氣體制備、除雜、驗(yàn)證設(shè)計(jì)模式淺析

 　　隨著素質(zhì)教育的深入，近年來中考、競賽中對學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的能力要求有所提高。綜合性實(shí)驗(yàn)題信息量大，滲透性強(qiáng)，比較好的考查了學(xué)生綜合運(yùn)用知識、分析解決問題的能力，這就要求教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)注重對學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)模式的培養(yǎng)。

　　一、氣體制備的設(shè)計(jì)模式

　　1發(fā)生裝置的選擇

　　主要從反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)時(shí)是否需要加熱來選擇。

　　(1)凡是給固體加熱或固體跟固體反應(yīng)加熱，適用于制O2裝置(a套裝置)，即試管橫放、管口略下傾，教科書中加熱Cu2(OH)2CO3、H2還原CuO、膽礬分解均采用此裝置。

　　(2)凡是固體與液體反應(yīng)制氣體，且反應(yīng)不需加熱，均可采用制取H2裝置(b套裝置)，即試管直立。(a、b套裝置圖略)若要控制液體反應(yīng)，可加長頸漏斗或分液漏斗。若反應(yīng)物固體塊較大，且用量多，可將試管換成廣口瓶、錐形瓶或燒瓶等。

　　無論選用上述哪種裝置均應(yīng)注意：

　　(1)先檢查氣密性后再加藥品。

　　(2)制氣裝置中導(dǎo)管口略露出膠塞即可。

　　(3)鐵夾夾在試管的中上部。

　　另外，利用a套裝置時(shí)還應(yīng)注意：

　　(1)藥品平鋪。

　　(2)加熱用外焰，先均勻加熱后集中加熱。

　　(3)如反應(yīng)較劇烈，要在試管口塞一團(tuán)棉花，以防藥品堵塞導(dǎo)管口。

　　(4)制完氣體，應(yīng)先撤導(dǎo)管后撤酒精燈。

　　利用b套裝置時(shí)還應(yīng)注意：

　　(1)長頸漏斗底端需液封。

　　(2)裝藥品時(shí)先固后液。

　　2收集裝置的選擇

　　(1)凡常溫下不與空氣中的成分反應(yīng)的氣體，可根據(jù)氣體密度與空氣密度的比較(或利用空氣平均式量與氣體式量比較)，采用向下或向上排空氣取氣法。

　　(2)凡氣體不易溶或難溶于水的，可采用排水取氣法。

　　(3)有毒性且不溶于水的氣體，可采用洗氣瓶倒裝裝置(既短進(jìn)長出)，從長管排出的水可用燒杯接裝，如將燒杯換成量筒還可用來測量生成氣體的體積。洗氣瓶中的液體可根據(jù)氣體性質(zhì)選用。

　　利用排氣法收集氣體時(shí)需注意：

　　(1)導(dǎo)管應(yīng)插入集氣瓶底部(無論向下排氣或向上排氣法)

　　(2)應(yīng)在瓶口驗(yàn)滿，可燃性氣體不能用點(diǎn)燃法驗(yàn)滿。

　　利用排水法收集氣體時(shí)需注意：

　　(3)收集前集氣瓶應(yīng)充滿水倒立于水槽中，不留氣泡。

　　3所集氣體的存放

　　(1)比空氣密度大的氣體，蓋嚴(yán)后正放。

　　(2)比空氣密度小的氣體，蓋嚴(yán)后倒放。

　　二、氣體除雜的設(shè)計(jì)模式

　　氣體中混入雜質(zhì)氣體，一般可采取下述方法進(jìn)行除雜。

　　1直接吸收法

　　(1)水氣可選擇干燥劑，如濃H2SO4、火堿、氧化鈣等初中常見的干燥劑，若選用其它干燥劑如氯化鈣、五氧化二磷等需在試題中說明。

　　(2)酸(堿)類氣體可采用堿(酸)液吸收，酸性氣體如二氧化碳?xì)怏w、二氧化硫氣體、氯化氫氣體等可用濃氫氧化鈉溶液吸收。堿性氣體如氨氣可用酸液吸收。

　　(3)如果是二氧化碳?xì)怏w中混有氯化氫氣體(如制取二氧化碳?xì)怏w時(shí)用的是鹽酸溶液)，可用飽和碳碳酸氫鈉溶液來吸收。近年來初中化學(xué)試題中類似題目常有出現(xiàn)(如已出現(xiàn)在2000年競賽復(fù)賽試題中)。

　　2轉(zhuǎn)化吸收法

　　將混入的氣體雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為原氣體，如二氧化碳?xì)怏w中混有一氧化碳?xì)怏w，可將混合氣體通過灼熱的氧化銅，將一氧化碳氧化為二氧化碳，達(dá)到除雜目的。

　　三、氣體驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)模式

　　初中化學(xué)中能夠參與驗(yàn)證的氣體有O2、CO2、H2O(g)、CO、H2、NH3、HCl氣體等。 其中O2、CO2、H2O(g)、NH3、HCl氣體可直接驗(yàn)證：

　　CO2：可使澄清石灰水變混濁。

　　H2O：可使無水硫酸銅變藍(lán)。

　　NH3：可使?jié)駶櫦t色石蕊試紙變藍(lán)。

　　HCl：可使用硝酸酸化過的硝酸銀溶液產(chǎn)生白色沉淀。

　　有些氣體需將它們轉(zhuǎn)化后驗(yàn)證，如一氧化碳?xì)怏w、氫氣需轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水蒸氣后，再驗(yàn)證生成物。 綜合性較強(qiáng)的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意以下幾方面：

　　(1)若需驗(yàn)證某種氣體，則一定要先除去此氣體中其它氣體，一般是先除其它氣體雜質(zhì)后再除水氣。 (2)從溶液中制得或從洗氣瓶中通過的氣體中都夾帶少量水汽，一般需先干燥。

　　(3)連接儀器時(shí)注意洗氣瓶的連接是“長進(jìn)短出”，球形干燥管的連接一般是“粗進(jìn)細(xì)出”，U形干燥管和玻璃管(盛裝碳粉或氧化銅)則無特殊要求，一般按照儀器接口的字母順序連接。

　　(4)如有毒性氣體要做尾氣處理。