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专题 12 常见气体的制取与净化
知识01 实验室制取气体的一般步骤 方法01 氧气、氢气、二氧化碳的实验室制取比较
知识02 反应原理及发生装置 方法02 补画装置
知识03 收集装置
知识04 检验与验满
知识05 气体的净化与干燥
知识06 多功能瓶的使用
知识07 尾气处理
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知识 01 实验室制取气体的一般步骤
【例1】（2023·四川成都·校考一模）化学是一门以实验为基础的学科。以下实验操作正确的是（ ）
A． 排空气法收集氧气 B． 实验室制取CO
2
C． 验满二氧化碳 D． 铁丝在氧气中燃烧
【答案】A
【详解】A、氧气的密度比气大，采用向上排空气法收集，若用如图装置收集氧气，氧气应从b端进入，
故图示操作正确；
B、实验室常用大理石和稀盐酸制取二氧化碳，而不是稀硫酸，故图示操作不正确；
C、二氧化碳验满的方法是：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已收集满，故图示
操作不正确；
D、玻璃是热的不良导体，受热不均会发生炸裂，所以用收集好的氧气做铁丝燃烧实验时，应在集气瓶底
部没有放少量的水或铺一层细沙，防止高温熔化物溅落，炸裂瓶底，故图示操作不正确。
故选A。
知识 0 2 反应原理及发生装置
选择依据：反应物的状态(固固型或固液型)和反应条件(是否需要加热)。
装置类型 固固加热型 固液常温型
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高锰酸钾、氯酸钾与 过氧化氢溶液与二氧化锰制氧气(不选E)、大理石(或石灰石)与稀
适用范围
二氧化锰制氧气 盐酸制二氧化碳、锌与稀硫酸制氢气
装置图
A B C D E
安装简单、 可以随时添加 可控制反应速 可控制反应的发
装置优点
操作简便 液体药品 率 生和停止
2KMnO 4 =====K 2 MnO 制氧气(E装置除外)：2H 2 O 2 2H 2 O+O 2 ↑
反应原理 4 +MnO 2 +O 2 ↑ 制二氧化碳：2HCl+CaCO ===CaCl +H O+CO ↑
3 2 2 2
制氢气：HSO +Zn===ZnSO +H ↑
2 4 4 2
试管口略向下倾斜的
加入药品不 长颈漏斗下端
目的是防止生成的冷 用于剧烈反 固体药品为块状
宜过多，防 应浸入液面
凝水倒流使试管骤冷 应，分液漏斗 或大颗粒状(二氧
注意事项 止 生成的气 下，目的是防
炸裂；用高锰酸钾制 可用注射器代 化锰为粉末状，
体将试管撑 止生成的气体
取氧气时，试管口塞 替 不适用于此装置)
破 从导管口溢出
一团棉花，目的是
【名师点拨】实验室制取二氧化碳时药品的选择原则：
（1）不能用浓盐酸代替稀盐酸，原因是浓盐酸易挥发，生成的二氧化碳中会混有氯化氢气体，使制得的
气体不纯。
（2）不能用稀硫酸代替稀盐酸，原因是反应生成的硫酸钙为微溶物，会附着在大理石表面阻止反应进行。
（3）不能用碳酸钠(或碳酸钾)代替大理石(或石灰石)，原因是 粉末状固体与稀盐酸接触面积大，反应剧烈 ，
不利于反应的控制和气体的收集。
【例2】（2023·辽宁盘锦·校考模拟预测）实验室利用下图实验装置进行有关化学实验，请回答下列问题：
（1）仪器a的名称是 。
（2）实验室用加热氯酸钾的方法制取氧气的化学方程式为 ；欲收集一瓶干燥的氧气，可选择
的收集装置是 （填装置编号）。
（3）实验室用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气，可选用的发生装置是 ，收集装置只
能选用C，请合理推测氨气具有的物理性质 。
（5）E是实验室制备二氧化碳气体的发生装置，该装置的优点是 ，若在装置E中连接压强传感器，
测定实验过程中试管内气体压强变化的情况（如图2），能正确反映关闭弹簧夹后装置内压强变化的一段
