4.3二氧化碳的实验室制法-2024-2025学年九年级化学沪教版（上海）第一学期

4.3 二氧化碳的实验室制法 1. 实验室制取二氧化碳 实验室常用大理石和稀盐酸制取二氧化碳。 在酸的选择上用稀盐酸而不用浓盐酸和稀硫酸。不用浓盐酸是因为，浓盐酸具有挥发性，反应得不到纯净的二氧化碳气体。不用稀硫酸，则是因为在反应中生成的CaSO4是一种微溶性物质，反应开始后它覆盖在大理石的表面，阻碍大理石跟酸进一步反应，从而影响了二氧化碳的制取。 选择固体反应物时要选择块状的而不能选择粉末状的。因为粉末状的碳酸 钙与稀盐酸反应太剧烈，不利于气体的收集，而块状固体与稀盐酸反应速率适中，能够平稳、持续地产生气体，有利于气体的收集。 根据实验室制取二氧化碳的原理和原料分析，反应物是块状固体和液体，反应在常温下进行不需加热，因此如图4-19所示的两套装置都可以作为实验室制取二氧化碳的发生装置。制取二氧化碳也可以选用启普发生器作为发生装置。 根据二氧化碳可溶于水、密度比空气大的性质，可以选用向上排空气法收集二氧化碳。检验二氧化碳集满的方法是，用燃着的木条靠近集气瓶口，火焰熄灭证明二氧化碳已集满。 2. 启普发生器 启普发生器是荷兰科学家启普发明并以他的姓命名 的，在实验室中常用作气体发生装置。它由球形漏斗、容器和导气管三部分组成，如图4-20所示。 启普发生器适用于：①反应物中，一种是液体，另一种是块状固体或颗粒状固体；②反应不需加热；③产生的气体难溶于水。 用启普发生器制取气体，可以通过活塞的开关改变容器内气体的压强从而控制反应的发生和停止。打开活塞，容器内的气压与大气压相同，球形漏斗中的液体下降，容器内的液面上升，固液接触，开始反应。关闭活塞，容器内的气压增大，液体倒流回球形漏斗，容器内的液面下降，固液分离，反应停止。 例1 下列化学反应中，使用于实验室制取二氧化碳的是（ ） [解答] B [分析] 选择实验室制取气体的原理时应思考以下问题：①得到的气体应比较纯净， 不易混有其他气体；碳在氧气中燃烧、 一氧化碳还原氧化铜，反应物中都含有气体，使得到 的二氧化碳气体不纯净，混有未反应的氧气和一氧化碳。②操作是否简便；碳酸钙分解需 要的温度较高，而碳酸钙和稀盐酸的反应不需要加热就能进行。③原料是否易得、反应速率是否适中等。 例2 下列气体能用相同的方法收集的是（ ） [解答] D [分析] 通常情况下，气体的收集方法与气体的两个性质有关：一是气体的密度，二 是气体在水中的溶解性。二氧化碳密度比空气大，可溶于水，只能用向上排空气法收集； 一 氧化碳和氮气的密度略小于空气且难溶于水，只能用排水法收集；氢气的密度比空气小、难溶于水，既可以用排水法收集又可以用向下排空气法收集。 例 3 某化学小组利用如图4- 21所示装置进行氧气、二氧化碳的制取和有关性质的研究。 (1)甲同学要用 KCIO3固体制取O2,应选用图____________________(填编号)中的装置，该反应的化学方程式是____________________。 (2)乙同学用图(b)装置制取CO2并检验其有关性质，他在发生装置中装的药品是大理石和稀硫酸，你认为__________(填“可行”或“不可行”)。说明原因；_______________;如果烧杯中放入紫色石蕊试液，可观察到_______________,用化学方程式解释：_______________;如果在烧杯 中放入澄清石灰水，则会看到的现象是_______________,用化学 方程式解释：_________________________。 (3)丙同学用图(c)装置制取CO2，图中表示的收集方法是_________________________, CO2__________(填“能”或“不能”)用排水法收集。说明原因：_______________。如用图(c)装置制CO2，证明CO2已充满集气瓶的方法是____________________。集满的CO2集气瓶应__________ (填“正”或“倒”)放。 排空气法收集气体时，检验气体是否收集满的方法要根据气体的性质确定，但检验的操作 都应在瓶口进行。例如：检验氧气是否集满的方法是用带火星的木条放在集气瓶口，若复燃证明氧气集满；检验二氧化碳是否集满的方法是用燃着的木条靠近集气瓶口，若熄灭证明集满。 实验室制取二氧化碳的原料用稀盐酸和大理石或石灰石。如用硫酸，会生成硫酸钙， 硫酸钙微溶于水，会形成一层薄膜，覆盖在大理石或石灰石的表面，阻止反应的进行；也不能用浓盐酸，因为浓盐酸易挥发，这样会使生成的二氧化碳中混有大量的氯化氢气体，且反应速率太快，不易控制；不宜用粉末状大理石，也不能用碳酸钠等粉末状碳酸盐代替大理石或石灰石，因为这样反应速率太快，不利于气体的收集和进行气体性质实验。 