常见气体的制备与净化

常见气体的实验室制备1．氧气的实验室制备(1)反应原理①高锰酸钾固体加热分解制备：2KMnO4=====△K2MnO4＋MnO2 ＋O2↑。

②常温下，用过氧化氢溶液和二氧化锰反应制备2H2O2=====MnO22H2O＋O2↑。

(2)发生装置图1原理①中反应物为固体，且需不断加热，一般选用图1装置。

在本发生装置中，为了防止生成的细小颗粒堵塞导管，在大试管口可放一松软棉花球，以吸附这些细微颗粒。

加热时，一般先均匀加热整个试管，后集中于反应物固体部位加热。

如果使用排水法收集气体，当停止制气时，应先从水槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯，以防止(冷)水倒流进入气体发生装置中，使(热)试管破裂。

原理②中反应物过氧化氢是液体，MnO2 是固体，反应不需加热，一般选用图2中装置。

在本反应原理中的两种反应物一般分开放置，其中固体(也可以是液体)放置在平底烧瓶、广口瓶或锥形瓶等适合反应的容器中，另一种液体可放在分液漏斗或长颈漏斗中。

一般气体发生装置只能有一个导气口，因此用长颈漏斗组装气体发生装置时，长颈漏斗下端要伸到液面以下，用液体封住下端口，从而防止氧气从长颈漏斗逸出。

图2(3)收集方法因为氧气是不溶于水、密度比空气大的气体，实验室既可以用排水法收集氧气，也可以用向上排空气法收集氧气。

当然，有时也可以用气球、氧气袋收集。

为保证尽可能将集气瓶中的空气排净，用向上排空气法收集氧气时，导管口要插到集气瓶底部；而用排水法收集氧气时，不能一有气泡产生就收集(开始排出气体实为装置内的空气)，要等到气泡均匀冒出时，再开始收集气体。

