多功能瓶收集气体分为排空气法和排水法两大类。排空气法的底层逻辑:利用气体和空气密度的差异,重的气体沉在瓶底,轻的气体浮在上方,把瓶内空气从另一根导管挤出去,分为正放集气瓶和倒置集气瓶两种情况。
瓶子正放,瓶口朝上。收集密度大于空气的气体,例如O₂、CO₂,气体要从长导管a进入,气体沉在瓶底,空气从短导管b排出,也就是“a进b出”。如果收集密度小于空气的气体,如H₂,氢气轻,会飘在瓶子上方,所以从短导管b进气,空气从长导管a排出,即“b进a出”。
瓶子倒置,瓶口朝下。规律刚好反过来。收集密度小于空气的H₂,气体从长导管d进入,聚集在瓶底,空气从短导管c排出,d进c出。收集密度大于空气的O₂、CO₂,气体从短导管c进入,沉在瓶底,空气从长导管d排出,c进d出。
排水法收集气体时,瓶内装满水,原理是气体难溶于水,进入瓶内把水压出去。无论气体密度大小,一律短管进气,长管排水,也就是图中的f进e出。像O₂、H₂都适合排水法收集。而CO₂能溶于水,还会和水发生反应,不能直接用排水收集;如果一定要用,可在水面铺一层植物油,隔绝二氧化碳和水接触,防止溶解。
中考高频易错点一定要分清:排空气法看密度,排水法看溶解性。不要死记“长进短出”四个字,瓶子一旦倒置,口诀直接失效。做题第一步先观察瓶子摆放方式,再判断气体性质,最后确定进出导管。
多功能瓶是实验探究大题的常客,除收集气体外,还能用来除杂、检验气体、测量气体体积。考试常常把多种用途混合考察,所以不能只背导管进出口,要理解背后的物理原理。只要掌握“密度分层、排水挤水”的核心逻辑,遇到任何变形装置都不会出错。

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