例 4 如图4 - 22所示的气体发生装置中具有启普发生器的工作原理的是_________。 [解答] B 、D 、E [分析] 启普发生器的工作原理是利用气压的变化调节液面的高低，控制反应物的接 触和分离，从而控制反应的发生和停止。装置A: 液体与固体无法分离。装置B: 关闭弹簧 夹，干燥管中的液面下降，液体倒流回烧杯中，固液分离反应停止；打开弹簧夹，干燥管中的液 面上升，固液接触开始反应。装置C: 导管在液面下，不能导出气体，装置存在危险。装置D: 关闭弹簧夹，U 形管右侧液面下降，液体倒流到U 形管左侧，固液分离反应停止；打开弹簧夹， U 形管右侧液面上升，固液接触开始反应。装置E: 关闭弹簧夹，试管内的液面下降，液体倒流回长颈漏斗，固液分离反应停止；打开弹簧夹，试管内液面上升，固液接触开始反应。 一、选择题(每小题只有1个正确选项) 1. 甲、乙两同学在实验室制取二氧化碳和氧气时，无论选择什么药品，他们都能选用的装置(图4-23)是( )。 2. 实验室制取干燥的二氧化碳气体，不会用到的装置(图4-24)是( )。 3. 某同学完成二氧化碳的制取、收集和验满的主要操作过程如图4-25所示，其中需要纠正的是( )。 4. 规范的操作是实验成功的关键，如图4-26所示实验操作正确的是( )。 5. 下列反应中，常用于实验室制取二氧化碳的是( )。 (A) 高温煅烧石灰石 (B) 石灰石与稀硫酸反应 (C) 大理石与稀盐酸反应 (D) 木炭在氧气中燃烧 6. 如图4-27所示，某同学为验证空气中含有少量二氧化碳，将大针筒内的空气一次性压入新制的澄清石灰水，发现石灰水没有变化。据此，你认为该同学应该( )。 (A) 继续用大针筒向澄清石灰水压入空气 (B) 撤去大针筒，用嘴向澄清石灰水吹气 (C) 得出空气中没有二氧化碳的结论 (D) 得出空气中含有少量二氧化碳的结论 7. 实验室依次制备、收集、验证、验满二氧化碳的装置如图4-28所示，其中正确的是( ). 8. 实验室制取二氧化碳和实验室制取氧气相比较， 一定相同的是( )。 (A) 发生装置 (B) 收集方法 (C) 验满方法 (D) 集满气体后集气瓶的放置方法 9. 实验室制取二氧化碳有以下步骤：①连接好装置；②向试管中小心放入几小 块石灰石；③向试管中小心注入适量稀盐酸；④检查装置的气密性；⑤收集 产生的气体；⑥用燃烧的木条检验集气瓶是否收集满二氧化碳。以上操作按由先至后的顺序排列正确的是( )。 (A)①②③④⑤⑥ (B)①④②③⑤⑥ (C)①③②④⑤⑥ (D)③①②④⑤⑥ 10. 实验室制取二氧化碳的装置如图4-29所示，其中的错误共有( )。 (A)1 处 (B)2 处 (C)3 处 (D)4 处 11. 下列关于制取二氧化碳实验的说法中，正确的是( )。 (A) 用排水法收集一瓶二氧化碳气体 (B) 先往试管中放入石灰石，再滴入稀硫酸 (C) 将燃烧的木条伸入集气瓶中，检验二氧化碳是否集满 (D) 将集满二氧化碳气体的集气瓶盖上玻璃片，正放在桌上 12. 实验室制取二氧化碳的实验中，下列做法可行的是( )。 (A) 用镊子夹取块状石灰石固体 (B) 鼻子凑到瓶口闻酸液的气味 (D) 把用剩的酸液倒回原瓶 (C) 用稀硫酸与块状石灰石反应制取二氧化碳 13. 实验室制取二氧化碳的实验中，选用的药品和收集方法都正确的是( )。 选项 药品 收集方法 (A) 石灰石、稀盐酸 向上排空气法 (B) 石灰石、稀硫酸 向下排空气法 (C) 石灰石、稀盐酸 向下排空气法 (D) 碳酸钠、稀盐酸 排水法 14. 如图4-30所示装置中，若由a处进气，则可用此装置收集的一组气体是( )。 (A)O2、CH4 (B)CO2、CH4 (C)H2、CH4 (D)O2、CO2 15. 下列关于如图4-31所示实验装置的使用方法中，正确的是( )。 ① 用于排水集气：充满水，由b 进气，a 排放水 ② 用于向上排空气集气： b 进气，a 排放空气 ③ 用于向下排空气集气：b 进气，a 排放空气 ④ 用于洗气：装入洗液， a 进气，b 出气 ⑤ 用于测量二氧化碳的体积，充满水，由b 进气， a 出水，计算溢出水的体积 (A)①②③④⑤ (B)②③④⑤ (C)①③④ (D)①②③④ 16. 某气体既可以用排水法收集又可以用向上排空气法收集。下列关于该气体 的分析中，正确的是( )。 (A) 易溶于水 (B) 密度大于空气 (C) 没有颜色 (D) 易与氧气反应 17. 如图4-32所示的装置中，能用于实验室制取氢气，并能随开随用、随关随停的是( )。 二、填空题 18. 