(4)验满方法排水法收集气体时，直接观察瓶体中的水是否被排出或瓶口是否有气泡冒出，即可验满。

用排空气法收集O2时，检验O2收集满的方法是把带火星的木条放在集气瓶口，若复燃，证明氧气收集满了。

(5)集气瓶放置存有气体的集气瓶在放置时，应尽量避免气体因本身惯性而逸出，一般比空气轻的气体，容易上升；而密度比空气重的气体，容易下降。

103专题十三 常见气体的制取与净化考点一 常见气体的制备1.实验室制取某些气体的装置如图㊂下列说法正确的是()A.装置①和⑤组合可以用来制取氧气B .装置②和③组合可以用来制取氢气C .装置②和④组合可以用来制取二氧化碳D.装置②可以较好地控制反应速率2.用推拉注射器活塞的方法可以检查下图装置的气密性㊂当缓慢推动活塞时,如果装置气密性良好,则能观察到()A.瓶中液面明显上升B .长颈漏斗内液面上升C .瓶内气体分子间的间隔变大D.长颈漏斗下端管口产生气泡3.如图所示,实验室里有一套用来制取气体的装置㊂下列有关叙述正确的是( )A.锥形瓶里加入少量M n O 2粉末,分液漏斗里盛放过氧化氢溶液,可以制取氧气B .锥形瓶里加入大理石,分液漏斗里盛放稀硫酸,可以制取二氧化碳C .当发生装置中液体与固体混合产生了气泡,立即开始收集气体D.集满氧气的集气瓶从水槽里取出后倒放在实验台上4.氨气密度比空气小,极易溶于水,以下收集氨气的方法正确的是()1045.不能用排水法收集的气体是( )A.氢气B .二氧化碳C .氮气 D.氧气6.在实验室中利用如图装置,可以进行的实验是()①用过氧化氢溶液与M n O 2制取氧气②用KM n O 4固体制取氧气③用K C l O 3与M n O 2的混合物制取氧气④用石灰石与稀盐酸制取二氧化碳气体A.①④B .①②C .②③D.③④7.下列物质用于实验室制取气体,可以直接采用如图所示装置的是()A.用氯酸钾和二氧化锰制取氧气B .用锌粒和稀硫酸制取氢气C .用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气D.用大理石和稀盐酸制取二氧化碳等8.2017年5月,我国宣布首次海域 可燃冰 试采成功㊂ 可燃冰 主要含有甲烷水合物㊂(1)请写出甲烷完全燃烧的化学方程式㊂(2)实验室里加热醋酸钠和碱石灰的固体混合物可制取甲烷,请将下图方框中该气体的发生装置图补画完整㊂9.根据下图回答问题:(1)图中仪器a 的名称为 ;(2)实验室用A 装置制取C O 2的化学方程式为;105(3)组装气体发生装置后,应先检查装置的 ,再添加药品;(4)收集密度比空气大的气体,应选择的装置是 (填字母)㊂10.根据下列实验要求回答问题㊂(1)写出图中仪器①㊁②的名称:① ,② ㊂(2)实验室制取二氧化碳的化学方程式为 ,制取装置为 (填标号,下同)和 组合㊂检验二氧化碳的原理为 (用化学方程式表示)㊂(3)实验室用高锰酸钾制取氧气的化学方程式为 ,可选用的发生装置为 (填标号)㊂(4)若用水将如图所示的氧气从瓶内排出,水须从 (填 a 或 b)端导管口通入㊂(5)实验室用碘化氢溶液测定过氧化氢溶液中溶质的质量分数,反应原理:H 2O 2+2H I 2H 2O+I 2ˌ㊂取25.0g 过氧化氢溶液,加入足量的碘化氢溶液,充分反应后生成12.7g 碘㊂根据化学方程式计算该过氧化氢溶液中溶质的质量分数㊂根据下列仪器回答有关问题㊂(1)D 的名称是 ㊂(2)实验室有①无孔 ②单孔 ③双孔三种橡胶塞,请选择橡胶塞并将其序号填在下列相应的空格中㊂A 是细口瓶,可用来保存N a OH (填 固体 或 溶液 ),橡胶塞选 ㊂实验室制取C O 2,已经选择了B ㊁C ,则橡胶塞选择 ㊂实验室用KM n O 4制取O 2,已经选择了D ㊁E ,则橡胶塞选择 ㊂11.根据下列仪器回答有关问题㊂106(1)D 的名称是 ㊂(2)实验室有①无孔 ②单孔 ③双孔三种橡胶塞,请选择橡胶塞并将其序号填在下列相应的空格中㊂A 是细口瓶,可用来保存N a OH (填 固体 或 溶液 ),橡胶塞选 ㊂实验室制取C O 2,已经选择了B ㊁C ,则橡胶塞选择 ㊂实验室用KM n O 4制取O 2,已经选择了D ㊁E ,则橡胶塞选择 ㊂12.下图是实验室制备气体的常用装置,请回答下列问题㊂(1)A 装置中长颈漏斗下端管口必须伸入液面以下的原因是 ㊂(2)请从上述装置中选出实验室用过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气的一组发生和收集装置: (填字母),该反应的化学方程式是 ㊂(3)用D 装置收集二氧化碳时,检验气体收集满的方法是 ㊂13.根据下列装置回答问题㊂(1)仪器a 的名称是 ㊂(2)C 是进行 操作装置中的一部分㊂(3)若选用D 装置收集C O 2,则气体应从 (填 ① 或 ②)端进入㊂若D 装置中盛有N a OH 溶液,则可以除去C O 气体中混有的C O 2,反应的化学方程式为 ㊂(4)向装置A ㊁B 中分别加入两种试剂都可以制得氧气,两个反应中用到的同一种试剂是 (写化学式),该试剂的作用 (填 相同 或 不相同)㊂考点二 常见气体的检验1.化学实验中常用到木条或火柴梗,下列实验方案或操作不能达到目的的是( )A.用带火星的木条检验氧气B .用燃着的木条区分氮气和二氧化碳C .用木条蘸少量浓硫酸验证浓硫酸有腐蚀性D.用火柴梗迅速平放入蜡烛火焰中,约1s 后取出,比较火焰各层温度2.某气体由氢气㊁一氧化碳㊁甲烷中的一种或几种组成㊂点燃该气体后,在火焰上方罩一冷而干燥的烧杯,烧杯内壁出现水雾;把烧杯迅速倒转过来,注入少量澄清石灰水,振荡,石灰水变浑浊㊂下列对气体组成的推断正确的是()A.可能只有氢气一种气体B.可能只有甲烷一种气体C.三种气体一定都存在D.一定是氢气和一氧化碳的混合气体3.下列操作中,能鉴别空气㊁氧气和氢气三瓶气体的是()A.插入燃着的木条B.观察气体颜色C.闻气体的气味D.倒入澄清石灰水4.有三瓶无色㊁无味的气体x㊁y㊁z,它们分别是甲烷㊁氢气㊁一氧化碳中的一种㊂分别点燃三种气体,用干燥的冷烧杯罩在火焰上方,只有y和z火焰上方的烧杯内壁上有水滴出现㊂燃烧后分别向烧杯中注入澄清的石灰水,振荡,只有燃烧x和y的烧杯内石灰水变浑浊㊂则x㊁y㊁z分别是()A.C H4 H2 C OB.C H4 C O H2C.C O C H4 H2D.H2 C H4 C O5.某研究小组欲检验草酸晶体样品分解产物并测定其质量分数(假设杂质不参与反应),草酸晶体(H2C2O4㊃2H2O)的部分理化性质见下表㊂草酸晶体的部分理化性质熔点沸点热稳定性与碱反应101ħ~102ħ150ħ~160ħ升华100.1ħ失去结晶水,175ħ分解成C O2㊁C O㊁H2O 与C a(OH)2反应产生白色沉淀(C a C2O4)(1)加热分解草酸晶体最适宜的装置是(填字母序号)㊂(2)以下是验证热分解产物中含C O㊁C O2的装置㊂①仪器a和b的名称分别是和㊂②证明存在C O2的现象是,证明存在C O的现象是,D中反应的化学方程式是㊂107108③装置A 的作用是 ,气囊的作用是 ㊂(3)为测定样品中草酸晶体的质量分数,设计如下两种方案㊂①称一定量样品用上图装置进行实验,测得装置D 反应前后的质量差,由此计算出的实验结果比实际值明显偏低,排除仪器和操作的因素,其原因可能有:C O 未完全反应㊁ ㊂②称取8.75g 草酸晶体样品配制50.00g 溶液,取10.00g 溶液加适量的稀硫酸,然后滴加25.00g 3.16%KM n O 4溶液,恰好反应完全㊂(已知:2KM n O 4+5H 2C 2O 4+3H 2S O 4 K 2S O 4+2M n S O 4+10C O 2ʏ+8H 2O )则:KM n O 4溶液显 色,25.00g 3.16%KM n O 4溶液中KM n O 4的质量为 g ㊂请计算样品中H 2C 2O 4㊃2H 2O 的质量分数㊂[写出计算过程,M r (H 2C 2O 4)=90,M r (H 2C 2O 4㊃2H 2O )=126,M r (KM n O 4)=158]考点三 常见气体的干燥㊁净化1.下列实验操作能达到实验目的的是( )选项实验目的实验操作A 除去C O 2中的少量C O点燃B 除去C u S O 4溶液中的少量F e S O 4加入足量铜粉C 鉴别澄清石灰水和N a OH 溶液加入稀盐酸D鉴别硬水和软水加入肥皂水2.下图是干燥㊁收集某气体的装置㊂由实验装置可以推测该气体的有关性质,请你在表中找出相对应的选项( )序号气体性质 ABCD溶于水中所得溶液的pH>7<7>7<7其密度(ρ1)与空气密度(ρ2)比较ρ1>ρ2ρ1>ρ2ρ1<ρ2ρ1<ρ2在水中的溶解性极易溶难溶极易溶难溶3.用下列装置进行实验,不能达到实验目的的是( )1094.如图所示装置(不可倒置)有多种用途,下列叙述正确的是()A.若用排空气法往装置内收集H 2时,气体应从A 端通入B .若要除去H 2中的C O 2可在此装置中装入N a OH 溶液,气体从B 端通入C .若用排空气法往装置内收集C O 2时,气体应从A 端通入D.若用水将此装置中的O 2排出,水应从B 端进入5.实验是进行科学探究的主要方法㊂下图是初中化学常见实验装置㊂请回答:(1)仪器①的名称是 ㊂(2)实验室用A 装置制取O 2的化学方程式是 ㊂(3)若要制取并收集一瓶干燥的C O 2,所选装置正确的连接顺序是 (填字母)㊂(4)能用E 装置收集的气体具有的物理性质是 ㊂6.请你根据下图回答有关问题:(1)图一中仪器B 的名称是 ;(2)实验室欲制备并收集二氧化碳,需在图一中选用A ㊁B 与 (填序号)组合,该反应的化学方程式为 ;(3)图二是两套干燥气体的装置,可用于干燥二氧化碳的是 (填 甲 或 乙 ),不能选择另一套的原因是 ㊂1107.根据下列实验装置图,回答问题㊂发生装置收集装置洗气装置(1)写出图中仪器a 的名称: ㊂(2)实验室用加热氯酸钾和二氧化锰混合物制取氧气的化学方程式为 ,可选择的发生装置为 (填字母)㊂(3)实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳的化学方程式为 ,该反应生成的二氧化碳气体中常混有少量氯化氢气体,可通过盛有饱和碳酸氢钠溶液的F 装置除去氯化氢气体,则该混合气体应从F装置的 口(填 ① 或② )通入㊂8.实验室常用下列装置制取气体,请你根据所学知识回答下列问题㊂(1)仪器a 的名称是 ㊂(2)实验室制取氧气时,选用的收集装置是(填字母序号)㊂若改用右图装置收集氧气,则气体应从 进(填 a 或 b)㊂(3)小明取一定浓度的盐酸与石灰石反应制取气体,反应的化学方程式为 ;将生成的气体通入澄清石灰水中,未见变浑浊㊂为探究其原因,进行了如下过程:ʌ作出猜想ɔA.石灰水已经完全变质;B .气体中有挥发出来的H C l 气体㊂ʌ实验探究ɔ①取少量石灰水于试管中,并向试管中滴加几滴无色酚酞试液,振荡,观察到溶液变红色㊂于是排除了猜想A ,你认为排除猜想A 的理由是 ㊂②小明想探究所得气体中是否有挥发出来的H C l 气体,设计如下实验㊂请你帮他完成实验,填写以下表格:实验步骤实验现象实验结论气体中有H C lʌ查阅资料ɔ碳酸钠溶液中通入二氧化碳发生反应:N a2C O3+C O2+H2O 2N a H C O3ʌ拓展延伸ɔ如果用上述原料制得纯净的二氧化碳气体,所选仪器的连接顺序为(填字母)㊂9.化学实验是进行科学探究的重要方式㊂(1)下列实验仪器中不能用于加热的是(填字母代号)㊂a.烧杯b.量筒c.试管d.蒸发皿(2)某化学小组选用以下装置和药品进行探究实验㊂①A中反应的化学方程式为㊂②若将A㊁B连接,A中产生的气体并不能使B中的溶液变浑浊,这是为什么?③若要制取一瓶较为纯净㊁干燥的C O2,所选用装置的导管接口从左到右的正确连接顺序为:a 接㊁接㊁接㊂(3)为探究工业废水的综合利用,某化学小组在实验室中完成了以下实验㊂①X为;乙与硝酸钡反应的化学方程式为㊂②操作Ⅰ和操作Ⅱ中都要用到一种玻璃仪器,该仪器在操作Ⅱ中的作用是什么?(4)某工厂变废为宝,探究用废硫酸等来制取所需产品㊂现有废硫酸4.9t(H2S O4的质量分数为20%),与足量废铁屑反应来制取硫酸亚铁,同时将生成的全部氢气通入足量氧化铜中并加热(H2+C u Oә C u+H2O),请计算理论上最多可生产铜的质量㊂111。