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图像是 （选填序号）。①a-b ②b-c ③c-d
（6）某水泥厂化验室，为了测定某矿山石灰石中碳酸钙的质量分数，取石灰石样品与足量稀盐酸在烧杯
中反应(假设石灰石样品中杂质不与稀盐酸反应也不溶于水。有关实验数据如下表：
反应前 充分反应后
实 烧杯和稀盐酸的质量 石灰石样品的质量 烧杯和其中混合物的质量
验
数
180 g 12g 187．6g
据
求该石灰石中碳酸钙的质量分数 。（计算结果保留一位小数）
【答案】（1）集气瓶
（2） B
（3） A 易溶于水，密度比空气小
（4） 可以控制反应的发生与停止 ①
（5）83.3%
【详解】（1）仪器a的名称是集气瓶；
（2）氯酸钾在二氧化锰的催化下加热分解生成氯化钾和氧气，该反应的化学方程式为：
；
排空气法收集的气体较排水法干燥，氧气密度比空气大，欲收集一瓶干燥的氧气，可选择的收集装置是B
向上排空气法；
（3）实验室用加热氯化铵和氢氧化钙固体混合物的方法制取氨气，该反应为固体加热型，可选用的发生
装置是A，收集装置只能选用C，说明氨气易溶于水，不能用排水法收集，氨气密度比空气小，可选择向
下排空气法收集；
（4）E是实验室制备二氧化碳气体的发生装置，该装置中，当打开弹簧夹时，长颈漏斗内的液体进入试管，
使试管内液面上升到多孔塑料片以上，与固体试剂接触，开始反应；当关闭弹簧夹时，产生的气体无法排
出，在试管上半部分聚积，使试管内部气压增大，将液体压回到长颈漏斗，使液面降到多孔塑料片以下，
使反应物相互分离，反应停止，该装置的优点是可以控制发生的发生与停止；
关闭弹簧夹时，产生的气体无法排出，在试管上半部分聚积，使试管内部气压增大，故①a-b能正确反映
关闭弹簧夹后装置内压强变化的一段图像；
（5）根据质量守恒定律，生成二氧化碳的质量为180g+12g-187.6g=4.4g，
设该石灰石中碳酸钙的质量为x，
x=10g
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则该石灰石中碳酸钙的质量分数为 。
知识 0 3 收集装置
选择依据：气体的密度和溶解性。
排水法 排空气法
收集装置
向上排空气法 向下排空气法
难溶或不易溶于水且不与水反应 密度比空气大的气体， 密度比空气小的气体，
适用范围
的气体，如O、H、CH 等 如O、CO 等 如H、CH、NH 等
2 2 4 2 2 2 4 3
装置优点 收集的气体 较 纯净 收集的气体 较 干燥
①用排水法收集气体时，集气瓶中应预先装满水，防止收集到的气体不纯，待导管口有
连续均匀冒出 时 开始收集；
②用固固加热型装置制取并用排水法收集气体时，实验结束后，应先将导管从水槽中取
注意事项
出，再熄灭酒精灯，防止水槽中的水倒吸入灼热的试管，使试管炸裂；
③用排空气法收集气体时，导管伸入集气瓶底部的目的是排净集气瓶中的空气，使所收
集的气体更纯净 。
【例3】（2023·海南海口·校考一模）Cl 是一种能溶于水的气体，其密度比空气大，则Cl 的收集方法应是
2 2
（ ）
A．排水法 B．向上排空气法
C．向上排空气法和排水法 D．向下排空气法
【答案】B
【详解】Cl 是一种能溶于水的气体，故不能用排水法收集；因其密度比空气的大，可用向上排空气法收集。
2
故选：B。
知识 0 4 检验与验满
检验 验满
气体
方法 装置 方法 装置
将带火星的木条
将带火星的木条伸入集气
放在集气瓶口，
氧气 瓶，若木条复燃则说明气体
若木条复燃则说
为氧气
明氧气已集满
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将燃着的木条放
在集气瓶口，若
二氧化碳 将气体通入澄清石灰水中
木条熄灭则说明
二氧化碳已集满
【例4】我们学习过常见气体的实验室制法，知道了制取气体的一般思路和方法。
（1）实验室制取气体时，确定发生装置需要考虑的两种因素有 (填序号)。
A．反应物的状态 B．气体的密度
C．反应的条件 D．气体的溶解性
（2）某实验室的仪器柜里有如图仪器：
仪器①的名称是 ，实验室用大理石和稀盐酸制备并收集二氧化碳时，不可能选择的仪器是
