常见气体的制备与收集
化学凭借其独特的视角和方法论，沟通起宏观与微观世界的桥梁。其中，化学反应是化学的灵魂所在。于是，我们不禁赞叹造物的智慧——物质与物质之间竟然能够互相转化。人类生活中处处体现化学。那些自然中不存在的，都要借助化学手段生产出来，供人类使用，大到航空航天材料，小至塑料袋、洗洁精、不锈钢铁锅等，莫不与化学息息相关。
化学，可谓从实践中来，也到实践中去。为了得到某些物质，我们首先制备原材料。这次我们以“制备与收集气体”为主题，紧扣中考命题方向，学习常见气体的制备和收集过程当中的注意事项。一般地，实验室气体的制取和收集的思路如下：
一、确定反应原理因为在实验室条件下（如常温、加热、催化剂）进行，选择药品和反应条件时，应当满足下列原则：
1. 可行性：所选试剂能够获得目标气体；
2. 经济性：药品廉价易得，成本低；
3. 条件适宜：反应条件易达到，便于控制；
4. 反应速率适中：过快或过慢的速率，均不利于进行实验和收集气体。如实验室不用碳酸钠和盐酸反应制取气体，就是由于反应速率太快的缘故。
5. 生成的气体尽量纯净：没有其他杂质气体生成，否则后期除杂可能较为麻烦，尽量不用有气体参与的反应制取另一种气体；
6. 安全环保：避免出现污染环境的气体。
二、确定制取气体的装置制取气体的装置分成两部分：发生装置和收集装置。依据反应物的状态和反应条件，选择发生装置；依据气体的溶解性、能否与水反应、能否与空气反应及其密度，选择收集装置。
不易溶于水且不与水反应的气体，用常规排水法集气，或者用“多功能瓶”集气，注意短进长出。先在集气瓶装满水，盖上玻璃片，倒放至盛水的水槽中，在液面以下拿掉玻璃片。当导管口连续均匀冒出气泡时，开始收集，否则气体容易不纯，混有空气。当气泡从瓶口往外大量冒出时，表明气体已集满，可以停止收集。在水槽中，我们用玻璃片盖住瓶口，再取出。如果气体密度小于空气，倒放；否则，正放。对于能溶于水，或者与水反应，不与空气中成分反应的气体，要用排空气法收集。如果气体密度小于空气，通过向下排出空气的方法收集；如果气体密度大于空气，通过向上排出空气的方法收集。这两种收集气体的方法，各有优缺点，
请根据实际情况进行选择：根据实验反应原理，确定发生装置和收集装置，至此，整个实验框架便初步成型，紧接着组装实验仪器，我们通常按照从下到上，从左往右的顺序进行。
三、确定除杂和干燥装置由于还涉及气体的纯净程度，检查装置的气密性，这是确保实验成功的关键。检查气密性，主要是依靠装置内外的压强差来实现的。检查完装置气密性，然后装试剂，若是固体和液体反应，一般先装固体，再倒进液体，之后开始反应，制取气体，收集气体。可是，实验室制取的气体，常混有少量酸雾、水蒸气或其他气体杂质，需要除杂和干燥，才能得到纯净气体。所谓除杂，就是将杂质除掉，从而获得纯净气体的过程。
我们依据以下原则除杂：
① 不能引入新的杂质气体；
② 不能减少被除杂气体的量。于是，得到两种方法除杂：
• 吸收法：用吸收剂吸收杂质气体。选择吸收剂，注意"不增""不减""易分离"，即所选药品只吸收杂质气体，与被提纯的气体不反应，不产生新的杂质气体，除杂后的气体容易与吸收剂分离。
• 转化法：通过化学反应，将杂质气体转化为目标气体。譬如，除去 CO2 中混有的少量 CO，将混合气体通过足量灼热氧化铜，从而除掉 CO。而实验室使用干燥装置，就是为了除去水蒸气。所以：先除杂，再干燥。如 CO2 净化顺序（HCl→H2O)。顺序颠倒的话，就可能会有水分残留。我们依据气体的性质选择干燥剂。干燥剂只能吸收水分，绝不能与气体反应，如酸性干燥剂不能干燥碱性气体，碱性干燥剂不能干燥酸性气体。干燥装置由干燥剂的状态决定。常见干燥剂有：① 浓硫酸（干燥酸性气体，如 SO₂、CO₂）；② 碱石灰（干燥碱性气体，如 NH₃)；③ 对于中性气体（如 O₂、H₂），两者均可。四、气体的检验与验满为了判断反应是否预期进行，确保实验结果的可靠性和准确性，我们要对生成的气体进行检验和验满。另一方面，由于气体看不见，所以要借助某些现象判断是否收集成功。
五、尾气处理装置如果实验过程中出现了有毒气体，会污染环境，要达成“环境友好型”，必须进行尾气处理。常见处理方法如下：① 吸收，用水或水溶液充分吸收有害气体，比如 NH3、HCl 用氢氧化钠溶液处理；② 点燃，通过燃烧的方式转化为无害气体；③ 回收利用，用气球收集有害气体。然而，尾气处理时要警惕倒吸现象。因为 NH3、HCI 溶解度大，用水吸收尾气，液面上方气体发生较多溶解，气压骤然间减小，外界气压便压迫水往气压低的方向走，呈现出"液体追着气体跑"的现象。其他气体利用 NaOH 溶液处理尾气时，尽管在纯水中溶解度较小，但 NaOH 的存在，却大大增强了它们的溶解能力，也会存在显著的倒吸现象。那么，为了防止倒吸，我们对实验装置做了相关改进，比如：装置 A 中，下层液体与尾气不反应，尾气不溶于该液体，但上层液体（与下层液体不互溶），能溶解尾气或与尾气发生反应，这样就难以引发倒吸。装置 B 能吸收极易溶解的气体，如 NH3 等。这不仅可以增大气体与吸收液的接触面积，利于吸收，同时由于漏斗容积较大，也能有效防止倒吸。在实验室中，常见广口瓶（集气瓶）搭配长短不同的双导管，通过调整导管进出口方向和瓶内试剂，就可以实现气体的收集、检验、干燥、除杂、测量体积等多个功能。接着，我们通过比较 O₂、H₂、CO₂ 实验室制法的异同，掌握有关考点，增强实验探究的综合能力。