A．NO2 B．HCl
C．CH4 D．NH3
5、设计了四种制备气体的方案:(1) 加热稀硫酸和乙
醇制备乙烯；(2) 加热稀盐酸和二氧化锰制备氯气；
(3)用稀硫酸和大理石制备二氧化碳；(4)用稀硝酸和
硫化亚铁制备硫化氢。不宜采用的方案有哪些？D
A.只有(1)和(2)
B.只有(1)和(3)
C.只有(3)和(4)
图2
图3
图4
图5
图6
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5
（4）启普发生器及简易装置
图7
图8
图9 图10
图11 图12
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6
3、固体+液体或液体+液体加热制气体
①反应容器：试管、烧瓶 ②加液容器：分液漏斗 ③注意事项：见图16、17
图13
图14
图1gf5r
图16
图17
7
二、气体净化装置： 根据净化剂的状态和条件选择
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编 A中物 B中物 C中
号质
质 气体
有关化学方程式
(1) Na2SO3
浓硫酸 SO2
Na2SO3 +H2SO4(浓) ═ Na2SO4 +SO2↑+H2O
(2) Cu
浓硝酸 NO2
Cu + 4HNO3(浓) ═ Cu(NO3)2+ 2NO2↑+2H2O
(3) KMnO4 浓盐酸 Cl2
2KMnO4 + 16HCl ═ 2KCl g+fr 2MnCl2+5Cl2↑+ 8H2O
在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置
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21
7根据下面实验图填空和回答问题:(1)烧瓶中所发生的主
要反应的化学方程式是 2H2SO4(浓)+2Na，Br+MnO2═MnSO4+Br2↑+

