初中化学九年级一轮复习：常见气体的制取与净化知识清单

初中化学九年级一轮复习：常见气体的制取与净化知识清单【重要】【高频考点】专题概述：常见气体的制取是初中化学实验的核心内容，也是陕西中考的必考板块（通常占46分）。本知识清单旨在系统梳理实验室制取氧气、二氧化碳、氢气的基本思路、原理、装置选择、操作步骤、检验验满方法，并拓展至气体的净化与干燥、多功能瓶的使用等进阶内容。掌握本专题，不仅要求记忆具体的反应方程式，更关键的是领悟并运用实验室制取气体的一般思路与方法，具备根据反应物状态、反应条件及气体性质选择、组装和改进装置的能力，为综合实验题和科学探究题奠定坚实基础。一、实验室制取气体的一般思路与方法【基础】【核心素养】（一）实验室制取气体的基本原则1、原理的可行性：所选择的化学反应必须在实验室条件下能够发生、易于控制，且反应速率适中。既不能太快导致气体难以收集或发生危险，也不能太慢影响实验效率。2、原料的经济性：药品应常见、价格低廉、易于获取。3、气体的纯度：反应应尽可能平稳，产生的气体纯净，副反应少，杂质气体易除去。4、操作的简便性与安全性：实验装置应简单，操作便捷，流程短，安全可靠，符合绿色化学理念。（二）制取气体的基本环节【非常重要】实验室制取气体通常遵循“四步法”：1、原理确定：根据目标气体的性质，选择合适的药品和化学反应。2、装置设计：（1）发生装置：依据反应物的状态（固体与固体、固体与液体、液体与液体）和反应条件（是否需要加热、常温、加催化剂）来选择。（2）收集装置：依据气体的物理性质（密度与空气比较、溶解性、是否与水反应）来选择。3、性质检验：设计简便易行的实验方法，证明所制得的气体是目标物质。4、验满与存放：根据气体性质，确定验满方法（如排空气法验满、排水法气泡观察）和存放方式（正放、倒放）。二、常见气体的实验室制法核心突破【高频考点】【★★★★★】（一）氧气（O2）的实验室制法1、反应原理【必背】【基础】：（1）加热高锰酸钾：▲▲▲2KMnO4=△=K2MnO4+MnO2+O2↑（2）加热氯酸钾与二氧化锰混合物：▲▲▲2KClO3=(MnO2,△)=2KCl+3O2↑（MnO2作催化剂，起催化作用）（3）过氧化氢溶液在二氧化锰催化下分解：▲▲▲2H2O2=(MnO2)=2H2O+O2↑（优点：常温反应，节能，安全，产物环保）2、发生装置【重要】：（1）固固加热型：适用于高锰酸钾制氧、氯酸钾与二氧化锰混合物制氧。主要仪器：试管、酒精灯、铁架台（带铁夹）、单孔橡胶塞、导管。★【易错点】：A、试管口应略向下倾斜。目的：防止冷凝水回流到热的试管底部，炸裂试管。B、用高锰酸钾制氧时，试管口要塞一团棉花。目的：防止加热时高锰酸钾粉末进入导管，堵塞导管。C、铁夹应夹在试管中上部（距试管口约1/3处）。D、导管伸入试管内不宜过长，稍露出橡胶塞即可，便于气体导出。（2）固液常温型：适用于过氧化氢溶液制氧。主要仪器：锥形瓶（或试管）、长颈漏斗（或分液漏斗）、双孔橡胶塞、导管。★【易错点】：若使用长颈漏斗，其下端管口必须伸入液面以下。目的：形成液封，防止生成的氧气从长颈漏斗口逸出。3、收集装置【重要】：（1）排水法：因为氧气不易溶于水，且不与水反应。★收集时机：当导管口有连续、均匀的气泡冒出时，再开始收集。不能一有气泡就收集，因为开始排出的主要是装置内的空气，会导致收集的氧气不纯。★集满标志：当集气瓶口有大气泡向外冒出时，证明已满。在水下用玻璃片盖住瓶口，移出水槽。★存放：正放在桌面上（因为氧气密度比空气大）。（2）向上排空气法：因为氧气密度比空气略大。★导管位置：导气管应伸入集气瓶底部。