实验11 二氧化碳的实验室制取与性质-中考化学实验精讲精练（解析版）

人教版2024上册/第六单元碳和碳的氧化物/实验活动3实验11二氧化碳的实验室制取与性质【实验目的】1．练习实验室里制取二氧化碳和用向上排空气法收集气体。2．加深对二氧化碳性质的认识。【实验仪器】烧杯、试管、集气瓶、量筒、玻璃导管、乳胶管、带导管的单孔橡胶塞、铁架台(带铁夹)、试管夹、玻璃片、酒精灯、镊子、火柴【实验试剂】石灰石(或大理石)、稀盐酸、澄清石灰水、石蕊溶液、蜡烛、木条、蒸馏水【实验步骤】制取二氧化碳操作步骤实验图示①连接装置，检查装置气密性②在试管里放入几小块石灰石（或大理石）③向试管里注入15mL稀盐酸④用向上排空气法收集气体，并验满，用玻璃片盖住备用【实验步骤】2．二氧化碳的性质操作步骤实验图示实验图示实验图示①把二氧化碳倒入烧杯中②（Ⅰ）向蒸馏水中滴入石蕊溶液（Ⅱ）向其中一支试管中通入CO2（Ⅲ）将通入CO2的试管加热（Ⅰ）（Ⅱ）（Ⅲ）③向盛有少量澄清石灰水的试管中通入二氧化碳1.制取二氧化碳（1）反应原理：CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑【问题讨论】=1\*GB3①药品选用的是稀盐酸与主要成分是碳酸钙的块状石灰石（或大理石），反应速率适中。=2\*GB3②不用纯碳酸钙与稀盐酸反应是因为反应速率过快，产生的气体不便于收集。=3\*GB3③不用浓盐酸代替稀盐酸的原因是浓盐酸与大理石反应速率过快，且浓盐酸有挥发性。=4\*GB3④不用稀硫酸代替稀盐酸的原因是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，阻止反应继续进行。检验和验满=1\*GB3①检验：将气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，说明是二氧化碳。=2\*GB3②验满：将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，说明二氧化碳已集满。2.二氧化碳的性质（1）一般情况下，二氧化碳不能燃烧，也不支持燃烧=1\*GB3①现象：下层的蜡烛先熄灭，上层的蜡烛后熄灭=2\*GB3②结论：二氧化碳的密度比空气大（物理性质），二氧化碳不燃烧，也不支持燃烧（化学性质）。（2）二氧化碳与水的反应=1\*GB3①现象：紫色石蕊试液变成红色，加热后，石蕊试液重新变成紫色=2\*GB3②化学方程式：CO2＋H2O═══H2CO3、H2CO3∆CO2↑＋H2O（3）二氧化碳与澄清石灰水的反应=1\*GB3①现象：澄清石灰水变浑浊。=2\*GB3②化学方程式：CO2+Ca(OH)2==CaCO3↓+H2O【问题与交流】怎样用实验证明碳酸饮料(如汽水)中含有二氧化碳？打开汽水瓶盖，塞上带有导管的橡胶塞，并将导管的一端伸入盛有澄清石灰水的试管中，振荡汽水瓶，若澄清石灰水变浑浊，则证明汽水中含有二氧化碳。【典例1】下列制取、收集、验满、检验的装置和原理能达到实验目的的是A． B．C． D．【答案】D【解析】A、用此装置制取二氧化碳，长颈漏斗的末端要在液面以下，以防止气体由长颈漏斗逸出，此选项错误；B、二氧化碳的密度比空气的密度大，可用向上排空气法收集，此选项错误；C、气体的验满在瓶口处进行，此选项错误；D、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，检验二氧化碳用澄清石灰水，此选项正确。故选D。【典例2】某同学在实验室制取二氧化碳的发生和收集装置如图所示。下列说法不正确的一项是A．长颈漏斗可用来添加稀硫酸B．可选用大理石和稀硫酸制取C．收集的导管应伸入集气瓶底部D．