第2节 二氧化碳的实验室制法（同步讲义） 化学沪教版2024九年级上册

第5章 奇妙的二氧化碳 第2节 二氧化碳的实验室制法 教学目标 1.能根据实验室制取二氧化碳的反应原理、制取要求设计实验方案。 2.能动手进行实验，体验二氧化碳的实验室制取过程，学习二氧化碳实验室制取的有关技能。 重点和难点 重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、制取要求。 难点：实验室制取二氧化碳的试剂和装置选择、实验现象及分析。 ◆知识点一 实验室制取二氧化碳的反应原理 1.实验试剂：稀盐酸与大理石（或石灰石）（主要成分均为碳酸钙） 2.反应原理： ↑ 教材拓展： （1）不用纯的CaCO3或Na2CO3粉末：反应速率太快，不易控制。 （2）不用浓盐酸：浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢（HCl）气体使制得的二氧化碳不纯。 （3）不用稀硫酸： 生成微溶于水的CaSO4覆盖在石灰石表面，阻碍反应的进一步进行。 即学即练 1．实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳而不能用硫酸的原因是 A．这两种物质间不能反应 B．因为反应速度太慢了，不适宜用于实验室制取气体 C．生成了微溶性物质覆盖在石灰石表面，阻止了反应的进一步进行 D．反应太剧烈来不及收集 2．下列哪个反应适用于实验室制取二氧化碳 A． B． C． D． ◆知识点二 实验室制取二氧化碳装置和步骤 实验装置 发生装置：反应符合“固体+液体→ 气体”，且在常温下进行，因此选用固液常温型发生装置； 收集装置：二氧化碳能溶于水且能与水反应生成碳酸，一般不用排水法收集；二氧化碳的密度比空气的大且不与空气中的成分反应，因此常用向上排空气法收集。 实验步骤 （以制取较多二氧化碳为例） （1） 组装装置，检查装置的气密性； （2） 将块状石灰石（或大理石）装入锥形瓶，塞紧双孔橡皮塞; （3） 由长颈漏斗加入稀盐酸,使液面浸没长颈漏斗末端； （4） 用向上排空气法收集气体； （5） 验满。 检验 将制取的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳（不能用燃着的木条检验CO2 ，因为氮气等气体也能使燃着的木条熄灭） 验满 将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳气体已收集满 教材拓展：注水法检查装置的气密性 往发生装置的长颈漏斗内注水使液面没过长颈漏斗末端，关闭止水夹，继续向长颈漏斗内注入一定量的水，使漏斗内形成比锥形瓶内液面高的水柱，静置一段时间后，若观察到长颈漏斗内液面不下降，说明装置气密性良好。 即学即练 1.实验室制取二氧化碳，大致分为以下几步：a检查装置的气密性；b连接装置；c装石灰石，用带导管的单孔塞塞紧后，固定在铁架台上；d收集二氧化碳； e加稀盐酸；f验满。实验操作顺序正确的是（    ） A．bacedf B．abcdef C．bcadfe D．abcdfe 2．下列实验室制取CO2的部分实验操作中，正确的是 A．检查气密性 B．制备气体 C．收集并验满 D．处理废液 ◆知识点三 实验室制取气体的一般思路和方法 1.确定制取气体的化学反应原理： 在实验室条件下（如常温、加热、使用催化剂等），选择什么试剂、通过什么反应来制取这种气体。确定原理时，需要综合考虑反应的速率大小，产生的气体是否易于收集、是否纯净，实验操作是否简单、安全，实验过程是否会产生污染，以及试剂的价格等因素。 2.设计制取气体的实验装置： 根据反应物的状态和反应条件确定气体发生装置；根据气体的性质（如密度、是否溶于水、是否与水反应）确定气体收集装置；如有必要，还应考虑除去杂质的装置和尾气处理装置等。 （1）发生装置选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热）。 （2）发生装置选择方法： 固固加热型 固液不加热（常温）型 高锰酸钾、氯酸钾制氧气 过氧化氢溶液和二氧化锰粉末制氧气、 大理石（或石灰石）和稀盐酸制二氧化碳 试管口略 向下倾斜 适合制取少量气体 适合制取大量气体 长颈漏斗方便添加液体药品，注意下端管口液封 分液漏斗、注射器可控制液体的滴加速率，从而控制反应速率 可通过打开和关闭弹簧夹实现固液的接触和分离，从而控制反应的开 （3） 收集装置选择依据：气体的溶解性，气体的密度（气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判断）。 （4）收集装置选择方法： 排水集气法 向上排空气法 向下排空气法 适合气体溶解度小 不与水反应的气体 适合密度比空气大 不与空气反应的气体 适合密度比空气小 不与空气反应的气体 注意事项：导管口出现连续均匀的气泡时开始收集；集气瓶口有大量气泡往外冒时气体收集满 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气。 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气。 ①所有气体从短管进②V排出的水=V气体 为防止气体溶解在水中，水面放一层植物油隔绝二者；集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体的体积数据，但是要影响手机的气体的纯度 气体进入集气瓶后出现在装置下端气体的验满在另一侧出气口 气体进入集气瓶后出现在装置上端气体的验满在另一侧出气口 即学即练 1．一氧化氮气体难溶于水，密度略大于空气。常温下易与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮，实验室收集一氧化氮，宜采用的方法是 A．向上排空气法 B．排水法 C．向下排气法 D．以上方法都可以 2. 某气体既能用排水法收集，又能用向上排空气法收集，则该气体具有的性质是 A．难溶于水，密度比空气大 B．易溶于水，密度比空气大 C．难溶于水，密度比空气小 D．易溶于水，密度比空气小 一、实验室制取二氧化碳的试剂选择、实验现象及分析 试剂 实验现象 分析 稀盐酸与块状大理石（或石灰石） 产生气泡，速率适中 反应速率适中，便于气体收集，原料廉价易得 浓盐酸与块状大理石（或石灰石） 剧烈反应，迅速产生大量气泡，并伴有白雾 浓盐酸有挥发性（下册学到），会使制得的CO2 中混有氯化氢气体 稀硫酸与块状大理石（或石灰石） 产生气泡，反应速率很快减慢并逐渐停止 稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，未溶解的硫酸钙覆盖在大理石（或石灰石）的表面，阻止反应继续进行 稀盐酸与碳酸钠粉末（下册学到） 剧烈反应，迅速产生大量气泡 碳酸钠粉末与稀盐酸反应速率过快，产生的气体不便于收集 二、控制反应开始和停止的装置和方法 开始：打开弹簧夹，液体从长颈漏斗流下，淹没过石灰石，反应开始； 开始：打开弹簧夹 开始：打开弹簧夹，液体淹没固体 开始：将布袋子浸入溶液中 开始：将试管浸入液体中 停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体压强回流回长颈漏斗，液体液面低于隔板固液分离，反应停止 停止：关闭弹簧夹 停止：关闭弹簧夹，液体压入左侧 停止：提起布袋子离开液面 停止：提起试管离开液面 实践应用 1．某学习探究小组设计如下实验探究实验室制取反应速率的影响因素，下列分析正确的是 实验编号 石灰石的状态 稀盐酸的浓度 温度/℃ ① 块状 10% 20 ② 块状 20% 20 ③ 粉末 10% 20 ④ 块状 20% 40 A．①④探究稀盐酸的浓度的影响 B．②③探究稀盐酸的浓度的影响 C．①③探究石灰石状态的影响 D．③④探究温度的影响 2．兴趣小组在实验室制取二氧化碳气体的发生装置中连接上压强传感器如图一，测得实验过程中试管内气体压强变化情况如图二、下列说法不正确的是 A．ab段试管中液面逐渐下降 B．bc段石灰石与盐酸脱离接触 C．a点的对应操作是关闭弹簧夹 D．c点时溶液中溶质一定只有CaCl2 3.如图为某同学设计的制取CO2，的发生装置，没有“控制反应发生和停止”作用的是 A． B． C． D． 考点一 实验室制取二氧化碳的原理 【例1】CO2可用于灭火。请回答下列问题： (1)i．如图仪器中，制备并收集CO2时选用的是 (填字母)；仪器E的名称为 。 ii．实验室用石灰石和稀盐酸制备CO2，反应的化学方程式为 。 解题要点 本知识点主要考察对实验室制取二氧化碳的原理的掌握情况，确定反应原理时需要综合考虑反应的速率大小，产生的气体是否易于收集、是否纯净，实验操作是否简单、安全，实验过程是否会产生污染，以及试剂的价格等因素。 同时还应注意许多化学反应都可以产生二氧化碳，而有些并不适合于实验室制取二氧化碳。如碳酸钙高温分解可以生成二氧化碳，但高温需要消耗大量的热能；一氧化碳燃烧、碳在氧气中充分燃烧、碳酸氢铵受热分解都可以生成二氧化碳，但产物中均易混入其他气体。 【变式1-1】实验室现有大理石、高锰酸钾、稀盐酸等药品及相关仪器和用品，请结合下列装置回答问题： (1)装置A中制取气体发生反应的化学方程式为 ，试管口略向下倾斜的原因是： 。 (2)制取二氧化碳可以选择的装置为 。 (3)装置C中制取气体发生反应的化学方程式为 ，长颈漏斗在此实验中的作用为 。装置E中此时集气瓶内气体的压强 (填“小于”、“等于”或“大于”)外界大气压。 【变式1-2】下列有关实验室制取二氧化碳的方法不合理的是 A．因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集 B．在发生装置中加入块状石灰石和硫酸 C．在发生装置中加入块状石灰石和盐酸 D．因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热 考点二 实验室制取二氧化碳的装置和步骤 【例2】实验技能是学习化学的基础和保证。 实验：二氧化碳的实验室制取与性质 (1)仪器①的名称是 。 (2)制取二氧化碳或其他气体在装入试剂前必须进行的一步操作是 。 (3)反应原理：用大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为 。 (4)装置选择：用上述原理制取CO2，图1中 (填标号)是适合的气体发生装置，依据是 。 【例3】实验室制取 CO2的有关操作如下图，不正确的是 A．