目的：便于将集气瓶底的空气排尽，使收集的气体更纯净。★验满方法：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，证明已满。★纯度比较：排水法收集的氧气较纯净，但可能含水蒸气；排空气法收集的氧气较干燥，但纯度稍低。4、操作步骤（以加热高锰酸钾并用排水法收集为例）【必会】【★★★】：可谐音记忆为“茶（查）、庄（装）、定、点、收、利（离）、息（熄）”。（1）查：连接仪器，检查装置的气密性。（2）装：装入药品（高锰酸钾），并在试管口塞一团棉花。（3）定：将试管固定在铁架台上，试管口略向下倾斜。（4）点：点燃酒精灯，先预热试管，再集中加热药品。（5）收：收集气体（当气泡连续均匀冒出时开始收集）。（6）离：收集完毕后，先将导管撤离出水面。（7）熄：再熄灭酒精灯。★【难点与易错点】：最后两步顺序绝对不能颠倒。若先熄灭酒精灯，试管内温度降低，压强减小，水槽中的水会被倒吸入热的试管，造成试管炸裂。（二）二氧化碳（CO2）的实验室制法1、药品选择与反应原理【必背】【基础】：（1）药品：大理石（或石灰石，主要成分CaCO3）和稀盐酸。（2）化学方程式：▲▲▲CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑（3）药品选择辨析【高频考点】【难点】：★能否用浓盐酸代替稀盐酸？不能。因为浓盐酸具有强烈的挥发性，会使制得的CO2气体中混有大量的HCl气体，导致气体不纯。★能否用稀硫酸代替稀盐酸？不能。因为稀硫酸与大理石反应生成的硫酸钙（CaSO4）微溶于水，会覆盖在大理石表面，形成一层致密的保护膜，阻碍内部的大理石与酸接触，使反应很快停止，无法持续产生气体。★能否用碳酸钠（或碳酸钙粉末）代替大理石？不能。因为碳酸钠是粉末状固体，与酸接触面积大，反应速率过快，瞬间产生大量气体，不易收集，且可能导致装置内压强骤增，不安全。2、发生装置【重要】：（1）装置类型：固液常温型。（2）基本装置：与过氧化氢制氧装置类似。（3）装置改进与优点【热点】：A、简易装置：试管、导管、单孔塞。B、带长颈漏斗的装置：便于随时添加液体药品。注意长颈漏斗下端必须液封。C、带分液漏斗的装置：通过活塞控制液体滴加的速率，从而控制反应速率，获得平稳的气流。D、启普发生器原理的简易装置（如有多孔隔板的试管或锥形瓶）【非常重要】：优点是可以控制反应的发生和停止。原理：关闭止水夹，内部气体增多，压强增大，将液体压入长颈漏斗（或压回漏斗中），固液分离，反应停止；打开止水夹，气体导出，压强减小，液体回落，固液接触，反应发生。3、收集装置【必会】：（1）收集方法：只能用向上排空气法。（2）原因：CO2能溶于水，且能与水反应，故不能用排水法；CO2密度比空气大，故用向上排空气法。★导管位置：导管必须伸入集气瓶底部。★验满方法：【重要】将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已满。★检验方法：【重要】将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳。化学方程式：Ca(OH)2+CO2===CaCO3↓+H2O4、注意事项：（1）若使用长颈漏斗，必须液封。（2）锥形瓶（或试管）内的药品加入顺序：先加入块状大理石（或石灰石），后加入稀盐酸。（3）实验室制取CO2，一般不研究其干燥问题，但若要收集干燥的CO2，可通过盛有浓硫酸的洗气瓶进行干燥。（三）氢气（H2）的实验室制法（拓展）1、反应原理：锌粒（Zn）和稀硫酸（H2SO4）反应。