专题实验二氧化碳的制取

实验二氧化碳的制取实验设计思想：通过学习实验室中制取二氧化碳的化学反应原理，然后采用活动与探究的方式来研究实验室中制取二氧化碳的装置。让学生从反应物的状态、反应条件、气体密度与空气的大小比较和是否与水反应等方面来比较实验室中制取二氧化碳和氧气的异同。在此基础上，由学生从常见仪器中选择并组装制取二氧化碳的装置。通过对二氧化碳实验室制法及氧气实验室制法的对比总结实验室中制取气体的思路和方法。实验原理：实验室主要利用石灰石（或大理石）和稀盐酸来制取二氧化碳。石灰石（或大理石）的主要成分是碳酸钙：碳酸钙＋盐酸→氯化钙＋水＋二氧化碳实验目的：1.了解实验室中制取二氧化碳的反应原理。2.探究实验室中制取二氧化碳的装置。3.了解实验室中制取气体的思路和方法。4.通过这个实验要使学生再次练习检查装置的气密性、用向上排气法收集气体、使用量筒等实验操作技能，并使学生学会鉴定二氧化碳的实验操作方法。实验用品：石灰石、稀盐酸、澄清石灰水锥形瓶、长颈漏斗、导管、橡皮塞、集气瓶、玻璃片实验步骤：实验室制取二氧化碳的装置：实验步骤实验现象解释和结论选取装置，将仪器如图所示安装好。检验装置的气密性实验室制取气体的装置跟反应物的状态和反应条件有密切的联系。往锥形瓶中装入石灰石，在长颈漏斗中注入盐酸，使盐酸注入锥形瓶中，以浸没石灰石为宜。石灰石表明出现大量气泡石灰石主要成分是碳酸钙碳酸钙＋盐酸→氯化钙＋水＋二氧化碳用向上排空气法收集气体二氧化碳密度比空气大检验气体是否集满用燃着的木条放在集气瓶口火焰熄灭说明二氧化碳已经集满实验点拨：1．原理拓展（1）总结实验室中制取气体的思路和方法。①先要了解在实验室的条件下，可以用什么药品，通过什么化学反应来制取这种气体？②根据反应物的状态、反应所需条件和生成气体的性质来设计实验装置。气体的发生装置主要决定于反应的条件、反应物的状态；气体的收集方法主要决定于气体的性质。③需要通过什么实验来验证制得的气体就是所要制的气体。气体的检验是利用了气体的特定化学性质，如检验氧气是看能否使带火星的木条复燃，而检验二氧化碳一般看能否使澄清石灰水变混浊。（2）碳酸钙和稀盐酸的反应可以分成两个阶段来看：碳酸钙＋盐酸→氯化钙＋碳酸碳酸→水＋二氧化碳2．注意事项实验室制取二氧化碳的试剂特点（1）制备二氧化碳的盐酸不宜太浓，否则从盐酸里会挥发出氯化氢气体，使制得的二氧化碳不纯，有时还会影响实验的结果。（2）不宜使用硫酸和石灰石来制取二氧化碳，因为硫酸与碳酸钙反应后生成溶解性较小的硫酸钙，会覆盖在石灰石表面从而阻止反应的继续进行。（3）如果使用长颈漏斗，最好不要使用纯净的碳酸钙或碳酸钠。因为使用纯度高的碳酸钙或碳酸钠会造成反应过快，不宜控制。但是将长颈漏斗改成分液漏斗，就可以使用纯度高的碳酸钙或碳酸钠来制取二氧化碳了。3．误点评析（1）长颈漏斗下口没有伸入液面下，会导致二氧化碳从长颈漏斗逸出。（2）出气导管管口不应伸入液面下，这样二氧化碳会把酸液沿导管压出，无法收集气体，该出气导管管口应在锥形瓶上方，略伸出橡皮塞。实验拓展：1．各类装置的气密性检验由于实验室制取二氧化碳使用石灰石和稀盐酸，一种是固体，一种是液体，且反应不需条件。因此在实验室可以使用下列装置作为气体发生装置。A装置的气密性检验比较简单，在导管右端套上橡胶管和直角弯导管，并将导管的一端浸入水中，然后用手紧贴试管的外壁，如果水中的导管有气泡冒出，说明装置不漏气。B装置的气密性检验可以在导管右端套上橡胶管并夹上弹簧夹（止水夹），然后朝长颈漏斗中注水，当水浸没长颈漏斗下端后继续注水至形成水柱，停止注水后水柱不下降说明气密性ABCD良好。C、D装置气密性的检验与B类似。2．气体收集方法气体的收集方法与气体的性质密切相关。密度比空气大的气体，又能在空气中稳定存在的气体可以用向上排空气法收集，如氧气、二氧化碳等。密度比空气小的气体，又能在空气中稳定存在的气体可以用向下排空气法收集，如氢气、甲烷等。气体的密度与其相对分子质量大小有密切关联，一般来说在通常情况下，我们把空气的平均相对分子质量定为29，如果气体的相对分子质量大于29，密度就大于空气，反之气体的密度就小于空气。如果气体难溶于水或不易溶于水，又不与水反应就可以用排水集气法收集，如氧气、氢气、氮气等。向上排空气法与向下排空气法可以收集较为干燥的气体，但是气体中空气的含量可能较多，气体不够纯净。排水集气法可以收集较为纯净的气体，但是气体中会含有水蒸气。所以气体的收集要视具体情况而定。3．