(填序号)。
（3）老师提出用碳酸钠粉末与稀盐酸制取二氧化碳，其反应的化学方程式为 。为了完成该实验，
有四位同学组装了以下发生装置，你认为最合适的一套装置是 (填序号)，该装置的最大优点是
。该装置还可以用于实验室制取 。
【答案】（1）AC
（2） 长颈漏斗 ②⑤
（3） D 可以控制反应速率 氢气(或氧气)
【详解】（1）实验室制取气体时，确定发生装置需要考虑的两种因素有反应物状态和反应条件，确定收
集装置需要考虑气体的密度和溶解性。
故选AC；
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（2）由图可知，仪器①的名称是：长颈漏斗；
实验室用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液不加热反应，二氧化碳溶于水，密度比空气大，可
用向上排空气法收集，可选择的仪器是①③④，无需选择的仪器是：②⑤；
（3）碳酸钠与稀盐酸反应生成氯化钠、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：
；
该反应属于固液不加热反应，且该反应速率较快，发生装置最好选择D装置，D装置可通过注射器控制液
体的滴加速率，从而控制反应速率，故填：D；可以控制反应速率；
该装置也适用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，也适用于锌粒和稀硫酸反应制取氢气。
知识 0 5 气体的净化与干燥
一、气体的净化
1. 原则：a.不能引入新的杂质气体；b.不能减少被除杂气体的量。
2. 常见气体的除杂装置及除杂试剂.
除杂装置 除杂试剂 可除去的杂质气体(括号内为杂质气体)
氢氧化钠溶液 CO(CO )、H(HCl)
2 2
饱和碳酸氢钠溶液 CO(HCl)
2
灼热的氧化铜粉末 CO(CO)
2
灼热的铜网 N(O )
2 2
氢氧化钠溶液 CO(CO )
2
二、气体的干燥(除水)
干燥装置
干燥剂 浓硫酸 碱石灰(NaOH和CaO固体混合物)、氢氧化钠固体
可干燥的
酸性或中性：H、O、N、CO 等 碱性或中性：NH 、H、O、N 等
气体 2 2 2 2 3 2 2 2
【例5】（2023·重庆渝北·统考模拟预测）如图，碱石灰是干燥剂； 密度比空气小，难溶于水，不与
碱反应； 密度比空气小，极易溶于水。下列几种气体可用所示装置干燥收集的是（ ）
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① ；② ；③ ；④HCl﹔⑤ ；⑥
A．①②⑥ B．②③⑤ C．③④⑥ D．①⑤⑥
【答案】D
【分析】碱石灰干燥中性或碱性气体，该装置主要收集密度比空气小的气体；
【详解】①H 属于中性气体，且密度比空气小，符合要求；
2
②O 密度比空气大，不符合要求；
2
③CO 密度比空气大，且属于酸性气体，不符合要求；
2
④HCl密度比空气大，且属于酸性气体，不符合要求；
⑤CH 属于中性气体，且密度比空气小，符合要求；
4
⑥NH 密度比空气小，属于碱性气体，符合题意。
3
故选D。
知识 0 6 多功能瓶的使用
用途 图示 气体进入方向 举例
收集密度比空气大的气体，待
收集气体通入最下方，即从a 收集O、CO 等
2 2
或c端通入
收集密度比空气小的气体，待
收集气体通入最上方，即从b 收集H、CH 等
2 4
收集气体
或d端通入
收集难溶或不易溶于水、且不
与水反应的气体，气体应从b 收集O、H 等
2 2
端通入
检验、除杂、 气体须与液体试剂充分接触， 若检验CO，X为澄清石灰
2
干燥气体 即气体应从a端通入 水
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除杂与收集组 若X为氢氧化钠溶液，该
合装置 装置是除去CO，收集CO
2
CO 等能溶于水或与水反应
2
的气体需在水面上方加一
测量气体体积 短进长出，水被压入量筒 层植物油，目的是防止通
入的气体溶于水或与水反
应
