化学人教版九上同步课堂讲义：6.2 二氧化碳制取的研究

课题2二氧化碳制取的研究一、学习目标1.掌握实验室制取二氧化碳的反应原理、发生装置和收集装置。2.了解实验室制取气体的一般思路和方法。3.初步学会实验室制取二氧化碳。二、重难点 重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、实验装置及制取方法难点：从实验室制取气体装置的设计思路出发，探讨实验室制取三、考点精讲1.实验室制取二氧化碳（1）反应原理：CaCO3+2HCl=CaCl2+H20+CO2↑（2）药品的选择：在实验室里，通常用稀盐酸和石灰石（或大理石，主要成分是CaCO3）来反应制取二氧化碳。①不能用浓盐酸，因为浓盐酸有挥发性，会使收集的二氧化碳混有氯化氢气体而不纯。②不能用稀硫酸，因为稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，覆盖在石灰石（或大理石）的表面，阻碍反应的进行，会使反应停止。③不能用碳酸钙（或碳酸钠等），因为它们与盐酸的反应反应速率太快，不易控制。图一图二（图一图二（1）向图一锥形瓶中加入的盐酸时，盐酸的量要漫过长颈漏斗的下端，防止气体从长颈漏斗逸出。（2）收集二氧化碳方法是向上排空气法。收集气体时的导管要伸入集气瓶的底部，便于排尽集气瓶中的空气。（3）图二改用分液漏斗的优点是控制反应速率。（4）二氧化碳的检验及验满①二氧化碳的检验：将气体通入澄清的石灰水，如果澄清石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳。②二氧化碳的验满：将燃着的木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，证明二氧化碳已满。（5）实验步骤：组装仪器→检查装置的气密性→装药品→收集气体→验满2.实验室制取气体的一般思路和方法发生装置收集装置实验装置选择依据发生装置选择要根据反应物的状态和反应条件（1）反应物的状态有：固体与固体反应、固体与液体反应、液体与液体反应等（2）反应条件有：加热、高温、催化剂等收集装置选择要根据气体的密度和气体的溶解性及气体是否与水反应（1）排空气法密度比空气的大——向上排空气法密度比空气的小——向下排空气法（2）排水法不易溶于水，不与水反应其它因素（1）原料容易获得（2）实验反应条件容易控制（3）实验装置容易装配（3）实验操作简便安全（4）反应速率适中，便于控制（5）生成气体不混入其他气体，便于收集等典型例题1：下列是中学化学常用的仪器，请回答：（1）请写出仪器的名称：A，D。（2）实验制取和收集二氧化碳气体，可从A﹣G中选取（填字母）。组装一套实验装置。实验前，必须检查装置的。（3）证明二氧化碳已收集满的方法是；将少量该气体通入澄清石灰水中的现象是。【答案】（1）酒精灯长颈漏斗（2）BDFG或BEFG气密性（3）把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则集满；澄清石灰水变浑浊。【解析】（1）A是酒精灯D是长颈漏斗（2）实验室常用大理石（或石灰石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固、液常温型，二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，实验制取和收集二氧化碳气体，可从A﹣G中选取BDFG或BEFG；为了防止由于更换仪器所造成的药品损失，实验前，必须检查装置的气密性（3）由于二氧化碳的密度比空气大，不燃烧，也不支持燃烧，把燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则集满；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以将少量该气体通入澄清石灰水中的现象是：澄清石灰水变浑浊典型例题2：某小组利用如图装置制备CO2，并模拟自然界中CO2的循环。