九年级化学“常见气体制取”专题复习知识清单

九年级化学“常见气体制取”专题复习知识清单

一、核心素养导向的专题概述与考情分析

本专题“常见气体的制取”是九年级化学（科粤版）的核心实验板块，承载着“科学探究与实验”这一重要维度，是连接元素化合物知识与实验基本操作技能的桥梁，也是历年学业水平考试（中考）的【高频考点】和【必考内容】。本专题不仅考查基础知识的记忆，更侧重于对实验原理的理解、实验装置的辨识与选择、实验操作的规范与严谨性以及综合实验设计与评价能力的考查。从全国视野及科粤版教材的编排逻辑来看，其重要性体现在“源于教材，高于教材，迁移应用”的命题原则上。考生需要构建完整的知识体系，方能应对多变的试题情境。

【考向分析】近年来，对本专题的考查已从单一的、模式化的装置识别和方程式书写，转向了更加综合和开放的命题形式。主要考查方向包括：第一，基础实验的再现与改进，如对教材中氧气、二氧化碳制取装置的优缺点进行评价，并依据特定需求（如控制反应速率、控制反应的发生与停止）选择或组装装置【热点】。第二，气体的性质与制取的综合，将气体的制取、干燥、净化、检验、性质实验融为一体，形成实验链条【综合题难点】。第三，信息题的迁移应用，题目提供陌生气体的物理性质（如密度、溶解性、毒性）和反应原理，要求学生运用本专题所学的方法论（发生装置和收集装置的选择依据）来设计新气体的制取方案【迁移应用能力】。第四，实验评价与误差分析，针对实验操作中的细节（如气密性检查、药品选择、操作顺序）进行设问，考查思维的严谨性。

二、制取气体的一般思路与方法【核心方法论】

实验室制取气体的思路是解决所有此类问题的“总钥匙”，必须深刻理解并灵活运用。这一思路包含三个逻辑递进的环节：原理的选择、装置的确定、方法的验证。

（一）反应原理的选择依据【重要】

选择药品和化学反应来制取气体，需遵循“可行性、经济性、安全性、环保性”四大原则。具体而言，要求反应能够发生、速度适中（既不是一触即发难以控制，也不是过于缓慢影响效率）、条件易于达到（如常温或酒精灯加热即可）、生成的气体纯净（尽量避免副反应）、原料来源广泛且价格低廉、产物对环境友好。例如，实验室制二氧化碳选择石灰石（大理石）和稀盐酸，正是因为硫酸钙微溶会覆盖表面阻止反应，而浓盐酸挥发性太强会导致气体不纯，碳酸钠粉末反应过快且成本高，这深刻体现了反应原理的选择智慧【易错点】。

（二）发生装置的确定【基础】

发生装置的选择依据是【反应物的状态】和【反应条件】。

第一种是“固-固加热型”装置，典型代表是加热高锰酸钾或氯酸钾与二氧化锰混合物制氧气。装置核心要点包括：试管口要略向下倾斜（防止冷凝水回流使试管炸裂）、铁夹夹在距试管口约1/3处、导管伸入胶塞不宜过长（便于气体导出）、用高锰酸钾制氧气时试管口要塞一团棉花（防止高锰酸钾粉末进入导管造成堵塞）【易错点】。

第二种是“固-液常温型”装置，典型代表是制取二氧化碳、用过氧化氢溶液制取氧气、用锌粒和稀硫酸制取氢气。该类装置的变形与优化是考试的重点。基本型：试管+带导管的单孔塞，优点是装置简单、操作方便。改进型Ⅰ：配有长颈漏斗，优点是便于添加液体药品，但长颈漏斗下端必须形成液封（伸入液面以下），否则气体易从漏斗口逸散。改进型Ⅱ：配有分液漏斗或注射器，优点在于不仅能添加液体，更能通过控制液体的滴加速率来控制反应速率，从而获得平稳的气流。改进型Ⅲ：带有多孔隔板的装置（如启普发生器原理的简易装置），当关闭止水夹时，反应生成的气体使装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗或压回球形漏斗，固液分离，反应停止；打开止水夹，气体导出，压强减小，液体重新与固体接触，反应继续。这种装置能实现反应“随开随用，随关随停”的控制【难点且高频考点】。

（三）收集装置的确定【基础】

收集装置的选择依据是气体的【物理性质】，主要是【溶解性】和【密度】。

第一，排水法：适用于【难溶于水或不易溶于水，且不与水发生反应】的气体，如氧气、氢气、一氧化碳、甲烷等。其优点是收集到的气体纯度较高（排净了空气），缺点是无法收集可溶于水的气体，且收集的气体含有水蒸气（湿润）。操作时需注意：导气管口应在集气瓶口处，待气泡连续均匀冒出后再开始收集（排尽装置内的空气），当集气瓶口有大气泡向外冒出时证明已满。

