在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，氣體的收集是一項(xiàng)極為基礎(chǔ)且重要的操作。不同性質(zhì)的氣體需要采用不同的收集方法，今天我們就來系統(tǒng)地了解一下常見氣體收集方法及其背后的原理和適用場景。

一，排水（液）法

1，適用范圍

排水法適用于那些難溶于水或不易溶于水，且不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體。例如氧氣、氫氣、一氧化碳等。以氧氣為例，在實(shí)驗(yàn)室通過加熱高錳酸鉀或氯酸鉀與二氧化錳的混合物制取氧氣時(shí)，由于氧氣在水中的溶解度較小，且不與水反應(yīng)，就可以使用排水法收集。

2，操作方法與裝置

排水法的操作需要用到一些特定的儀器。準(zhǔn)備一個(gè)裝滿水的水槽，將集氣瓶也裝滿水，用玻璃片蓋住瓶口，確保瓶內(nèi)沒有氣泡，然后將集氣瓶倒立在水槽中。導(dǎo)氣管一端連接發(fā)生裝置，另一端伸入集氣瓶口。當(dāng)氣體產(chǎn)生并通過導(dǎo)氣管進(jìn)入集氣瓶時(shí)，會將瓶內(nèi)的水逐漸排出。

3，優(yōu)點(diǎn)與注意事項(xiàng)

排水法的優(yōu)點(diǎn)十分顯著。首先，它收集到的氣體純度較高，因?yàn)樗軌蛴行У馗艚^空氣，減少其他氣體混入的可能性。其次，通過觀察水槽中是否有氣泡冒出，我們可以直觀地判斷氣體是否已經(jīng)收集滿。然而，使用排水法也有一些需要注意的地方。由于氣體是從水中收集的，所以收集到的氣體中會含有一定量的水蒸氣。如果實(shí)驗(yàn)對氣體的干燥程度有較高要求，后續(xù)就需要進(jìn)行干燥處理。此外，在收集氣體之前，一定要確保裝置的氣密性良好，否則會導(dǎo)致收集到的氣體不純甚至無法收集到氣體。

二，排空氣法

1，向下排空氣法

（1）適用范圍：向下排空氣法適用于那些密度比空氣小，且不與空氣中任何成分發(fā)生反應(yīng)的氣體。像氫氣、氨氣等氣體就適合用這種方法收集。例如，在實(shí)驗(yàn)室用鋅粒與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，由于氫氣的密度遠(yuǎn)小于空氣，就可以采用向下排空氣法。

（2）操作方法與裝置：操作時(shí)，將集氣瓶瓶口向下放置，導(dǎo)氣管伸入集氣瓶底部。氣體從導(dǎo)氣管進(jìn)入集氣瓶后，會因?yàn)槊芏刃《饾u向上聚集，將瓶內(nèi)的空氣從瓶口排出。

（3）優(yōu)點(diǎn)與注意事項(xiàng)：向下排空氣法的優(yōu)點(diǎn)是操作相對簡單，不需要像排水法那樣準(zhǔn)備水槽等復(fù)雜裝置。而且收集到的氣體是干燥的，不需要額外進(jìn)行干燥處理。但這種方法的缺點(diǎn)也很明顯，收集到的氣體純度相對較低，因?yàn)楹茈y完全將瓶內(nèi)的空氣排盡。另外，在收集過程中，要注意氣體的流速不能過快，否則可能會導(dǎo)致空氣排出不徹底，影響氣體的純度。

2，向上排空氣法

（1）適用范圍：向上排空氣法適用于密度比空氣大，且不與空氣中任何成分反應(yīng)的氣體。比如二氧化碳、氧氣（在對干燥度要求較高且不易采用排水法時(shí)也可選用）等。以二氧化碳為例，實(shí)驗(yàn)室常用大理石（主要成分碳酸鈣與稀鹽酸反應(yīng)制取二氧化碳，由于二氧化碳密度比空氣大，就可以用向上排空氣法收集。

（2）操作方法與裝置：與向下排空氣法相反，向上排空氣法是將集氣瓶瓶口向上正放，導(dǎo)氣管同樣要伸入集氣瓶底部。氣體進(jìn)入集氣瓶后，會因?yàn)槊芏却蠖蛳戮奂瑢⒖諝鈴钠靠谂懦觥?/p>

（3）優(yōu)點(diǎn)與注意事項(xiàng)：向上排空氣法操作簡便，能收集到干燥氣體。然而，如同向下排空氣法一樣，其收集的氣體純度不如排水法。為了提高純度，導(dǎo)氣管要盡量伸到集氣瓶底部，并且收集時(shí)間要適當(dāng)延長，以確保瓶內(nèi)空氣盡可能排盡。同時(shí)，要注意檢驗(yàn)氣體是否收集滿，例如檢驗(yàn)二氧化碳是否收集滿時(shí)，可以將燃著的木條放在集氣瓶口，如果木條熄滅，說明二氧化碳已收集滿。

三，用氣球或氣囊收集

1，適用范圍

這種方法適用于各種氣體，尤其是一些需要長時(shí)間保存或轉(zhuǎn)移的少量氣體。例如在某些實(shí)驗(yàn)中，需要收集少量的有毒氣體，如一氧化氮，使用氣球或氣囊收集可以更好地避免氣體泄漏，保證實(shí)驗(yàn)環(huán)境的安全。

2，操作方法與裝置

將氣球或氣囊連接到氣體發(fā)生裝置的導(dǎo)氣管上，使氣體緩緩進(jìn)入氣球或氣囊中。當(dāng)收集到所需量的氣體后，將氣球或氣囊扎緊。如果需要對氣體進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)或分析，可以通過合適的接口將氣球或氣囊與其他實(shí)驗(yàn)裝置連接起來。

3，優(yōu)點(diǎn)與注意事項(xiàng)

用氣球或氣囊收集氣體的優(yōu)點(diǎn)是方便攜帶和保存，而且可以直觀地看到氣體的收集量。但要注意選擇質(zhì)量好、密封性強(qiáng)的氣球或氣囊，防止氣體泄漏。同時(shí)，對于一些易燃易爆或有毒的氣體，在收集和保存過程中要格外小心，避免發(fā)生危險(xiǎn)。