回答下列问题。（1）装置B中仪器①的名称是______。（2）实验室用稀盐酸和石灰石制取CO2，反应的化学方程式为______，发生装置是______（填字母序号）。（3）为制得CO2的水溶液，CO2应从装置C的______（填“m”或“n”）端通入。（4）将CO2的水溶液转移至烧杯，并组装装置如图D所示，置于阳光下一段时间，观察到有气泡产生，检验该气体的方法是______。【答案】(1)试管(2)CaCO3+2HCl=CaCl2+H20+CO2↑A(3)m(4)将带火星的木条伸入收集到的气体中，观察木条是否复燃【解析】（1）①是试管（2）实验室用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，化学方程式为：CaCO3+2HCl=CaCl2+H20+CO2↑，由于是固体和液体在常温下制取气体，发生装置选择A（3）要使二氧化碳充分溶解在水中应该把二氧化碳气体从m端进入C装置（4）由于水草进行光合作用，收集到的是氧气，要检验氧气一般是用带火星的木条伸入到收集的气体中，观察木条是否复燃。【巩固提升】1．下列关于气体的实验室制备，不正确的是（）A.实验室用高锰酸钾制氧气 B.实验室用双氧水和二氧化锰制氧气C.实验室用石灰石和稀盐酸制二氧化碳 D.实验室用碳和氧气制二氧化碳【答案】D【解析】A、实验室用高锰酸钾制氧气就需要加热，正确；B、用双氧水制氧气就不需要加热，还节约能，正确；C、实验室制取CO2，是在常温下，用碳酸钙和盐酸互相交换成分生成氯化钙和水和二氧化碳，因此不需要加热，正确；D、用碳和氧气制二氧化碳时，不容易收集，因此实验室不用此药品制二氧化碳，错误。2.利用数字化实验可以更准确地比较不同状态的碳酸钙与稀盐酸反应的速率。如图所示，使试管内稀盐酸流入瓶中与固体发生反应，瓶内气压的变化如曲线所示。下列有关说法正确的是（）A.曲线①表示的是块状碳酸钙与稀盐酸的反应B.b点表示碳酸钙与盐酸反应已停止C.等质量不同状态的碳酸钙参加反应D.对比曲线①②中c、d两点可知，产生相同质量的二氧化碳，粉末状碳酸钙用时更少【答案】D【解析】A、粉末状碳酸钙和稀盐酸反应速率快，反应需要时间短，曲线①表示的是粉末状碳酸钙与稀盐酸的反应，错误；B、b点表示碳酸钙与盐酸反应正在进行，错误；C、等质量不同形状的碳酸钙参加反应，状态相同，都是固体，错误；D、曲线①表示的是粉末状碳酸钙与稀盐酸的反应，对比曲线①②中c、d两点可知，产生相同质量的二氧化碳，粉末状碳酸钙用时更少，正确。3.实验室现有氯酸钾、二氧化锰、稀硫酸、石灰石、稀盐酸、锌粒以及如图仪器及装置，据图回答问题：（1）利用上述仪器和药品制取CO2，选择的仪器是（填序号）。（2）利用上述仪器和药品制取O2，还缺少一种仪器，其名称为。该反应的化学方程式为。（3）如果用装置⑨采用排空气法收集H2，则H2从导管口进入（填“a”或“b”）。【答案】（1）①②③⑥（2）试管2KClO32KCl+3O2↑（3）b【解析】（1）实验室常用大理石（或石灰石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固、液常温型，二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，利用上述仪器和药品制取CO2，选择的仪器是①②③⑥；（2）利用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气，所需要的仪器有：③④⑤⑦⑧，还需要一种仪器是试管；氯酸钾在二氧化锰的催化作用下加热生成氯化钾和氧气，反应的化学方程式为：2KClO32KCl+3O2↑；（3）氢气的密度比空气小，如果用装置⑨采用排空气法收集H2，则H2从导管口b进入。