初中化学辅导班里的气体收集课：老 师没告诉你的那些小窍门

记得我第一次上化学实验课的时候，老师让我们收集氧气。我兴冲冲地拿着集气瓶，脑海里全是电影里科学家做实验的酷炫画面。结果呢？气泡要么不规律地往上冒，要么收集了半天瓶子里的气体点不着火。那种挫败感，现在想起来还挺有意思的。后来在金博教育的辅导班上，老师才告诉我，气体收集看着简单，里面的门道可多着呢。今天我就把辅导班里学到的这些东西整理出来，希望能帮到正在为化学实验发愁的你。

一、学气体收集到底有什么用

你可能会问，课本上干嘛非要花这么大篇幅讲气体收集方法？直接告诉我步骤不就完了吗？这个问题问得好。在金博教育的化学课堂上，老师一开始就给我们讲了个道理：气体收集不是孤立的技术，它跟你对气体性质的理解直接挂钩。

想想看，为什么有的气体要用排水法，有的要用排空气法？根本原因在于它们"性格"不同。有的气体易溶于水，你把它往水里通，它直接就和水的分子打起架来，融到水里去了，这种气体显然不能用水收集。而有的气体不溶于水，那用水把它从集气瓶里"挤"出来就是最省事的办法。还有的气体既溶于水又比空气轻，你要是用排水法，它溶在水里；用向上排空气法，它往上飘得比空气还快，根本收集不到。这时候就得用向下排空气法，把它从集气瓶底部往上顶。

所以你看，气体收集方法的选择，本质上是在考你对气体物理化学性质的掌握程度。这也是为什么辅导班的老师常说，气体收集是检验你是否真正理解气体特性的试金石。

二、排水集气法：最常用但也最讲究

排水法的基本原理

排水集气法的原理特别简单，就是利用气体在水里溶解度小的特点，把水排出去，气体就留在集气瓶里了。这个方法的优点很明显：收集到的气体纯度高，操作也不复杂。但它有个前提条件——气体必须难溶于水或不易溶于水。

常见的能用排水法收集的气体有氧气、氢气、甲烷、一氧化碳这些。氯气、二氧化硫、氨气这些"调皮鬼"就别考虑了，它们见了水就像鱼儿见了水，哗哗全融进去了。

操作步骤与注意事项

虽然原理简单，但排水法对操作细节要求还挺高的。我在金博教育做实验的时候，没少因为细节不到位而失败。下面这些要点，都是老师反复强调的：

• 装置检查：实验前一定要检查装置的气密性。最简单的办法是先把导管一端浸入水里，用手握住试管或烧瓶，如果导管口有气泡冒出来，说明装置不漏气，可以继续；如果没气泡，可能就要检查一下橡胶管有没有老化、连接处有没有松动。
• 导管位置：集气瓶里的导管要伸到瓶底附近，可别只放在瓶口就完事了。气体从导管出来后会往上走，如果导管太短，气体就会在瓶底聚集，然后把水往上挤，导管还没伸到水下面，水就被气体顶出来了，那整个实验就失败了。
• 收集时机：导管刚放入水里那会儿，冒出来的气泡主要是装置里的空气，不是你要收集的气体。这时候千万别急着收集，等气泡连续稳定地冒出来，再把集气瓶倒过来收集。
• 瓶子摆放：集气瓶要倒立在盛水的槽里，瓶口始终要低于水槽里的水面。否则一旦瓶内气压变小，水就会倒灌进去，把已经收集的气体冲散。
• 收尾方法：收集完成后，要在水面下用玻璃片把集气瓶盖住，然后从水里拿出来正放在桌面上。这个顺序千万别搞反，要是先拿出水面再盖玻璃片，瓶里的气体早跑光了。

我第一次做排水法实验的时候，就是没注意瓶子摆放的位置，结果收集了半天的氧气全跑了。后来在辅导班老师的指导下重新做了一次，才真正掌握了其中的诀窍。这种事情急不来，得慢慢练。

