初中實驗室氣體制備規(guī)律總結(jié)

趙忠杏

摘要： 實驗室氣體制備是初中化學教學的重點，由初中三大氣體的實驗室制備衍生出來的知識考點，重在檢驗學生的科學探究能力。掌握實驗室氣體制備的內(nèi)在規(guī)律和聯(lián)系，可以開闊學生的思考維度，增強學生的實驗技能。

關鍵詞： 實驗室氣體制備原理規(guī)律

實驗室氣體制備是初中化學教學的重點，也是歷年中考考查科學探究能力的難點、熱點。其原因主要在于氣體制備實驗中包含的基礎知識點多，綜合性運用性強，涉及的實驗儀器、基本操作也較多。初中階段，實驗室制取氧氣、二氧化碳和氫氣，是課程標準中學生必須掌握的三種氣體制備。而由這三種氣體的實驗室制法衍生出來的考點非常多，在教學過程中，只要掌握其內(nèi)在的規(guī)律和聯(lián)系，做到舉一反三，那么此類問題就能迎刃而解。現(xiàn)將初中化學實驗室氣體制備的思路和方法歸納如下。

一、實驗室制取氣體的一般步驟

1.選擇反應原理。在化學反應原理中，不是所有能生成所需氣體的反應都可以在實驗室用來制備該氣體。選擇反應原理時，應該考慮到：（1）選擇能夠產(chǎn)生該氣體的化學反應。（2）該反應的原料應該盡量滿足廉價易得、環(huán)保節(jié)能，符合“綠色化學”的理念。（3）反應條件簡單可行，反應速率適宜易控。（4）生成的氣體應盡量純凈，氣體易于導出、收集等。

2.發(fā)生裝置。根據(jù)反應物的狀態(tài)以及反應條件進行選擇。在初中階段，可發(fā)生裝置分為以下兩大類：（1）固體與固體反應，需要加熱，簡稱為“固固加熱型”，這套裝置可用于實驗室加熱高錳酸鉀，氯酸鉀和二氧化錳的混合物制取氧氣。相關注意事項如下：①試管口應略向下傾斜（防止加熱過程中產(chǎn)生的冷凝水倒流而引起試管底部炸裂）；②試管夾夾在試管的中上部；③藥品應平鋪在試管底部；④導管口不宜伸入試管過長；⑤加熱時，先預熱且用外焰加熱。（2）反應物為固體與液體（或液體與液體），不需要加熱，簡稱為“固液非加熱型”（或液液非加熱型）。該裝置多適用于實驗室制取二氧化碳和氫氣，需要注意在使用長頸漏斗時勿忘“液封”，以免氣體逸出。當固液反應、液液反應需要加熱時只需要再添加酒精燈即可。

3.收集裝置。根據(jù)氣體的水溶性及密度進行考慮，主要可分為排水法和排空氣法。（1）排水法，適用于難溶或不溶于水且不易與水發(fā)生反應的氣體，如：氫氣、氧氣、甲烷、一氧化碳等。（2）排空氣法，又可細分為向上排空氣法和向下排空氣法，前者適用于密度比空氣大且不與空氣中的物質(zhì)發(fā)生反應的氣體，如氧氣、二氧化碳；后者適用于密度比空氣小且不與空氣中的物質(zhì)發(fā)生反應的氣體，如氫氣。

二、氣體的驗滿或驗純

1.對氧氣的驗滿，將帶火星的木條伸到集氣瓶口，若木條復燃，則說明收集的氣體已滿。（強調(diào)“集氣瓶口”）

2.二氧化碳的驗滿，將燃著的木條伸到集氣瓶口，若木條立刻熄滅，則說明收集的氣體已滿。（強調(diào)“集氣瓶口”和“立即熄滅”）

3.對于氫氣、甲烷等可燃性氣體，點燃之前一定要檢驗其純度，以防止發(fā)生爆炸。

三、氣體凈化

凈化時所需氣體不能參加化學反應或溶解而損失，也不能引入新的雜質(zhì)。凈化的順序一般是先除雜，后干燥，干燥后的氣體不能再通過水溶液。

1.氣體的除雜。除雜的原則：（1）不減少被凈化的氣體的量；（2）不引入新的雜質(zhì)。常用的干燥儀器包括洗氣瓶、干燥管、U型管和玻璃管等。

2.氣體的干燥。氣體的干燥可以通過干燥劑來實現(xiàn)。常用的干燥劑分為三類：（1）酸性干燥劑（如：濃硫酸），常用來干燥二氧化碳、二氧化硫等氣體，不能用來干燥堿性氣體；（2）中性干燥劑（如：無水氯化鈣），能干燥大部分氣體，不能干燥氨氣；（3）堿性干燥劑（如：生石灰、氫氧化鈉），常用來干燥氨氣，不能用來干燥酸性氣體。

四、尾氣的處理

化學實驗中產(chǎn)生的尾氣若是會對環(huán)境造成污染，必須對尾氣進行無害化處理，同時培養(yǎng)學生科學環(huán)保的實驗素養(yǎng)。常用的尾氣處理方法有：（1）火封法（即燃燒法，在尾氣處加一盞酒精燈，點燃尾氣）；（2）水封法（即將氣體通入水中），注意防止因氣體溶解而出現(xiàn)倒吸現(xiàn)象；（3）堿封法（即將氣體通入堿液中），如二氧化硫等酸性尾氣的處理都可以通過堿液來吸收。

五、例題

在初中化學實驗室氣體制備的具體教學中，一要結(jié)合課本實例加以分析，同時運用對比的思維引導學生反思實驗操作過程中的“為什么”。例如實驗室制取二氧化碳：選擇用塊狀的石灰石或大理石與稀鹽酸反應，在實際教學中，在發(fā)散與啟迪學生思維方面，應該對比為何不把稀鹽酸換成稀硫酸或濃鹽酸，為何不把石灰石或大理石換成碳酸鈉？（因為稀硫酸與碳酸鈣反應生成的硫酸鈣微溶，覆蓋在石灰石或大理石表面，阻止了反應的進行；濃鹽酸具有揮發(fā)性，導致制取的二氧化碳中含有氯化氫氣體；碳酸鈉與稀鹽酸反應過快，不易控制，且原料價格高于石灰石或大理石。）

二要注重對學生相關思維的遷移培養(yǎng)。例如：實驗室加熱氫氧化鈣和氯化銨的固體混合物制取氨氣，已知氨氣收集時只能選擇向下排空氣法。由以上信息可知，實驗室制取氨氣時，應該選擇的發(fā)生裝置是，由氨氣的收集方法可以推測，氨氣應具有的性質(zhì)是。（答案：固固加熱型裝置；密度比空氣小，易溶于水。）這些相關的答題思維角度，在教材中氧氣、二氧化碳的實驗室制備中都有涉及。

實驗室氣體制備的考查形式多變，近年來多以實驗儀器和方法的創(chuàng)新為載體，設置全新的考查情境，而這些實驗創(chuàng)新能力的培養(yǎng)都來源于學生對教材中三種氣體實驗室制備原理和方法的掌握，所謂萬變不離其宗。在實際教學中，把握化學是一門以實驗為基礎的學科，從教材的基本實驗著手，引導學生思考每一步實驗操作為什么這樣做，換一種方式會怎么樣，還可以如何改進……如此觸類旁通，可達到開闊學生的思考維度，提高學生的科學探究能力的目的。