初中化學實驗中收集氣體的裝置及方法

左麗虹

摘 要： 化學是一門以實驗為基礎的科學，化學實驗是初中化學學習的重要內容，其中氣體的制取與收集是實驗的重要內容。本文介紹了幾種常見氣體的性質、收集氣體的方法、初中化學中收集氣體的實驗裝置。

關鍵詞： 初中化學實驗 收集氣體 裝置 方法

一、幾種常見的氣體及其性質

二、收集氣體的方法

1.排水集氣法。排水集氣法適用于不難或不易溶于水且不與水發生反應的氣體，可以收集到比較純凈的氣體，但收集到的氣體比較濕潤，比如氫氣、氧氣、甲烷、氧化亞氮、一氧化碳、氮氣等氣體的收集都可以用排水集氣法，其中一氧化碳、氧化亞氮、氮氣的收集必須用排水集氣法。要注意的是在實際操作中，剛開始導管中可能會冒出氣泡，這些氣泡不要收集，這有可能是雜質氣體，當氣泡連續均勻地放出時，就可以收集了。

2.向上排空氣取氣法。向上排空氣取氣法適用于比空氣密度大且不與空氣發生反應的氣體，特點是過程簡單、操作易行，但是收集到的氣體不純，比如氯氣、氯化氫、二氧化碳、二氧化硫、硫化氫、氧氣、二氧化氮等氣體的收集可以用向上排空氣法，其中二氧化氮的收集必須用向上排空氣法收集。

3.向下排空氣取氣法。向下排空氣法適用于比空氣密度小且不與空氣發生反應的氣體，比如氫氣、氨氣、甲烷等氣體的收集。

4.排油集氣法。該方法用于收集溶于水，不溶于油的氣體，和排水集氣法有相似之處。

5.氣球、氣囊收集氣體法。這種方法經常用于尾氣的收集，特別是那些有毒、污染空氣的氣體，用氣球、氣囊收集可以減少化學實驗對空氣的污染，弘揚綠色化學的精神。

前三種收集氣體的方法是初中化學實驗中最常用的方法，其中向上、向下排空氣法在操作時要注意將導管伸入到集氣瓶底部，這樣能讓集氣瓶中的空氣順暢排出，收集到的氣體才會比較純凈，當然同時應該用玻璃片蓋住集氣瓶口，在放置時，要用毛玻璃片蓋嚴集氣瓶口，以防進入雜質氣體。后兩種方法不是很常用，這五種方法各自有自己優點與缺點，選用哪種方法要依據于氣體的溶解度、氣體的密度、收集氣體的目的。

三、初中化學中收集氣體的實驗裝置

1.氧氣的實驗室制法有三種：加熱高錳酸鉀、二氧化錳與氯酸鉀共熱（二氧化錳是作為催化劑的）、過氧化氫溶液的催化分解（二氧化錳為催化劑）。

其中加熱高錳酸鉀、二氧化錳與氯酸鉀共熱制氧氣的實驗裝置很相似，實驗開始前都要檢查裝置的氣密性，兩者在操作時應注意試管口略向下傾斜，用酒精燈的外焰加熱，開始加熱時不能立即收集，鐵夾要夾在離管口1/3處，在實驗結束時，要先把導管移出水槽，然后熄滅酒精燈，但在加熱高錳酸鉀制氧氣的實驗中，試管口應放一團棉花（防止加熱時高錳酸鉀粉末進入導管）。在過氧化氫溶液的催化分解實驗中，要注意長頸漏斗的下端管口應伸入到液面以下，這樣做是為了起到液封的作用；固體要先加入到錐形瓶中；錐形瓶中的導氣管不能伸入到液面以下。收集氣體之后，還要驗滿，用排水法收集氣體時，氧氣的驗滿方法是：當集氣瓶中的水排完時，水面上有氣泡放出時，說明已經收集滿。若用的是向上排空氣法，則將帶火星的木條靠近集氣瓶口；若木條復燃，則證明氧氣已經收集滿。

2.二氧化碳的實驗室制法是用石灰石與稀鹽酸反應生成氯化鈣、水和二氧化碳。

在具體操作時要注意以下方面：伸入集氣瓶的導管口要接近集氣瓶底部；在錐形瓶中，導出氣體的導管口要略露出橡膠塞，長頸漏斗的下端管口要浸入液面以下。驗滿時用點燃的小木條靠近集氣瓶口，如果小木條熄滅了，就證明二氧化碳收集滿了。

3.氫氣的實驗室制法是用鋅和稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣。

在操作時，要注意先檢查裝置的氣密性，導氣管要稍露出橡膠塞，長頸漏斗的導管要插入液面以下，點燃前要先檢驗氫氣的純度。用啟普發生器也可以制取氫氣，還可以隨時使反應發生或停止，使用起來十分方便。用燃著的小木條在集氣瓶口驗滿，如有淡藍色或藍色火焰，則證明氫氣已收集滿。

四、結語

初中化學實驗中氣體的收集是十分重要的，只有充分了解了氣體的性質，掌握了方法，才能更好地解決氣體的收集及制取問題。