常见气体的制取和检验 ⑴氧气1、制取原理：含氧化合物自身分解 制取方程式：MnO 2O 2+2H 2O 22H 2O2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑2KClO 3MnO 22KCl +3O 22KMnO 4MnO 2K 2MnO 4+O 2+装置：略微向下倾斜的大试管,加热干燥：浓硫酸、硅胶、无水氯化钙、P 2O 5、碱石灰 检验：带火星木条,复燃 收集：排水法或向上排气法⑵氢气制取原理：活泼金属与弱氧化性酸的置换 制取方程式：Zn+H ₂SO ₄====ZnSO ₄+H ₂↑ 装置：启普发生器干燥：浓硫酸、硅胶、无水氯化钙、P 2O 5、碱石灰 检验：点燃,淡蓝色火焰,在容器壁上有水珠 收集：排水法或向下排气法⑶氯气制取原理：强氧化剂氧化含氧化合物 制取方程式：MnO ₂+4HCl(浓) ====MnCl ₂+Cl ₂↑+2H ₂O装置：分液漏斗,圆底烧瓶,加热检验：能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝;除杂：先通入饱和食盐水(除HCl),再通入浓H ₂SO ₄ (除水蒸气)收集：排饱和食盐水法或向上排气法尾气回收：Cl ₂+2NaOH==== NaCl+NaClO+H ₂O⑷硫化氢制取原理：强酸与强碱的复分解反应制取方程式：FeS+H 2SO 4====FeSO 4+H ₂S ↑ 装置：启普发生器检验：能使湿润的醋酸铅试纸变黑除杂：先通入饱和NaHS 溶液(除HCl),再通入固体CaCl ₂ (或P ₂O 5)(除水蒸气) 收集：向上排气法尾气回收：H ₂S+2NaOH==== Na ₂S+H ₂O⑸二氧化硫制取原理：稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解 制取方程式：Na ₂SO ₃+H ₂SO ₄==== Na ₂SO ₄+SO ₂↑+H ₂O 装置：分液漏斗,圆底烧瓶检验：先通入品红试液,褪色,后加热又恢复原红色; 除杂：通入浓H ₂SO ₄ (除水蒸气) 无水氯化钙、P 2O 5收集：向上排气法+16HCl(浓)2KCl +2MnCl 25Cl 28H 2O ++2KMnO 4尾气回收：SO₂+2NaOH==== Na₂SO₃+H₂O【防倒吸】⑹二氧化碳制取原理；稳定性强酸与不稳定性弱酸盐的复分解制取方程式：CaCO₃+2HCl====CaCl₂+CO₂↑+H₂O 装置：启普发生器检验：通入澄清石灰水,变浑浊除杂：通入饱和NaHCO₃溶液(除HCl),再通入浓H₂SO₄(除水蒸气)收集：排水法或向上排气法⑺氨气制取原理：固体铵盐与固体强碱的复分解制取方程式：Ca(OH)₂+2NH₄₂+2NH₃↑+2H₂O①直接加热浓氨水；②浓氨水中加生石灰(或碱石灰)。

二轮复习提高
气体的制备与除杂
气体的净化与除杂
实验中的常见气体
H 2O O2
HCl
杂质气体
NH3
CO2 H2
CO
H2O
干燥剂
浓硫酸
装置图
使用范围
中性/酸性气体 H2、O2、CO、HCl 等 中性/碱性气体 H2、O2、CO、NH3 等
注意事项
不能干燥碱性气体， 如NH3
生石灰 氢氧化钠 碱石灰
不能干燥酸性气体， 如CO2、SO2、HCl
3
4 5
CO2（H2O）
CO（CO2） O2（CO2）
将混合气体通过盛有足量浓硫酸的洗气瓶
将混合气体通过盛有足量氢氧化钠溶液的洗气瓶 将混合气体通过盛有足量氢氧化钠溶液的洗气瓶
6
7 8
O2（H2O）
N2（O2） O2（CO）
将混合气体通过盛有足量浓硫酸的洗气瓶
将混合气体通过足量灼热的Cu粉
先将混合气体通过足量灼热的CuO粉末， 再通过盛有足量氢氧化钠溶液的洗气瓶
Thanks
H2
NH3
只能吸收杂质气体， 选择除杂试剂 不能吸收待净化的气体。
除杂务尽 除杂顺序
优先选吸收程度好的试剂， 反应后不能产生新杂质。 先强后弱， 次生杂质要排好，不重复除杂。
除杂在前，干燥在后， 先除杂后干燥 干燥后的气体不能再通过水溶液。
例题1
写出下列气体混合物的常用除杂方法 序号 1 2 物质（杂质） CO2（CO） CO2（O2） 方法 将混合气体通过足量灼热的CuO粉末 将混合气体通过足量灼热的Cu粉
例题2
实验室制得的氢气中常含有水蒸气和少量酸雾， 为了获得纯净的氢气可选用图中的 C 套装置来净化． 其中右瓶中应盛 浓硫酸 以除去 水蒸气 ．

常见气体的实验室制取【考纲要求】1．掌握常见气体的实验室制法（包括所用试剂、仪器、反应原理和收集方法）2．与其它各部分知识、技能的综合应用。

【知识要点】一、课本中的气体制备二、气体的制取实验室气体制备的一般步骤有：制取→净化→收集→尾气吸收（一）气体的发生装置常见的气体制取装置有：或填写下表：32H2+4HCl MnClCaCl2)选择发生装置的根据是。

（二）气体的净化装置或欲除去下列气体中的杂质，写出选用的试剂和装置气体选择净化装置的根据是。

（三）气体的收集装置 或或或选择收集装置的根据是 。

（四）气体的尾气吸收选择尾气吸收装置的根据是 。

【典型例题】例1、（课本《必修1》P99页）下图是实验室制取氨气的常用装置，某同学欲用该装置制取、收集干燥纯净的氨气，试分析其是否严谨？若不严谨，应如何改进？试画出改进后的实验装置图。

例2、（课本《必修1》P50页）铁能与水蒸气反应，反应化学方程式为 。

常用反应装置如下图。

如果提供给你3支试管、水槽、蒸发皿、胶塞、导管、酒精喷灯及其他必要的仪器和物品，设计一套简单的实验装置，使还原铁粉与水蒸气反应（这套装置应包括水蒸气发生、水蒸气与铁粉反应、检验产生的气体等部分）。

画出你设计的装置简图。

例4、（课本《选修6》P22）回忆初中化学课程中制取二氧化碳的实验，思考下列问题：（1）能够通过化学反应产生二氧化碳气体的物质有哪些？（2）制取二氧化碳的实验中，以什么物质为反应物（原料）？为什么？（3）反应的装置是如何选择和安装的？（4）如果要制备干燥的气体产物，应如何设计装置？例3、（课本《必修1》P92页）现给你一试管二氧化氮，其他药品和仪器自选。

