初中實驗室氣體制備規律總結

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在規律和聯系，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，只要掌握其內在的規律和聯系，做到舉一反三，那么此類問題就能迎刃而解。現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、環保節能，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.發生裝置。根據反應物的狀態以及反應條件進行選擇。在初中階段，可發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發生反應的氣體，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發生反應的氣體，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“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“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。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。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。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

化學實驗中產生的尾氣若是會對環境造成污染，必須對尾氣進行無害化處理，同時培養學生科學環保的實驗素養。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倒吸現象；（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。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，應該選擇的發生裝置是，由氨氣的收集方法可以推測，氨氣應具有的性質是。（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新為載體，設置全新的考查情境，而這些實驗創新能力的培養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。