先将水注入锥形瓶液封，再检查气密性【答案】B【解析】A、长颈漏斗可用来添加稀硫酸，故选项说法正确；B、实验室不能选用大理石和稀硫酸制取CO2，因为稀硫酸与块状大理石反应生成微溶于水的硫酸钙，会覆盖在大理石表面，阻止反应的进行，故选项说法错误；C、二氧化碳的密度比空气的密度大，收集CO2的导管应伸入集气瓶底部，这样有利于将集气瓶内的空气排尽，故选项说法正确；D、先将水注入锥形瓶液封，再检查气密性，防止生成的气体从长颈漏斗处逸出，故选项说法正确；故选：B。【典例3】某兴趣小组利用如图装置对二氧化碳的性质进行探究，下列说法错误的是A．A装置可控制反应的发生和停止B．B处现象说明二氧化碳可使紫色石蕊试液变红C．C处溶液变浑浊是因为生成了不溶于水的碳酸钙D．D处现象说明二氧化碳密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧【答案】B【解析】A、用A装置制取二氧化碳，打开活塞K，固体和液体接触产生气体，关闭活塞，试管内压强增大，将液体压入长颈漏斗，固液分离，反应停止，故可通过活塞的开闭随时控制反应的发生和停止，故说法正确；B、二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊变红色，并不是二氧化碳使紫色石蕊变红色，故说法错误；C、二氧化碳和氢氧化钙反应会生成碳酸钙沉淀和水，所以C处溶液变浑浊，是因为生成了不溶于水的碳酸钙，故说法正确；D、D处的实验现象是下层蜡烛先熄灭，上层蜡烛后熄灭，说明二氧化碳不可燃，不助燃，密度比空气大，故说法正确。故选B。1．下列有关CO2的实验中，只能证明CO2物理性质的是A．B．C．D．【答案】D【解析】A、稀盐酸与石灰石反应生成二氧化碳，二氧化碳密度大，聚集在烧杯底部，又因为二氧化碳不支持燃烧，所以下方的蜡烛先灭，既有二氧化碳的化学性质，也有二氧化碳的物理性质，故选项不符合题意；B、二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸使紫色石蕊试液变红，属于二氧化碳的化学性质，故选项不符合题意；C、二氧化碳可溶于水，且二氧化碳与氢氧化钙溶液反应，属于二氧化碳的化学性质，故选项不符合题意；D、倾倒二氧化碳后，杠杆右端会下沉，证明了二氧化碳的密度比空气大，只是证明了二氧化碳的物理性质，故选项符合题意；故选：D。2．下列关于的实验室制取及检验的说法不正确的是

A．制的药品B．发生装置C．收集方法D．检验A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A、实验室常用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，故A正确；B、实验室常用大理石和稀盐酸反应制取二氧化碳，该反应为固液常温型，可选该装置作为发生装置，故B正确；C、二氧化碳的密度比空气大，可用向上排空气法收集，故C错误；D、二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，通常使用澄清石灰水检验二氧化碳，故D正确；故选：C。3．为了验证CO2与水反应生成碳酸，小刀同学做了以下实验。相关说法错误的是A．步骤①瓶内气压会减小 B．步骤②中标签朝向手心是为了防止腐蚀标签C．步骤③中可以看到溶液变为红色 D．步骤④中可以看到溶液始终为红色【答案】D【解析】A、步骤①向充满二氧化碳的瓶中注水，充分振荡，由于二氧化碳能溶于水且能与水反应，瓶内气体减少，气压变小，A正确；B、步骤②倾倒液体，试剂瓶标签朝向手心是为了防止残留的液体流下，腐蚀标签，B正确；C、二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊溶液变红，则步骤③可以看到溶液变为红色，C正确；D、步骤④加热试管中的液体，碳酸不稳定，受热易分解生成二氧化碳和水，则步骤④中可以看到溶液由红色变为紫色，D错误。