装置图中的长管、短管、液面和夹子，决定物质到底往哪里走。读综合气体实验时，可以先把整套装置拆成发生、检验、净化、收集、尾气处理几个环节，再检查前一步是否干扰后一步。
| 气体与常见方法 | 发生条件 | 基本反应类型 | 常规收集选择 |
|---|---|---|---|
| KMnO₄制O₂ | 固体加热 | 分解反应 | 排水或向上排空气 |
| H₂O₂在MnO₂作用下制O₂ | 固液常温 | 分解反应 | 排水或向上排空气 |
| 石灰石与稀盐酸制CO₂ | 固液常温 | 复分解反应 | 通常向上排空气 |
| 锌粒与稀硫酸制H₂ | 固液常温 | 置换反应 | 排水或向下排空气 |
前三种原理可分别参看氧气的实验室制取与二氧化碳的实验室制取。氢气的常用反应是：
不能把稀硫酸任意换成浓硫酸或硝酸，仍套用同一放氢模型。H₂密度小、难溶于水，决定其常规收集方式；不是因为它可燃就能采用某一种收集方式。
本页用于理解学校实验
涉及H₂、CO、NH₃等气体的图，供分析装置和证据使用，不是家庭搭建指南。有毒气体、可燃混气、加热与带压系统须由教师在合适设施和安全方案下处理。不可点燃未知气体或大容器混合气；安全瓶、气球都不能替代风险控制。
U形装置中的玻璃珠等用于支撑固体，使液体可以退离固体；另一装置中内外容器间也须能转移液体。开夹让气体排出、液体重新接触固体；闭夹后的停止不是“压力使所有化学反应都停止”。H₂O₂与粉末MnO₂混合后，不能借堵住出口实现这种分离。
| 方式 | 适用条件 | 常见例子 | 局限 |
|---|---|---|---|
| 排水 | 不易溶于水，且不与水反应 | O₂、H₂ | 气体带水蒸气；较纯不等于绝对纯 |
| 向上排空气 | 比空气密度大，且不与空气主要成分明显反应 | O₂、CO₂ | 易混入空气；并不会自动除去水蒸气 |
| 向下排空气 | 比空气密度小，且不与空气主要成分明显反应 | H₂、NH₃ | 同样须考虑混入空气及尾气风险 |
密度与空气相近、又难溶于水的气体，通常更适合排水收集。易溶或有毒气体不能只按密度选一个敞口瓶就结束设计，还需考虑封闭收集与尾气处理。若题给用某饱和溶液减少溶解损失，属于有条件的特殊方案，不与常规选择混为一谈。
空瓶排空气
此图a长、b短。收集较重气体时，a进b出；收集较轻气体时，b进a出。较重或较轻均是相对空气而言。
装水收集或量气
这两图a短、b长，气体从a进入上部，水从b排出。同一个字母在不同图中不是固定长管。近同温同压、气密且可忽略溶解损失时，排水体积近似为进入气体体积。
洗气、检验与干燥
需要气体与液体充分接触，通常长进短出。气体若由短管进入液面上方，可能未经过试剂就由另一端逸出，或在不当条件下把液体挤出，不能达到设计目的。
排出原先储存的气体
对于不易溶于水且不与水反应的储气，可由长管注水，气体从短管排出。此时入口进入的是水，不是待收集气体。
注射器供液制气与安全瓶
图中b是供液通路，a是出气通路。夹子位于供液一侧，不能误夹产气出口。制气前仍须检查气密性、药品条件和压力风险。
在给定同一装置和液体条件下，也可用水中气泡出现的快慢粗略监控气流变化；它不是精确流量计。
安全瓶中的液体可在适当设计下隔开部分气路，但不是“装了它就不会爆炸”。是否需要验纯、控压、防倒吸、尾气处理，要分别检查。
| 目标气体中的杂质 | 可讨论的处理 | 为什么不损主物 |
|---|---|---|
| CO₂中的HCl | 饱和NaHCO₃溶液 | 去HCl，新增气体仍是CO₂ |
| CO中的CO₂ | 足量NaOH溶液，随后按目标干燥 | NaOH吸收CO₂，不以同样方式消耗CO |
| CO₂中的CO | 足量灼热CuO | 将CO转化为目标气体CO₂ |
| N₂中的O₂ | 足量灼热铜网 | 消耗O₂，N₂在题设条件下不参与该反应 |