【例6】（江苏无锡·统考一模）实验室用如图所示装置可制取氢气并测量生成氢气的体积，下列有关说法
正确的是（ ）
A．仪器a的名称为长颈漏斗 B．该收集气体的方法是向下排空气法
C．将锌粒换成大理石可用于实验室制取二氧化碳 D．该装置还可用于实验室制取氧气
【答案】D
【详解】A、仪器a的名称为分液漏斗，故选项错误；
B、该收集气体的方法是排水法，故选项错误。
C、锌粒换成大理石，稀硫酸换成稀盐酸，可用于实验室制取二氧化碳，故选项错误；
D、过氧化氢在二氧化锰催化下制取氧气，可以选用图示装置制取，故选项正确，故选D。
知识 0 7 尾气处理
方法 点燃法 吸收法 收集法
装置
可燃性有毒气体采用 将尾气通入溶液中，
适用于溶解性较大的
燃烧的方法，使其转 使其与溶液反应而被 用气球收集尾气，再
举例 气体，如HCl、
化为对空气无污染的 吸收，如将SO 通入 集中处理或再利用
NH ，防倒吸 2
物质，如CO 3 NaOH溶液
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【例7】（浙江杭州·一模）如图为某实验时收集二氧化硫气体的装置中，根据此收集装置不能推断出SO
2
可能具有的性质（ ）
A．污染性气体
B．密度比空气大
C．在空气中易形成酸雨
D．易溶于水
【答案】C
【详解】A、该装置要尾气处理，说明二氧化硫具有污染性，故不符合题意；
B、从装置中可看出是向上排空气法收集气体，所以密度比空气大，故不符合题意；
C、从装置中不能看出是否能够易形成酸雨，故符合题意；
D、从装置中可看出二氧化硫易溶于水，当气体极易溶于液体时要防倒吸，如倒置的漏斗就可以防倒吸，
故不符合题意。
故选C。
方法 1 氧气、氢气、二氧化碳的实验室制取比较
一、氧气的实验室制法
1. 反应原理
2KMnO =====KMnO +MnO +O ↑
4 2 4 2 2
2HO 2HO+O ↑
2 2 2 2
2. 实验装置
装置
3. 实验步骤
用HO 溶液和MnO ：（1）检查气密性（2）加MnO 固体（3）加过氧化氢溶液（4）收集氧气
2 2 2 2
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用KMnO 或KClO：（1）检查气密性（2）装药品（3）固定装置（4）点燃酒精灯开始加热（5）收
4 3
集氧气（6）把导管撤离水槽（7）熄灭酒精灯
4. 收集方法
排水法或向上排空气法
5. 检验方法
验证：将带火星的木条放入集气瓶内，观察木条是否复燃
验满：向上排空气法收集时用带火星的木条靠近集气瓶口，若木条复燃，则已收集满；排水法收集时
集气瓶口外有大量气泡冒
二、二氧化碳的实验室制法
1. 反应原理
CaCO +2HCl===CaCl +H O+CO ↑
3 2 2 2
2. 实验装置
装置
3. 实验步骤
（1）检查气密性（2）加大理石固体（3）加稀盐酸（4）收集二氧化碳
4. 收集方法
向上排空气法
5. 检验方法
验证：将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊则气体为二氧化碳
验满：用燃着的木条靠近集气瓶口，若木条熄灭，则瓶中二氧化碳已收集满
三、氢气的实验室制法
1. 反应原理
Zn+H SO =ZnSO +H ↑
2 4 4 2
2. 实验装置
装置
3. 实验步骤
（1）检查气密性（2）加大理石固体（3）加稀盐酸（4）收集二氧化碳
4. 收集方法
排水法或向下排空气法
5. 检验方法
验证：将气体点燃，在火焰上方罩一个冷烧杯，若火焰呈淡蓝色且烧杯内壁有水珠则说明气体为氢气
验满：排水法收集时集气瓶口外有大量气泡冒出则气体已收集满
【例8】（2023·江苏连云港·校考一模）下列两组装置图都与我们学过的气体的制取和性质有关。
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（1）根据如图（A～E）所给的装置，回答问题：
①实验室用高锰酸钾制取氧气，可选用的发生装置为 ，收集装置是 （填字母）。
②实验室制取二氧化碳，可选用的发生装置为 ，验满方法是 。
