巧妙收集气体

摘 要：气体收集是初中化学实验的重要内容之一，也是历年中考考查的重要内容之一，每年中考题型都会略有改变，如何应对此类题目，关键还在于对气体收集目的的了解，对收集方法的灵活运用，本文对此进行了分析。

关键词：气体； 收集； 集气法

中图分类号：G633．8 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2011）7-028-001

化学家傅鹰先生曾说，只有实验才是化学的“最高法庭”。化学的学习离不开实验。常见气体是初中化学学习的重要内容之一，故而初中化学实验离不开气体的收集，这是初中化学实验的基本操作之一，也是重点实验内容。收集气体时还要注意验满。那么如何收集气体呢，根据以往的教学经验和近年的中考试题，我认为解决此类问题需要掌握基本收集方法，并合理应用。

一、气体的收集方法

方法一，向上排空集气法。该方法适用于密度大于空气，且不与空气成分反应的气体，如O2、CO2、HCl等。其装置如图1、图4。图1中导管口要伸入到瓶底，以便排尽空气。图4收集气体要从长导管进，短导管出。该方法收集要注意验满，验满的位置在瓶口或出气的导管口。如O2用带火星的木条置于瓶口验满；CO2的验满，常用燃着的木条置于瓶口，也可用沾有澄清石灰水的玻璃棒置于瓶口，观察是否变浑浊，或可用沾有紫色石蕊试液的玻璃棒置于瓶口，观察是否变红，或者用湿润的蓝色石蕊试纸置于瓶口，观察是否变红，若变红，则已集满。对于HCl的验满，利用其极易溶于水，形成白雾的特点，看瓶口何时形成白雾即可，当然，也可用沾有紫色石蕊试液的玻璃棒置于瓶口，观察是否变红，或可用湿润的蓝色石蕊试纸置于瓶口，观察是否变红。

方法二，向下排空集气法。该方法适用于密度小于空气，且不与空气成分反应的气体，如H2、NH3等。其装置如图2、图4。图4收集气体要从短导管进，长导管出。H2、CH4等因其可燃易爆的特点，初中阶段用排空气的方法收集时无法验满。NH3由于是中学阶段学到的唯一溶于水形成碱的气体，故可用湿润的红色石蕊试纸置于瓶口，若变蓝，则已集满，或可用沾有无色酚酞试液的玻璃棒置于瓶口，若变红，则已集满。

方法三，排水集气法。该方法适用于难（不易）溶于水，且不与水反应的气体，如H2、O2、CO、NO等。装置如图3。该装置导管应伸在瓶口处；若伸入过长，不便于先盖好玻璃片再将集气瓶从水中取出。其验满方法只要瓶中无水（瓶口有气泡溢出）就已收满了。也可用图4装置，先在瓶中装满水，再将气体从短导管通入。

以上三种方法是初中化学实验室制取气体时最常用的收集方法，在教学过程中，为解决排空气法收集气体时瓶口向上或向下的问题，我引导学生发挥想象，对于向上排空法，就好比在油中收集一瓶水，该怎么办呢？于是学生很快理解，瓶口应向上。向下排空集气法则好比水中收集油。

方法四，排油集气法。该方法是排水集气法的改进。可用于收集溶于水，不溶于油的气体。装置同上，将水换成油或在水面覆盖一层油即可。

方法五，气囊、气球、塑料袋收集法。该方法常用于尾气的收集处理，可最大程度减少实验中的气体污染。

方法六，其他收集方法，如针筒、塑料瓶等。该方法常用于气体取样。如收集室内气体样品，可用针筒抽气，或者拿装满水的塑料瓶进入室内，倒出水，盖紧瓶盖即可。

以上六种方法中，排空气法收集的气体会混有少量空气杂质，排水法收集的气体往往混有水蒸气；相对而言，排水法收集的气体较纯净；但收集干燥气体，就要先通过干燥剂，再用排空法收集。若将图4上下颠倒收集，则气体进出口也颠倒。如图5，向上排空法收集O2要从短导管进气。对于有毒气体的收集，需在通风橱中进行。

二、根据实际情况准确应用各种收集方法

气体的收集要根据实际情况，掌握气体收集的目的，有针对性地准确应用。如，要做蜡烛在O2中燃烧并检验其生成物的实验，其目的包括检验生成的水，则只能用向上排空法收集O2。在历年的中考中我们常遇的情况有以下几种。

首先，收集一定体积的气体，一般用排水法，以准确地测出体积。如收集50mL氧气，第一种方法，可在集气瓶中装50mL水，于水面处做好标记，用排水法（图3）收至标记处。第二种方法，用图4装置，于短导管出口处接一量筒，再用排水法收集，如图6，则排出水的体积即收集气体的体积。该方法收集气体要适量，若太少，气体体积会因气压的原因，误差较大；但气体也不能太多，超过量筒的量程就无法测量了。同理也可收集爆炸气体，如收集含H230%的氢气和空气的混合气体，则可用排水法，预先在瓶中留70%的空气，即装入30%的水，收集。

其次，在中考中常遇到需要测量生成气体的体积，计算反应物的量的情况。第一，可用排水法收集（图6）。第二，有时在试题中也会出现直接用量筒收集气体读出体积的。如测量一定量高锰酸钾分解产生的氧气量（图7），则该方法中导管可伸入量筒内较长，这是因为量筒的作用主要是测量体积，不是为了收集气体，用该方法时，最后应先熄灭酒精灯，再撤离导管，由于导管伸入较长，不会将水槽中的水倒吸，也能减少气体受热膨胀引起的误差。第三，可用气囊收集法（图8），测量排出水的体积。第四，对于可溶于水的气体，则将方法略微变换。

最后，对于有毒气体的收集，一定要注意防止空气污染，最好使用排水法。若不能用排水法或必须用排空法时，则在排空法收集装置最后要加上尾气的吸收或收集装置，同时要注意防止倒吸。

总之，气体的收集。离不开气体的物理化学性质，气体的性质又决定其验满的方法。只要充分了解了气体的性质，抓住特性，必能游刃有余地解决此类问题。