图4-33中，甲是制取和收集二氧化碳的家庭实验装置，左边部分带小孔的 眼药水瓶，下部可浸入和移离白醋，以控制反应进行与停止，它相当于乙中 的装置__________(填字母),该装置虚线框中应选用乙中的装置__________(填字母)来收集二氧化碳气体。检验二氧化碳气体是否集满的方法是____________________。 19. 正确进行实验操作，合理改进实验装置，是科学素养的重要方面。请回答下列问题。 (1)图4-34中，甲是实验室制取CO2的装置，实验中收集满一瓶CO2后应将盖有玻璃片的集气瓶______________(填“正放”或“倒放”)在桌面上。 (2)有两位同学对甲中的气体发生装置进行了简化，简化后的装置如乙和丙所示，其中可行的是________________________________________________________。 20. 在化学实验操作技能考查中有三道考题：A. 氧气的实验室制取与性质；B. 二氧化碳的制取、收集和验满；C.粗盐中难溶性杂质的去除。小宇抽签后由监考老师引领至实验桌前，该实验桌上摆放了如图4-35所示药品和仪器。回答下列问题。 (1)图4-35中所示仪器③和⑤的名称是：③________________,⑤________________。 (2) 小宇进行的考题是________________(填编号),其主要操作如图4-36所示。 其中操作错误的是________________(填编号);改正该错误操作后，小宇完成实 验的正确操作顺序应为________________(填编号)。C 操作利用了气体_____________的化学性质。实验桌上的两种药品所发生反应的化学方程式为_____________________。 三、简答题 21. 如图4-37所示是实验室制取气体的常用仪器，回答下列问题。 (1)标号为a 的仪器名称是___________。 (2)用氯酸钾制取O2, 并用向上排空气法收集。 ① 若制取3.2g O2，理论上至少需要氯酸钾___________g。 ② 检验O2收集满的方法是_________________________________。 (3)用大理石和稀盐酸反应制取CO2，并用排空气法收集。 ① 该反应的化学方程式为_________________________________。 ② 组装制取装置时，需选择图4-37中的a、b、h、i、j、m 和______________________。 22. 实验室制备二氧化碳的实验如图4 - 38所示。 (1)市售浓盐酸的标签局部如图(a)所示，该盐酸中 HCl 质量分数的范围是________。为使制备过程中二氧化碳平稳地产生且较纯净，应将该浓盐酸______________________________。 (2)用图(b) 中装置甲制备二氧化碳，选择的固体药品是_______________ (填编号)。 (A) 粉末状石灰石 (B) 块状大理石 (C) 粉末状熟石灰 (D) 块状生石灰 (3)控制所加盐酸的量，使反应时装置甲内液面位于_______________( 填“x” 或“y”)处为宜。 (4)收集二氧化碳，应将装置甲的_______________处与装置乙的_______________处连接。 (5)写出用澄清石灰水检验二氧化碳的化学方程式：______________________________。 (6)反应生成了0.1mol 二氧化碳，求稀盐酸中参与反应的 HCl 的质量。(根据化学方程式列式计算) 第 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 4.3 二氧化碳的实验室制法 一、 1.C 2.A 3.D 4.B 5.C 6.A 7.D 8.D 9.B 10.B 11.D 12.A 13.A 14.D 15.C 16.B 17.B 二、18. A C 将燃着的木条放到矿泉水瓶口处，若木条熄灭，证明二氧化碳收集满 19.(1)正放 (2)丙 20 . (1)试管 烧杯 (2) B (D) (B)→(A)→(D)→(C)→(E) 不能燃烧，也不能支持燃烧 CaCO₃+2HCl=CaCl₂+CO₂↑+H₂O 三、21 . (1)锥形瓶 (2)①8.2 ②将一根带火星的木条平放在集气瓶口，若木条复燃，证明收集满了(3)①CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑ ② c 22.(1)36%~38% 稀释 (2) B (3)y (4)f j (5)Ca(OH)₂+CO₂=CaCO₃↓+H₂O (6)7.3g 学科网（北京）股份有限公司 $$