一、引言氣體制備是高考化學(xué)實(shí)驗(yàn)的核心考點(diǎn)之一，涉及反應(yīng)原理、裝置選擇、操作細(xì)節(jié)及尾氣處理等多個(gè)維度。本文針對(duì)高考常考的11種氣體（氧氣、氫氣、二氧化碳、氯氣、氨氣、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、甲烷、乙烯、乙炔），系統(tǒng)梳理其制備方法，強(qiáng)調(diào)規(guī)律歸納與易錯(cuò)點(diǎn)警示，助力考生構(gòu)建完整的實(shí)驗(yàn)知識(shí)體系。二、常見氣體制備詳解（一）氧氣（O?）1.制備原理高錳酸鉀加熱分解：\(2\text{KMnO}_4\xlongequal{\Delta}\text{K}_2\text{MnO}_4+\text{MnO}_2+\text{O}_2↑\)（最常用，固體加熱型）氯酸鉀與二氧化錳共熱：\(2\text{KClO}_3\xlongequal[\Delta]{\text{MnO}_2}2\text{KCl}+3\text{O}_2↑\)（二氧化錳作催化劑）過氧化氫分解：\(2\text{H}_2\text{O}_2\xlongequal{\text{MnO}_2}2\text{H}_2\text{O}+\text{O}_2↑\)（固液不加熱型，操作簡(jiǎn)便）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：高錳酸鉀/氯酸鉀法：固固加熱型（試管口略向下傾斜，防止冷凝水回流炸裂試管）；過氧化氫法：固液不加熱型（分液漏斗+錐形瓶，控制過氧化氫滴加速度）。收集裝置：向上排空氣法（密度比空氣大）或排水法（不溶于水且不與水反應(yīng)）。尾氣處理：無（氧氣無毒）。3.注意事項(xiàng)高錳酸鉀法需在試管口塞棉花，防止高錳酸鉀粉末進(jìn)入導(dǎo)管；氯酸鉀法中二氧化錳起催化作用，反應(yīng)前后質(zhì)量不變；過氧化氫法選用二氧化錳作催化劑（不能用FeCl?等替代，效率較低）。（二）氫氣（H?）1.制備原理鋅與稀硫酸反應(yīng)：\(\text{Zn}+\text{H}_2\text{SO}_4(\text{稀})=\text{ZnSO}_4+\text{H}_2↑\)（最常用，固液不加熱型）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：固液不加熱型（鋅粒+稀硫酸，可用啟普發(fā)生器或簡(jiǎn)易裝置）；收集裝置：向下排空氣法（密度比空氣?。┗蚺潘ǎú蝗苡谒?。尾氣處理：無（氫氣無毒，但易燃，需遠(yuǎn)離火源）。3.注意事項(xiàng)不能用濃硫酸或硝酸（強(qiáng)氧化性，會(huì)生成SO?或NO等雜質(zhì)氣體）；不能用碳酸鈉（反應(yīng)速率過快，不易控制）；收集前需驗(yàn)純（用拇指堵住試管口，靠近酒精燈火焰，若發(fā)出“噗”聲則純）。（三）二氧化碳（CO?）1.制備原理大理石（或石灰石）與稀鹽酸反應(yīng)：\(\text{CaCO}_3+2\text{HCl}=\text{CaCl}_2+\text{CO}_2↑+\text{H}_2\text{O}\)（固液不加熱型）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：固液不加熱型（大理石+稀鹽酸，可用啟普發(fā)生器）；收集裝置：向上排空氣法（密度比空氣大，能溶于水且與水反應(yīng)，不能用排水法）；尾氣處理：無（二氧化碳無毒，但需避免過量排放）。3.注意事項(xiàng)不能用稀硫酸（生成CaSO?微溶于水，覆蓋在大理石表面，阻止反應(yīng)繼續(xù)）；不能用碳酸鈉（反應(yīng)速率過快，不易控制）；檢驗(yàn)是否收集滿：將燃著的木條放在集氣瓶口，若熄滅則滿。（四）氯氣（Cl?）1.制備原理二氧化錳與濃鹽酸共熱：\(\text{MnO}_2+4\text{HCl}(\text{濃})\xlongequal{\Delta}\text{MnCl}_2+\text{Cl}_2↑+2\text{H}_2\text{O}\)（固液加熱型）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：固液加熱型（分液漏斗+圓底燒瓶+酒精燈，需墊石棉網(wǎng)）；收集裝置：向上排空氣法（密度比空氣大）或排飽和食鹽水法（氯氣在飽和食鹽水中溶解度小，可除去HCl雜質(zhì)）；尾氣處理：NaOH溶液吸收（\(\text{Cl}_2+2\text{NaOH}=\text{NaCl}+\text{NaClO}+\text{H}_2\text{O}\)，防止氯氣泄漏污染空氣）。