检查气密性   B．制气   C．收集   D．验满   解题要点 本知识点主要考察实验室制取二氧化碳装置的选择方法和实验步骤，解题时需注意仔细阅读题目要求，依据反应的条件和反应物状态来选取发生装置，依据收集的气体性质来选取收集装置。二氧化碳验满时注意需把燃着的木条放集气瓶口。 【变式2-1】如图是实验室常见的气体制取装置。 (1)实验室制取一瓶二氧化碳，应选用的发生装置是 (填字母)；发生反应的化学方程式为 。 (2)用装置E收集氧气时，气体应从 (填“a”或“b”)端进入。 (3)如图为“简易制氧机”简图，下列说法不正确的是_____(填字母)。 A．甲剂和乙剂可能为过氧化氢溶液和二氧化锰 B．通过洗气室中的水可观察输出氧气的速率 C．制取氧气过程中洗气室压强减小 【变式3-1】下列有关实验室制取二氧化碳的说法中，正确的是 A．先加入药品，再检查装置气密性 B．可用向下排空气法收集二氧化碳 C．检验是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口 D．装满二氧化碳的集气瓶应用玻璃片盖住，正放在桌面上待用 【变式3-2】实验课上，小花利用如图装置制取二氧化碳，有关操作如下，正确的一项是 A．放入几块大理石后检查装置气密性 B．试管横放注入15mL稀盐酸 C．把试管放在桌子上使劲塞进塞子 D．用燃着的木条放到集气瓶口验满 考点三 实验室制取气体的一般思路 【例4】学习小组合作完成“CO2实验室制取与性质”实验。 (1)实验室制取CO2气体的化学方程式为 。 (2)进行实验活动。学习小组分工协作完成如下任务： ①选择制取气体的仪器。小组同学选择了带导管的双孔橡胶塞、带玻璃片的集气瓶，他还应从如图仪器中选择 、 （填仪器名称）。 ②组装仪器并检查装置气密性。在玻璃导管与橡胶管连接前，应先用 润湿导管。 ③取用药品。添加药品的顺序是 。 ④收集CO2气体。验满的操作是 。 ⑤完成相关性质实验。如图所示，把收集到的CO2气体缓缓倾倒到烧杯中。在实验报告中记录现象：蜡烛由低到高依次熄灭。写出“CO2性质”的结论： a.不可燃，也不支持燃烧；b. 。 ⑥结束实验。将残余物倒入水池中，用 （填仪器名称）洗涤仪器；整理实验台，报告老师后离开实验室。 (3)评价与反思。小组同学都体验到了实验成功的乐趣，但因实验操作过程存在一处不当，同意本次活动表现评价为“有待改进”。针对存在的这处不当，你提出一条实验改进意见： 。 解题要点 本知识点主要考察实验室制取气体的一般思路，实验室制取气体选取药品时需注意①反应条件是否容易达到；②收集的气体是否纯净（生成的气体只能是一种）③装置、操作是否简单；④原料是否易得、价廉。此外，还需根据考虑反应物的状态和反应条件来确定气体的发生装置，根据制取的气体的性质来确定收集装置。 【变式4-1】通过学习实验室制氧气和二氧化碳，可以总结出制取气体的一般思路和方法。在确定气体的实验室制法时，下列因素不需要考虑的是 A．反应所需的药品及反应条件 B．气体的收集和放置方法 C．整个反应体系是否安全、环保 D．气体的颜色 【变式4-2】如图是实验室制取气体常用的发生装置和收集装置，请按要求回答下列问题： (1)写出仪器的名称：① ；② 。 (2)实验室制取二氧化碳可选用的发生装置是 (填字母序号)，反应的化学方程式为 。用C装置收集CO2时，检验CO2是否收集满的方法是 。 (3)装置A的试管口塞一团棉花的作用是 ，选用该装置制取氧气的反应物是 (填化学式)。 (4)常温下，乙炔是一种无色气体，密度比空气略小，难溶于水。实验室常用碳化钙固体与水反应来制取乙炔并产生氢氧化钙，写出反应化学方程式 。现选择合适的装置来制取并收集较纯净的乙炔气体，应该选择的发生和收集装置是 (填序号)。 基础达标 1．实验室制取某种气体，确定其装置不需要考虑的是 A．反应物的状态 B．反应条件 C．气体的性质 D．气体的用途 2．实验室制时，向盛有石灰石的锥形瓶中加入酸后，过一会儿石灰石表面几乎无气泡产生，其原因可能是 A．没有加热 B．锥形瓶上的橡皮塞漏气 C．加入的酸是稀硫酸 D．没有用玻璃棒搅拌反应物 3．下列哪个反应适用于实验室制取二氧化碳 A． B． C． D． 4．实验室制取二氧化碳有以下步骤：①向锥形瓶内加入大理石；②检查装置气密性；③向分液漏斗中加入稀盐酸；④按要求连接好仪器和装置；⑤用向上排空气法收集。正确的顺序是 A．③②①④⑤ B．④③②①⑤ C．①③②④⑤ D．④②①③⑤ 5．规范操作是实验成功的保障，下列《二氧化碳实验室制取与性质》实验操作中正确的是 A．检查气密性 B．加入石灰石 C．验满 D．检验与水反应 6．正确的实验操作是完成好化学实验的基本要求。以下是小强同学在完成二氧化碳实验室制取与性质实验时的一些做法和结论，正确的是 A．用排水法收集二氧化碳 B．用澄清石灰水验满二氧化碳 C．实验药品是碳酸钙和稀盐酸 D．二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红 7．根据气体的性质可以选择气体的收集装置。下图是收集M气体的装置，对M气体的有关性质推测正确的是 A B C D 密度比空气 小 小 大 大 水中的溶解性 难溶 易溶 难溶 易溶 A．A B．B C．C D．D 8．将两份等质量但形状不同的石灰石（CaCO3含量相同）分别与足量同体积、同浓度的稀盐酸反应，进行图1所示的实验，测得压强变化如图2.欲通过气压数值比较不同形状的石灰石与稀盐酸的反应速率。下列说法不正确的是 A．曲线①表示块状石灰石和稀盐酸反应 B．a点对应的CaCO3完全反应 C．对比a、b可知，粉末状比块状反应速率更快 D．对比c、d可知，粉末状比块状反应速率更快 9．如图是制取二氧化碳的实验装置，指出不正确之处： (1)错误的地方有： 。 (2)用改正后的装置制取二氧化碳，制得的二氧化碳如何检验和验满？ 检验： 。 验满： 。 10．请根据如图的仪器和实验要求回答： (1)实验室用石灰石制取并收集二氧化碳，应选择的仪器有： (填序号)，该反应的化学方程式为： 。 (2)若采用排水法收集气体时，下列操作的正确顺序为 (填序号)。 a．将导管伸入集气瓶口 b．观察导管口气泡冒出的情况 c．将盛满水的集气瓶倒立在仪器“⑨”内，小心移去玻璃片 d．收集满气体后，移开导管并盖好玻璃片，取出集气瓶放在实验桌上 11．如图是实验室制取气体的常见装置。 (1)仪器a的名称为 。 (2)写出实验室用装置B制取二氧化碳的化学方程式 。 (3)实验室用装置C制取气体的优点是 。(填一条) (4)若实验室用装置D收集二氧化碳气体，气体应从 (填“b”或“c”)管通入。 12．如图是实验室的部分实验装置，回答有关问题。 (1)实验室用稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳应选用的装置是 （填字母）；其中，发生装置中产生二氧化碳的化学方程式为 。 (2)检验二氧化碳是否集满的方法是 ；将适量的 倒入集气瓶中振荡，观察到 ，说明该气体确实是二氧化碳。 13．下列是初中化学常见仪器和装置，请回答相关问题。    (1)仪器X的名称是 ，X在此装置中作用是 。 (2)制取CO2可选择发生装置 ，其反应原理用化学方程式表示为 ，收集CO2选择D装置而不用C装置是因为 。 (3)实验室常用澄清石灰水检验CO2，写出反应的化学方程式 。 14．根据如图所示装置，回答相关问题。 (1)装置A中仪器a的名称是 。 (2)实验室用A装置制取氧气的化学方程式为 。 (3)B、C装置均可用于实验室制取二氧化碳，与B装置相比，C装置的优点是 ，向漏斗中添加稀盐酸时，应添加至图中 (填“a”“b”或“c”)处。 (4)图中既能收集氧气也能收集二氧化碳的装置为 (填字母)。 15．氧气和二氧化碳是我们常见的两种气体，以下是实验室制取气体时常用的发生和收集装置，请回答下列问题： 发生装置 收集装置 I组：O2和CO2的实验室制法 (1)写出仪器甲的名称： 。 (2)实验室常用高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢作为原料来制取氧气，根据“绿色化学”理念，请写出实验室制取氧气最佳方法的化学方程式 。 【拓展】 (3)“绿色化学”的特点之一是在化工生产中尽可能实现“零排放”。若用CO和H2反应，只生成一种产物乙二醇(C2H6O2)，并且能实现“零排放”，则该反应的基本类型为 反应，此时应调节原料气中CO与H2的分子个数比为 。 (4)小明选用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，为了得到平稳的气流，可选用的发生装置是 (填字母，下同)，如果要收集较纯净的氧气，则最好选用 装置。 (5)实验室常用大理石和稀盐酸反应取二氧化碳，其化学方程式为 。若用装置G收集CO2，验满操作是将燃着的木条放在导管 (填“a”或“b”)处。 Ⅱ组：微粒的运动 (6)某化学兴趣小组用氧气传感器探究微粒的运动，数据处理软件可实时测绘出氧气体积分数随时间变化的曲线。收集一塑料瓶氧气后进行以下三步实验：①敞口放置；②双手贴在塑料瓶外壁上；③将塑料瓶的瓶口朝下，三步实验中测得氧气的体积分数随时间变化的曲线依次为图中的MN段，NP段和PQ段。 ①能够说明氧分子不断运动的曲线是 。 A．MN段       B．NP段       C．PQ段 ②MN段和NP段相比较，说明 。 ③随着实验的进行，传感器测出氧气的体积分数应约为 时几乎不再变化。 16．化学是一门以实验为基础的科学。根据如图所示的部分实验装置，回答有关问题。 ①写出图中仪器④的名称是 。 ②实验室用A装置制取氧气，其反应的方程式为： ，向气体发生装置内装入药品前应进行的操作是 。 ③实验室常用装置B制二氧化碳，写出反应容器中产生CO2的化学方程式 ；将生成的二氧化碳通入到紫色石蕊溶液中，观察到溶液由紫色变为 色。若用装置A制氧气，并用装置D进行收集，则应将导管a端与导管 端相连。 ④装置E是用一支底部有小孔的试管和烧杯等组装而成，在制某些气体时可用装置E代替装置B，其优点是 。 17．回答下列问题。 (1)实验室制取气体。 ①仪器甲的名称是 。 ②若实验室用高锰酸钾制氧气，应在装置A的试管口 ，以防固体粉末进入导管。 ③若实验室用装置BD制取氧气，其反应的化学方程式为 。 ④装置B、C均可用于实验室制取二氧化碳，两者相比，装置C的优点是 ，不能用装置D收集可推其具有的物理性质是 。在装置E中加入 用于检验CO2。 (2)基于特定需求设计和制作简易供氧器。 ①加湿仓内水的作用是 (写一点)，图b中“O2通道”相当于图a中E装置的 (填“a”或“b”)端导管。 ②10gNa2O2和10gCaO2固体与水作用生成氧气的质量与时间的关系如图c所示，若给鱼池增氧，应选的药品为 (填化学式)。 18．已知鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，化学兴趣小组为了测定某鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数，进行了如下实验：(碳酸钙与盐酸反应的化学方程式为。假设其他成分不溶于水，也不与盐酸反应。) (1)实验过程中生成的质量为 。 (2)参加反应的的质量是 。 19．某化学兴趣小组的同学采集了一些大理石样品，为测定该样品中碳酸钙的质量分数，取样品粉碎后置于烧杯中，向其中加入稀盐酸并不断搅拌，恰好不再有气泡产生时（已知杂质不与稀盐酸反应），生成气体。计算样品中碳酸钙的质量分数（保留小数点后1位）。 综合应用 20．将一定浓度的稀盐酸、稀硫酸分别加入装有等质量粉末的容器中，相同条件下测得两者产生的体积（V）与反应时间（t）的关系如图所示。下列判断错误的是 A．0~300s内，两个容器内气体不断增多 B．0~100s内，反应Ⅰ、Ⅱ生成的速率均先慢后快 C．实验室可以用一定浓度的稀硫酸与粉末反应制备 D．反应Ⅱ中，0~100s内产生的体积比100~200s内的少5amL 21．实验小组依据以下思路展开制取和性质的实验： (1)确定反应原理：实验室制取的化学方程式为 。 (2)设计制取装置：选择实验1中发生装置的依据是 。 (3)性质探究：实验1烧杯中的蜡烛由下到上依次熄灭，由此得出二氧化碳具有的性质是 。 (4)反思：实验2能否证明二氧化碳与水发生了化学反应，请你判断并说明理由： 。 (5)拓展：在确定反应原理时要综合考虑反应的速率快慢等因素，若要使反应速率最快，则实验3中简易灭火器应选择的试剂是________（填字母序号）。 A．大理石 B．碳酸钠溶液 C．稀盐酸 D．浓盐酸 拓展培优 22．某化学小组以“常见气体制备及其性质”为主题开展基础实验与学科实践活动，请结合图示回答问题。 探究一：常见气体的制取（图1） (1)仪器F的名称为 。 (2)实验室制取和收集二氧化碳，并能控制反应速率，则选择仪器组合是 （填字母），该反应的化学方程式为 。该发生装置还能制氢气，则所用药品状态和反应条件分别是 、 。 探究二：气体性质的验证 (3)1630年，有人发现在一些洞穴深处，聚集着能使燃着蜡烛熄灭的气体，后来证实是二氧化碳。它体现二氧化碳的性质是 。 (4)用图2装置验证二氧化碳的化学性质，关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅱ，乙中干燥的紫色小花没有明显变化；而打开阀门Ⅰ，关闭阀门Ⅱ，可观察到乙中干燥的紫色小花变湿润、变红色，则甲中溶液的作用是 。 (5)如果要验证出通入的气体是二氧化碳，则甲中的物质是 。 23．某学习小组对实验室制取二氧化碳及二氧化碳的性质进行了如下两个方面的探究： Ⅰ．二氧化碳的制取 第一小组用如图甲所示装置制取二氧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，数据如表。 时间/min 1 2 3 4 5 6 量筒读数/mL 40 50 55 58 60 60 (1)写出A中不用稀硫酸的原因是 。 (2)C中量筒量程最好选 (填“50”、“100”或“250”)mL。 (3)B中如果不加植物油会使测定结果 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)，原因是 。 (4)根据以上实验数据分析，最终生成二氧化碳的体积是 mL。 (5)在图乙中绘出0～6min内生成二氧化碳的体积随时间变化的曲线 。 (6)反应过程中产生二氧化碳的速率不断减慢的原因可能是 。 Ⅱ．二氧化碳的性质 第二小组用图丙装置验证二氧化碳的相关性质。实验如图： 步骤一：按图丙连接好装置，向外拉动任一注射器的活塞，一段时间后松开手。 步骤二：注射器a中吸入20 mL澄清石灰水，注射器b中吸入20 mL稀盐酸，再从中间瓶口通入二氧化碳气体，将瓶装满，最后塞上带压强传感器的橡胶塞。 步骤三：先后将两注射器中的试剂快速全部推入三颈烧瓶中，并保持注射器活塞在注射器底部，振荡三颈烧瓶，压强传感器测得三颈烧瓶中压强随时间变化如图丁所示。 (7)步骤一中松开手后，若观察到 则说明装置气密性良好。 (8)分析图丁可知，步骤三中先推的是注射器 (填“a”或“b”)，此时三颈烧瓶中发生反应的现象为 。 (9)步骤三中第二次推入试剂后三颈烧瓶中出现的现象是 ，此时三颈烧瓶中压强变化对应图丁中的 段。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 奇妙的二氧化碳 第2节 二氧化碳的实验室制法 教学目标 1.能根据实验室制取二氧化碳的反应原理、制取要求设计实验方案。 2.能动手进行实验，体验二氧化碳的实验室制取过程，学习二氧化碳实验室制取的有关技能。 重点和难点 重点：实验室制取二氧化碳的反应原理、制取要求。 难点：实验室制取二氧化碳的试剂和装置选择、实验现象及分析。 ◆知识点一 实验室制取二氧化碳的反应原理 1.实验试剂：稀盐酸与大理石（或石灰石）（主要成分均为碳酸钙） 2.反应原理：CaCO3+2HCl =CaCl2+H2O+CO2↑ 教材拓展： （1）不用纯的CaCO3或Na2CO3粉末：反应速率太快，不易控制。 （2）不用浓盐酸：浓盐酸易挥发，挥发出的氯化氢（HCl）气体使制得的二氧化碳不纯。 （3）不用稀硫酸： 生成微溶于水的CaSO4覆盖在石灰石表面，阻碍反应的进一步进行。 即学即练 1．实验室用石灰石和稀盐酸反应制取二氧化碳而不能用硫酸的原因是 A．这两种物质间不能反应 B．因为反应速度太慢了，不适宜用于实验室制取气体 C．生成了微溶性物质覆盖在石灰石表面，阻止了反应的进一步进行 D．反应太剧烈来不及收集 【答案】C 【详解】 稀硫酸和大理石或石灰石反应，其有关化学方程式为：CaCO3+H2SO4（稀）═CaSO4+H2O+CO2↑，结果生成微溶性固体硫酸钙，它覆盖在大理石或石灰石表面，使酸与大理石或石灰石脱离接触，导致反应太缓慢，最后停止。 故选C。 2．下列哪个反应适用于实验室制取二氧化碳 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A、制取气体时，反应物若为气体，制取的气体容易不纯，该反应中有气体，不适用于实验室制取二氧化碳，不符合题意； B、该反应是在高温下反应，条件不容易达到，不适用于实验室制取二氧化碳，不符合题意； C、碳酸钙和盐酸在常温下制取二氧化碳，且药品易获得，反应速率适中，适用于实验室制取二氧化碳，符合题意； D、碳酸钙高温条件下生成氧化钙和二氧化碳，条件不容易达到，也不适用于实验室制取二氧化碳，不符合题意误。 故选C。 ◆知识点二 实验室制取二氧化碳装置和步骤 实验装置 发生装置：反应符合“固体+液体→ 气体”，且在常温下进行，因此选用固液常温型发生装置； 收集装置：二氧化碳能溶于水且能与水反应生成碳酸，一般不用排水法收集；二氧化碳的密度比空气的大且不与空气中的成分反应，因此常用向上排空气法收集。 实验步骤 （以制取较多二氧化碳为例） （1） 组装装置，检查装置的气密性； （2） 将块状石灰石（或大理石）装入锥形瓶，塞紧双孔橡皮塞; （3） 由长颈漏斗加入稀盐酸,使液面浸没长颈漏斗末端； （4） 用向上排空气法收集气体； （5） 验满。 检验 将制取的气体通入澄清石灰水中，若澄清石灰水变浑浊，证明该气体是二氧化碳（不能用燃着的木条检验CO2 ，因为氮气等气体也能使燃着的木条熄灭） 验满 将燃着的木条放在集气瓶瓶口，若木条熄灭，证明二氧化碳气体已收集满 教材拓展： 注水法检查装置的气密性 往发生装置的长颈漏斗内注水使液面没过长颈漏斗末端，关闭止水夹，继续向长颈漏斗内注入一定量的水，使漏斗内形成比锥形瓶内液面高的水柱，静置一段时间后，若观察到长颈漏斗内液面不下降，说明装置气密性良好。。 即学即练 1.实验室制取二氧化碳，大致分为以下几步：a检查装置的气密性；b连接装置；c装石灰石，用带导管的单孔塞塞紧后，固定在铁架台上；d收集二氧化碳； e加稀盐酸；f验满。实验操作顺序正确的是（    ） A．bacedf B．abcdef C．bcadfe D．abcdfe 【答案】A 【详解】实验室制取二氧化碳的基本步骤包括：连接好仪器﹣检查装置的气密性﹣装药品（先固体后液体）﹣收集气体﹣验满，故选A。 2．下列实验室制取CO2的部分实验操作中，正确的是 A．检查气密性 B．制备气体 C．收集并验满 D．处理废液 【答案】C 【详解】A、该装置的气密性检查方法是：当推动注射器的活塞时，锥形瓶内压强增大，把水压入长颈漏斗中，若气密性良好，会形成一段稳定的水柱，故选项实验操作错误； B、不能使用稀硫酸，因为碳酸钙与稀硫酸反应生成的硫酸钙微溶于水，会覆盖在碳酸钙表面，阻止反应的进行，故选项实验操作错误； C、二氧化碳的密度比空气的大，应从长导管通入，将空气从短导管排出，验满的方法是将带燃着的木条放在短导管口，若木条熄灭，说明已集满，故选项实验操作正确； D、处理废液，不能直接倒入下水道，否则可能会腐蚀下水道、污染地下水，要倒入废液缸内，集中分类处理，故选项实验操作错误。 故选C。 ◆知识点三 实验室制取气体的一般思路和方法 1.确定制取气体的化学反应原理： 在实验室条件下（如常温、加热、使用催化剂等），选择什么试剂、通过什么反应来制取这种气体。确定原理时，需要综合考虑反应的速率大小，产生的气体是否易于收集、是否纯净，实验操作是否简单、安全，实验过程是否会产生污染，以及试剂的价格等因素。 2.设计制取气体的实验装置： 根据反应物的状态和反应条件确定气体发生装置；根据气体的性质（如密度、是否溶于水、是否与水反应）确定气体收集装置；如有必要，还应考虑除去杂质的装置和尾气处理装置等。 （1）发生装置选择依据：反应物的状态（固、液、气）；反应条件（是否加热）。 （2）发生装置选择方法： 固固加热型 固液不加热（常温）型 高锰酸钾、氯酸钾制氧气 过氧化氢溶液和二氧化锰粉末制氧气、 大理石（或石灰石）和稀盐酸制二氧化碳 试管口略 向下倾斜 适合制取少量气体 适合制取大量气体 长颈漏斗方便添加液体药品，注意下端管口液封 分液漏斗、注射器可控制液体的滴加速率，从而控制反应速率 可通过打开和关闭弹簧夹实现固液的接触和分离，从而控制反应的开始和停止 （3） 收集装置选择依据：气体的溶解性，气体的密度（气体相对分子质量与空气平均相对分子质量29相比判断）。 （4）收集装置选择方法： 排水集气法 向上排空气法 向下排空气法 适合气体溶解度小 不与水反应的气体 适合密度比空气大 不与空气反应的气体 适合密度比空气小 不与空气反应的气体 注意事项：导管口出现连续均匀的气泡时开始收集；集气瓶口有大量气泡往外冒时气体收集满 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气。 注意事项：导管伸入集气瓶底部，以保证排尽集气瓶中空气。 ①所有气体从短管进②V排出的水=V气体 为防止气体溶解在水中，水面放一层植物油隔绝二者；集气瓶上端若有空气，不影响收集的气体的体积数据，但是要影响手机的气体的纯度 气体进入集气瓶后出现在装置下端气体的验满在另一侧出气口 气体进入集气瓶后出现在装置上端气体的验满在另一侧出气口 即学即练 1．一氧化氮气体难溶于水，密度略大于空气。常温下易与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮，实验室收集一氧化氮，宜采用的方法是 A．向上排空气法 B．排水法 C．向下排气法 D．以上方法都可以 【答案】B 【详解】一氧化氮气体难溶于水，密度略大于空气。实验室收集一氧化氮，宜采用的方法是排水法收集，不能用排气法收集，因为常温下易与空气中的氧气反应生成红棕色的二氧化氮。故选B。 2. 某气体既能用排水法收集，又能用向上排空气法收集，则该气体具有的性质是 A．难溶于水，密度比空气大 B．易溶于水，密度比空气大 C．难溶于水，密度比空气小 D．易溶于水，密度比空气小 【答案】A 【详解】能用排水法收集的气体难溶于水，能用向上排空气法收集的气体密度比空气大，所以该气体难溶于水，密度比空气大； 故选 A。 一、实验室制取二氧化碳的试剂选择、实验现象及分析 试剂 实验现象 分析 稀盐酸与块状大理石（或石灰石） 产生气泡，速率适中 反应速率适中，便于气体收集，原料廉价易得 浓盐酸与块状大理石（或石灰石） 剧烈反应，迅速产生大量气泡，并伴有白雾 浓盐酸有挥发性（下册学到），会使制得的CO2 中混有氯化氢气体 稀硫酸与块状大理石（或石灰石） 产生气泡，反应速率很快减慢并逐渐停止 稀硫酸与碳酸钙反应生成的硫酸钙微溶于水，未溶解的硫酸钙覆盖在大理石（或石灰石）的表面，阻止反应继续进行 稀盐酸与碳酸钠粉末（下册学到） 剧烈反应，迅速产生大量气泡 碳酸钠粉末与稀盐酸反应速率过快，产生的气体不便于收集 二、控制反应开始和停止的装置和方法 开始：打开弹簧夹，液体从长颈漏斗流下，淹没过石灰石，反应开始； 开始：打开弹簧夹 开始：打开弹簧夹，液体淹没固体 开始：将布袋子浸入溶液中 开始：将试管浸入液体中 停止：夹紧弹簧夹，液体由于气体压强回流回长颈漏斗，液体液面低于隔板固液分离，反应停止 停止：关闭弹簧夹 停止：关闭弹簧夹，液体压入左侧 停止：提起布袋子离开液面 停止：提起试管离开液面 实践应用 1．某学习探究小组设计如下实验探究实验室制取反应速率的影响因素，下列分析正确的是 实验编号 石灰石的状态 稀盐酸的浓度 温度/℃ ① 块状 10% 20 ② 块状 20% 20 ③ 粉末 10% 20 ④ 块状 20% 40 A．①④探究稀盐酸的浓度的影响 B．②③探究稀盐酸的浓度的影响 C．①③探究石灰石状态的影响 D．③④探究温度的影响 【答案】C 【详解】A、由表格数据可知，实验①④中稀盐酸的浓度、温度均不同，变量不唯一，不能探究稀盐酸的浓度的影响，说法错误，不符合题意； B、由表格数据可知，实验②③中石灰石的状态、稀盐酸的浓度均不同，变量不唯一，不能探究稀盐酸的浓度的影响，说法错误，不符合题意； C、由表格数据可知，实验①③中石灰石的状态不同，其他条件相同，变量唯一，能探究石灰石状态的影响，说法正确，符合题意； D、由表格数据可知，实验③④中石灰石的状态、稀盐酸的浓度、温度均不同，变量不唯一，不能探究温度的影响，说法错误，不符合题意。 故选：C。 2．兴趣小组在实验室制取二氧化碳气体的发生装置中连接上压强传感器如图一，测得实验过程中试管内气体压强变化情况如图二、下列说法不正确的是 A．ab段试管中液面逐渐下降 B．bc段石灰石与盐酸脱离接触 C．a点的对应操作是关闭弹簧夹 D．c点时溶液中溶质一定只有CaCl2 【答案】D 【详解】A、由图二可知，ab段压强增大，稀盐酸被压入长颈漏斗中，试管中液面下降，故选项A说法正确； B、bc段压强不变，是因为该阶段石灰石与稀盐酸脱离接触，反应停止，故选项B说法正确； C、由图二可知，从a点开始，压强增大，故a点的操作是关闭弹簧夹，故选项C说法正确； D、c点时溶液中溶质不一定只有CaCl2，还有可能存在未反应完的稀盐酸，故选项D说法不正确； 故选：D。 3.如图为某同学设计的制取CO2，的发生装置，没有“控制反应发生和停止”作用的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A、大理石或石灰石放在多孔塑料片上，要产生气体时，打开止水夹，长颈漏斗内的稀盐酸就会下降浸没大理石产生气体，不用时关闭止水夹，压强增大部分盐酸又被压到长颈漏斗内，使二者分离，控制了反应的进行，故选项不符合题意； B、图中从长颈漏斗中加入稀盐酸，反应后关闭开关，固液不能分离，装置不能实现反应的发生和停止，故选项符合题意； C、捏塑料软管，液体和固体混合，反应进行；松开塑料软管，固体和液体分离，反应停止，故选项不符合题意； D、图中反应后关闭开关时，干燥管中的气体增多，压强增大，把液体压入烧杯，固体和液体分离，反应停止，打开开关时，气体导出，干燥管中的气体减少，压强减小，液体和固体混合，反应进行，故选项不符合题意。 故选B。 考点一 实验室制取二氧化碳的原理 【例1】CO2可用于灭火。请回答下列问题： (1)i．如图仪器中，制备并收集CO2时选用的是 (填字母)；仪器E的名称为 。 ii．实验室用石灰石和稀盐酸制备CO2，反应的化学方程式为 。 【答案】(1) ACEF 锥形瓶 【详解】（1）i、实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液不加热反应，二氧化碳溶于水，密度比空气大，可用向上排空气法收集，故选用的仪器是：ACEF； 由图可知，仪器E的名称是：锥形瓶； ii、石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：。 解题要点 本知识点主要考察对实验室制取二氧化碳的原理的掌握情况，确定反应原理时需要综合考虑反应的速率大小，产生的气体是否易于收集、是否纯净，实验操作是否简单、安全，实验过程是否会产生污染，以及试剂的价格等因素。 同时还应注意许多化学反应都可以产生二氧化碳，而有些并不适合于实验室制取二氧化碳。如碳酸钙高温分解可以生成二氧化碳，但高温需要消耗大量的热能；一氧化碳燃烧、碳在氧气中充分燃烧、碳酸氢铵受热分解都可以生成二氧化碳，但产物中均易混入其他气体。 【变式1-1】实验室现有大理石、高锰酸钾、稀盐酸等药品及相关仪器和用品，请结合下列装置回答问题： (1)装置A中制取气体发生反应的化学方程式为 ，试管口略向下倾斜的原因是： 。 (2)制取二氧化碳可以选择的装置为 。 (3)装置C中制取气体发生反应的化学方程式为 ，长颈漏斗在此实验中的作用为 。装置E中此时集气瓶内气体的压强 (填“小于”、“等于”或“大于”)外界大气压。 【答案】(1) 防止冷凝水回流，使试管炸裂 (2)CD (3)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 随时添加液体药品稀盐酸 小于 【详解】（1）由图可知，试管口有棉花团，该装置适用于高锰酸钾制氧气，高锰酸钾在加热的条件下生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，反应的化学方程式为；试管口略向下倾斜的原因是：防止冷凝水回流，使试管炸裂，故填：；防止冷凝水回流，使试管炸裂； （2）实验室采用大理石（主要成分是碳酸钙）和稀盐酸为原料制取二氧化碳，该反应适用于固-液常温型，则发生装置选C，二氧化碳的密度比空气大，能溶于水，则采用向上排空气法进行收集，故收集装置选D，故填：CD； （3）装置C中发生反应CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑，长颈漏斗在此实验中的作用为随时添加液体药品稀盐酸；装置E为排水法收集气体，装置E中此时集气瓶内气体的压强小于外界大气压，故填：随时添加液体药品稀盐酸；小于； 【变式1-2】下列有关实验室制取二氧化碳的方法不合理的是 A．因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集 B．在发生装置中加入块状石灰石和硫酸 C．在发生装置中加入块状石灰石和盐酸 D．因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热 【答案】B 【详解】A、因为通常情况下二氧化碳密度大于空气，故能用向上排空气法收集，该选项说法正确； B、碳酸钙和稀硫酸反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，生成的硫酸钙微溶于水，包裹在石灰石的表面，阻止反应的进行，因此不能用石灰石和稀硫酸制取二氧化碳，该选项说法不正确； C、碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，可以用石灰石和稀盐酸制取二氧化碳，该选项说法正确； D、因为碳酸钙和盐酸在常温下即可迅速反应，故气体发生装置不需要加热，该选项说法正确。 故选B。 考点二 实验室制取二氧化碳的装置和步骤 【例2】实验技能是学习化学的基础和保证。 实验：二氧化碳的实验室制取与性质 (1)仪器①的名称是 。 (2)制取二氧化碳或其他气体在装入试剂前必须进行的一步操作是 。 (3)反应原理：用大理石和稀盐酸制取二氧化碳的化学方程式为 。 (4)装置选择：用上述原理制取CO2，图1中 (填标号)是适合的气体发生装置，依据是 。 