2023年初中化学：“氧气、氢气、二氧化碳”实验室制法

以下内容涉及到 初高中常见物质的实验室制法，主要以基本教学内容中的各类物质的制取为主，辅以楼主认为需要掌握的物质实验室制法。接下来我将会把教科书上涉及制取的方法一一罗列，同时也会指出题目中出现常见问题。

下面是初中范围内的三种气体(氧气 氢气 二氧化碳)的实验室制法。正式介绍之前先介绍一下制取气体的装置。

上图中 A为固固加热型 C为固液不加热型 B D既可以用作固液不加热也可以用作固液加热型

实验室的二氧化碳制法：

块状大理石(或石灰石)和稀盐酸反应。反应方程式为：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑

(注：该反应也是实验室制取氯化钙的方法)

反应装置：固固不加热型

气体中主要杂质：氯化氢气体以及水蒸气 除去方法：依次通过 饱和碳酸氢钠溶液 和 浓硫酸洗气 收集方法：向上排空气法或排饱和碳酸氢钠溶液法

改进方法：教科书中使用的是B装置，我们可以用上图的C或者D装置对其进行改进。(注：改进后能反应是否进行)

常见问题：

1.为什么用块状大理石(或石灰石)而不用纯净的碳酸钙固体? 答：相比较块状大理石(或石灰石)因其含有杂质而使反应比碳酸钙固体更快

2.为什么反应物要选择块状而非粉末状? 答：粉末状反应速率过快不利于二氧化碳的收集。(不选用浓盐酸亦同理)

实验室的氧气制法：

相对于双氧水制取氧气，考试时更注重氯酸钾和高锰酸钾加热分解制取氧气的操作。

(I.)双氧水在二氧化锰做催化剂下分解，反应方程式：

收集方法:向上排空气法或排水集气法

实验装置：固液不加热型。装置可以选用 B C D，但是C D更好

提纯：制取干燥的氧气流用浓硫酸(碱石灰、无水氯化钙等)进行洗气。【排水集气法就不用干燥了】

(II.)氯化钾在二氧化锰作催化剂加热条件下制取氧气。

化学方程式：

实验装置：固固加热型，上图的A装置

实验装置的气密性检查：将A装置装配好后，将导气管移入水中，微热试管。待试管恢复常温后，导气管中出现一段稳定的水柱则证明气密性完好。

实验装置的放置要求：试管口应微微向下(原因：氯酸钾药品可能受潮，加热时有水蒸气在试管中冷凝，若试管微微向上，冷凝的水会汇聚在试管底部从而使玻璃因温度骤变而爆裂)

(III.)加热高锰酸钾制取氧气

化学方程式：

实验装置：固固加热型

检查气密性同(II.)

实验装置的放置要求：1、试管口应微微向下。2、试管口应该放一团棉花(防止反应过于剧烈使高锰酸钾进入导气管而堵塞导气管;对于排水集气法，还有就是防止高锰酸钾进入水溶液影响观察)

常见问题：

1、若实验室要用氯酸钾制取氧气而，恰好没有二氧化锰固体，则可以用什么什么药品代替二氧化锰? 答：高锰酸钾。原因：高锰酸钾加热分解出氧气和二氧化锰，生成的二氧化锰又催化氯酸钾分解)

2、在(II.)和(III.)实验完成后，如何回收催化剂二氧化锰。 答：向试管中加入足量水溶解后过滤并烘干滤渣

3、在题(2)中，玻璃棒的作用是什么，漏斗的放置有什么要求? 答：引流;漏斗下端应贴紧烧杯杯壁

【注】对于催化双氧水分解，我做到比较多的题目是比较 过氧化氢酶、二氧化锰和氯化铁 的催化效果强弱。结论为：催化效率 过氧化氢酶>二氧化锰>氯化铁

实验室的氢气制法

粗锌粒和稀硫酸反应

化学反应方式:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑

实验装置：固液不加热型(上图装置的B C D, 当然是更推荐C D)

气密性检查：(见 氯化钾在二氧化锰作催化剂加热条件下制取氧气)

收集方法:排水集气法或向下排空气法

制取气体中所含杂质：水蒸气

除去方法：浓硫酸洗气

特殊要求：制取氢气时要先验纯

检验方法：先收集一小试管，再在空气中点燃，若出现淡蓝色火焰并听到轻微爆鸣声则证明氢气纯净(严格的说是较为纯净)

常见问题：

1、为什么实验室常使用粗锌粒而不适用纯锌、粉末状、或者铁 铝来制取氢气? 答：粗锌粒的反应速率适中，便于收集。

2、在上述反应发生时，可以采取什么方法使反应速率加快? 答：适当增加硫酸浓度;使用锌粉;在反应时滴入几滴硫酸铜(初中范围内不要求掌握，了解一下就可以了，原理在高中化学苏教版必修二中会提及：锌粒表面形成Zn—Cu原电池加快了反应的进行)

3、如果将稀硫酸换成稀盐酸，反应后的气体又该如何除杂? 答：通过足量碱石灰(CaO和NaOH的混合物)

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