请你设计实验，要求尽可能多地使二氧化氮被水吸收。

画出你设计的装置简图，简述实验步骤、现象并进行解释。

例5、某化学兴趣小组的甲、乙两位同学对测定化学反应速率非常感兴趣，为此进行了有关的实验探究，实验记录如下。

[实验目的] 测量锌和稀硫酸反应的速率[实验用品] 锥形瓶、双孔塞、分液漏斗、直角导管、50mL注射器、铁架台、、量筒；锌粒、1mol·L－1的H2SO4、4mol·L－1的H2SO4。

170℃
Δ
浓H2SO4
CH2=CH2↑+H2O
14. CO
HCOOH
浓H2SO4
CO ↑ ＋H2O
气体制取装置的设计
1、装置连接顺序
发生 装置 净化 装置 干燥 装置 收集 装置 吸收 装置
及反 反应 应物 条状 件态
的气 性体 质及 杂 质
选气 择体 干的 燥性 剂质
及气 密体 度水 溶 性
选气 择体 吸的 收毒 剂性
（3）燃烧或袋装处理法
如： CH4 、 C2H4 、 C2H2 、 H2、CO等。
防倒吸吸收
标准装置
安全瓶装置
5、气体性质实验装置
• 5.1 装置分类
• （1）常温反应装置
• （2）加热反应装置
• （3）冷却反应装置
6、排水量气装置
标准 装置
注意事项： 左端水位与右 端水位相平
注意事项：
变化 装置
标准装置
1.2.3 固＋液
启普发生器变化：
1.2.3 固＋液
简易启普发生器：
1.2.3 固＋液
其它装置：
2、气体的净化装置
• 2.1 除杂装置
– （1）洗气瓶 – （2）干燥管 – （3）加热管
c d
• 2.2 干燥装置
• 2.2.1 干燥装置
– （1）洗气瓶 – （2）干燥管
干燥剂的选择及使用原则
1、选择原则
①气体在被干燥的过程中要不能被减少 ②不要引入新的杂质。
2、选择方法
酸、碱性 据气体的 氧化、还原性
集装置
• 3.1 判断原则
– （1）易溶或与水反应的气体： 排空气法 – （2）与空气成分反应或与空气密度相近的气体： – 排水（液）法 – （3）可溶性气体考虑用 – 排液法 – （4）两种方法皆可用时，排水法收集的气体较纯。

1、气体发生装置的类型（2）装置基本类型：装置类型固体反应物（加热）固液反应物（不加热）固液反应物（加热）装置示意图主要仪器典型气体O2、NH3、CH4等H2、CO2、H2S等。

Cl2、HCl、CH2=CH2等操作要点（l）试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在管口冷凝后倒流而引起试管破裂。

（2）铁夹应夹在距试管口l/3处。

（3）胶塞上的导管伸入试管里面不能太长，否则会妨碍气体的导出。

（1）在用简易装置时，如用长颈漏斗，漏斗颈的下口应伸入液面以下，否则起不到液封的作用；（2）加入的液体反应物（如酸）要适当。

（3）块状固体与液体的混合物在常温下反应制备气体可用启普发生器制备。

（1）先把固体药品加入烧瓶，然后加入液体药品。

（2）要正确使用分液漏斗。

几种气体制备的反应原理1、O2 2KClO3 2KCl+3O2↑2KMnO4 K2MnO4+MnO2+O2↑2H2O2 2H2O+O2↑2、NH3 2NH4Cl+Ca(OH)2 CaCl2+2NH3↑+2H2ONH3·H2O NH3↑+H2O3、CH4 CH3COONa+NaOH Na2CO3+CH4↑4、H2 Zn+H2SO4(稀)=ZnSO4+H2↑5、CO2 CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2↑+H2O6、H2S FeS+H2SO4(稀)=FeSO4+H2S↑7、SO2 Na2SO4+H2SO4(浓)=Na2SO4+SO2↑+H2O8、NO2 Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O9、NO 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O10、C2H2 CaC2+2H2O→Ca(OH)2+CH≡CH↑11、Cl2 MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O12、HCl NaCl(固)+H2SO4(浓) NaHSO4+HCl↑NaCl(固)+NaHSO4 Na2SO4+HCl↑2NaCl(固)+H2SO4(浓) Na2SO4+2HCl↑13、C2H4 C2H5OH CH2=CH2↑+H2O14、N2 NaNO2+NH4Cl NaCl+N2↑+2H2O2、收集装置（1）设计原则：根据氧化的溶解性或密度（2）装置基本类型：装置类型排水（液）集气法向上排空气集气法向下排空气集气法装置示意图适用范围不溶于水（液）的气体密度大于空气的气体密度小于空气的气体典型气体H2、O2、NO、CO、CH4、CH2＝CH2、CH≡CH Cl2、HCl、CO2、SO2、H2S H2、NH3、CH43、净化与干燥装置（1）设计原则：根据净化药品的状态及条件（2）装置基本类型：装置类型液体除杂剂（不加热）固体除杂剂（不加热）固体除杂剂（加热）适用范围装置示意图（3）气体的净化剂的选择选择气体吸收剂应根据气体的性质和杂质的性质而确定，所选用的吸收剂只能吸收气体中的杂质，而不能与被提纯的气体反应。

第21讲 常见气体的制备、净化和收集[复习目标] 1.掌握常见气体的制备、净化、收集及尾气处理的方法。

2.能对整套气体制备及性质实验装置进行分析，并能处理相关问题。

考点一 常见气体的制备、净化、收集及尾气处理必备知识夯实1．常见气体的发生装置 (1)固体＋固体――→△气体发生装置如图：制备气体：□1O 2、□2NH 3等 (2)固体(液体)＋液体――→△气体发生装置如图：制备气体：□3Cl 2、CH 2===CH 2(需加温度计)等 (3)固体＋液体(不加热)→气体发生装置如图：制备气体：选择合适的试剂和装置能制取中学化学中常见的气体，如NH 3(□4生石灰、□5浓氨水)、O 2(MnO 2、□6H 2O 2溶液)、Cl 2(KMnO 4、□7浓盐酸)、SO 2(□8Na 2SO 3、较浓硫酸)等2．常见气体的除杂装置4.(1)实验室制取Cl2时，尾气的处理可采用□1b装置。