| N₂中的HCl、水蒸气和O₂ | 先去HCl，再干燥，最后用热铜去O₂ | 每步均检查主气体保留及新杂质 |
| 干燥剂 | 常见适用气体 | 本页须记住的限制 |
|---|---|---|
| 浓硫酸 | O₂、CO₂、H₂、N₂等 | 不能用于干燥NH₃ |
| 碱石灰、NaOH固体 | H₂、O₂、N₂、NH₃等相容气体 | 不能干燥CO₂、HCl等会被消耗的气体 |
| 无水CaCl₂ | O₂、H₂、N₂、CO₂等 | 不能因其“中性”就断定可干燥所有气体，NH₃不适用 |
干燥剂还需与题给其他组分相容。液体试剂用洗气瓶；固体可用球形干燥管或U形管；加热固体试剂可用硬质玻璃管。
球形干燥管通常从大口进、小口出；题给对称U形管和直玻璃管，在相应条件下可互换两端。实际仍应按图中填充方式与连接要求判断。
| 任务 | 主要回答 | 不能替代 |
|---|---|---|
| 检验 | 在给定候选及排干扰条件下，是什么气体？ | 木条熄灭不能唯一认CO₂；燃烧产水不能唯一认所有未知气体为H₂ |
| 验满 | 目标气体是否已经达到收集出口？ | 瓶内已有该气体不等于已到瓶口 |
| 验纯 | 可燃气体中是否混入会形成危险混合物的空气等？ | 教材小样现象不是仪器测得的100%纯度 |
| 尾气处理 | 怎样减少有毒或污染性气体排出？ | 暂时装入气球不等于已经无害化 |
| 防倒吸 | 怎样避免压强降低时液体反向进入？ | 吸收尾气并不自动防倒吸 |
在已知候选范围、并排除其他可燃气体及原有水蒸气干扰的学校实验中，H₂燃烧呈淡蓝色火焰并生成水，可作为检验的证据；单凭这两种现象不能把完全未知气体唯一认定为H₂。这里讨论的是教师规范演示的现象，不提供自行点火的操作步骤。
已知氢气的学校小样验纯中，尖锐爆鸣说明混有较多空气；声音很小仅支持教材“较纯”的判断。必须由教师按安全方案取样，不直接点燃未知大瓶气体。
检查在装药反应前进行。先找所有对外通路，再安排液封或关闭适当活塞；未形成压差时，“没气泡”不等于漏气。
| 方法 | 操作造成的变化 | 判断依据 |
|---|---|---|
| 微热法 | 气体受热膨胀，冷却后收缩 | 加热时气泡、冷却后稳定水柱，结合连接与液封条件 |
| 液面差法 | 注水压缩封闭气体 | 形成的液面差在一段时间内保持 |
| 抽气法 | 注射器外拉使瓶内降压 | 外界空气从已液封的长颈漏斗下端进入，出现气泡 |
| 打气法 | 注射器内推使瓶内升压 | 长颈漏斗液面上升，形成并保持水柱 |
试管温差法的两个阶段如下：
分液漏斗与锥形瓶也可用温差法，但先要关闭分液漏斗活塞，使被检验气路能形成压差：
长颈漏斗和U形管可用液面差法；两图均先关闭指定出口，而不是在所有口敞开时要求液面差保持：
注射器向外拉、向里推，对应的可见现象并不相同：
题目
参看上面两幅注射器图，长颈漏斗下端已被水液封。（1）外拉活塞，气泡从哪里进入锥形瓶，为什么？（2）内推活塞，哪处液面上升，为什么？（3）若漏斗下端没有液封，能否仍按相同的水柱证据判断？
解析
外拉降低瓶内压强，外界空气经漏斗进入瓶中；内推升高瓶内压强，水被压入漏斗。没有液封时，瓶内外气体可直接交换，观察模型已经改变。
本题结论
（1）空气从长颈漏斗下端进入，因瓶内压强降低。（2）漏斗内液面上升，因瓶内压强增大。（3）不能，须先满足液封与适当封闭条件。
四装置连在一道题中，不表示每一问使用同样药品、同样气体或同样入口。先给各图标出功能，再逐问核对条件。
题目
化学实践小组使用下列装置分析气体实验。
A
B
C
D
（1）稀盐酸与块状石灰石制CO₂的方程式是什么？与B相比，A的主要优点是什么？ （2）若用B和C制取并收集O₂，怎样证明C已收满？说明气体由哪个接口进入。 （3）常温常压下NH₃极易溶于水、密度比空气小；题给制法为氯化铵与熟石灰固体混合共热。若用D测量NH₃体积，为什么水面要加植物油？ （4）CO₂与NH₃在一定条件下生成尿素CO(NH₂)₂和水，写出方程式。