排水法的两个小变体

除了最基础的排水集气法，还有两种方法跟它原理差不多，但适用场景不太一样。

排液法其实可以看作是排水法的"亲戚"。如果气体在某种液体里溶解度很小，我们也可以用这种液体来收集气体。比如收集氯气的时候，因为氯气在水里溶解度不算太小，就可以用排饱和食盐水的方法。食盐水的浓度高，氯气在里面的溶解度比在纯水里小得多，这样就能收集到比较纯的氯气了。这种方法在课本上提得不多，但竞赛或者拓展实验里经常用到。

吹气法则是反过来操作。比如你要收集呼出的气体，就用集气瓶装满水，然后往里吹气，把水挤出去。这种方法采集的是气体样品，原理和排水法一样，但操作方向相反。在空气质量检测或者呼出气体成分分析之类的实验里会用到。

三、向上排空气法：收集比空气重的气体

什么时候用这种方法

向上排空气法的适用场景是：气体密度比空气大，而且不适合用水收集的情况。最典型的例子就是二氧化碳。二氧化碳比空气重，它在空气里会"沉"在下面，而且二氧化碳溶于水，虽然溶解度不算特别大，但用水收集的话损失还是比较明显的。所以用向上排空气法是最合适的。

除了二氧化碳，像氧气、氯气、二氧化氮这些密度比空气大的气体，都可以用向上排空气法来收集。

操作要领与常见错误

向上排空气法的装置看起来比排水法简单，但讲究的地方也不少。集气瓶要正放在桌面上，导管要伸到瓶底。气体从导管进来后，因为比空气重，会沉在瓶底，然后慢慢把瓶子里比它轻的空气从瓶口"挤"出去。

这里有个关键点：导管必须伸到集气瓶底部。如果导管只是放在瓶口，气体出来后会直接往上飘，根本来不及往下"沉"，瓶底的空气就排不出去，收集到的气体纯度就会很低。我见过不少同学犯这个错误，包括我自己刚开始做实验的时候。

那怎么判断气体收集满没有呢？最常用的方法是用一根带火星的木条或者燃着的木条放在瓶口。如果木条燃烧得更剧烈或者没有熄灭，说明瓶子里已经充满了目标气体，可以停止了。这个方法的原理很简单：氧气支持燃烧，如果瓶口还有大量氧气，说明空气还没排干净；如果木条燃烧情况正常，说明氧气已经被排出去，收集满了。

不过要注意，有些气体本身不支持燃烧甚至会熄灭火焰，用这种方法就不太合适。比如二氧化碳，你把燃着的木条放瓶口，木条会熄灭，但这不能说明二氧化碳收集满了，只能说明瓶口已经有二氧化碳了。正确的做法是用称重法——因为二氧化碳比空气重，同体积的气体质量更大，或者用澄清石灰水检验。

向上排空气法的优缺点

这种方法最大的优点是方便快捷，不需要准备水槽，装置也简单。气体收集满了之后，用玻璃片盖好瓶口，直接拿走就行。

缺点就是收集到的气体纯度不如排水法高。因为空气和被收集的气体在瓶口会有一个混合区域，你很难做到把最后一丁点空气完全排出去。所以如果实验对气体纯度要求特别高，排水法还是首选。

还有一个问题就是气体的"性格"。有些气体密度比空气大不了多少，排空气的效果就会打折扣。比如一氧化碳，它的分子量是28，空气平均分子量是29，两者相差很小，用排空气法收集的话效果就不太理想。这种情况要么用排水法，要么就得想办法增加收集时间或者改进装置。

四、向下排空气法：收集比空气轻的气体

适合哪些气体

向下排空气法专门用来收集比空气轻的气体。最常见的就是氨气和氢气。

氨气是典型的"轻气体"，分子量只有17，比空气轻不少。而且氨气极易溶于水，用排水法根本行不通，所以只能选择向下排空气法。氢气也是类似的情况，虽然氢气溶解度很小，但它的密度太小了，用排水法收集虽然可以，但向下排空气法更方便操作。