除去二氧化碳气体中杂质的方法实验室制取的二氧化碳气体中常见的杂质是由于盐酸挥发而生成的HCl气体和水蒸气，除HCl气体可以用饱和的碳酸氢钠溶液，除去水蒸气可用浓硫酸。可以将气体发生器导出的气体依次通过下面的装置：去除杂质原理：二氧化碳不与碳酸氢钠反应，并且难溶于饱和碳酸氢钠溶液，盐酸能与碳酸氢钠反应：盐酸＋碳酸氢钠→氯化钠＋水＋二氧化碳浓硫酸有强烈的吸水性，可吸收二氧化碳气体中的水蒸气。生活中的实验：利用可乐等碳酸饮料获得少量二氧化碳将瓶装可乐瓶盖去除，装上带橡皮塞的导管，小心振荡后可以用向上排空气法收集到二氧化碳。也可以将可乐瓶浸入热水中。酸制二氧化碳的条件、反应物状态相同。因此选用利用双氧水制氧气的发生装置来制取二氧实验考点导航：解题指导：利用双氧水制氧气的反应是利用二氧化锰催例1:关于实验室制取二氧化碳的下列说法，不完全正确的是（）Ａ．可以选用利用双氧水制氧气的发生装置Ｂ．可以选用收集氧气装置Ｃ．可以用浓硫酸干燥气体Ｄ．可以用大理石和稀盐酸反应例题点评：本题考察二氧化碳实验室制法。答案：B例2：下列为小明同学在实验室制取CO2并检验CO2性质的实验装置示意图。试回答：饱和的碳酸氢钠溶液浓硫酸（1）仪器名称：a；b。（2）实验室一般用和制CO2，在开始实验之前应先再加入药品，此反应的化学反应表达式为。（3）用A装置制取CO2时应如何检查气密性？（用文字或图示说明）（4）该同学用B瓶收集满一瓶由装置A中产生的CO2后，往瓶中倒入澄清石灰水，迅速用事先绑好的一个小气球胶塞塞紧，振荡，可以观察到小气球逐渐涨大。其原因是，写出B中反应的化学反应表达式。例题点评：本题主要考察二氧化碳实验室制法的具体实验步骤和二氧化碳的性质解题指导：实验室用石灰石（或大理石）和稀盐酸制取二氧化碳，装置使用的是长颈漏斗和锥形瓶；在放入药品前应先检验装置的气密性。A装置的气密性检验是在导管右端套上橡胶管并夹上弹簧夹（止水夹），然后朝长颈漏斗中注水，当水浸没长颈漏斗下端后继续注水至形成水柱，停止注水后水柱不下降说明气密性良好。B瓶中气球涨大是由于瓶中二氧化碳与石灰水反应后致使气压减小的缘故。答案（1）长颈漏斗，锥形瓶（2）石灰石（或大理石）,稀盐酸，检验装置气密性，碳酸钙＋盐酸→氯化钙＋水＋二氧化碳（3）在导管右端套上橡胶管并夹上弹簧夹（止水夹），然后朝长颈漏斗中注水，当水浸没长颈漏斗下端后继续注水至形成水柱，停止注水后水柱不下降说明气密性良好。（4）瓶中二氧化碳与石灰水反应后致使气压减小，二氧化碳＋氢氧化钙→碳酸钙＋水。例3：化学实验室兴趣活动时，两位同学拿出两瓶无标签的试剂，分别是固体和液体，他们们取少量试剂在试管中混合，立即产生一种无色气体。两位同学想对此气体展开了一系列探究，请你帮助他们一起完成(1)①此气体是什么物质?验证它的实验方案如下：猜想实验步骤现象及结论此气体可能是。产生此气体的化学反应可能是（用文字表达式表示）；②若想制取该气体，采用的发生装置可选取下图中的(填序号)，收集装置是；ABab导管气球BCDEA③如用下图装置收集该气体，气体由端(填“a”或“b”)导人。(2)如猜想此五色气体还可能是另外一种气体，可以产生它的化学反应表达式是。例题点评：本题考查对实验室制取气体一般思路的了解和应用，能够在收集信息的基础上提出假设并且实施探究。解题指导：由于是固体和液体反应生成气体，在之前的学习中接触到的至少应该有两种情况：二氧化锰和双氧水、碳酸钙和稀盐酸，另外还有其他气体如氢气（此处不作要求）。那么就可以在氧气和二氧化碳中选择回答。然后根据题意一一作出回答。答案：（1）①二氧化碳；将生成的气体通入澄清石灰水；若澄清石灰水变混浊，则该气体是二氧化碳；碳酸钙＋盐酸→氯化钙＋水＋二氧化碳②B，E③b（2）双氧水水＋氧气或：（1）①氧气；用带火星的木条伸入集气瓶中；若木条复燃，则该气体是氧气；双氧水水＋氧气②B，C或E③b（2）碳酸钙＋盐酸→氯化钙＋水＋二氧化碳举一反三：现有下列A、B、C、D、E五种实验装置根据题意，将装置序号填入空格中（1）实验室用锌粒和稀硫酸制取氢气，气体发生装置可用装置，收集干燥的氢气应用装置。（2）如果实验室加热氯酸钾（常温时白色固体）和二氧化锰的混合物制备氧气，气体发生装置可用装置。（3）SO2是无色有刺激性气味的气体，比空气重2.26倍，易溶于水。实验室常用固体亚硫酸盐与稀硫酸制取少量的SO2，气体发生装置应用装置，收集用装置。BCDEAab答案：（1）B，E（2）A（3）B，D（SO2有毒，最好在通风厨内收集或利用排饱和亚硫酸钠法收集）