【课后练习】1.实验室制取CO2具有以下几个步骤：①按要求连接仪器；②向漏斗中加盐酸；③向反应容器中加入大理石；④检查装置的气密性；⑤收集气体．其操作顺序正确的是（）A．②③①④⑤ B．①③②⑤④ C．⑤③②①④ D．①④③②⑤【答案】根据制取二氧化碳的步骤（连→查→加→倒→定→收）进行分析解答即可．【解析】制取二氧化碳的操作步骤是：连（连接仪器、组装实验装置）→查（检查装置的气密性）→加（加入固体药品）→倒（倒入液体药品）→定（用铁架台固定仪器装置）→收集（用向上排空气法收集）。正确的操作顺序为：①④③②⑤。2.在实验室收集某气体时，既可用排水法又可用向上排空气法，由此可推断此气体：①是无色无味气体；②通常状况下，它的密度比空气大；③不易溶于水；④一定是氧气。以上推断正确的是（）A.④ B.②③ C.③④ D.①②③④【答案】B【解析】该气体既可以用向上排空气法又可以用排水法收集，说明该气体气密度比空气大，不易溶于水。3.检验集气瓶中的二氧化碳是否收集满的方法是（）A．用肉眼观察 B．将燃着的木条伸到集气瓶口 C．称量集气瓶的质量 D．将石灰水倒入集气瓶中振荡【答案】B【解析】A、二氧化碳是没有颜色的，用肉眼是不能看到是否已满的，错误；B、因为二氧化碳既不能燃烧也不支持燃烧，所以用燃着的木条来验满，由于是验满必须将燃着的木条放到集气瓶口，如果熄灭说明已经满了，如果不灭就不满，正确；C、二氧化碳的密度稍微大于空气的密度，所以称量集气瓶的质量不易做到，错误；D、将石灰水倒入集气瓶中振荡，只能看是否是二氧化碳，不能验满，错误。4.小明同学参加科学实验考查，来到实验室，发现实验桌上准备了下列仪器和药品，他抽到的实验考签是（）A.实验室制取氧气 B.实验室制取二氧化碳C.配制50g5％的NaCl溶液 D.探究某种盐的化学性质【答案】B【解析】A、图中提供的药品是大理石与稀盐酸，无法用于实验室制取氧气，错误；B、图中提供的药品是大理石与稀盐酸，实验仪器是锥形瓶、导管、塞子、集气瓶、玻璃片，可用于实验室制取二氧化碳，正确；C、图中提供的药品是大理石与稀盐酸，无法用于配制50g5％的NaCl溶液，错误；D、图中提供的药品是大理石与稀盐酸，结合提供的实验仪器，不能用于探究某种盐的化学性质，错误。5.实验室制取某些气体的装置如图。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【答案】A【解析】A、实验室制取氧气可用加热氯酸钾和二氧化锰混合物的方法，属于固体加热型，应选用的发生装置是①；氧气不易溶于水，可用排水法收集，正确；B、实验室制取氢气常采用锌与稀硫酸反应来制取，属于固液常温型，应选用的发生装置是②；但氢气密度比空气的小，应用向下排空气法收集，错误；C、实验室中制取二氧化碳常用大理石或石灰石和稀盐酸反应来制取，属于固液常温型，应选用的发生装置是②；但二氧化碳密度比空气的大，应用向上排空气法收集，错误；D、装置②固体与液体接触后不能进行分离，不能控制反应速率，错误。6.如图是小科完成CO2的制取、收集和验满的主要操作过程，其中需要纠正的是（）A．气密性检查 B．气体验满 C．添加试剂 D．制取并收集气体【答案】B【解析】A、检查装置气密性的方法：把导管的一端浸没在水里，双手紧贴容器外壁，若导管口有气泡冒出，装置不漏气；图中所示操作正确，错误；B、检验二氧化碳是否收集满时，应将燃着的木条放在集气瓶口，不能伸入瓶中，图中所示操作错误，需要纠正错误，正确；C、向试管中倾倒液体药品时，瓶塞要倒放，标签要对准手心，瓶口紧挨，图中所示操作正确，错误；D、实验室制取二氧化碳的发生装置属于固液常温型，用向上排空气法收集，图中所示操作正确，错误。