操作要点与排水法的区别

向下排空气法的装置和向上排空气法看起来差不多，但摆放方式完全相反。集气瓶要倒放在桌面上，瓶口朝下。导管不需要伸到瓶底，只要放在瓶口附近就行了。

这是因为气体比空气轻，你从瓶口通入气体，它会往上飘，然后从瓶口跑出去，而瓶子里的空气则被"压"到下面去了。如果你把导管伸到瓶底，反而会让气体在瓶底聚集，没有足够的空间把空气往上挤。

收集满的判断方法和向上排空气法类似：用湿润的红色石蕊试纸放在瓶口，试纸变蓝说明氨气已经收集满了。或者用玻璃棒蘸取浓盐酸靠近瓶口，如果有白烟生成，说明氨气已经到达瓶口，可以停止收集了。

这里有个小技巧：因为氨气遇到空气里的二氧化碳会生成碳酸铵沉淀，所以用向下排空气法收集氨气的时候，瓶口可以塞一团疏松的棉花，这样既能保证空气排出，又能防止氨气散失太多。

五、三种方法到底怎么选

说了这么多，你可能有点晕了。到底什么时候用哪种方法？有没有一个清晰的判断标准？

在金博教育的辅导班上，老师给我们画了一个简单的流程图，我觉得特别实用。首先看气体是否难溶于水：如果难溶，优先考虑排水法；如果易溶，再看气体密度和空气的比较。这样一步步排除，最后总能找到合适的方法。

为了让你更直观地了解三种方法的特点，我整理了一个对比表格：

这个表格在考试的时候也很有用，复习气体收集这部分内容时拿出来看看，能帮你快速回忆各种方法的特点。

六、辅导班里总结的常见问题

在金博教育上辅导班的时候，老师还给我们讲了一些历届学生容易犯的错误，我把它们整理出来，你看看有没有自己需要注意的地方。

集气瓶里的水没装满：排水法的时候，如果集气瓶里的水没装满，收集到的气体肯定不纯。瓶子里有多少空气，最后这些空气就会混到你的气体里去。所以一开始一定要把集气瓶灌满水，不能留气泡。

玻璃片推得太快：排水法收尾的时候，玻璃片要从集气瓶的一侧慢慢推过去，不要直接盖上去。如果推得太快或者手法不对，瓶里的气体会从缝隙里跑掉一部分。

没考虑环境温度：气体在水里的溶解度跟温度有关。天气热的时候，氧气在水里溶解得更少，用排水法效果更好；天气冷的时候，溶解度增大，排水法收集的气体量会减少。如果实验对气体量要求比较精确，环境温度也是要考虑的。

混淆导管进出方向：排空气法的时候，导管的方向千万别搞反。向上排空气法是气体从瓶底进入，向上把空气挤出瓶口；向下排空气法是气体从瓶口附近进入，向上把空气挤出瓶底。有一次考试我就把方向搞反了，虽然气体收集上了，但纯度不够，白白丢了几分。

七、写给正在学习气体的你

说了这么多，最后我想说点学习气体收集的心得体会。气体收集这部分内容，看起来是实验操作，其实对理解能力要求挺高的。你不仅要知道每种方法怎么操作，更要理解为什么要这么做。

在辅导班里，金博教育的老师经常说，学习化学实验不能只记步骤，要多问几个"为什么"。为什么要把导管伸到瓶底？为什么要等气泡连续稳定才收集？为什么要倒放或者正放集气瓶？把这些问题想清楚了，你不仅能记住操作步骤，还能在遇到新问题时灵活应对。

另外就是多动手。我自己就是个例子，第一次做排水法实验的时候失败了两次，第三次才真正掌握。化学实验就是这样，看别人做一百遍，不如自己动手做一遍。失败了不要紧，关键是找到原因，下次改进。

希望这篇文章能对你的化学学习有点帮助。气体收集是初中化学里特别基础也特别重要的内容，把这部分学扎实了，以后学更难的内容也会轻松很多。祝你学习顺利！