【答案】(1)锥形瓶 (2)检查装置气密性 (3)CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ (4) B 反应物状态为固体和液体，反应条件为常温 【解析】（1）仪器①的名称是锥形瓶； （2）制取二氧化碳或其他气体在装入试剂前必须进行的一步操作是检查装置气密性，以防止装置漏气，影响实验结果； （3）大理石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式是CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑； （4）装置选择：用上述原理制取CO2，图1中a是适合的气体发生装置，依据是反应物状态为固体和液体，反应条件为常温 【例3】实验室制取 CO2的有关操作如下图，不正确的是 A．检查气密性   B．制气   C．收集   D．验满   【答案】B 【详解】A、拉注射器后，观察到长颈漏斗的管口处产生气泡，说明装置不漏气，选项正确； B、稀硫酸开始也能够与大理石反应生成硫酸钙、水和二氧化碳，生成的硫酸钙微溶于水，反应一段时间后，生成的硫酸钙不能完全溶于水，不能溶解的硫酸钙会覆盖在大理石的表面，阻止反应继续进行，选项错误； C、二氧化碳的密度比空气大，收集二氧化碳时选择向上排空气法，且二氧化碳气体由长管进入瓶中，选项正确； D、二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，验满二氧化碳时，将燃着的木条置于图中短管的管口处，如木条熄灭，证明已经集满二氧化碳，选项正确，故选B。 解题要点 本知识点主要考察实验室制取二氧化碳装置的选择方法和实验步骤，解题时需注意仔细阅读题目要求，依据反应的条件和反应物状态来选取发生装置，依据收集的气体性质来选取收集装置。二氧化碳验满时注意需把燃着的木条放集气瓶口。 【变式2-1】如图是实验室常见的气体制取装置。 (1)实验室制取一瓶二氧化碳，应选用的发生装置是 (填字母)；发生反应的化学方程式为 。 (2)用装置E收集氧气时，气体应从 (填“a”或“b”)端进入。 (3)如图为“简易制氧机”简图，下列说法不正确的是_____(填字母)。 A．甲剂和乙剂可能为过氧化氢溶液和二氧化锰 B．通过洗气室中的水可观察输出氧气的速率 C．制取氧气过程中洗气室压强减小 【答案】(1) B (2)b (3)C 【解析】（1）实验室通常利用大理石（主要成分是CaCO3）与稀盐酸反应制取二氧化碳，大理石与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳、水，属于固液常温型发生装置，应选用的发生装置是B； 该反应的化学方程式为：。 （2）氧气密度比水小、不易溶于水，用装置E收集氧气时，气体应从短管（b端）进入，水从长管（a端）排出。 （3）A、根据图像，该“简易制氧机”不需要加热，则甲剂和乙剂可能为过氧化氢溶液和二氧化锰，A选项正确； B、氧气不易溶于水，经过水会形成气泡，通过洗气室中的水可观察输出氧气的速率，B选项正确； C、制取氧气时，有氧气生成，洗气室压强增大，C选项错误。 故选：C。 【变式3-1】下列有关实验室制取二氧化碳的说法中，正确的是 A．先加入药品，再检查装置气密性 B．可用向下排空气法收集二氧化碳 C．检验是否收集满时，应将带火星的木条放在集气瓶口 D．装满二氧化碳的集气瓶应用玻璃片盖住，正放在桌面上待用 【答案】D 【详解】A、实验室制取二氧化碳时，为防止装置漏气，影响实验结果，应先检查装置的气密性，再加入药品，错误； B、二氧化碳密度比空气大，应用向上排空气法收集二氧化碳，错误； C、二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧，能使燃着的木条熄灭，检验二氧化碳是否收集满时，应将燃着的小木条放在集气瓶口，错误； D、二氧化碳的密度大于空气，装满二氧化碳的集气瓶应用玻璃片盖住，正放在桌面上待用，正确。 故选：D。 【变式3-2】实验课上，小花利用如图装置制取二氧化碳，有关操作如下，正确的一项是 A．放入几块大理石后检查装置气密性 B．试管横放注入15mL稀盐酸 C．把试管放在桌子上使劲塞进塞子 D．用燃着的木条放到集气瓶口验满 【答案】D 【详解】A、实验室制取二氧化碳时，应连接好仪器后，先检查装置的气密性，再装入大理石，故A选项操作不正确，不符合题意； B、注入稀盐酸时，应将试管倾斜，试管口和试剂瓶口紧靠在一起倾倒，故B选项操作不正确，不符合题意； C、把试管放在桌子上使劲塞进塞子会压碎试管底部，应悬空旋入瓶塞，故C选项操作不正确，不符合题意； D、检验二氧化碳收集满的方法是将燃着的木条放到集气瓶口，若木条熄灭，则证明二氧化碳已集满，故D选项操作正确，符合题意。 故选D。 考点三 实验室制取气体的一般思路 【例4】学习小组合作完成“CO2实验室制取与性质”实验。 (1)实验室制取CO2气体的化学方程式为 。 (2)进行实验活动。学习小组分工协作完成如下任务： ①选择制取气体的仪器。小组同学选择了带导管的双孔橡胶塞、带玻璃片的集气瓶，他还应从如图仪器中选择 、 （填仪器名称）。 ②组装仪器并检查装置气密性。在玻璃导管与橡胶管连接前，应先用 润湿导管。 ③取用药品。添加药品的顺序是 。 ④收集CO2气体。验满的操作是 。 ⑤完成相关性质实验。如图所示，把收集到的CO2气体缓缓倾倒到烧杯中。在实验报告中记录现象：蜡烛由低到高依次熄灭。写出“CO2性质”的结论： a.不可燃，也不支持燃烧；b. 。 ⑥结束实验。将残余物倒入水池中，用 （填仪器名称）洗涤仪器；整理实验台，报告老师后离开实验室。 (3)评价与反思。小组同学都体验到了实验成功的乐趣，但因实验操作过程存在一处不当，同意本次活动表现评价为“有待改进”。针对存在的这处不当，你提出一条实验改进意见： 。 【答案】(1) (2) 锥形瓶 长颈漏斗 水 先加入块状的碳酸钙后加稀盐酸 将燃着的木条平置于集气瓶口，木条熄灭，则已满 密度比空气大 试管刷（或烧瓶刷） (3)在倾倒二氧化碳时应该在蜡烛与烧杯侧壁之间挡一片玻璃 【详解】（1）实验室制取二氧化碳用碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙和水和二氧化碳，方程式是：； （2）①制取二氧化碳是固液常温型，因此还需要锥形瓶和长颈漏斗； ②连接导管和橡胶管时需要用水润湿导管口，然后用力拧进导管； ③添加药品时应该先加入固体药品，塞好塞子后再从长颈漏斗加入液体药品； ④二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，验满方法是：将燃着的木条平置于集气瓶口，木条熄灭，则已满； ⑤该实验蜡烛是从下至上熄灭说明二氧化碳密度比空气大； ⑥洗涤烧杯应该使用试管刷洗涤； （3）根据题意，在进行二氧化碳性质实验时由于气体流动性较强，为了使现象更加明显在倾倒二氧化碳时应该在蜡烛与烧杯侧壁之间挡一片玻璃 解题要点 本知识点主要考察对实验室制取二氧化碳的原理的掌握情况，确定反应原理时需要综合考虑反应的速率大小，产生的气体是否易于收集、是否纯净，实验操作是否简单、安全，实验过程是否会产生污染，以及试剂的价格等因素。 同时还应注意许多化学反应都可以产生二氧化碳，而有些并不适合于实验室制取二氧化碳。如碳酸钙高温分解可以生成二氧化碳，但高温需要消耗大量的热能；一氧化碳燃烧、碳在氧气中充分燃烧、碳酸氢铵受热分解都可以生成二氧化碳，但产物中均易混入其他气体。 【变式4-1】通过学习实验室制氧气和二氧化碳，可以总结出制取气体的一般思路和方法。在确定气体的实验室制法时，下列因素不需要考虑的是 A．反应所需的药品及反应条件 B．气体的收集和放置方法 C．整个反应体系是否安全、环保 D．气体的颜色 【答案】D 【详解】A、需要考虑反应所需的药品及反应条件，药品需容易获得，且能生成所需气体，反应条件需容易达到，反应速率适中，不符合题意； B、需要考虑气体的收集和放置方法，是否溶于水，是否与水反应，可判断是否能用排水法收集，密度比空气大还是小，是否能与空气中物质反应，可判断用向上还是向下排空气法收集，不符合题意； C、需要考虑整个反应体系是否安全、环保，不符合题意； D、无需考虑气体的颜色，符合题意。 故选D。 【变式4-2】如图是实验室制取气体常用的发生装置和收集装置，请按要求回答下列问题： (1)写出仪器的名称：① ；② 。 (2)实验室制取二氧化碳可选用的发生装置是 (填字母序号)，反应的化学方程式为 。用C装置收集CO2时，检验CO2是否收集满的方法是 。 (3)装置A的试管口塞一团棉花的作用是 ，选用该装置制取氧气的反应物是 (填化学式)。 (4)常温下，乙炔是一种无色气体，密度比空气略小，难溶于水。实验室常用碳化钙固体与水反应来制取乙炔并产生氢氧化钙，写出反应化学方程式 。现选择合适的装置来制取并收集较纯净的乙炔气体，应该选择的发生和收集装置是 (填序号)。 【答案】(1) 试管 水槽 (2) B CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 把燃着木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，则证明二氧化碳已集满 (3) 防止加热时固体粉末进入导管 KMnO4 (4) CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑ BE 【详解】（1）仪器①的名称是试管；仪器②的名称是水槽。 （2）实验室常用大理石（或石灰石）和稀盐酸制取二氧化碳，由于反应物的状态为固体和液体，反应条件不需要加热，故应选用装置B作发生装置；碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑。二氧化碳的密度比空气大，不燃烧也不支持燃烧，用C装置收集CO2时，检验CO2是否收集满的方法是把燃着木条放在集气瓶口，如果木条熄灭，则证明二氧化碳已集满。 （3）为了防止加热时固体末进入导管，要在试管口放一团棉花；选用装置A制取氧气，则反应物的状态为固体，反应条件需要加热，由于试管口有棉花，应为加热高锰酸钾制取氧气，其化学式为KMnO4。 （4）碳化钙固体与水反应来制取乙炔并产生氢氧化钙，该反应的化学方程式为CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑。实验室常用碳化钙固体与水反应来制取乙炔，由于反应物的状态为固体和液体，反应条件不需要加热，故应选用装置B作发生装置；常温下，乙炔是一种无色气体，密度比空气略小，难溶于水，要收集较纯的氧气，可用装置E收集。故选择合适的装置来制取并收集较纯净的乙炔气体，应该选择的发生和收集装置是BE。 基础达标 1．实验室制取某种气体，确定其装置不需要考虑的是 A．反应物的状态 B．反应条件 C．气体的性质 D．