3.注意事項(xiàng)必須用濃鹽酸（稀鹽酸不與MnO?反應(yīng)）；加熱溫度不宜過高（防止?jié)恹}酸揮發(fā)，生成過多HCl雜質(zhì)）；裝置需密封（氯氣有毒，易泄漏）。（五）氨氣（NH?）1.制備原理氯化銨與氫氧化鈣共熱：\(2\text{NH}_4\text{Cl}+\text{Ca(OH)}_2\xlongequal{\Delta}\text{CaCl}_2+2\text{NH}_3↑+2\text{H}_2\text{O}\)（固固加熱型，最常用）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：固固加熱型（試管口略向下傾斜，防止冷凝水回流）；收集裝置：向下排空氣法（密度比空氣小，極易溶于水，不能用排水法）；尾氣處理：稀硫酸吸收（\(2\text{NH}_3+\text{H}_2\text{SO}_4=(\text{NH}_4)_2\text{SO}_4\)，或用倒扣漏斗防止倒吸）。3.注意事項(xiàng)試管口需塞棉花（防止空氣對(duì)流，使收集的氨氣更純）；不能用硝酸銨（受熱易爆炸）或氫氧化鈉（易潮解，腐蝕試管）；檢驗(yàn)是否收集滿：用濕潤的紅色石蕊試紙放在集氣瓶口，若變藍(lán)則滿。（六）二氧化硫（SO?）1.制備原理亞硫酸鈉與濃硫酸反應(yīng)：\(\text{Na}_2\text{SO}_3+\text{H}_2\text{SO}_4(\text{濃})=\text{Na}_2\text{SO}_4+\text{SO}_2↑+\text{H}_2\text{O}\)（固液不加熱型）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：固液不加熱型（分液漏斗+錐形瓶）；收集裝置：向上排空氣法（密度比空氣大，易溶于水，不能用排水法）；尾氣處理：NaOH溶液吸收（\(\text{SO}_2+2\text{NaOH}=\text{Na}_2\text{SO}_3+\text{H}_2\text{O}\)）。3.注意事項(xiàng)必須用濃硫酸（稀硫酸會(huì)使SO?溶于水，無法逸出）；亞硫酸鈉需過量（確保濃硫酸完全反應(yīng)）；檢驗(yàn)：將氣體通入品紅溶液，若褪色，加熱后恢復(fù)紅色，則為SO?。（七）一氧化氮（NO）1.制備原理銅與稀硝酸反應(yīng)：\(3\text{Cu}+8\text{HNO}_3(\text{稀})=3\text{Cu(NO}_3)_2+2\text{NO}↑+4\text{H}_2\text{O}\)（固液不加熱型）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：固液不加熱型（分液漏斗+錐形瓶）；收集裝置：排水法（NO易與空氣中O?反應(yīng)生成NO?，不能用排空氣法）；尾氣處理：收集法（用排水法收集后，集中處理）或NaOH溶液吸收（\(4\text{NO}+3\text{O}_2+4\text{NaOH}=4\text{NaNO}_3+2\text{H}_2\text{O}\)，需通入少量O?）。3.注意事項(xiàng)不能用濃硝酸（生成NO?）；反應(yīng)需在無氧環(huán)境中進(jìn)行（防止NO被氧化）；檢驗(yàn)：NO是無色氣體，遇空氣立即變?yōu)榧t棕色（NO?）。（八）二氧化氮（NO?）1.制備原理銅與濃硝酸反應(yīng)：\(\text{Cu}+4\text{HNO}_3(\text{濃})=\text{Cu(NO}_3)_2+2\text{NO}_2↑+2\text{H}_2\text{O}\)（固液不加熱型）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：固液不加熱型（分液漏斗+錐形瓶，需用防倒吸裝置）；收集裝置：向上排空氣法（密度比空氣大，易溶于水且與水反應(yīng)，不能用排水法）；尾氣處理：NaOH溶液吸收（\(2\text{NO}_2+2\text{NaOH}=\text{NaNO}_3+\text{NaNO}_2+\text{H}_2\text{O}\)）。3.注意事項(xiàng)濃硝酸需緩慢滴加（反應(yīng)劇烈，防止液體飛濺）；裝置需密封（NO?有毒，易泄漏）；檢驗(yàn)：紅棕色氣體，通入水中生成硝酸（\(3\text{NO}_2+\text{H}_2\text{O}=2\text{HNO}_3+\text{NO}\)）。