2）反应方程式为：
与石灰水中的 反应，生成不溶于水的白色固体 ，悬浮在液体中，使溶液看起来变浑浊。
答：（1）燃烧木条放在瓶口，木条熄灭说明已满；（2）方程式如上，浑浊是由于生成了不溶性 白色沉淀。
三种气体的综合对比
将三种常见气体的制取与收集要点汇总对比，便于系统记忆：
尾气处理
实验结束后，装置末端往往还有多余的气体排出。有些气体有毒，不能直接排入空气，需要进行“尾气处理”，将其转化为无害物质后再排放。
实验结束时，应先撤去酒精灯停止加热，待装置稍冷却后，再将导管从液体中取出。若先取出导管再停止加热，装置内气体冷缩会产生负压，将烧杯中的液体倒吸入热的试管中，导致试管炸裂。
练习题
选择题
第 1 题“知识点：收集方法的选择”
下列气体中，既可以用排水法，又可以用向上排空气法收集的是：
A.
B.
C.
D. （氯化氢，极易溶于水）
答案：C
不易溶于水，可以用排水法； 密度比空气大（相对分子质量 ），也可以用向上排空气法，两者均适用。 密度比空气小，不能用向上排空气法（A 错误）。 能溶于水，不能用排水法（B 错误）。 极易溶于水，不能用排水法（D 错误）。
第 2 题“知识点：实验室制取 的药品选择”
实验室制取 选用稀盐酸而不用稀硫酸的主要原因是：
A. 稀硫酸价格较贵，不够经济
B. 稀硫酸与 反应生成微溶性 ，覆盖固体表面，阻止反应持续进行
C. 稀盐酸反应速率更快，产生气体更多
D. 稀硫酸有强腐蚀性，不能用于实验操作
答案：B
稀硫酸与 反应生成微溶性的硫酸钙（），它会覆盖在石灰石表面，使稀硫酸无法继续与 接触，反应很快停止，几乎无法持续产气。稀盐酸与 反应生成可溶性的 ，不会形成覆盖层，反应能持续稳定进行。这是药品选择的根本原因。
第 3 题“知识点：催化剂的性质”
实验室用 制取 时，加入了 作催化剂。下列对 的描述，正确的是：
A. 在反应中被消耗，反应结束后质量减少
B. 加快了 分解的速率，反应前后自身质量和化学性质均不变
C. 是反应物，参与反应后转变为新的物质
D. 没有 ， 就绝对不会发生分解
答案：B
催化剂的定义是：在化学反应中能改变反应速率，但反应前后自身的质量和化学性质均不发生变化的物质。 加快了 分解的速率，但不被消耗（A 错误），不转变为新物质（C 错误）。没有 ， 在常温下也会极其缓慢地分解，只是速率极低（D 错误）。
第 4 题“知识点：发生装置的选择”
制备下列气体时，应选用“固体加热型”发生装置的是：
A. 用锌粒和稀硫酸制取
B. 用大理石和稀盐酸制取
C. 用 和 制取
D. 用加热高锰酸钾（）制取
答案：D
固体加热型装置适用于固体受热分解产生气体的反应，需要用酒精灯加热。加热 分解正属于这种情形，选固体加热型装置（D 正确）。A、B、C 三种反应均是固体与液体在常温下反应，不需要加热，应选固液不加热型装置。
计算题
第 5 题“知识点：根据化学方程式计算气体质量”
实验室用 过氧化氢（，相对分子质量为 ）在 催化下完全分解，生成氧气（，相对分子质量为 ）和水。
（1）写出该反应的化学方程式；
（2）计算生成 的质量。
解题过程：
（1）化学方程式
第 6 题“知识点：根据化学方程式计算反应物用量”
用大理石（主要成分为 ，相对分子质量为 ）与足量稀盐酸反应制取 （相对分子质量为 ）。若要制取 ，需要消耗 多少克？（设大理石中 的纯度为 ）
解题过程：
化学方程式