第二，排空气法：根据气体密度与空气密度的相对大小（通常与空气平均相对分子质量29比较，比值大于29则密度大于空气）来选择。向上排空气法适用于密度【比空气大】且不与空气反应的气体，如二氧化碳、氧气（也可）、氯气等。收集时导管要伸入集气瓶底部，目的是将空气尽可能排出。向下排空气法适用于密度【比空气小】的气体，如氢气、氨气、甲烷等。同理，导管也应伸入瓶底。排空气法的优点是能收集到干燥的气体，但纯度不如排水法高，需要验满操作。

第三，多功能瓶的灵活应用（洗气瓶、贮气瓶）【难点】。当集气瓶配以双孔塞和长、短导管时，功能大增：排空气法收集时，若收集密度大于空气的气体，应遵循“长进短出”（从长导管进，从短导管出空气）；若收集密度小于空气的气体，则“短进长出”。排水法收集时（瓶中预先装满水），气体从短导管进，水从长导管被压出。若用于气体的干燥或除杂（洗气），则气体从长导管进入，通过液体吸收剂，从短导管导出，即“长进短出”。

三、三种核心气体的实验室制法深度解析【重中之重】

（一）氧气的实验室制取

1.反应原理与药品选择【基础】。教材提供了三种途径，需对比记忆。途径一（高锰酸钾制氧）：高锰酸钾（暗紫色固体）在加热条件下分解生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，化学方程式为2KMnO₄△K₂MnO₄+MnO₂+O₂↑。途径二（氯酸钾制氧）：氯酸钾（白色固体）在二氧化锰作催化剂并加热的条件下分解生成氯化钾和氧气，化学方程式为2KClO₃MnO₂2KCl+3O₂↑。途径三（过氧化氢制氧）：过氧化氢溶液（无色液体）在二氧化锰作催化剂条件下分解生成水和氧气，化学方程式为2H₂O₂MnO₂2H₂O+O₂↑。其中，途径三优点明显：不需加热、节约能源且安全、操作简便、可通过滴加液体速率控制反应。

2.装置选择【重要】。高锰酸钾和氯酸钾制氧气对应“固-固加热型”发生装置；过氧化氢制氧气对应“固-液常温型”发生装置。收集氧气既可用排水法（因为氧气不易溶于水），也可用向上排空气法（因为氧气密度比空气略大）。

3.操作步骤与注意事项（以高锰酸钾制氧气为例）【高频考点】。可浓缩为七个字口诀：“查、装、定、点、收、离、熄”。对应具体含义：“查”是检查装置气密性；“装”是装入药品（并在试管口塞一团棉花）；“定”是将装置固定在铁架台上（试管口略向下倾斜）；“点”是点燃酒精灯加热（先预热后集中加热）；“收”是收集气体（待气泡连续均匀冒出后，开始用排水法收集）；“离”是实验结束时，先将导管从水槽中撤离；“熄”是再熄灭酒精灯。最后两步顺序绝对不能颠倒，否则会引起水槽中的水倒流至热的试管底部，导致试管炸裂，这是【必考的易错点】。

4.检验与验满【基础】。检验方法：将带火星的木条伸入集气瓶内，若木条复燃，证明该气体是氧气。验满方法：若用向上排空气法，将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明氧气已集满；若用排水法，当集气瓶口有大气泡冒出时，即证明已满。

（二）二氧化碳的实验室制取

1.反应原理与药品选择【核心】。原理：大理石（或石灰石，主要成分CaCO₃）与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑。此处是【极易错点】，必须深入理解为何不用其他替代品。若用稀硫酸，反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在大理石表面，阻止反应进一步发生。若用浓盐酸，浓盐酸有强挥发性，会使制得的二氧化碳中混有大量氯化氢气体，导致气体不纯。若用碳酸钠或碳酸钙粉末代替大理石，反应速率过快，产生的大量气体会使压强骤增，不易收集且可能导致装置爆裂。

2.装置选择【重要】。发生装置必须选择“固-液常温型”。收集装置只能选择向上排空气法，因为二氧化碳能溶于水且能与水反应，不能用排水法。

3.操作步骤与注意事项【高频考点】。步骤简记：连、查、加（固）、倒（液）、收、验。注意事项：长颈漏斗末端必须插入液面以下形成液封；导管伸入发生装置内不宜过长，略微露出橡胶塞即可，以利于气体导出；集气瓶中的导管必须伸到接近底部，以便排尽瓶内空气；实验过程中，若使用锥形瓶或试管作反应容器，加入的石灰石量不宜过多，稀盐酸要适量。

4.检验与验满【基础】。检验方法：将生成的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊（生成不溶于水的碳酸钙沉淀），证明该气体是二氧化碳，原理为Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O。验满方法：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳已集满。

（三）氢气的实验室制取（拓展与迁移）

1.反应原理与药品选择。原理：锌粒（活泼金属）与稀硫酸（或稀盐酸）发生置换反应生成硫酸锌和氢气，化学方程式为Zn+H₂SO₄=ZnSO₄+H₂↑。注意一般不使用硝酸或浓硫酸，因为它们具有强氧化性，与金属反应不生成氢气。

2.装置选择。发生装置同样为“固-液常温型”，常用启普发生器或其简易装置（带有多孔隔板的装置）来控制反应的发生和停止。收集方法：因为氢气密度比空气小得多，可用向下排空气法；又因为氢气难溶于水，也可用排水法收集（排水法收集的氢气纯度更高）。