解析
A靠隔板支持块状固体并使酸液可退离固体，能启停；B分液漏斗主要调节供液。C的a短b长，O₂比空气密度大，应b进a出，在a端验满。D油层减少NH₃与水接触和溶解损失，不把误差完全消除。尿素右侧有2个N，需要左侧2NH₃，再核对C、H、O。
本题结论
（1）；A可控制反应发生与停止。 （2）O₂由b端进入；将带火星木条放在a端，复燃说明已满。 （3）减少NH₃溶于水造成的体积损失。 （4）。
以题给可能含CO、CO₂和水蒸气的产物为例：
还要检查反应时序。 热CuO还原实验中，反应前排除装置内空气，是为了避免可燃还原性气体与空气形成危险混合物；反应结束后的热管冷却阶段仍需维持合适气氛，防止刚生成的铜接触空气中的氧气而再次氧化。两阶段目的不同，不能仅凭“已经看到红色”就忽略冷却阶段的条件。具体实施须遵守教师的实验安全方案。
每一步都要保留条件。“CuO变红”在完全未知混合气中并不能独自排除H₂等其他还原性气体。
题目
已知草酸H₂C₂O₄常温为固体，熔点189.5℃，加热可先熔化后分解： 。 为研究分解产物，题给以下装置，可重复使用；C中盛足量澄清石灰水。
A₁
A₂
A₃
B
C
D
E
（1）仪器m、n分别叫什么？ （2）发生装置选A₁、A₂还是A₃？说明理由。按照证据顺序写出接口连接，起点为a，最后一个石灰水装置的出口为e。 （3）B中什么现象支持产物含CO？C中反应的方程式是什么？ （4）D中什么现象支持原产物含水？ （5）末端e接一个瘪气球，有什么作用？收集后是否等于已完成无害化？
解析
m是酒精灯，n指硬质玻璃管。草酸受热先成为可流动液体，选口向上的A₃避免液体流出，不能套高锰酸钾口向下。 按D→C→E→B→C的顺序：D先检原水，第一C检验并充分除原CO₂，E干燥，B中CO还原CuO，第二C检验新CO₂。D和B为题给直管，可按适当方向连接；C/E洗气必须长进短出。首次除CO₂若不充分，末端浑浊不能唯一归于B生成物。 B黑色CuO转为红色Cu；D白色无水CuSO₄变蓝。气球隔离少量含CO尾气，后续仍需安全处理。
本题结论
（1）m：酒精灯；n：硬质玻璃管。 （2）A₃，防熔化液体流出。一种连接为a—f—g—d—e—h—i—b—c—d—e；题给D的f/g与B的b/c可分别互换，C/E长进短出不变。 （3）B中黑色固体变红；。 （4）D中白色无水CuSO₄变蓝。 （5）暂时收集含CO的少量尾气，防其直接排放；并不等于已无害化，仍需后续处理。
“液体除杂后再干燥”有物质变化依据；“只要加热除杂就先干燥”却不是通用定律。列出每一步的生成物，再检查最终目标是否满足。
题目
（1）CO中混有CO₂和水蒸气，要得到干燥CO，可先后通过什么试剂？ （2）CO₂中含少量CO，经过灼热CuO时会不会新生成水？ （3）若另一题用加热CuO除去混合气中的少量H₂，反应后是否可能需要再干燥？写出相关反应式并说明。
解析
（1）NaOH溶液除CO₂但带入水蒸气，之后干燥。（2）CO与CuO生成Cu和CO₂，不产水。（3）H₂还原CuO会生成水，因此“先干燥后加热”不能保证出口干燥；还要核主气体是否与CuO相容。
本题结论
（1）先足量NaOH溶液，再浓硫酸。 （2）不会；。 （3）若要求出口干燥，应处理后生成的水：。
检验水时分别追踪：①原气体已有的水；②经过水溶液时带出的水；③后续化学反应新生成的水。前段已经检过水，不表示后段气体自动保持干燥；更不能把末端变蓝直接当作某种可燃气体存在的唯一证据。
题目
教师提供如下实验记录：久置镁条表面有灰黑色外层，资料说明其中含MgCO₃。加入一定浓度盐酸后有气泡，试管壁发烫。无水CuSO₄遇水由白色变蓝。
提出三种猜想：①气体含H₂、CO₂；②还含水蒸气；③除上述成分外还含HCl。为讨论这些猜想，使用下图。部分固定装置省略，本题只分析图示与证据，不按图自行搭建加热含氢气体的装置。