故选D。4．取三朵用石蕊溶液染成紫色的干燥纸花，进行如图所示的实验．有关此实验的说法不正确的是A．只有实验Ⅲ中的紫色石蕊纸花会变红B．通过实验Ⅱ、Ⅲ说明二氧化碳不能使干燥的石蕊纸花变色C．通过上述实验证明二氧化碳能与水反应生成酸性物质D．将实验Ⅲ中纸花烘干，发生反应的化学方程式是【答案】D【解析】A、实验Ⅲ中二氧化碳与水反应生成碳酸，碳酸显酸性，能使紫色石蕊纸花变红，实验Ⅰ、Ⅱ中水、二氧化碳不显酸性，不能使石蕊变红色，说法正确，不符合题意；B、通过实验Ⅱ中二氧化碳与干燥的石蕊纸花接触不变色、实验Ⅲ中纸花变色，说明二氧化碳与水接触后能使干燥的石蕊纸花变色，说法正确，不符合题意；C、石蕊遇酸性物质变红色，实验Ⅰ中说明水不能使紫色石蕊纸花变红，实验Ⅱ中说明二氧化碳不能使干燥的紫色石蕊纸花变红，实验Ⅲ中紫色石蕊纸花变红，证明二氧化碳能与水反应生成酸性物质，说法正确，不符合题意；D、将实验Ⅲ中纸花烘干，发生反应条件是加热，化学方程式是，说法错误，符合题意。故选D。5．在实验室制取CO2的发生装置中连接压强传感器(如图1)，实验过程中试管内气体压强变化如图2所示。下列有关说法错误的是A．ab段试管中液面逐渐下降 B．cd段长颈漏斗中液面逐渐上升C．c点对应的操作是打开弹簧夹 D．bc段大理石与稀盐酸脱离接触【答案】B【解析】A、ab段的压强逐渐增加，说明试管中反应产生气体，压强增大后试管中的液体药品逐渐被压回长颈漏斗中，则会观察到试管中液面逐渐下降，故选项说法正确；B、cd段压强逐渐减小，则说明试管中气体被排出，长颈漏斗中的液体药品又流入试管中，则会观察到试管中的液面逐渐上升，长颈漏斗中的液面逐渐下降，故选项说法错误；C、从c点开始，压强减小，故c点的操作是打开活塞，故选项说法正确；D、bc段压强不发生变化，说明反应已经停止，石灰石与盐酸脱离接触，故选项说法正确；故选B。6．实验室制备并收集二氧化碳。（1）选用药品。按如表进行实验，取等质量的大理石加入足量酸中（杂质不与酸反应），产生二氧化碳的体积随时间变化曲线如图1所示：实验编号药品Ⅰ块状大理石、10%H2SO4溶液Ⅱ块状大理石、7%HCl溶液Ⅲ大理石粉末、7%HCl溶液资料表明：CaSO4微溶于水。图中丙对应实验（填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）确定用乙对应的药品制备并收集二氧化碳，相应的化学方程式是。不用甲对应的药品，理由是：。（2）搭建装置。组装可以控制反应速率的发生装置，如图2所示，应选用和fh（填字母）。（3）收集气体。用如图3所示装置收集时，空气从（填“x”或“y”）端排出。（4）如果用（2）题搭建的装置制取氧气，发生的化学方程式是。【答案】Ⅰ反应过于迅速，难以把握实验进程，实验过程中易出错、有安全隐患adx【解析】（1）稀硫酸与块状大理石生成了微溶于水的硫酸钙，反应开始时有少量硫酸钙溶于水，饱和后，硫酸钙不再溶于水，其生成物包裹在大理石表面，阻碍了反应的进一步进行，使得最终生成的二氧化碳量较少，故丙对应实验Ⅰ；乙的反应相对较为缓慢，故乙对于实验编号Ⅱ，其就是大理石与稀盐酸反应，生成氯化钙、水和气体二氧化碳，其化学反应方程式为：；甲组，实验仅15s其其他释放量达到400mL，气体释放十分迅速，对之后的管道、干燥气体、集气装置有较大的冲击，且15s实验就反应完全了，难以把握实验进程，实验过程中易出错、有安全隐患，故不用甲对应的药品；（2）要随时控制反应的速率，则选锥形瓶和分液漏斗、双孔塞（f），还有弹簧夹（h）；二氧化碳比重大于空气，故用向上排空气法来收集二氧化碳气体，所以从y口进气，x口排出空气；上述装置是典型的“液固型”反应装置，制取氧气得反应则，仅有过氧化氢在二氧化锰催化下分解为水和氧气属于液固反应，其化学反应方程式为：。7．某学习小组对实验室制取二氧化碳进行如下探究。第一小组用如图一所示装置制取二氯化碳并测定生成二氧化碳的体积，实验开始时他们通过分液漏斗将20mL稀盐酸快速全部加入锥形瓶中并关闭活塞，记录量筒中水的体积，数据如下表：时间/min123456量筒读数/mL405055586060（1）乙中如果不加植物油会使测定结果(填“偏大”或“偏小”)；（2）在图二中绘出0—6min内生成二氧化碳体积随时间变化的曲线；（2）反应过程中产生二氧化碳的速率不断减慢的主要原因是。【答案】（1）偏小（2）