3.验纯。由于氢气具有可燃性，混有一定量空气的氢气遇明火会发生爆炸。因此，在点燃氢气前，【必须】进行验纯。操作方法是用拇指堵住集满氢气的试管口，靠近火焰，移开拇指点火。若听到尖锐的爆鸣声，则表明氢气不纯，需重新收集检验；若听到轻微的“噗”声，则表明氢气已纯净。

四、气体的干燥与净化进阶【难点与综合题题眼】

在综合实验中，制取的气体往往需要经过除杂和干燥才能得到纯净干燥的气体，或满足后续性质实验的要求。

（一）净化与干燥的顺序【核心逻辑】

基本原则是：“先除杂后干燥”。因为在通过溶液除杂时，气体会携带出水蒸气，若先干燥后除杂，则干燥过程会失效。更精确的原则还包括“先验水后验杂”，即检验气体成分时，要先用无水硫酸铜检验水蒸气的存在，再检验其他杂质，因为很多检验过程需要在溶液中进行，会引入水汽。

（二）常见杂质气体的吸收装置与试剂

1.吸收装置。洗气瓶（盛放液体吸收剂，如浓硫酸、NaOH溶液）：气体流向必须为“长进短出”，以保证气体与吸收剂充分接触。干燥管（盛放固体吸收剂，如碱石灰、无水氯化钙）：气体流向通常为“大进小出”（粗口进，细口出），以增大接触面积。

2.常用吸收剂及适用范围【重要】。吸收酸性杂质（如HCl、CO₂、SO₂等）：可选用NaOH溶液、澄清石灰水或饱和碳酸氢钠溶液（特别注意：除去CO₂中的HCl气体时，应选用饱和NaHCO₃溶液，因为NaHCO₃会与HCl反应生成CO₂，既除去了HCl，又增加了CO₂，可谓一举两得）。吸收碱性杂质（如NH₃）：可选用浓硫酸或酸性溶液。吸收氧气：可选用灼热的铜网。吸收CO、H₂：可选用灼热的氧化铜（但会将其转化为CO₂或H₂O，需视后续实验需求而定）。干燥剂的选择：原则是干燥剂只能吸收水，而不能与被干燥的气体发生反应。酸性干燥剂（如浓硫酸）不能用于干燥碱性气体（如NH₃）；碱性干燥剂（如碱石灰、生石灰、固体NaOH）不能用于干燥酸性气体（如CO₂、SO₂、HCl）；中性干燥剂（如无水氯化钙）应用广泛，但不能干燥NH₃（会形成配合物）。

（三）尾气处理【环保视角】

对于有毒、有污染的气体（如CO、Cl₂、SO₂、H₂S、NO₂等），实验装置末端必须连接尾气吸收或处理装置。处理原则是“化毒为无毒”或“吸收转化”。例如，CO有毒，常用点燃法将其转化为无毒的CO₂，或用气球收集法；Cl₂、SO₂、H₂S等酸性有毒气体，可用NaOH溶液吸收；NH₃可用水或稀硫酸吸收。

五、专题实验综合考查题型与解题策略【实战演练】

（一）常规实验题

考查方式：直接给出发生装置和收集装置的图片，要求写出仪器名称、化学方程式、选择装置的依据、简述操作步骤或注意事项。解题策略：回归教材，熟记核心实验的每一个细节，尤其是易错点（如棉花团的作用、长颈漏斗的液封、导管伸入的位置、最后两步的操作顺序等）。

（二）装置组合与评价题

考查方式：题目给出多个备选的发生装置（如图），要求考生选择制取某气体最合适的装置，并说明理由（如“能控制反应速率”或“能使反应随时发生随时停止”）。或者要求将发生装置、除杂装置、收集装置进行正确连接。解题策略：深刻理解不同装置变形的优缺点，抓住题干中的关键词。若题干要求“获得平稳气流”，则应选择分液漏斗；若要求“控制反应的发生和停止”，则应选择带有多孔隔板或类似启普发生器原理的装置【热点】。连接顺序题则必须遵循“发生→除杂→干燥→收集（或性质检验）→尾气处理”的逻辑链条，并注意洗气瓶的进出口方向。

（三）信息迁移题

考查方式：题目提供陌生气体（如氨气NH₃、甲烷CH₄、硫化氢H₂S、二氧化硫SO₂等）的实验室制取原理（反应物状态、条件）和物理性质（溶解性、密度、是否有毒），要求考生类比已学知识，设计制取装置。解题策略：紧紧抓住“发生装置看反应物状态和条件，收集装置看溶解性和密度”这一核心思想。例如，若信息给出“加热氯化铵和熟石灰的固体混合物制氨气”，尽管药品陌生，但状态和条件与加热高锰酸钾制氧气相同，因此发生装置应选“固-固加热型”。再根据“氨气密度比空气小，极易溶于水”，判定收集装置应为向下排空气法。

（四）综合实验探究题

考查方式：将气体制取与性质探究（如金属的还原、燃烧条件的验证）结合在一起