（九）甲烷（CH?）1.制備原理醋酸鈉與氫氧化鈉石灰共熱：\(\text{CH}_3\text{COONa}+\text{NaOH}\xlongequal[\Delta]{\text{CaO}}\text{Na}_2\text{CO}_3+\text{CH}_4↑\)（固固加熱型，脫羧反應(yīng)）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：固固加熱型（試管口略向下傾斜，防止冷凝水回流）；收集裝置：向下排空氣法（密度比空氣小）或排水法（不溶于水）；尾氣處理：無（甲烷無毒，但易燃，需遠(yuǎn)離火源）。3.注意事項(xiàng)藥品需干燥（CaO作干燥劑，防止NaOH潮解）；反應(yīng)溫度需較高（確保脫羧完全）；檢驗(yàn)：點(diǎn)燃，火焰呈淡藍(lán)色，生成CO?和H?O（用澄清石灰水和無水硫酸銅檢驗(yàn)）。（十）乙烯（C?H?）1.制備原理乙醇濃硫酸脫水：\(\text{CH}_3\text{CH}_2\text{OH}\xlongequal[170℃]{\text{濃H}_2\text{SO}_4}\text{CH}_2=\text{CH}_2↑+\text{H}_2\text{O}\)（液液加熱型，消去反應(yīng)）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：液液加熱型（圓底燒瓶+分液漏斗+酒精燈，需墊石棉網(wǎng)，溫度計(jì)插入液面下）；收集裝置：排水法（乙烯密度與空氣接近，不能用排空氣法；不溶于水）；尾氣處理：無（乙烯無毒，但易燃）。3.注意事項(xiàng)濃硫酸的作用：催化劑+脫水劑；溫度需嚴(yán)格控制在170℃（140℃會(huì)生成乙醚，副反應(yīng)）；燒瓶中需加碎瓷片（防止暴沸）；檢驗(yàn)：通入溴水或酸性高錳酸鉀溶液，若褪色，則為乙烯（注意：乙烯使酸性高錳酸鉀溶液褪色是氧化反應(yīng)，使溴水褪色是加成反應(yīng)）。（十一）乙炔（C?H?）1.制備原理電石與水反應(yīng)：\(\text{CaC}_2+2\text{H}_2\text{O}=\text{Ca(OH)}_2+\text{C}_2\text{H}_2↑\)（固液不加熱型，水解反應(yīng)）2.實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)生裝置：固液不加熱型（分液漏斗+錐形瓶，不能用啟普發(fā)生器，因反應(yīng)劇烈且放熱，易使啟普發(fā)生器炸裂）；收集裝置：排水法（乙炔密度比空氣小，但易溶于有機(jī)溶劑，不能用排空氣法；不溶于水）；尾氣處理：無（乙炔無毒，但易燃）。3.注意事項(xiàng)用飽和食鹽水代替水（減緩反應(yīng)速率，防止反應(yīng)過于劇烈）；電石需塊狀（粉末狀電石反應(yīng)過快，不易控制）；檢驗(yàn)：點(diǎn)燃，火焰明亮且有黑煙（乙炔含碳量高）；通入溴水或酸性高錳酸鉀溶液，若褪色，則為乙炔。三、氣體制備規(guī)律歸納（一）發(fā)生裝置選擇依據(jù)裝置類型適用情況舉例氣體固固加熱型固體+固體，加熱O?（KMnO?法）、NH?、CH?固液不加熱型固體+液體，不加熱H?、CO?、SO?、NO、NO?、C?H?固液加熱型固體+液體，加熱Cl?液液加熱型液體+液體，加熱C?H?（乙醇+濃硫酸）（二）收集裝置選擇依據(jù)收集方法適用情況舉例氣體排水法不溶于水且不與水反應(yīng)O?、H?、NO、CH?、C?H?、C?H?向上排空氣法密度比空氣大且不與空氣反應(yīng)O?、CO?、Cl?、SO?、NO?向下排空氣法密度比空氣小且不與空氣反應(yīng)H?、NH?、CH?（三）尾氣處理策略酸性氣體（Cl?、SO?、NO?）：用堿性溶液吸收（如NaOH溶液）；堿性氣體（NH?）：用酸性溶液吸收（如稀H?SO?）；易燃?xì)怏w（H?、CH?、C?H?、C?H?）：點(diǎn)燃處理（或收集后集中處理）；有毒且易氧化氣體（NO）：收集法（排水法）或通入O?后用NaOH溶液吸收。四、高考易錯(cuò)點(diǎn)警示1.裝置細(xì)節(jié)：固固加熱型裝置試管口需略向下傾斜（防止冷凝水回流炸裂試管）；乙烯制備中溫度計(jì)需插入液面下（測(cè)量反應(yīng)液溫度）；氯氣制備中需用飽和食鹽水除去HCl雜質(zhì)（不能用蒸餾水，因Cl?易溶于水）。2.試劑選擇：制CO?不能用稀硫酸（生成CaSO?微