（3）随着反应进行盐酸的浓度逐渐降低【解析】（1）二氧化碳能溶于水且能与水反应，故会使排出的水偏小，则测得二氧化碳的量偏小；（2）根据表格中的数据描点画出曲线，因加入20mL稀盐酸会将20mL锥形瓶内空气挤入乙中，乙中排出20mL水进入丙中，所以对应时间量筒读数要减去20mL为生成二氧化碳的体积。

（3）由于加入的盐酸与碳酸钙反应，盐酸中溶质的质量逐渐减少，溶液浓度降低，所以反应速率不断减慢，故填：随着反应进行盐酸的浓度逐渐降低.8．利用数字化实验可以形象地比较不同形状的碳酸钙与稀盐酸反应的速率。倾斜锥形瓶使试管内的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。有关说法正确的是A．曲线①表示块状碳酸钙与稀盐酸反应B．等质量碳酸钙与稀盐酸反应，粉末状碳酸钙产生的CO2的质量较多C．对比分析点a、b可知，粉末状碳酸钙与稀盐酸反应速率更快D．对比分析点c、d可知，相同的气压时，粉末状碳酸钙与稀盐酸产生的CO2的较多【答案】C【解析】A、粉末状碳酸钙与稀盐酸反应速率要快一些，产生气体的速率更快，装置中气压增大更快，则曲线①表示粉末碳酸钙与稀盐酸反应，曲线②表示块状碳酸钙与稀盐酸反应，故错误；B、等质量碳酸钙无论是粉末状还是块状，产生的二氧化碳质量相同，只是反应速率不同而已，故错误；C、点a、b为相同时间内两只试管内的气压，a点压强更大，说明此时产生二氧化碳更多，粉末状碳酸钙与稀盐酸反应速率更快，故正确；D、点c、d的压强相同，说明两点产生的二氧化碳一样多，故错误。故选：C。9．在烧瓶中充满CO2，通过注射器向瓶中分别加入同体积水和澄清石灰水，利用传感器得到的气压变化对应下图曲线①和②。下列说法错误的是A．根据曲线①分析可知：800s时，1体积的水约溶解1体积的CO2B．根据图像分析，同体积水和澄清石灰水，吸收CO2较多的是澄清石灰水C．刚开始压强增大是因为2个反应都能放出大量的热，使瓶内气压增大D．曲线②所示的实验中，还能观察到生成白色沉淀的现象【答案】C【解析】A、曲线①中的气压最终恢复原状，说明1体积的水约溶解1体积的CO2，正确；B、曲线①中的气压最终恢复原状，曲线②中的气压最终接近0，说明同体积水和澄清石灰水，吸收CO2较多的是澄清石灰水，正确；C、开始时，压强增大可能是因为注入液体使瓶内气体压缩，曲线①中的气压最终恢复原状，曲线②中的气压最终接近0，可说明CO2可与澄清石灰水反应，但CO2可溶于水，该实验不能说明CO2可与水反应，错误；D、CO2与澄清石灰水反应生成CaCO3沉淀和水，所以曲线②所示的实验中，还能观察到生成白色沉淀的现象，正确。故选C。10．某兴趣小组在学习了二氧化碳制取的研究课题时，探究了二氧化碳气体的收集方法。【提出问题】二氧化碳能不能用排水法收集？【作出猜想】(1)Ⅰ.不能用排水法收集，理由是。Ⅱ.能够用排水法收集【查阅资料】1.CO2不与碳酸氢钠反应，且难溶于饱和的碳酸氢钠溶液。2.CO2能与氢氧化钠反应，生成溶于水的碳酸钠。【实验设计与操作】步骤一：小组同学用图1所示装置进行CO2气体的制取，在相同条件下，用如下3种方法，分别在三个规格相同的锥形瓶中收集产生的CO2气体。