（2）在实验室中，集气瓶被称做“万能瓶”，用它可以组装成各种用途的装置，请仔细观察下列（F～
K）各个装置的特点回答问题：
①实验室若用F装置收集氧气，则氧气应从 口进入（填导管口符号）；
②若要收集一定体积的二氧化碳气体，应选用 装置；
③若要除去CO中的少量CO，同时用该瓶收集较纯净的CO，应选用 装置。
2
【答案】（1） A C/E B 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则说明已收集满
（2） b K H
【详解】（1）①高锰酸钾加热可制取氧气，则发生装置选A；氧气密度比空气大，且不易溶于水，收集
装置选C或E。
②实验室制取二氧化碳的反应为碳酸钙和盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应为固液常温反应，
发生装置选B;二氧化碳不可燃也不助燃，则验满的方法为：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，则
说明已收集满。
（2）①氧气密度比空气大，则用F装置收集时，气体应从b口进入。
②若想收集一定体积的二氧化碳，可选择K装置，植物油可防止二氧化碳溶于水中，水被挤压入漏斗中，
且挤出的水的体积即为二氧化碳的体积。
③二氧化碳能与石灰水反应，且一氧化碳难溶于水，则选H装置。
方法 0 2 补画装置
图示
补画 制取气体 收集密度 收集密度 收集密度 收集密度 排水法收 检验、干
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比空气小 比空气大 比空气大 比空气小 燥或除去
要点 集气体
的气体 的气体 的气体 的气体 杂质气体
【例9】（2023上·广东惠州·九年级校考）利用如图装置进行气体的制取实验，请回答：
（1）写出图中标注仪器的名称：a. 。
（2）实验室制取二氧化碳的药品名称是 ，反应原理 （用化学方程
式表示），B、C装置均可作为实验室制取CO 的发生装置，与B相比，选用C装置的优点是
2
。
（3）检验二氧化碳时选D装置，化学方程式为 。
（4）收集二氧化碳选择E装置，请将图中E装置补画完整。
（5）硫化氢（HS）是一种有臭鸡蛋气味的气体，实验室可用硫化亚铁固体和稀硫酸在常温下反应制得，
2
应选择 （填字母）来作发生装置。硫化氢为易燃气体，因此在实验前应先 。
【答案】（1）长颈漏斗
（2） 石灰石或大理石和稀盐酸 可以控制反应的发生与停止
（3）
（4）
（5） B或C 检验气体的纯度
【详解】（1）a为长颈漏斗；
（2）实验室利用石灰石或大理石（主要成分是碳酸钙）和稀盐酸来制取二氧化碳，碳酸钙和盐酸反应生
成氯化钙、二氧化碳和水，化学方程式为： ；
该反应为固液常温型，B、C装置均可作为实验室制取CO2的发生装置，与B相比，C装置中当打开开关
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时，长颈漏斗内的液体进入试管，使试管内液面上升到多孔隔板以上，与固体试剂接触，开始反应；
当关闭开关时，产生的气体无法排出，在试管上半部分聚积，使试管内部气压增大，将液体压回到长颈漏
斗，使液面降到多孔隔板以下，使反应物相互分离，反应停止，C装置的优点是可以控制反应的发生与停
止；
（3）检验二氧化碳时选D装置，D装置中应为澄清石灰水，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙沉淀和
水，化学方程式为： ；
（4）收集二氧化碳选择E装置，二氧化碳密度比空气大，进入以后占据下方空间，空气则被赶到上方空
间而易从短导气管排出，所以二氧化碳气体由长导气管进入，空气由短导气管排出，则补图为： ；
（5）实验室可用硫化亚铁固体和稀硫酸在常温下反应制得，该反应为固液常温型，则应选择B或C来作
发生装置；
可燃性气体与空气混合后点燃可能发生爆炸，硫化氢为易燃气体，为防止发生爆炸，因此在实验前应先检
验气体的纯度。
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