(2)制取CO时，尾气的处理可采用□2a、c装置。

(3)实验室制取NH3时，尾气的处理可采用□3d装置。

名师课堂点拨实验室中制取气体时实验装置的设计关键能力提升一、常见气体的制备和收集1．(2023·北京石景山区模拟)实验室制备下列气体所选试剂、制备装置及收集方法均正确的是()【解析】制取NO2可选用Cu和浓硝酸反应，不能选用稀硝酸，A错误；NH4Cl受热分解生成NH3和HCl，遇冷时NH3和HCl重新化合生成NH4Cl，不能用于制取NH3，B错误；H2O2在MnO2催化下分解生成H2O和O2，可用排水法收集O2，C正确；KMnO4和浓盐酸在常温下反应生成Cl2，Cl2的密度大于空气的密度，采用向上排空气法收集，选择装置c，D错误。

【答案】C2．实验室制取下列气体，所选反应试剂、制备装置与收集方法均合理的是()【解析】铜与稀硝酸生成NO且反应不需加热，NO与空气中的氧气反应生成NO2，不能用排空气法收集NO，A错误；乙醇在浓硫酸作用下迅速升高温度到170 ℃，乙醇生成乙烯气体，乙烯难溶于水，可以用排水法收集，B正确；氨的密度小于空气，应该使用向下排空气法收集，C错误；Na2SO3和硫酸反应不需要加热，且SO2能与水反应，不能用排水法收集，D错误。

④水槽;⑤集气瓶;⑥铁夹。
答案:(1)①酒精灯
②试管
③铁架台
④水槽
⑤集气瓶
⑥铁夹
(2)图乙中制取装置的两处明显错误:
①
;
②
。
从酒精灯尚未点燃角度看,该收集装置中还隐藏着两处错误:
①
;
②
。
解析:(2)图乙制取装置中的两处明显错误是:①试管口未略向下倾斜,冷凝水倒流回试管底部炸
(氧化钙和氢氧化钠固体的混合物)和醋酸钠固体制取甲烷气体,应选用的发生装置是
字母,下同),若用G装置收集时,则气体要从
(填
端通入。
(4)A、B装置都可以制取氧气、二氧化碳和氢气,若要控制液体滴加速率,获得平稳气流,应选择的
发生装置是
(填字母)。
解析:(3)实验室用加热碱石灰(氧化钙和氢氧化钠固体的混合物)和醋酸钠固体制取甲烷气体,
灭酒精灯
①检查气密性;
②加入石灰石;
③加入稀盐酸;
④收集气体
[例1] (昆明中考)根据下列装置图回答问题。
(1)仪器a的名称是
。
解析:(1)仪器a的名称是试管。
答案:(1)试管
(2)实验室用高锰酸钾制取氧气,选择的发生装置是
为
(填字母),反应的化学方程式
。
解析:(2)高锰酸钾制取氧气需要加热,可选用装置 A 作发生装置;高锰酸钾在加热的条件下反应生
燃酒精灯,待气泡连续均匀放出时收集气体;⑤从水槽中撤出导管;②熄灭酒精灯。故选 b。
答案:(2)2KMnO4
K2MnO4+MnO2+O2↑
b
(3)进行铁丝在氧气中燃烧的实验,集气瓶底部加入水或细沙的目的是
(4)实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气,应选择的发生装置是

化学实验小型化训练——常见气体的制备及实验装置的连接一、常见气体的实验室制法所用试剂、反应原理：气体所用试剂反应原理H2O2Cl2NH3C2H4C2H2CO2SO2NONO2二、常见气体的实验室制取、净化、收集及尾气处理装置：1、制备装置的选择：根据反应物的状态、反应条件进行选择固+固气固+液→气固（或液）+液气制、制、、制、、、制、、。

【思考】上图制Cl2右侧替代装置中的玻璃管起到什么作用？2、气体的除杂和干燥：干燥装置一般放在其它除杂装置之后洗气瓶（盛装液态试剂）干燥管（盛装固态试剂）3、防倒吸装置吸收易溶于水的气体时防倒吸气体连接装置中的防倒吸装置（安全瓶）【思考】以下装置能防倒吸的是：（）A B C D4、气体收集装置：根据气体密度、溶解性及能否与空气中的某种成分反应等方面进行选择。

排水（或其它液体）法向上排空气法向下排空气法可收集气体有：可收集气体有：可收集气体有：5、量气装置排水（或其它液体）法测体积测吸收装置的增重量洗气瓶或干燥管等装置读取气体的体积之前必须①使试管和量筒（或量气管）内的气体都冷却至室温；②调整量筒（或量气管）内外液面高度使之相同【思考】在盛水的广口瓶和量筒之间的导管中应该先充满水，为什么？6、尾气处理装置：需要处理的气体为有毒、有害及可燃性气体在水中溶解度较小的气体易溶于水的气体可燃性气体贮气瓶处理气体：三、实验方案的设计和仪器的连接：综合实验制备题的一般思考顺序：反应原理→反应物的选择→除杂试剂的选择→仪器的选择→完整实验的组合。

1、连接仪器：一般顺序为气体发生装置→除杂装置→干燥装置（是否必需）→性质检验装置→气体收集装置（如有必要）→尾气处理装置，具体实验会有不同的步骤组合。

【注意】导管在装置连接中的使用方法2、检查装置的气密性：①先要审清题目是检测全套装置，还是其中部分装置气密性；②操作时一定要先将被检测装置变成一个密封体系（如关闭开关、导管出口插入水中等），然后改变气压（如加热、注水等），观察现象；③回答问题时应先叙述操作方法、步骤，再说观察到的现象，最后由现象得出结论。