方法①：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用排水法收集CO2备用，并记录从收集到集满一瓶CO2所需的时间t；方法②：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，采取与方法①相同的时间t，用向上排空气法收集一瓶CO2备用；方法③：当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，用向上排空气法收集，将燃着木条放在瓶口验满后，立即盖上玻璃片备用。(2)当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，再开始收集气体的原因是。步骤二：将装有50mL5%的氢氧化钠溶液的注射器与压强传感器密封连接，再缓缓插入已经收集好CO2气体的锥形瓶中（如图2所示）将注射器的氢氧化钠溶液注入锥形瓶中，观察瓶内压强变化情况。【实验分析与结论】(3)用压强传感器测得密闭容器内压强随时间的变化关系如图3所示。根据实验结果可知，猜想（填“Ⅰ”或“Ⅱ”）成立。(4)用燃着的木条验满CO2的方法（填“可靠”或“不可靠”）。从收集的气体纯度考虑，方法（填“①”“②”或“③”）更好。(5)图2锥形瓶内压强不再变化时，瓶内剩余溶液中溶质的成分可能是（不考虑CO2与Na2CO3溶液的反应）。(6)图1锥形瓶中饱和碳酸氢钠溶液的作用是。(7)直接用排饱和的碳酸氢钠溶液的方法代替的排水法收集二氧化碳，其优点。【答案】(1)二氧化碳能溶于水，且与水反应(2)排净装置内的空气(3)Ⅱ(4)不可靠①(5)碳酸钠或氢氧化钠和碳酸钠(6)吸收二氧化碳中混有的氯化氢(7)避免一部分二氧化碳溶于水，造成反应物药品的浪费【解析】（1）Ⅰ.不能用排水法收集二氧化碳，理由是二氧化碳能溶于水，且能与水发生反应；（2）由于装置内部残留有空气，为了保证收集气体的纯度，当气体发生装置开始产生CO2气体15s后，再开始收集气体的原因是排净装置内的空气；（3）根据方法①和方法②压强变化，可以看出方法①下降压强更低，说明二氧化碳被消耗的更多，所以方法①收集二氧化碳更多，因此可以用排水法收集，所以猜想Ⅱ成立。（4）方法②和方法③都是向上排空气法收集二氧化碳，而压强下降更低的是方法②，说明二氧化碳含量用方法②收集到更多，而利用燃着木条验满后收集的气体反而量少，因此利用燃着木条检验是否收集满是不可靠的。压强降至最低的是方法①，所以用方法①收集气体纯度较高，方法①更好。（5）图2锥形瓶内压强不再变化时，瓶内剩余溶液中溶质的成分一定含有碳酸钠，可能含有氢氧化钠，所以可能是碳酸钠或氢氧化钠和碳酸钠；（6）盐酸具有挥发性，为了氯化氢进入二氧化碳，所以利用饱和碳酸氢钠去除氯化氢，同时又不吸收二氧化碳，提高二氧化碳纯度，所以碳酸氢钠溶液的作用是吸收二氧化碳中混有的氯化氢；（7）二氧化碳还是有部分会溶解在水中，但是不能溶于饱和碳酸氢钠溶液，这样就避免二氧化碳浪费，减少药品用量，其优点是：避免一部分二氧化碳溶于水，造成反应物药品的浪费。11．某小组探究高低蜡烛熄灭顺序实验。小组同学做了两组实验。一组是将一瓶二氧化碳缓缓倒入放有两支高低不同燃着的蜡烛的烧杯里（如图甲）；另一组是用烧杯罩住两支高低不同的燃着的蜡烛（如图乙）。甲图实验中低处蜡烛的火焰先熄灭，高处蜡烛的火焰后熄灭。由此可证明的物理性质是。乙图实验中高处蜡烛的火焰先熄灭，低处蜡烛的火焰后熄灭。面对这一异常现象，小组同学进行如下探究：[提出问题]为什么高处的蜡烛先熄灭？[猜想假设]猜想1：高处的蜡烛先熄灭是因为烧杯上层二氧化碳的浓度较高。猜想2：高处的蜡烛先熄灭是因为烧杯上层氧气的浓度不足。[实验](1)为了验证猜想I，小组同学收集一瓶二氧化碳与氧气的混合气体，两种气体所占体积分数分别为和，将燃着的小蜡烛伸入该混合气体中，发现，从而证明猜想1不正确。[实验]为了验证猜想2，小组同学设计并实施了下列实验。实验装置实验