气体制备、除杂、验证设计模式浅析

随着素质教育的深入，近年来中考、竞赛中对学生设计实验的能力要求有所提高。综合性实验题信息量大，渗透性强，比较好的考查了学生综合运用知识、分析解决问题的能力，这就要求教师在实验教学中应注重对学生进行实验设计模式的培养。
　　
　　一、气体制备的设计模式
　　
　　1发生装置的选择
　　
　　主要从反应物状态和反应时是否需要加热来选择。
　　
　　（1）凡是给固体加热或固体跟固体反应加热，适用于制ｏ2装置（ａ套装置），即试管横放、管口略下倾，教科书中加热ｃｕ2（ｏｈ）2ｃｏ3、ｈ2还原ｃｕｏ、胆矾分解均采用此装置。
　　
　　（2）凡是固体与液体反应制气体，且反应不需加热，均可采用制取ｈ2装置（ｂ套装置），即试管直立。（ａ、ｂ套装置图略）若要控制液体反应，可加长颈漏斗或分液漏斗。若反应物固体块较大，且用量多，可将试管换成广口瓶、锥形瓶或烧瓶等。
　　
　　无论选用上述哪种装置均应注意：
　　
　　（1）先检查气密性后再加药品。
　　
　　（2）制气装置中导管口略露出胶塞即可。
　　
　　（3）铁夹夹在试管的中上部。
　　
　　另外，利用ａ套装置时还应注意：
　　
　　（1）药品平铺。
　　
　　（2）加热用外焰，先均匀加热后集中加热。
　　
　　（3）如反应较剧烈，要在试管口塞一团棉花，以防药品堵塞导管口。
　　
　　（4）制完气体，应先撤导管后撤酒精灯。
　　
　　利用ｂ套装置时还应注意：
　　
　　（1）长颈漏斗底端需液封。
　　
　　（2）装药品时先固后液。
　　
　　2收集装置的选择
　　
　　（1）凡常温下不与空气中的成分反应的气体，可根据气体密度与空气密度的比较（或利用空气平均式量与气体式量比较），采用向下或向上排空气取气法。
　　
　　（2）凡气体不易溶或难溶于水的，可采用排水取气法。
　　
　　（3）有毒性且不溶于水的气体，可采用洗气瓶倒装装置（既短进长出），从长管排出的水可用烧杯接装，如将烧杯换成量筒还可用来测量生成气体的体积。洗气瓶中的液体可根据气体性质选用。
　　
　　利用排气法收集气体时需注意：
　　
　　（1）导管应插入集气瓶底部（无论向下排气或向上排气法）
　　
　　（2）应在瓶口验满，可燃性气体不能用点燃法验满。
　　
　　利用排水法收集气体时需注意：
　　
　　（3）收集前集气瓶应充满水倒立于水槽中，不留气泡。
　　
　　3所集气体的存放
　　
　　（1）比空气密度大的气体，盖严后正放。
　　
　　（2）比空气密度小的气体，盖严后倒放。
　　
　　二、气体除杂的设计模式
　　
　　气体中混入杂质气体，一般可采取下述方法进行除杂。
　　
　　1直接吸收法
　　
　　（1）水气可选择干燥剂，如浓ｈ2ｓｏ4、火碱、氧化钙等初中常见的干燥剂，若选用其它干燥剂如氯化钙、五氧化二磷等需在试题中说明。
　　
　　（2）酸（碱）类气体可采用碱（酸）液吸收，酸性气体如二氧化碳气体、二氧化硫气体、氯化氢气体等可用浓氢氧化钠溶液吸收。碱性气体如氨气可用酸液吸收。
　　
　　（3）如果是二氧化碳气体中混有氯化氢气体（如制取二氧化碳气体时用的是盐酸溶液），可用饱和碳碳酸氢钠溶液来吸收。近年来初中化学试题中类似题目常有出现（如已出现在2000年竞赛复赛试题中）。
　　
　　2转化吸收法
　　
　　将混入的气体杂质转化为原气体，如二氧化碳气体中混有一氧化碳气体，可将混合气体通过灼热的氧化铜，将一氧化碳氧化为二氧化碳，达到除杂目的。
　　
　　三、气体验证性实验的设计模式
　　
　　初中化学中能够参与验证的气体有ｏ2、ｃｏ2、ｈ2ｏ（ｇ）、ｃｏ、ｈ2、ｎｈ3、ｈｃｌ气体等。其中ｏ2、ｃｏ2、ｈ2ｏ（ｇ）、ｎｈ3、ｈｃｌ气体可直接验证：
　　
　　ｃｏ2：可使澄清石灰水变混浊。
　　
　　ｈ2ｏ：可使无水硫酸铜变蓝。
　　
　　ｎｈ3：可使湿润红色石蕊试纸变蓝。
　　
　　ｈｃｌ：可使用硝酸酸化过的硝酸银溶液产生白色沉淀。
　　
　　有些气体需将它们转化后验证，如一氧化碳气体、氢气需转化为二氧化碳和水蒸气后，再验证生成物。综合性较强的验证性实验应注意以下几方面：
　　
　　（1）若需验证某种气体，则一定要先除去此气体中其它气体，一般是先除其它气体杂质后再除水气。（2）从溶液中制得或从洗气瓶中通过的气体中都夹带少量水汽，一般需先干燥。
　　
　　（3）连接仪器时注意洗气瓶的连接是“长进短出”，球形干燥管的连接一般是“粗进细出”，ｕ形干燥管和玻璃管（盛装碳粉或氧化铜）则无特殊要求，一般按照仪器接口的字母顺序连接。
　　
　　（4）如有毒性气体要做尾气处理。