▲▲Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑★一般不使用稀盐酸，因为盐酸易挥发，使氢气中混有HCl气体。2、发生装置：固液常温型，与CO2、H2O2制O2装置相同。也可用启普发生器或其简易装置，控制反应的发生与停止。3、收集装置：（1）排水法：因为氢气难溶于水，且不与水反应（收集的氢气纯度高）。（2）向下排空气法：因为氢气密度比空气小（是最轻的气体）。★导管插入集气瓶底部。★验纯方法（必考点）：点燃氢气前必须验纯！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，则说明氢气不纯；若听到“噗”的一声，声音很小，则说明氢气纯净。4、存放：密度比空气小，应倒放在桌面上。三、气体验纯、检验与验满【高频考点】【★★★】（一）常见气体的检验方法1、氧气（O2）：用带火星的木条伸入集气瓶内，木条复燃，证明是氧气。2、二氧化碳（CO2）：通入澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊，证明是二氧化碳。3、氢气（H2）：点燃，在火焰上方罩一个干冷的小烧杯，产生淡蓝色火焰，烧杯内壁有水珠生成，证明是氢气。4、一氧化碳（CO）：点燃，在火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的小烧杯，火焰呈蓝色，烧杯内壁变浑浊，证明是一氧化碳。5、水蒸气（H2O）：通过无水硫酸铜粉末，白色粉末变蓝。（二）常见气体的验满方法（针对收集）1、氧气（排空气法）：将带火星的木条放在集气瓶口，若木条复燃，则满。2、二氧化碳（排空气法）：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则满。3、氢气（排空气法）：一般不要求验满，若要验证，可将试管口靠近火焰，根据声音判断。（三）可燃性气体（H2、CO、CH4）的验纯【安全要点】凡是不纯的可燃性气体，点燃或加热前都必须验纯，防止发生爆炸。四、气体的净化与干燥【难点】【★★★★】（一）基本概念与原则1、净化（除杂）：利用吸收剂除去气体中的杂质。2、干燥：属于净化的特例，专指除去气体中的水蒸气。3、基本原则：（1）不损失主体气体：除杂试剂不能与被净化的主要气体反应。（2）不引入新杂质：除杂过程中不能产生新的气体杂质。（3）操作简便，顺序合理：通常先除杂后干燥。（二）常见气体的吸收剂（除杂试剂）1、除水蒸气（干燥）：（1）浓硫酸（酸性干燥剂）：可干燥O2、H2、CO2、CO、HCl、CH4等酸性或中性气体。★不能干燥碱性气体（如NH3）。（2）碱石灰（CaO和NaOH的混合物，碱性干燥剂）：可干燥O2、H2、CO、NH3等碱性或中性气体。★不能干燥酸性气体（如CO2、SO2、HCl）。（3）无水氯化钙（中性干燥剂）：适用性广，但不能干燥NH3（因易形成配合物）。2、除CO2：常用NaOH溶液（吸收反应：2NaOH+CO2===Na2CO3+H2O）或澄清石灰水（但因Ca(OH)2微溶，吸收效果不如NaOH溶液彻底）。3、除HCl气体：（1）水：HCl极易溶于水（但可能同时带出水蒸气）。（2）饱和NaHCO3溶液：可用于除去CO2中混有的HCl气体（反应：NaHCO3+HCl===NaCl+H2O+CO2↑，此反应既除去了HCl，又生成了CO2，可谓一举两得，是除杂首选）。（3）NaOH溶液：可吸收HCl，但也会吸收CO2，因此不能用于CO2中除HCl。4、除O2：通过灼热的铜网（反应：2Cu+O2=△=2CuO）。5、除CO：通过灼热的氧化铜（反应：CO+CuO=△=Cu+CO2），将CO转化为CO2。6、除H2：通过灼热的氧化铜（反应：H2+CuO=△=Cu+H2O）。（三）净化与干燥装置1、洗气瓶：内装液体吸收剂（如浓硫酸、NaOH溶液）。气体流向应为“长进短出”（进气管深入液面以下，出气管稍露出胶塞）。【非常重要】2、干燥管（U形管或球形管）：内装固体吸收剂（如碱石灰、无水氯化钙）。气体流向应为“大进小出”（从口径大的一端进气，从口径小的一端出气），保证气体与固体充分接触。3、硬质玻璃管：内装固体（如灼热铜网、氧化铜），用于需要加热条件下的除杂。（四）净化顺序问题【难点】【易错点】当需要同时除去多种杂质（包括水蒸气）时，一般遵循“先除杂，后干燥”的顺序。即先通过溶液除去其他杂质气体（从溶液中出来气体会带出水蒸气），最后再通过干燥剂除去水蒸气。例如：要除去CO2中混有的HCl和H2O，应先将气体通过饱和NaHCO3溶液（除HCl），再通过浓硫酸（干燥）。若反过来，气体先通过浓硫酸干燥，再通过NaHCO3溶液，则气体会再次被水蒸气饱和，前功尽弃。五、多功能瓶（“万能瓶”）的灵活应用【热点】【★★★★★】多功能瓶是一个配有双孔塞的集气瓶，通过改变进气口和瓶内盛放的物质，可以实现多种功能。1、收集气体：（1）排空气法：A、向上排空气法（收集密度大于空气的气体，如O2、CO2）：气体从长管（A）进，短管（B）出。【长进短出】B、向下排空气法（收集密度小于空气的气体，如H2、CH4）：气体从短管（B）进，长管（A）出。【短进长出】（2）排水法（收集不易溶于水的气体，如O2、H2）：瓶内盛满水，气体从短管（B）进，水从长管（A）被压出。【短进长出，即“进气短，出水长”】2、气体除杂与干燥（洗气）：瓶内盛放适当的液体吸收剂（如浓硫酸、NaOH溶液）。气体必须从长管（A）进，短管（B）出。【长进短出】，让气体充分与溶液接触。3、气体检验：瓶内盛放必要的检验试剂（如澄清石灰水）。气体从长管（A）进，短管（B）出，观察现象。4、监测气体流速：在短管（B）处连接一个注射器或直接观察气泡产生的速率。5、安全瓶（防倒吸）：在气体吸收实验中，将进气管连接一个倒置的漏斗接近液面，或将此多功能瓶连接在中间，起到缓冲防止液体倒吸的作用。六、尾气处理【热点】【环保意识】对于有毒、有污染的气体（如CO、SO2、NO2、Cl2等），不能直接排放到空气中，必须进行尾气处理。1、溶液吸收法：适用于酸性或碱性有毒气体。（1）酸性气体（如CO2、SO2、HCl）：用NaOH溶液吸收。（2）碱性气体（如NH3）：用水或稀硫酸吸收。2、燃烧转化法：适用于可燃性有毒气体（如CO）。在装置末端接一个尖嘴导管，点燃尾气，将其转化为无毒的CO2。3、气球收集法：在装置末端接一个气球，将有毒气体收集起来，集中处理。七、实验装置的连接与评价【综合能力】【★★★★★】（一）装置连接顺序一套完整的气体制取装置通常包括：发生装置→除杂（净化）装置→干燥装置→性质检验/收集装置→尾气处理装置。（二）装置气密性检查方法【必考操作】1、升温法（适用于有塞子的试管、锥形瓶）：将导管一端放入水中，用手紧握容器外壁，若导管口有气泡冒出，松手后导管内形成一段稳定的水柱，则气密性良好。2、液封法（适用于有长颈漏斗的装置）：关闭止水夹，从长颈漏斗向锥形瓶中加水，直至浸没长颈漏斗下端管口，继续加水，若长颈漏斗内能形成一段稳定的水柱（液面不下降），则气密性良好。（三）装置评价角度1、简便性：装置简单，操作方便。2、