製取氣體

氣體制取是實驗化學中的一項基本技能，氣體制取的目的是製備純淨的氣體以便於實驗等工作。因此製取氣體需要考慮很多因素，以便達到目的。 ^[1] 

氣體制取是化學實驗的一部分，因此也需要確定方案以便實驗順利進行。

通常一種氣體可能由多種反應產生，例如，對於氯氣，既可以加熱濃鹽酸與二氧化錳得到，也可以電解食鹽水得到，也可以電解熔融的氯化鈉得到。但是限於實驗室的條件與實驗技術，並不是所有反應都適合實驗室製備、收集氣體，如電解飽和食鹽水得到的氯氣是潮濕的，電解氯化鈉不便於收集，同時耗費太多資源。因此在製取氣體時一定要考慮是否便於收集、反應條件、經濟性等多種因素。 ^{[2]  [3]} 

確定了反應之後，就要考慮反應裝置。

實驗中有一些細節是需要考慮的。如何時開始加熱，何時完成收集。這些細節可能影響到氣體的純度或者引起危險。例如：排水收集氧氣時，剛開始有氣泡不能收集、導管不能伸入集氣瓶太長不便於取出；排空氣法二氧化碳時要在結束時眼前用燃燒的木條檢驗是否集滿。 ^[2] 

一定要檢查氣密性。按照具體的步驟進行實驗，實驗時要小心謹慎，注意觀察現象並填寫實驗報告。 ^[2] 

一般的連接方式是 反應裝置 → （純化裝置） → 收集裝置 → （後續處理）。

對於反應裝置，主要考慮：

通常有：固體液體常温裝置，固體加熱裝置，固體液體加熱裝置。

反應時通常可能伴有副反應或者雜質。為了防止這些雜質導致產品不純，因此要將氣體通過一些裝置（洗氣瓶等），去除這些雜質。通常有如下幾類：

考慮氣體的密度、在某些液體的溶解度：確定收集方式。例如二氧化碳易溶於水所以不適用排水法，但可以排空氣或者排油；SO3易溶於水但不易溶於煤油，因此可以排油等。

一些氣體若進入大氣會造成污染、引發人畜中毒，因此在實驗時要把混有這種氣體的尾氣處理掉。

常見方法：

這裏大體介紹一些氣體的製取方法與實驗裝置。具體的實驗要視情況而定。

製取原理：強氧化劑氧化含氧化合物製取方程式：MnO₂+4HCl(濃) =加熱= MnCl₂+Cl₂↑+2H2O ^[5] 

檢驗：能使濕潤的藍色石蕊試紙先變紅後褪色;

除雜質：先通入飽和食鹽水（除HCl）,再通入濃H₂SO₄（除水蒸氣）

收集：排飽和食鹽水法或向上排氣法

尾氣回收：Cl₂+2NaOH = NaCl+NaClO+H₂O

此實驗的一些注意事項：1、鹽酸一定是濃鹽酸，稀鹽酸在此條件下不與二氧化錳反應；而實驗時濃鹽酸濃度逐漸降低，到達一定限度後不再反應。因此實際實驗中所添加的的濃鹽酸實際的量要比理論值多一些。 ^[6]  2、要使用NaCl的飽和溶液出去HCl氣體。HCl可在NaCl的飽和溶液中溶解，但是Cl₂基本不溶於NaCl的飽和溶液。3、燒瓶加熱要墊石棉網。 ^[7] 

製取原理：H₂O₂分解、KMnO₄分解、KClO₃在MnO₂催化與加熱下分解

檢驗：能使帶火星的木條復燃； ^[2] 

收集：排水法，向上排空氣法；

此實驗的一些注意事項：

如果使用過氧化氫分解法制取，要注意H₂O₂加入MnO₂中。

如果使用長頸漏斗，要注意液封；使用加熱高錳酸鉀製取氧氣，要注意試管略向下傾斜，同時注意預熱 ^[7]  ，最好在試管口墊棉花以免高錳酸鉀進入導管。 ^[1] 

排水法收集時注意：1、剛開始有氣泡冒出是有可能是原裝置中的空氣，不要收集。2、導管口稍稍伸入集氣瓶即可；3、水槽中的水不要加太滿。

製取原理：固體銨鹽與固體強鹼的複分解

製取方程式：Ca(OH)₂+2NH₄Cl = CaCl₂+NH₃↑+2H₂O ^[8] 