（1）排空气法（向上或向下） ）排空气法（向上或向下）
密度比密度比 空气大， 空气大空气小， ， 空气小， 向上排向下排 空气法空气法
（2）排水法（难溶于水、也不跟水反应） 排水法（难溶于水、也不跟水反应） 排水法 →
5、尾气处理（有毒气体必须要尾气处理） 、尾气处理（有毒气体必须要尾气处理）
•溶液吸收 溶液吸收 •点燃 点燃 •充袋法 充袋法
极易溶于水的要用防倒吸装置： 极易溶于水的要用防倒吸装置： 如HCl和NH3 和
20．（12分）硫酸亚铁（FeSO4·7H2O）是一种重要的食品和饮料添 加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备FeSO4·7H2O晶体： ①将5%Na2CO-3溶液加入到盛有一定量废铁悄的烧杯中， 加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废铁屑用水洗涤 2~3遍。 ②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在 50~80℃之间至铁屑耗尽； ③趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶； ④待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2~3次，再用 滤纸将晶体吸干； ⑤将制得的FeSO4·7H2O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保 存。 请回答下列问题： （1）实验步骤①的目的是 ，加热的作用是 。 （2）实验步骤①明显不合理，理由是 。 ； 。 （3）实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，其目的是
（3）固（液）体+液体 →气体 ） 液体 气体 反应容器：试管、 反应容器：试管、烧瓶 加液容器： 加液容器：分液漏斗
△
可制备C 可制备 l2、C 2H4等
2、气体的净化装置 、
通入溶液中除杂（洗气）： 长进短出 通入溶液中除杂（洗气）：
通过固体除杂： 通过固体除杂： 大进小出
怎样把括号内的杂质出去 Cl2（HCl） CO(CO2) ） 饱和NaCl溶液 饱和 溶液

①O2(Cl2)：___________________________； ②CO(CO2)：_________；③NO(NO2)：_____________。 (3)酸性气体中含有其他酸性杂质气体
CO2(SO2)：________________________。 (4)含有O2杂质的气体 ①CO2(O2)：__________；②N2(O2)：___________。 (5)HCl(Cl2)：____________。
二、气体的发生装置：
(1)固体＋固体――△→气体
制备气体：O2、NH3、CH4等 注意事项：粉末状固体应在试管口放一团棉花 ①试管口应稍向下倾斜，以防止产生的水蒸气在试管口 冷凝后倒流，而使试管破裂。
③固体药品应平铺在试管底部。 ④胶塞上的导管伸入试管内不能过长，否则会影响气体导出
⑤如用排水集气法收集气体，当停止制气时，应先从水 槽中把导管撤出，然后再撤走酒精灯，防止水倒吸。
三、气体的除杂方法：
除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差
异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性、可燃性。
除杂原则：
(1)不损失主体气体， (2)不引入新的杂质气体， (3)在密闭装置内进行， (4)先除易除的气体。
一般可从以下几个方面考虑： ①易溶于水的杂质可用水吸收；
②酸性杂质可用碱性物质吸收；
四、气体的干燥
(1)选用干燥剂应根据气体的性质和干燥剂的性质而定， 其原则是干燥剂只能吸收气体中的水分，而不能与气体 发生反应。
①酸性干燥剂，如浓H2SO4、P2O5、硅胶等。一般用来 干燥酸性或中性气体，而不能用来干燥碱性气体。
②碱性干燥剂，如生石灰、固体NaOH、碱石灰等。碱性 干燥剂不能干燥酸性气体，如碱石灰不能干燥Cl2、CO2、 HCl等。

实验装置解说实验装置解说常见气体的制备复习要求：1、 掌握常见气体的制备的反应原理、除杂、收集、验纯、检验、尾气处理等掌握常见气体的制备的反应原理、除杂、收集、验纯、检验、尾气处理等2、 掌握仪器气密性的检验掌握仪器气密性的检验3、 如何防止倒吸如何防止倒吸复习要点：一、常见气体的常规制法：一、常见气体的常规制法：气体气体 名称名称反应原理反应原理 (化学方程式) 反应反应 装置装置 收集收集 方法方法操作注意操作注意 事项事项氧气氧气 2KClO 3 2KCl+3O 2↑固+固 气 大试管、大试管、 酒精灯等酒精灯等排水法排水法制O 2时试管要时试管要干净，MnO 2应 加热处理过加热处理过2KMnO 4K 2MnO 4+ MnO 2+O 2↑氨气氨气2NH 4Cl+Ca(OH)2CaCl 2+2NH 3↑+2H 2O 向下排气法向下排气法 氢气氢气 Zn+H 2SO 4=ZnSO 4+H 2↑ 固+固 气 启普发生器启普发生器 或简易装置或简易装置排水法排水法向下排气法向下排气法 1、使用长颈漏斗、使用长颈漏斗 时，要使漏斗时，要使漏斗下端下端 伸入液面下伸入液面下 2、启普发生器只、启普发生器只 可用于不溶于水可用于不溶于水 的块状固体与液的块状固体与液 体的反应体的反应3、使用分液漏斗、使用分液漏斗 可加强气密性，也可加强气密性，也 可控制液体流速可控制液体流速CO 2CaCO 3+2HCl=CaCl 2+CO 2↑+H 2O 向上排气法向上排气法SO 2 Na 2SO 3+H 2SO 4(浓)=Na 2SO 4+H 2O+SO 2↑ 分液漏斗+ 烧瓶或广口烧瓶或广口向上排气法向上排气法NO 2Cu+4HNO 3(浓)=Cu(NO 3)2+ 2NO 2↑+2H 2O 向上排气法向上排气法C 2H 2CaC 2+2H 2O Ca(OH)2 + C 2H 2↑ 排水法排水法氯气氯气 MnO 2+4HCl (浓) MnCl 2+Cl 2+2H 2O 固+液 气 分液漏斗+烧瓶烧瓶 +石棉网、酒精石棉网、酒精 灯向下排气法向下排气法 1、氯气有毒，尾气、氯气有毒，尾气 用NaOH 溶液吸收溶液吸收 2、NO 用排水法可除用排水法可除 去NO 2，又可防氧化，又可防氧化 NO 3Cu+8HNO 3(稀)=3Cu(NO 3)2 +2NO ↑+2H 2O 排水法排水法 CO HCOOH H 2O+CO ↑ 液+液 气 分液漏斗+烧瓶烧瓶酒精灯(有的还有的还 要温度计) 排水法排水法1、制C 2H 4应加碎瓷应加碎瓷 片，防止爆沸片，防止爆沸2、制C 2H 4温度控制温度控制在170℃左右。

中考常见气体的制备，净化，干燥和收集在中考化学中，实验室常见气体的制备，净化，干燥，收集以及性质的相关知识点是必考的内容，考察知识点比较综合，会涉及相关装置的选择问题，常见气体实验室制备的化学反应方程式，反应现象的书写，误差判断以及简单的计算。