7．如图，化学是一门以实验为基础的科学．实验室里现有高锰酸钾、大理石和稀盐酸，以及下列仪器，回答有关问题：（1）利用上述仪器和药品做“制取二氧化碳的实验”，反应的原理是（用化学方程式表示）；选择仪器后，连接装置并检查。（2）若补充一种玻璃仪器（填仪器名称），利用上述仪器和药品还可以制取氧气，你选择的仪器是（填序号），反应的化学方程式为。【答案】（1）CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑装置的气密性（2）酒精灯①③⑤⑦⑧2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑【解析】（1）在实验室中常用石灰石（或大理石）和稀盐酸反应制取二氧化碳，反应的化学方程式是：CaCO3+2HCl═CaCl2+H2O+CO2↑，制取气体的装置都要检查装置的气密性。所以，选择仪器后，连接装置并检查装置的气密性；（2）在实验室中常用加热高锰酸钾的方法制取氧气，由于是加热固体制取气体，又由于氧气不易溶于水，可用排水法收集，所以，除了用到酒精灯加热外，还用到试管、铁架台附铁夹、带导管的橡皮塞、水槽、集气瓶．反应的方程式是：2KMnO4△K2MnO4+MnO2+O2↑。8．实验室常用大理石与盐酸混合的方法制取CO2：【提出问题】大理石与盐酸反应的快慢与哪些因素有关？【提出猜想】猜想1：盐酸的浓度越大，反应越快；猜想2：大理石的颗粒越小，反应越快。【完成实验】小明每次用含碳酸钙60％大理石与20mL浓度为18.25％或浓度为9.125％的盐酸完成如下实验：实验编号盐酸浓度大理石规格反应时间/s①18.25％粗颗粒160②18.25％细颗粒100③9.125％粗颗粒210【分析实验数据，得出结论】某同学欲证明猜想1合理，应选择实验________与实验________对比（选填上表中实验编号）。【交流讨论】①比较反应快慢除了可以看反应结束的时间，还可以采用什么方法？________；②还有哪些因素会影响大理石与盐酸反应的快慢？请你再探究（探究一种因素即可）________。【答案】【分析实验数据，得出结论】①③【交流讨论】①比较相同时间内收集到气体的体积的多少②温度，在等体积、等浓度的温度不同的两份稀盐酸，分别加入等质量的规格相同的大理石颗粒，观察收集相同体积的气体所需时间【解析】【分析实验数据，得出结论】要探究盐酸的浓度与反应速率的关系时，所选择的大理石规格应相同、盐酸的浓度不同的两组实验，即实验①和实验③；【交流讨论】①比反应快慢还可以比较相同时间内收集到气体的体积的多少；②温度可能会影响大理石与盐酸反应的快慢，选择等体积、等浓度的温度不同的两份稀盐酸，分别加入等质量的规格相同的大理石颗粒，观察收集相同体积的气体所需时间即可。9.根据如图所示装置，回答有关问题：（1）装置B中，仪器X的名称为________；（2）实验室用大理石和稀盐酸来制取二氧化碳，则选取的发生装置为________（填字母序号）；（3）若用装置C收集氧气，则氧气应从________（填“a”或“b”）端导管口通入；（4）利用实验室制取二氧化碳的发生装置，还可以制取初中化学常见的气体是________（填化学式，任写一种）。【答案】（1）长颈漏斗（2）B（3）b（4）O2（或H2等，合理即可）【解析】（1）仪器X的名称为长颈漏斗。（2）实验室用大理石和稀盐酸来制取二氧化碳，属于固液常温型，所以应该选择B装置来制取二氧化碳气体。（3）氧气的密度比空气的大，应从b端通入，将空气从长导管排出。（4）实验室制取二氧化碳的发生装置，属于固液常温型，还可以制取初中化学中的氧气（或氢气）等。10.请你完成对实验室制取二氧化碳的实验探究．（1）选择药品．下表是对四组药品进行实验的记录：组别药