气体的用途 【答案】D 【详解】实验室制取气体时，需要考虑制取气体的化学反应原理，需要考虑反应需要的药品，反应物的状态和反应条件，收集气体时需要考虑气体的性质，气体的用途由气体的性质决定，不影响气体的制法，因此不需要考虑气体的用途，故选D。 2．实验室制时，向盛有石灰石的锥形瓶中加入酸后，过一会儿石灰石表面几乎无气泡产生，其原因可能是 A．没有加热 B．锥形瓶上的橡皮塞漏气 C．加入的酸是稀硫酸 D．没有用玻璃棒搅拌反应物 【答案】C 【详解】A、石灰石和稀盐酸反应不需加热，故A错误； B、锥形瓶上的橡皮塞漏气，反应还是会发生，即还是会产生二氧化碳气体，不会导致石灰石表面几乎无气泡产生，故B错误； C、加入的酸是稀硫酸，稀硫酸与石灰石的主要成分碳酸钙反应产生的硫酸钙微溶于水，覆盖在石灰石的表面，使反应无法继续，会导致石灰石表面几乎无气泡产生，故选项正确； D、没有用玻璃棒搅拌反应物，反应还是会发生，即还是会产生二氧化碳气体，不会导致石灰石表面几乎无气泡产生，故D错误； 故选：C。 3．下列哪个反应适用于实验室制取二氧化碳 A． B． C． D． 【答案】C 【详解】A、制取气体时，反应物最好不要是气体，否则制取的气体不纯，该反应中有气体，不适用于实验室制取二氧化碳，故选项错误； B、该反应是在高温下反应，条件不容易达到，不适用于实验室制取二氧化碳，故选项错误； C、碳酸钙和盐酸在常温下制取二氧化碳，且药品易获得，适用于实验室制取二氧化碳，故选项正确； D、碳酸钙高温条件下生成氧化钙和二氧化碳，条件不容易达到，也不适用于实验室制取二氧化碳，故选项错误； 故选：C。 4．实验室制取二氧化碳有以下步骤：①向锥形瓶内加入大理石；②检查装置气密性；③向分液漏斗中加入稀盐酸；④按要求连接好仪器和装置；⑤用向上排空气法收集。正确的顺序是 A．③②①④⑤ B．④③②①⑤ C．①③②④⑤ D．④②①③⑤ 【答案】D 【详解】制取气体首先要做的就是连接仪器和装置，检查装置的气密性，装药品时遵循先装固体药品，再装液体药品的原则；二氧化碳用向上排空气法收集。 故选。 5．规范操作是实验成功的保障，下列《二氧化碳实验室制取与性质》实验操作中正确的是 A．检查气密性 B．加入石灰石 C．验满 D．检验与水反应 【答案】D 【详解】A、该装置未构成封闭体系，即左边的长颈漏斗与大气相通；无论该装置气密性是否良好，导管口都不会有气泡产生，不能判断气密性是否良好，图中所示操作错误； B、向试管中装石灰石时，先将试管横放，用镊子把石灰石放在试管口，再慢慢将试管竖立起来，图中所示操作错误； C、检验二氧化碳是否收集满时，将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭，证明已集满，图中所示操作错误； D、实验中观察到紫色石蕊试液由紫色变成红色，说明二氧化碳与水发生了反应，图中所示操作正确。 故选D。 6．正确的实验操作是完成好化学实验的基本要求。以下是小强同学在完成二氧化碳实验室制取与性质实验时的一些做法和结论，正确的是 A．用排水法收集二氧化碳 B．用澄清石灰水验满二氧化碳 C．实验药品是碳酸钙和稀盐酸 D．二氧化碳能使紫色石蕊溶液变红 【答案】C 【详解】A、二氧化碳能溶于水，一般不使用排水法收集二氧化碳，错误； B、收集气体时，瓶口存在收集的气体，称之为集满，使用澄清石灰水验满二氧化碳时，装置不易安装，会消耗二氧化碳，一般不使用澄清石灰水验满二氧化碳，二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧，能使燃着的木条熄灭，验满的方法是将燃着的木条放到集气瓶口，若木条熄灭，则已集满，错误； C、实验室制取二氧化碳，常用碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，正确； D、二氧化碳不显酸性，不能使紫色石蕊溶液变红，错误。 故选C。 7．根据气体的性质可以选择气体的收集装置。下图是收集M气体的装置，对M气体的有关性质推测正确的是 A B C D 密度比空气 小 小 大 大 水中的溶解性 难溶 易溶 难溶 易溶 A．A B．B C．C D．D 【答案】B 【详解】收集气体时，气体从短管通入，相当于向下排空气收集M气体，说明M密度比空气小，能用水吸收尾气，说明易溶于水。 故选B。 8．将两份等质量但形状不同的石灰石（CaCO3含量相同）分别与足量同体积、同浓度的稀盐酸反应，进行图1所示的实验，测得压强变化如图2.欲通过气压数值比较不同形状的石灰石与稀盐酸的反应速率。下列说法不正确的是 A．曲线①表示块状石灰石和稀盐酸反应 B．a点对应的CaCO3完全反应 C．对比a、b可知，粉末状比块状反应速率更快 D．对比c、d可知，粉末状比块状反应速率更快 【答案】A 【详解】A、粉末状石灰石与稀盐酸的接触面积大，反应速率快，由图2可知，曲线①气压变化快，说明反应速率快，所以曲线①表示粉末状石灰石和稀盐酸反应，说法错误，符合题意； B、碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，由图2可知，a点时气压不再变化，说明a点对应的完全反应，说法正确，不符合题意； C、由A选项分析可知，曲线①表示粉末状石灰石和稀盐酸反应，则曲线②表示块状石灰石和稀盐酸反应，由图2可知，a、b处时间相等，a点对应气压大于b点，说明相同时间内粉末状石灰石与稀盐酸反应产生二氧化碳更多，即粉末状比块状反应速率更快，说法正确，不符合题意； D、由A选项分析可知，曲线①表示粉末状石灰石和稀盐酸反应，则曲线②表示块状石灰石和稀盐酸反应，由图2可知，c、d处气压相等，c点对应时间短于d点，说明达到相同气压（即产生等量的气体）时，粉末状石灰石与稀盐酸反应所需时间更短，即粉末状比块状反应速率更快，说法正确，不符合题意。 故选：A。 9．如图是制取二氧化碳的实验装置，指出不正确之处： (1)错误的地方有： 。 (2)用改正后的装置制取二氧化碳，制得的二氧化碳如何检验和验满？ 检验： 。 验满： 。 【答案】(1)长颈漏斗下端管口没有插入液面以下；锥形瓶中的导管口露出橡胶塞太长；集气瓶中的导管口没有伸到集气瓶底部；集气瓶口没有放上玻璃片 (2) 把气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳 把燃着的木条伸到瓶口，若木条火焰熄灭，说明已集满 【分析】本题考查实验室制取二氧化碳的有关知识。 【详解】（1）长颈漏斗的下端管口应伸入液面以下，否则气体会从长颈漏斗中逸出；锥形瓶中的导管口露出橡胶塞太长，不利于气体的排出；集气瓶中的导管口没有伸到集气瓶底部，会造成排不净空气，使收集的二氧化碳不纯；集气瓶口没有放上玻璃片，会使收集的部分二氧化碳逸出。 （2）利用二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊的性质检验二氧化碳，其方法是：把气体通入澄清石灰水中，澄清石灰水变浑浊，说明该气体是二氧化碳；利用二氧化碳不能支持燃烧的性质验满二氧化碳，其方法是：把燃着的木条伸到瓶口，若木条火焰熄灭，说明已集满。 10．请根据如图的仪器和实验要求回答： (1)实验室用石灰石制取并收集二氧化碳，应选择的仪器有： (填序号)，该反应的化学方程式为： 。 (2)若采用排水法收集气体时，下列操作的正确顺序为 (填序号)。 a．将导管伸入集气瓶口 b．观察导管口气泡冒出的情况 c．将盛满水的集气瓶倒立在仪器“⑨”内，小心移去玻璃片 d．收集满气体后，移开导管并盖好玻璃片，取出集气瓶放在实验桌上 【答案】(1) ②③⑦⑧ (2)cbad 【详解】（1）实验室用石灰石与稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液不加热反应，二氧化碳能溶于水，密度比空气大，可用向上排空气法收集，故应选择的仪器是：②③⑦⑧； 石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：； （2）采用排水法收集气体时，操作的顺序为：先将盛满水的集气瓶倒立在水槽内，小心移去玻璃片，然后观察导管口气泡冒出的情况，当导管口有连续均匀气泡冒出时，就将导管伸入集气瓶口，待收集满气体后，移开导管并盖好玻璃片，取出集气瓶放在实验桌上。故正确操作顺序为c、b、a、d。 11．如图是实验室制取气体的常见装置。 (1)仪器a的名称为 。 (2)写出实验室用装置B制取二氧化碳的化学方程式 。 (3)实验室用装置C制取气体的优点是 。(填一条) (4)若实验室用装置D收集二氧化碳气体，气体应从 (填“b”或“c”)管通入。 【答案】(1)铁架台 (2) (3)能控制反应的发生与停止 (4)b 【详解】（1）由图可知，仪器a为铁架台； （2）实验室用大理石（或石灰石）与稀盐酸制取二氧化碳，大理石（或石灰石）中的碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，方程式为：； （3）装置C与装置B相比，其优点是可以通过控制右端活塞的开与关来控制固液药品的接触与分离，进而能随时控制反应的发生与停止； （4）二氧化碳的密度大于空气，气体应长进短出，故二氧化碳从b进入。 12．如图是实验室的部分实验装置，回答有关问题。 (1)实验室用稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳应选用的装置是 （填字母）；其中，发生装置中产生二氧化碳的化学方程式为 。 (2)检验二氧化碳是否集满的方法是 ；将适量的 倒入集气瓶中振荡，观察到 ，说明该气体确实是二氧化碳。 【答案】(1) BC (2) 将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则已集满 澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 【详解】（1）实验室用稀盐酸与石灰石反应制取二氧化碳，反应物为固体和液体，反应条件为常温，所以选用固液常温型的发生装置，即装置B；二氧化碳密度比空气大，所以选用向上排空气法收集，即装置C，所以制取二氧化碳应选用的装置是BC。碳酸钙与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，反应的化学方程式为。 （2）二氧化碳不支持燃烧，不燃烧，所以检验二氧化碳是否集满的方法是将燃着的木条放在集气瓶口，若木条熄灭则已集满；二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，所以二氧化碳的检验是将适量的澄清石灰水倒入集气瓶中振荡，观察到澄清石灰水变浑浊，说明该气体确实是二氧化碳。 