在这里我们来总结一下实验室常见气体的制备过程中的相关实验装置的选择方法。

综合性气体制备实验装置的设计包括哪些方面？1、发生装置和收集装置的选择：（1）根据制取气体的反应原理，即制取气体时反应物的状态和反应条件，常用的气体发生装置有两种，分别是“固体加热型”和“固液常温型”，如图中的A、B。

（2）常用的气体收集装置有三种，分别是“排水法”、“向上排空气法”和“向下排空气法”，如图中的C、D、E。

常用气体的收集装置的选取的依据是气体的溶解性、密度及其是否与水或者空气的成分发生反应等：①如果气体是不易溶于水或难溶于水的，并且不与水发生反应，那么该气体可选取“排水法”的装置来收集。

②如果气体的密度比空气的大，并且不与空气的成分发生反应，那么该气体可选取“向上排空气法”的装置来收集。

③如果气体的密度比空气的小，并且不与空气的成分发生反应，那么该气体可选取“向下排空气法”的装置来收集。

2、净化装置的选择气体的净化（除杂），就是指将气体中的杂质除去，使其得到净化。

其理论依据是利用杂质所具有的与所需气体不同的物理性质或化学性质，选用适当的试剂，科学地设计实验方案，或者按照给出的实验设计方案，进行分析探究，逐步将气体中的杂质除去，使其得到净化。

常用的气体的净化（除杂）方法主要有两种：一是吸收法：即选用适当的试剂，通过物理变化或化学反应，将杂质直接吸收，转变为液体或固体等而除去。

例如，除去CO中混有的少量的CO2时，可先将混合气通过盛有浓NaOH溶液的洗气瓶中，吸收掉其中的CO2，然后再通过盛有浓硫酸的洗气瓶中，吸收掉其中的水蒸气。

而常见气体的吸收剂如下表：乐冲刺：做的更少，学的更好二是转化法：即将杂质通过化学反应转化为被所需气体而除去。

实验室制备
实验室常用高锰酸钾或氯酸钾在加热条件下分解来制备氧气 ，也可以使用过氧化氢在二氧化锰催化下分解制备氧气。
氮气制备
工业制备
工业上主要采用分离液态空气法 来制备氮气。与氧气制备相似， 将空气液化后进行精馏，得到氮 气。
实验室制备
实验室常用加热氯化铵与氢氧化 钙固体制备氨气，然后通过将氨 气通过加热的氧化铜粉末制备氮 气。
其他净化方法
生物净化法
利用微生物的代谢作用将气体中的有 害成分转化为无害物质。
等离子体净化法
利用等离子体的高能电子或活性粒子 将气体中的有害成分进行分解或转化， 生成无害物质。
PART 04
应用与展望
REPORTING
WENKU DESIGN
气体在工业领域的应用
气体在工业领域的应用非常广泛，如钢铁、石油、化工、电 力等。在这些领域中，气体是必不可少的原料或燃料，如氧 气用于钢铁冶炼、氮气用于化工生产、氢气用于合成氨等。
氢气制备
工业制备
工业上主要采用天然气、石油或煤作 为原料，通过蒸汽重整或部分氧化法 制备氢气。
实验室制备
实验室常用金属镁或锌与稀酸反应来 制备氢气，也可以使用电解水的方法 制备氢气。
二氧化碳制备
工业制备
工业上主要采用高温煅烧石灰石或大理石来制备二氧化碳气体。
实验室制备
实验室常用碳酸盐（如碳酸钠、碳酸钙）与稀酸反应来制备二氧化碳气体。
氦气气中提取氦气，通过吸附、精馏等方法进行纯 化。
实验室制备
实验室常用加热氯酸钾、过氧化氢与硝酸盐等分解来制备氦气，也可以通过液态 空气分馏法制备氦气。
PART 03
气体净化方法
REPORTING
WENKU DESIGN

第28讲 常见气体的实验室制备、净化和收集[复习目标] 1.了解常见气体的制备原理、装置及改进。

2.能根据气体的性质及制备原理设计实验流程。

1．气体制备实验的基本思路2．重要气体的发生装置依据制备气体所需的反应物状态和反应条件，可将发生装置分为三类： (1)固体＋固体――→△气体制备气体：O 2、NH 3、CH 4等。

(2)固体＋液体(或液体＋液体)――→△气体制备气体：Cl 2、C 2H 4等。

(3)固体＋液体(不加热)―→气体制备气体：选择合适的药品和装置能制取中学化学中常见的气体。

3．常见气体典型制备装置举例(1)Cl2的实验室制备(2)SO2的实验室制备(3)NH3的实验室制备4．气体的除杂方法(1)除杂试剂选择的依据：主体气体和杂质气体性质上的差异，如溶解性、酸碱性、氧化性、还原性。

除杂原则：①不损失主体气体；②不引入新的杂质气体；③在密闭装置内进行；④先除易除的杂质气体。

(2)气体干燥净化装置类型液态干燥剂固态干燥剂固体，加热装置图ⅠⅡⅢⅣ常见试剂浓H2SO4(酸性、强氧化性)无水氯化钙(中性)、碱石灰(碱性)Cu、CuO、Mg等当CO2中混有O2杂质时，应选用上述Ⅰ～Ⅳ中的装置Ⅳ除O2，除杂试剂是Cu粉。

5．气体的收集方法收集方法收集气体的类型收集装置可收集的气体(举例)排水法难溶于水或微溶于水，且不与水反应的气体O2、H2、NO、CO等排空气法向上排空气法密度大于空气且不与空气中的成分反应Cl2、SO2、NO2、CO2向下排空气法密度小于空气且不与空气中的成分反应H2、NH36.集气装置的创新——排液集气装置(1)装置(Ⅰ)从a管进气b管出水可收集难溶于水的气体，如H2、O2等。

若将广口瓶中的液体更换，还可以收集以下气体。

①饱和食盐水——收集Cl2。

②饱和NaHCO3溶液——收集CO2。

③饱和NaHS溶液——收集H2S。

④四氯化碳——收集HCl或NH3。

(2)装置(Ⅱ)储气式集气。