裝置：略微向下傾斜的大試管，加熱

檢驗：濕潤的紅色石蕊試紙，變藍

除雜質：通入鹼石灰(除水蒸氣)

收集：向下排氣法

此實驗的一些注意事項：試管口略向下傾斜；如圖1所示，收集的試管要塞一團棉花；

製取原理：強酸與強鹼的複分解反應

製取方程式：FeS+2HCl = FeCl₂+H₂S↑

裝置：啓普發生器

檢驗：能使濕潤的醋酸鉛試紙變黑

除雜質：先通入飽和NaHS溶液（除HCl）,再通入固體CaCl₂（或P₂O₅）（除水蒸氣）

收集：向上排氣法

此實驗的一些注意事項：硫化氫不僅氣味不佳，而且有毒，可以使用反應CuSO₄+H₂S=CuS↓+H₂SO₄來除去。 ^[1] 

製取原理：穩定性強酸與不穩定性弱酸鹽的複分解

製取方程式：Na₂SO₃+H₂SO₄ = Na₂SO₄+SO₂↑+H₂O

裝置：分液漏斗，錐形瓶 ^[2] 

檢驗：先通入品紅試液，褪色。後加熱又恢復原紅色；

除雜質：通入濃H₂SO₄（除水蒸氣）

收集：向上排氣法

製取原理：高沸點酸與金屬氯化物的複分解

製取方程式：NaCl+H₂SO₄ = Na₂SO₄+2HCl↑

裝置：分液漏斗,圓底燒瓶,加熱

檢驗：通入AgNO₃溶液，產生白色沉澱，再加稀HNO₃沉澱不溶

除雜質：通入濃硫酸(除水蒸氣)

收集：向上排氣法 ^[5] 

製取原理：不活潑金屬與濃硝酸、稀硝酸的氧化—還原; ^[8] 

製取方程式：Cu+4HNO₃ = Cu(NO₃)₂+2NO₂↑+2H₂O

3Cu+8HNO3(稀) = 3Cu(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O ^[8] 

裝置：分液漏斗，圓底燒瓶（或用大試管，錐形瓶）

檢驗：二氧化氮：紅棕色氣體，通入AgNO3溶液顏色變淺，但無沉澱生成

一氧化氮：通入氧氣，很快生成棕紅色氣體。

收集：二氧化氮：向上排氣法 一氧化氮：特殊方法

尾氣處理：3NO2+H₂O = 2HNO₃+NO NO+NO₂+2NaOH = 2NaNO₂+H₂O

此實驗的注意事項：硝酸在不同濃度下與不活潑金屬生成不同的氣體。要注意濃度。製取一氧化氮時，不要用排空氣法。一氧化氮與氧氣反應。

製取原理：濃硫酸對有機物的脱水作用

製取方程式：HCOOH =濃硫酸、加熱= CO↑+H2O ^[1] 

裝置：分液漏斗，圓底燒瓶

檢驗：燃燒，藍色火焰，無水珠，產生氣體能使澄清石灰水變渾濁

除雜質：通入濃硫酸（除水蒸氣）

收集：排水法 ^[1] 

製取方程式：CH₃COONa+NaOH =加熱= CH₄↑+Na₂CO₃

裝置：略微向下傾斜的大試管，加熱

收集：排水法或向下排空氣法 ^[9] 

製取原理：濃硫酸對有機物的脱水作用

製取方程式：CH₃CH₂OH =濃硫酸、加熱= CH₂=CH₂↑+H₂O

裝置：分液漏斗，圓底燒瓶，加熱

除雜質：通入NaOH溶液（除SO2、CO2），通入濃硫酸（除水蒸氣）

收集：排水法 ^[9] 

此實驗的注意事項：控制温度。乙醇可以在濃硫酸和高温的催化發生脱水反應，隨着温度的不同生成物也不同。如果温度在140℃左右生成物是乙醚。

製取原理：電石強烈吸水作用

製取方程式：CaC₂+2H₂O = Ca(OH)₂+CH≡CH↑ ^[1] 

裝置：分液漏斗，圓底燒瓶（或用大試管，錐形瓶） ^[1] 

檢驗：無色氣體，能燃燒，產生明亮的火焰，並冒出濃的黑煙

除雜質：通入硫酸銅溶液（除H₂S、PH₃），通入濃硫酸（除水蒸氣）

收集：排水法或向下排空氣法 ^[9] 

此實驗的注意事項：不要使用蒸餾水與電石反應，要使用飽和食鹽水，避免劇烈反應引發事故。