13．下列是初中化学常见仪器和装置，请回答相关问题。    (1)仪器X的名称是 ，X在此装置中作用是 。 (2)制取CO2可选择发生装置 ，其反应原理用化学方程式表示为 ，收集CO2选择D装置而不用C装置是因为 。 (3)实验室常用澄清石灰水检验CO2，写出反应的化学方程式 。 【答案】(1) 长颈漏斗 用于添加液体药品 (2) B 二氧化碳能溶于水，且与水反应，二氧化碳密度比空气大 (3) 【详解】（1）由图可知，仪器X的名称是长颈漏斗，X在该装置中的作用是：用于添加液体药品； （2）实验室通常用石灰石（或大理石）与稀盐酸反应制取二氧化碳，属于固液不加热反应，发生装置可选B； 石灰石的主要成分碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，该反应的化学方程式为：； 二氧化碳能溶于水，且与水反应，故不能选择排水法即C装置收集，二氧化碳密度比空气大， 故可选择向上排空气法即D装置收集； （3）实验室常用澄清石灰水检验二氧化碳，二氧化碳和氢氧化钙反应生成碳酸钙和水，该反应的化学方程式为：； 14．根据如图所示装置，回答相关问题。 (1)装置A中仪器a的名称是 。 (2)实验室用A装置制取氧气的化学方程式为 。 (3)B、C装置均可用于实验室制取二氧化碳，与B装置相比，C装置的优点是 ，向漏斗中添加稀盐酸时，应添加至图中 (填“a”“b”或“c”)处。 (4)图中既能收集氧气也能收集二氧化碳的装置为 (填字母)。 【答案】(1)试管 (2) (3) 可随时控制反应的发生与停止 b (4)E 【详解】（1）装置A中仪器a的名称为试管； （2）A装置为固体加热型，且试管口有一团棉花，适用于加热高锰酸钾制取氧气，高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，该反应的化学方程式为； （3）与B装置相比，C装置中，当打开弹簧夹时，长颈漏斗内的液体进入管内，使管内液面上升到多孔塑料隔板以上，与固体试剂接触，开始反应；当关闭弹簧夹时，产生的气体无法排出，在管内上半部分聚积，使U形管内部气压增大，将液体压回到长颈漏斗，使液面降到多孔塑料隔板以下，使反应物相互分离，反应停止，故C装置的优点是：可随时控制反应的发生与停止； 向漏斗中添加稀盐酸时，应添加至图中b处，这样固液才能接触，不能添加至a处，是因为添加液体过多，液体会溢出； （4）氧气不易溶于水，密度比空气大，可用排水法或向上排空气法收集，收集装置可选D或E，二氧化碳能溶于水且能与水反应，密度比空气大，可用向上排空气法收集，收集装置可选E，故图中既能收集氧气也能收集二氧化碳的装置为E。 15．氧气和二氧化碳是我们常见的两种气体，以下是实验室制取气体时常用的发生和收集装置，请回答下列问题： 发生装置 收集装置 I组：O2和CO2的实验室制法 (1)写出仪器甲的名称： 。 (2)实验室常用高锰酸钾、氯酸钾、过氧化氢作为原料来制取氧气，根据“绿色化学”理念，请写出实验室制取氧气最佳方法的化学方程式 。 【拓展】 (3)“绿色化学”的特点之一是在化工生产中尽可能实现“零排放”。若用CO和H2反应，只生成一种产物乙二醇(C2H6O2)，并且能实现“零排放”，则该反应的基本类型为 反应，此时应调节原料气中CO与H2的分子个数比为 。 (4)小明选用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，为了得到平稳的气流，可选用的发生装置是 (填字母，下同)，如果要收集较纯净的氧气，则最好选用 装置。 (5)实验室常用大理石和稀盐酸反应取二氧化碳，其化学方程式为 。若用装置G收集CO2，验满操作是将燃着的木条放在导管 (填“a”或“b”)处。 Ⅱ组：微粒的运动 (6)某化学兴趣小组用氧气传感器探究微粒的运动，数据处理软件可实时测绘出氧气体积分数随时间变化的曲线。收集一塑料瓶氧气后进行以下三步实验：①敞口放置；②双手贴在塑料瓶外壁上；③将塑料瓶的瓶口朝下，三步实验中测得氧气的体积分数随时间变化的曲线依次为图中的MN段，NP段和PQ段。 ①能够说明氧分子不断运动的曲线是 。 A．MN段       B．NP段       C．PQ段 ②MN段和NP段相比较，说明 。 ③随着实验的进行，传感器测出氧气的体积分数应约为 时几乎不再变化。 【答案】(1)长颈漏斗 (2) (3) 化合 2∶3 (4) C E (5) b (6) A 温度升高，分子运动加快 21% 【详解】（1）根据图像，仪器甲是长颈漏斗。 （2）从 “绿色化学” 理念看，过氧化氢在二氧化锰催化下分解制取氧气，产物是水和氧气，无污染，是实验室制取氧气的最佳方法，该反应的化学方程式为。 （3）由两种或两种以上物质生成一种物质的反应是化合反应，CO和H2反应只生成一种产物乙二醇，符合化合反应特征； CO与H2在一定条件下反应生成C2H6O2，化学方程式为，所以CO与H2的分子个数比为2∶3。 （4）用过氧化氢溶液和二氧化锰混合制取氧气，属于固液不加热型，装置C使用分液漏斗，可通过控制液体滴加速度，得到平稳的气流； 氧气密度比空气大、不易溶于水，可用向上排空气法或排水法收集，用排水法收集的氧气较纯净，所以收集较纯净的氧气最好选用E装置。 （5）大理石（主要成分碳酸钙）与稀盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为； 二氧化碳密度比空气大，用装置G收集时，二氧化碳从a端通入，空气从b端排出，所以验满时将燃着的木条放在导管b处，若木条熄灭，证明CO2已集满。 （6）①敞口放置时，氧气体积分数下降，是因为氧分子不断运动，扩散到瓶外，所以能够说明氧分子不断运动的曲线是MN段，故选A。 ②MN段是敞口放置，NP段是双手贴在塑料瓶外壁上，温度升高，NP段氧气体积分数下降更快，说明温度升高，分子运动加快。 ③随着实验进行，氧气不断扩散，最终瓶内氧气体积分数与空气中氧气体积分数相近，约为21%时几乎不再变化。 16．化学是一门以实验为基础的科学。根据如图所示的部分实验装置，回答有关问题。 ①写出图中仪器④的名称是 。 ②实验室用A装置制取氧气，其反应的方程式为： ，向气体发生装置内装入药品前应进行的操作是 。 ③实验室常用装置B制二氧化碳，写出反应容器中产生CO2的化学方程式 ；将生成的二氧化碳通入到紫色石蕊溶液中，观察到溶液由紫色变为 色。若用装置A制氧气，并用装置D进行收集，则应将导管a端与导管 端相连。 ④装置E是用一支底部有小孔的试管和烧杯等组装而成，在制某些气体时可用装置E代替装置B，其优点是 。 【答案】 集气瓶 检查装置的气密性 红 e 可以随时控制反应的发生与停止 【详解】①仪器④为集气瓶； ②实验室用A装置制取氧气，A装置为固体加热型，适用于高锰酸钾制取氧气，高锰酸钾加热生成锰酸钾、二氧化锰和氧气，其反应的化学方程式为; 向气体发生装置内装入药品前应进行的操作是检查装置的气密性，防止装置漏气更换仪器造成药品浪费； ③实验室常用装置B制二氧化碳，实验室利用石灰石或大理石（主要成分是碳酸钙）和稀盐酸制取二氧化碳，碳酸钙和稀盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，反应容器中产生二氧化碳的化学方程式为； 将生成的二氧化碳通入到紫色石蕊溶液中，二氧化碳和水反应生成碳酸，碳酸显酸性，可使紫色石蕊溶液变红色，则观察到溶液由紫色变为红色； 若用装置A制氧气，并用装置D进行收集，氧气不易溶于水，氧气管的密度比水小，则应将导管a端与导管e端相连； ④装置E是用一支底部有小孔的试管和烧杯等组装而成，在制某些气体时可用装置E代替装置B，是因为E装置可通过在烧杯中放入或取出试管，控制液体和固体的接触和分离，从而控制反应的发生与停止； 17．回答下列问题。 (1)实验室制取气体。 ①仪器甲的名称是 。 ②若实验室用高锰酸钾制氧气，应在装置A的试管口 ，以防固体粉末进入导管。 ③若实验室用装置BD制取氧气，其反应的化学方程式为 。 ④装置B、C均可用于实验室制取二氧化碳，两者相比，装置C的优点是 ，不能用装置D收集可推其具有的物理性质是 。在装置E中加入 用于检验CO2。 (2)基于特定需求设计和制作简易供氧器。 ①加湿仓内水的作用是 (写一点)，图b中“O2通道”相当于图a中E装置的 (填“a”或“b”)端导管。 ②10gNa2O2和10gCaO2固体与水作用生成氧气的质量与时间的关系如图c所示，若给鱼池增氧，应选的药品为 (填化学式)。 【答案】(1) 水槽 放一团棉花 可以控制反应的发生和停止 二氧化碳能溶于水 澄清石灰水 (2) 加湿仓内水的作用是使氧气湿润（合理即可） a CaO2 【详解】（1）①由图可知，图D中仪器甲的名称是水槽； ②实验室用高锰酸钾制氧气，应在装置A的试管口放一团棉花，以防试管内固体粉末进入导管； ③B装置适用于固液不加热反应制取气体，适用于过氧化氢溶液和二氧化锰制取氧气，过氧化氢在二氧化锰的催化下分解生成水和氧气，该反应的化学方程式为； ④与B装置相比，C装置可将固体置于有孔隔板上，关闭弹簧夹，通过长颈漏斗添加液体，使固液接触，生成气体，装置内压强增大，将液体压入长颈漏斗中，固液分离，反应停止，打开弹簧夹，气体导出，固液接触，反应发生，故装置C的优点是可以控制反应的发生和停止；不能用装置 D 收集CO2，可推其具有的物理性质是二氧化碳能溶于水；在装置 E 中加入澄清石灰水用于检验CO2，因为二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊； （2）①加湿仓内水的作用是使氧气湿润（合理即可），图b中“O2通道”相当于图a中E装置的a端导管，这样可使氧气与水充分接触，起到湿润氧气的作用； ②由图c可知，相同质量的Na2O2和CaO2，CaO2生成氧气的质量大，且CaO2供氧时间长，反应速率适中，故应选的药品为CaO2。 18．已知鸡蛋壳的主要成分是碳酸钙，化学兴趣小组为了测定某鸡蛋壳中碳酸钙的质量分数，进行了如下实验：(碳酸钙与盐酸反应的化学方程式为。假设其他成分不溶于水，也不与盐酸反应。) (1)实验过程中生成的质量为 。 (2)参加反应的的质量是 。 【答案】(1)4.4g (2)解：设参加反应的的质量为x。 答：参加反应的的质量是10g。 【详解】(1)根据质量守恒定律和图示可得，实验过程中生成的质量为。 (2)解：设参加反应的的质量为x。 答：参加反应的的质量是10g。 19．