2023年初中化學：“氧氣、氫氣、二氧化碳”實驗室制法

以下內容涉及到 初高中常見物質的實驗室制法，主要以基本教學內容中的各類物質的制取為主，輔以樓主認為需要掌握的物質實驗室制法。接下來我將會把教科書上涉及制取的方法一一羅列，同時也會指出題目中出現常見問題。

下面是初中范圍內的三種氣體(氧氣 氫氣 二氧化碳)的實驗室制法。正式介紹之前先介紹一下制取氣體的裝置。

上圖中 A為固固加熱型 C為固液不加熱型 B D既可以用作固液不加熱也可以用作固液加熱型

實驗室的二氧化碳制法：

塊狀大理石(或石灰石)和稀鹽酸反應。反應方程式為：CaCO3+2HCl==CaCl2+H2O+CO2↑

(注：該反應也是實驗室制取氯化鈣的方法)

反應裝置：固固不加熱型

氣體中主要雜質：氯化氫氣體以及水蒸氣 除去方法：依次通過 飽和碳酸氫鈉溶液 和 濃硫酸洗氣 收集方法：向上排空氣法或排飽和碳酸氫鈉溶液法

改進方法：教科書中使用的是B裝置，我們可以用上圖的C或者D裝置對其進行改進。(注：改進后能反應是否進行)

常見問題：

1.為什么用塊狀大理石(或石灰石)而不用純凈的碳酸鈣固體? 答：相比較塊狀大理石(或石灰石)因其含有雜質而使反應比碳酸鈣固體更快

2.為什么反應物要選擇塊狀而非粉末狀? 答：粉末狀反應速率過快不利于二氧化碳的收集。(不選用濃鹽酸亦同理)

實驗室的氧氣制法：

相對于雙氧水制取氧氣，考試時更注重氯酸鉀和高錳酸鉀加熱分解制取氧氣的操作。

(I.)雙氧水在二氧化錳做催化劑下分解，反應方程式：

收集方法:向上排空氣法或排水集氣法

實驗裝置：固液不加熱型。裝置可以選用 B C D，但是C D更好

提純：制取干燥的氧氣流用濃硫酸(堿石灰、無水氯化鈣等)進行洗氣。【排水集氣法就不用干燥了】

(II.)氯化鉀在二氧化錳作催化劑加熱條件下制取氧氣。

化學方程式：

實驗裝置：固固加熱型，上圖的A裝置

實驗裝置的氣密性檢查：將A裝置裝配好后，將導氣管移入水中，微熱試管。待試管恢復常溫后，導氣管中出現一段穩定的水柱則證明氣密性完好。

實驗裝置的放置要求：試管口應微微向下(原因：氯酸鉀藥品可能受潮，加熱時有水蒸氣在試管中冷凝，若試管微微向上，冷凝的水會匯聚在試管底部從而使玻璃因溫度驟變而爆裂)

(III.)加熱高錳酸鉀制取氧氣

化學方程式：

實驗裝置：固固加熱型

檢查氣密性同(II.)

實驗裝置的放置要求：1、試管口應微微向下。2、試管口應該放一團棉花(防止反應過于劇烈使高錳酸鉀進入導氣管而堵塞導氣管;對于排水集氣法，還有就是防止高錳酸鉀進入水溶液影響觀察)

常見問題：

1、若實驗室要用氯酸鉀制取氧氣而，恰好沒有二氧化錳固體，則可以用什么什么藥品代替二氧化錳? 答：高錳酸鉀。原因：高錳酸鉀加熱分解出氧氣和二氧化錳，生成的二氧化錳又催化氯酸鉀分解)

2、在(II.)和(III.)實驗完成后，如何回收催化劑二氧化錳。 答：向試管中加入足量水溶解后過濾并烘干濾渣

3、在題(2)中，玻璃棒的作用是什么，漏斗的放置有什么要求? 答：引流;漏斗下端應貼緊燒杯杯壁

【注】對于催化雙氧水分解，我做到比較多的題目是比較 過氧化氫酶、二氧化錳和氯化鐵 的催化效果強弱。結論為：催化效率 過氧化氫酶>二氧化錳>氯化鐵

實驗室的氫氣制法

粗鋅粒和稀硫酸反應

化學反應方式:Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑

實驗裝置：固液不加熱型(上圖裝置的B C D, 當然是更推薦C D)

氣密性檢查：(見 氯化鉀在二氧化錳作催化劑加熱條件下制取氧氣)

收集方法:排水集氣法或向下排空氣法

制取氣體中所含雜質：水蒸氣

除去方法：濃硫酸洗氣

特殊要求：制取氫氣時要先驗純

檢驗方法：先收集一小試管，再在空氣中點燃，若出現淡藍色火焰并聽到輕微爆鳴聲則證明氫氣純凈(嚴格的說是較為純凈)

常見問題：

1、為什么實驗室常使用粗鋅粒而不適用純鋅、粉末狀、或者鐵 鋁來制取氫氣? 答：粗鋅粒的反應速率適中，便于收集。

2、在上述反應發生時，可以采取什么方法使反應速率加快? 答：適當增加硫酸濃度;使用鋅粉;在反應時滴入幾滴硫酸銅(初中范圍內不要求掌握，了解一下就可以了，原理在高中化學蘇教版必修二中會提及：鋅粒表面形成Zn—Cu原電池加快了反應的進行)

3、如果將稀硫酸換成稀鹽酸，反應后的氣體又該如何除雜? 答：通過足量堿石灰(CaO和NaOH的混合物)

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