（1）猜想③包含HCl的理由是什么？ （2）B出现白色沉淀，支持气体含什么？写出相关方程式。 （3）C的作用是什么？ （4）E中的无水CuSO₄变蓝，能否单凭这一现象证明原气体一定含H₂？为什么？ （5）B、C交换位置能否达到原检验目的？说明影响。 （6）从安全角度看，为什么不能让含H₂的气体与装置原有空气混合后直接接触热源？学校实验通常依据什么保护原则排除这项风险？
解析
（1）Mg与盐酸反应放热，升温促进HCl从盐酸中挥发，故需把HCl作为可能干扰。灰层MgCO₃与酸反应还会生成CO₂：。
（2）按给定候选成分，B中AgNO₃溶液出现白色AgCl沉淀支持HCl存在：。这里按题给候选和排除其他干扰判断，不把任意未知气体的白沉淀一概认作HCl。
（3）C用澄清石灰水检验CO₂。把HCl检验、去除安排在前，避免HCl消耗Ca(OH)₂或溶解已形成的CaCO₃，掩盖CO₂现象。
| 位置 | 水的证据对象 |
|---|---|
| A | 尚未经过其他水溶液，讨论原气体带来的水 |
| B、C之后 | 气体重新接触水溶液，可以带出水蒸气 |
| D之后的E | 可能同时收到前段带来的水，以及H₂还原CuO新生成的水 |
（4）所以E变蓝不是H₂存在的唯一证据。气体离开C时带出的水也能使E变蓝；要用生成水验证H₂，应在D前排除水蒸气干扰，并结合CuO的变化等证据。
（5）不能。C若在前，会先吸收HCl，使后段B检不到原来存在的HCl；HCl还可能干扰C对CO₂的检验。试剂名称都正确，不代表排列次序可任意交换。
（6）H₂与空气形成的可燃混合气遇热有爆炸危险。学校规范实验需采取隔绝氧气、以氮气等惰性气体排除空气的保护措施，安全条件由教师确认；这一原则不是供学生自行尝试的操作程序。
本题结论
（1）盐酸能挥发，反应放热促进HCl挥发。（2）HCl；。（3）检验CO₂。
（4）不能；B、C水溶液可带入水蒸气，E变蓝未排除这一来源。（5）不能；C先吸收HCl会影响B检验，也可能掩盖C的CO₂现象。（6）避免H₂与空气混合后受热；学校实验按规范使用氮气等惰性气氛排除空气风险，不自行操作。
先标瓶内是空气、水、检验液还是要使用的储气；再标进入的是气体还是液体。字母和长度都只是读图条件，不是答案本身。
题目
正放的双口瓶中，a管伸近瓶底，b管只伸到瓶口。分别判断：（1）空瓶收集O₂；（2）空瓶收集H₂；（3）装满水收集不易溶且不与水反应的气体；（4）装有检验液，要求气体充分接触液体。各由哪个口进入？
解析
重气从下部填、轻气从上部填；排水时气占上部、水由长管排出；检验时气必须进入液体。
本题结论
（1）a；（2）b；（3）b；（4）a。分别对应长进、短进、短进、长进。
检验要追踪证据的来源。后一步发现某物质，只能先说明“此时存在”，还需排除前一步人为引入。
题目
某同学先将未知混合气通入澄清石灰水，再通入白色无水CuSO₄，见固体变蓝，便断定原混合气含水蒸气。这个证据充分吗？若要判断原气是否含水，应怎样调整？
解析
经过水溶液后气体会带入水蒸气，变蓝可能来自前一装置，无法据此区分原气有水还是洗气新增水。
本题结论
不充分。应在气体接触水溶液前先检验原有水，再进行石灰水等液体检验，并控制装置本身带水的干扰。
“排空气法”“气球”“安全瓶”都不是万能保证。说清一个部件解决了什么，也要说清它没解决什么。
题目
判断并改正：（1）排空气法收集的气体一定干燥。（2）有毒尾气通入气球，就已经变得无毒。（3）装了安全瓶，可以不考虑可燃气体混入空气的问题。
解析
排空气收集没有主动除水；气球是暂时隔离，未改变化学性质；安全瓶不能消除所有可燃混合物和压力风险。
本题结论
三项均错。①是否干燥取决于制气和干燥步骤；②气球内尾气仍需后续处理；③仍须按教师安全方案检查混气、验纯、控压等要求。