某化学兴趣小组的同学采集了一些大理石样品，为测定该样品中碳酸钙的质量分数，取样品粉碎后置于烧杯中，向其中加入稀盐酸并不断搅拌，恰好不再有气泡产生时（已知杂质不与稀盐酸反应），生成气体。计算样品中碳酸钙的质量分数（保留小数点后1位）。 【答案】解：设参加反应的碳酸钙质量为x。 解得： 则样品中碳酸钙的质量分数为； 答：样品中碳酸钙的质量分数为83.3%。 【详解】见答案。 综合应用 20．将一定浓度的稀盐酸、稀硫酸分别加入装有等质量粉末的容器中，相同条件下测得两者产生的体积（V）与反应时间（t）的关系如图所示。下列判断错误的是 A．0~300s内，两个容器内气体不断增多 B．0~100s内，反应Ⅰ、Ⅱ生成的速率均先慢后快 C．实验室可以用一定浓度的稀硫酸与粉末反应制备 D．反应Ⅱ中，0~100s内产生的体积比100~200s内的少5amL 【答案】D 【详解】A、由图可知，0~300s内，两条曲线都呈上升趋势，表明两个容器内气体不断增多，说法正确，不符合题意； B、由图可知，0~100s内，两条曲线的变化都是开始比较平缓，然后变陡，表明反应Ⅰ、Ⅱ生成的速率均先慢后快，说法正确，不符合题意； C、比较两条曲线可知，反应Ⅱ最终生成的二氧化碳的体积与反应Ⅰ相差不大，所以实验室可以用一定浓度的稀硫酸与粉末反应制备，说法正确，不符合题意； D、由图可知，反应Ⅱ中0~100s内产生的体积为2.8amL，100~200s内产生的体积为，则反应Ⅱ中，0~100s内产生的体积比100~200s内的少，说法错误，符合题意。 故选：D。 21．实验小组依据以下思路展开制取和性质的实验： (1)确定反应原理：实验室制取的化学方程式为 。 (2)设计制取装置：选择实验1中发生装置的依据是 。 (3)性质探究：实验1烧杯中的蜡烛由下到上依次熄灭，由此得出二氧化碳具有的性质是 。 (4)反思：实验2能否证明二氧化碳与水发生了化学反应，请你判断并说明理由： 。 (5)拓展：在确定反应原理时要综合考虑反应的速率快慢等因素，若要使反应速率最快，则实验3中简易灭火器应选择的试剂是________（填字母序号）。 A．大理石 B．碳酸钠溶液 C．稀盐酸 D．浓盐酸 【答案】(1) (2)制取气体的反应物是固体和液体，反应条件是常温 (3)密度比空气大，不能燃烧也不支持燃烧 (4)不能；未验证干燥的气体能否使紫色石蕊变色 (5)BD 【详解】（1）实验室制取二氧化碳，常用大理石或石灰石与盐酸反应，大理石或石灰石的主要成分是碳酸钙，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，化学方程式为； （2）碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，选择实验1中发生装置的依据是该反应的反应物是固体和液体，不需加热； （3）实验 1 烧杯中的蜡烛由下到上依次熄灭，蜡烛熄灭说明二氧化碳不燃烧也不支持燃烧，下面的蜡烛先熄灭，说明二氧化碳先充满底部，即二氧化碳密度比空气大； （4）实验 2 不能证明二氧化碳与水发生了化学反应。理由是：实验 2 中紫色石蕊纸花变红，可能是二氧化碳使石蕊变红，或者是二氧化碳与水反应后的产物使石蕊变红，未验证干燥的气体能否使紫色石蕊变色，不能确定是二氧化碳与水发生反应生成了酸性物质使石蕊变红； （5）若要使反应速率最快，在实验 3 中简易灭火器应选择的试剂是 B（碳酸钠溶液）和 C（浓盐酸）；大理石与稀盐酸反应速率适中，用于实验室制取二氧化碳。而碳酸钠是粉末状固体，与稀盐酸接触面积大，反应速率比大理石与稀盐酸反应快；浓盐酸与碳酸钠反应的速率大于稀盐酸与碳酸钠反应速率。 故选BD。 拓展培优 22．某化学小组以“常见气体制备及其性质”为主题开展基础实验与学科实践活动，请结合图示回答问题。 探究一：常见气体的制取（图1） (1)仪器F的名称为 。 (2)实验室制取和收集二氧化碳，并能控制反应速率，则选择仪器组合是 （填字母），该反应的化学方程式为 。该发生装置还能制氢气，则所用药品状态和反应条件分别是 、 。 探究二：气体性质的验证 (3)1630年，有人发现在一些洞穴深处，聚集着能使燃着蜡烛熄灭的气体，后来证实是二氧化碳。它体现二氧化碳的性质是 。 (4)用图2装置验证二氧化碳的化学性质，关闭阀门Ⅰ，打开阀门Ⅱ，乙中干燥的紫色小花没有明显变化；而打开阀门Ⅰ，关闭阀门Ⅱ，可观察到乙中干燥的紫色小花变湿润、变红色，则甲中溶液的作用是 。 (5)如果要验证出通入的气体是二氧化碳，则甲中的物质是 。 【答案】(1)分液漏斗 (2) ACFG CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑ 固体和液体 常温 (3)不燃烧、不支持燃烧且密度比空气大 (4)除去二氧化碳中的水蒸气 (5)澄清石灰水 【详解】（1）仪器 F 的名称为分液漏斗； （2）实验室制取二氧化碳是用大理石（或石灰石）与稀盐酸反应，该反应是固液常温型。要能控制反应速率，需要用分液漏斗控制液体的滴加速度，选择仪器组合是 ACFG（A 是集气瓶，作为收集气体的容器，C 是带双孔塞的橡皮塞；F 是分液漏斗，控制反应的速率，G是锥形瓶，作为反应容器）；碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、水和二氧化碳，该反应的化学方程式为CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑；该发生装置还能制氢气，实验室制取氢气是用锌粒和稀硫酸反应，所用药品状态是固体和液体，反应条件是常温。 （3）1630年，有人发现在一些洞穴深处，聚集着能使燃着蜡烛熄灭的气体，后来证实是二氧化碳。它体现二氧化碳的性质是能使燃着蜡烛熄灭，体现二氧化碳的性质是不燃烧、不支持燃烧且密度比空气大； （4）打开阀门 Ⅰ，关闭阀门 Ⅱ，可观察到乙中干燥的紫色小花变湿润、变红色，说明二氧化碳与水反应生成了碳酸使紫色石蕊变红，而关闭阀门 Ⅰ，打开阀门 Ⅱ，乙中干燥的紫色小花没有明显变化，说明干燥的二氧化碳不能使紫色石蕊变色。那么甲中溶液的作用是除去二氧化碳中的水蒸气（因为如果不除去水蒸气，无法确定是二氧化碳与水反应生成碳酸使紫色小花变红，还是混有的水蒸气使紫色小花变红）。 （5）如果要验证出通入的气体是二氧化碳，甲中的物质是澄清石灰水（二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，这是检验二氧化碳的常用方法）。 23．某学习小组对实验室制取二氧化碳及二氧化碳的性质进行了如下两个方面的探究： Ⅰ．二氧化碳的制取 第一小组用如图甲所示装置制取二氧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，数据如表。 时间/min 1 2 3 4 5 6 量筒读数/mL 40 50 55 58 60 60 (1)写出A中不用稀硫酸的原因是 。 (2)C中量筒量程最好选 (填“50”、“100”或“250”)mL。 (3)B中如果不加植物油会使测定结果 (填“偏大”、“偏小”或“不变”)，原因是 。 (4)根据以上实验数据分析，最终生成二氧化碳的体积是 mL。 (5)在图乙中绘出0～6min内生成二氧化碳的体积随时间变化的曲线 。 (6)反应过程中产生二氧化碳的速率不断减慢的原因可能是 。 Ⅱ．二氧化碳的性质 第二小组用图丙装置验证二氧化碳的相关性质。实验如图： 步骤一：按图丙连接好装置，向外拉动任一注射器的活塞，一段时间后松开手。 步骤二：注射器a中吸入20 mL澄清石灰水，注射器b中吸入20 mL稀盐酸，再从中间瓶口通入二氧化碳气体，将瓶装满，最后塞上带压强传感器的橡胶塞。 步骤三：先后将两注射器中的试剂快速全部推入三颈烧瓶中，并保持注射器活塞在注射器底部，振荡三颈烧瓶，压强传感器测得三颈烧瓶中压强随时间变化如图丁所示。 (7)步骤一中松开手后，若观察到 则说明装置气密性良好。 (8)分析图丁可知，步骤三中先推的是注射器 (填“a”或“b”)，此时三颈烧瓶中发生反应的现象为 。 (9)步骤三中第二次推入试剂后三颈烧瓶中出现的现象是 ，此时三颈烧瓶中压强变化对应图丁中的 段。 【答案】(1)碳酸钙与稀硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙会附着在石灰石的表面，阻止反应的继续进行 (2)100 (3) 偏小 二氧化碳溶于水，且能与水反应 (4)40 (5) (6)反应过程中，盐酸被消耗，盐酸的浓度越小，反应速率越小 (7)注射器活塞回到原位 (8) a 澄清石灰水变浑浊 (9) 浑浊消失，产生气泡 cd 【详解】（1）如果将A中稀盐酸换成稀硫酸，A中发生的反应为石灰石（主要成分是碳酸钙）与稀硫酸反应生成硫酸钙、二氧化碳和水，由于硫酸钙微溶于水，会附着在石灰石的表面，阻止反应的继续进行，故填：碳酸钙与稀硫酸反应生成微溶于水的硫酸钙，硫酸钙会附着在石灰石的表面，阻止反应的继续进行； （2）由表中数据可知，量筒中水的最大体积为60mL，故丙中量筒最好选100mL，故填：100； （3）二氧化碳溶于水，且能与水反应，故乙中如果不加植物油会使测定结果偏小，故填：偏小；二氧化碳溶于水，且能与水反应； （4）分析实验数据可知当量筒中的水达到60mL时不再增加，而实验开始时通过分液漏斗将20mL稀盐酸快速全部加入锥形瓶中并关闭活塞，则最终生成二氧化碳的体积是60mL-20mL=40mL，故填：40； （5）根据表中数据，以时间为横坐标，以二氧化碳体积为纵坐标，作图为： （6）反应物浓度越大，反应速率越快，在反应过程中，盐酸被消耗，盐酸的浓度减小，故反应过程中产生二氧化碳的速率不断减慢，故填：反应过程中，盐酸被消耗，盐酸的浓度越小，反应速率越小； （7）按图丙连接好装置，向外拉动任一注射器的活塞，装置内压强减小，如果气密性良好，一段时间后松开手，在大气压的作用下，注射器活塞回到原位，故填：注射器活塞回到原位； （8）由图丁可知，压强先减小后增大，故步骤三中先推的是注射器a，氢氧化钙与二氧化碳反应生成了碳酸钙固体和水，装置内压强减小，故填：a； 氢氧化钙与二氧化碳反应生成的碳酸钙难溶于水，三颈烧瓶中发生反应的现象为澄清石灰水变浑浊，故填：澄清石灰水变浑浊； （9）步骤三中第二次推入试剂后，碳酸钙与盐酸反应生成氯化钙、二氧化碳和水，故三颈烧瓶中出现的现象是浑浊消失，产生气泡，故填：浑浊消失，产生气泡； 由于有气体生成，故此时三颈烧瓶中压强变化对应图丁中的cd段，故填：cd。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $